JP2678182B2 - 可変波長フィルタ - Google Patents
可変波長フィルタInfo
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Description
された光信号の任意の波長の光信号を選択的にかつ可変
に取り出す可変波長フィルタに属するものである。
を高速に伝送することができるために、最近急速に実用
化されつつある。しかし現時点では、ある特定の波長の
光パルスを伝送しているのみである。多数の異なった周
波数の光パルスを伝送することができれば、さらに大容
量の情報を伝送することができる。これを波長多重(W
DM)、周波数多重通信(FDM)と呼び、現在活発に
研究されている。周波数多重通信においては多数の周波
数の光パルスの中から選択的に任意の波長、周波数の光
のみを選び出す可変波長フィルタが必要となる。従来こ
の種のフィルタとして、モータで角度を制御するグレー
ティング、ピエゾ素子で共振器長を制御するエタロンが
あるが、機械式制御のためモジュールが大型となる欠点
があった。またブラッグリフレクターをもつ半導体光導
波路を用いた可変波長フィルタがあるが、可変波長範囲
が狭いという欠点があった。さらにSi基板上に形成し
た石英導波路マッハツェンダ干渉計もあるが多段に接続
しなければならず、また制御系も複雑となる欠点があっ
た。
フィルタや半導体光導波路フィルタの欠点を解決するた
め、我々はファブリペローエタロン内に液晶を充填し、
電圧を印加することによりエタロンの光学的ギャップを
可変するようにしたフィルタを考案した(特願平2−4
12376)。この通常構造のフィルタの代表的特性は
バンド幅約0.4nm、ロス2dB、可変幅約100n
m、フィネス約250である。エタロン型のフィルタで
はバンド幅の約5倍で20dBの消光比をとることがで
きるため、波長間隔2nmで約50波多重の通信への適
用が可能になる。しかし周波数多重通信に適用するため
にはさらにバンド幅を0.1nm以下に狭くする必要が
あった。バンド幅を狭くするにはキャビティ長を長くす
ればよい。我々は70μmのキャビティギャップとする
ことによりバンド幅0.1nm、可変幅10nmのフィ
ルタを作製したが、ロスが10dBと大きいことが欠点
であった。
な素子のロスの低減を図るため、液晶層の一部を透明な
ガラス板で置き換えた構造(2層キャビティ構造)を持
つ液晶可変波長フィルタを考案した(特願平3−134
14)。このフィルタのバンド幅は約0.05nm、ロ
ス4dB、可変幅約10nm、フィネス200である。
しかし本構造素子はバンド幅は狭いが、可変幅は10n
mと小さいという欠点があった。
タの欠点を克服し、バンド幅が0.05nm以下と狭
く、なおかつ可変幅が100nm以上と広い液晶可変波
長フィルタ素子の構造を提案するものである。
に、本発明は、ガラス基板、透明電極、高反射ミラー、
配向膜、液晶、配向膜、高反射ミラー、透明電極、ガラ
ス基板を積層してなる液晶可変波長フィルタであって、
これら液晶可変波長フィルタを2枚重ね合わせた構造を
持ち、一方の液晶可変波長フィルタの液晶層の一部が透
明なガラスに置き換えられた構造とされて、両者のキャ
ビティギャップが異ならされていることを特徴としてい
る。
を積層し、且つ一方の液晶可変波長フィルタの液晶層の
一部を透明なガラスに置き換えて、両者のキャビティギ
ャップが異なる構成とすることにより、バンド幅が狭
く、可変幅の広い液晶可変波長フィルタを実現すること
ができる。また、単に液晶層の一部を透明なガラスに置
き換えた構造であるので、極めて容易にかつ低コストに
て各液晶可変波長フィルタのキャビティギャップを異な
らせることができる。
する。図1に本発明の可変波長フィルタの構造を示す。
基本的には通常構造の液晶可変波長フィルタと2層構
造キャビティを持つ液晶可変波長フィルタを重ね合わ
せた構造を持つ。液晶フィルタのキャビティ長は液晶
フィルタのキャビティ長の5倍である。図1におい
て、1はホモジニアス配向したネマチック液晶層、2は
液晶と屈折率の一致したガラス板(BK−7ガラス)、
3は液晶用配向膜、4は誘電体ミラー、5はインジュウ
ムチンオキサイド(ITO)透明電極、6はガラス基
板、7はARコート、8は2枚のガラス板をロスのない
ように接着する屈折率マッチングした接着剤であり、9
−1、9−2はそれぞれの液晶を駆動するための電源で
ある。10はそれぞれの電源に印加する電圧を決定する
コントロール系である。
タおよび2層構造キャビティを持つ液晶可変波長フィ
ルタの共振波長の印加電圧依存性をそれぞれ示す。液
晶フィルタは1.6μmから1.5μmまでスペクト
ルを連続に可変可能であるが、バンド幅が0.4nmと
広い。これに対し、フィルタはバンド幅は0.05n
mと狭いが、1.5μm−1.6μmの間に約10本の
スペクトルが現れ、可変幅は約10nmと狭い。これら
の波長−電圧特性を制御系に記憶させ、波長をインプッ
トするとそれに対応した電圧を印加できるようにした。
表1にそれぞれの液晶フィルタの構造パラメータおよび
特性を示す。
ると、両者の共振波長が異なるため、どの波長の光も透
過しない。制御系と駆動電源をon状態にし、1.6μ
mの共振波長になるようにそれぞれ電源9−1、9−2
よりフィルタ、に電圧を印加した。その結果、フィ
ルタ、には電圧18V、2.0Vがそれぞれ印加さ
れ、1.6μmの光が透過した。これらを繰り返し、波
長を1.6μmから1.5μmまで可変した。
過スペクトル波長の関係をプロットして示す。この時の
スペクトルのバンド幅は0.04nmであり、シフト量
は100nmであった。また透過率は約20%であっ
た。通常バンド幅の約5倍離れた波長で20dBの消光
比を得られるので、0.2nm間隔で1.5μm〜1.
6μmまで約500波の光を多重しても、本フィルタに
より1つの波長の光を選択できる。即ち500波長多重
通信が可能である。
図6を参照して説明する。前述した実施例では2枚の液
晶の片方に液晶のキャビティの一部をガラスに置き換え
た素子を用いたが、両者のキャビティギャップが異な
り、キャビティ全体が液晶である場合を、参考例として
下記に示す。図5にこの参考例の可変波長フィルタの構
造を示す。基本的には通常構造の液晶可変波長フィルタ
′′を2枚重ね合わせた構造を持つ。表2にそれぞ
れの液晶フィルタの構造パラメータおよび特性を示す。
共振波長が異なるため、どの波長の光も透過しない。制
御系と駆動電源をon状態にし、1.6μmの共振波長
になるようにそれぞれ電源9−1、9−2よりフィルタ
′、′に電圧を印加した。その結果′、′には
電圧3V、0Vがそれぞれ印加され1.6μmの光が透
過した。これらを繰り返し、波長を1.6μmから1.
5μmまで可変した。図6に駆動電源9−1、9−2の
電圧と透過スペクトル波長の関係をプロットして示す。
この時のスペクトルのバンド幅は0.08nmであり、
シフト量は100nmであった。また透過率は約20%
であった。通常バンド幅の約5倍離れた波長で20dB
の消光比を得られるので、0.4nm間隔で1.5μm
〜1.6μmまで約250波の光を多重しても、本フィ
ルタにより1つの波長の光を選択できる。即ち250波
長多重通信が可能である。
ャップの異なる2つの液晶可変波長フィルタを積層し、
これら2つの液晶可変波長フィルタを共振波長となるよ
うにそれぞれ別電源で駆動することにより、波長多重さ
れた光信号の任意の波長の光信号を一つ選択的に取り出
すようにしたが、ここで、ガラス基板6上の透明電極5
をパターニングすることにより、各画素において、波長
多重された光信号の内の複数の波長の光信号を取り出す
ことが可能となる。なお、前記透明電極5のパターンと
しては、実施例の各液晶可変波長フィルタあるいは
、参考例の各液晶可変波長フィルタ′あるいは′
において、以下の(一)〜(四)に示すような形態が挙
げられる。 (一)前面側と後面側のそれぞれの透明電極5を平行な
ストライプにパターニングし、前面側の透明電極5と後
面側の透明電極5との方向を互いに直交する位置関係に
配置することによりXYマトリクス電極を形成する。 (二)一方側の透明電極5を全面に形成し、他方側の透
明電極5を画素状にパターニングし、それぞれの画素に
別々の電圧を供給させるようにする。 (三)一方側の透明電極5を全面に形成し、他方の透明
電極5を画素状にパターニングし、隣接する画素同士を
抵抗を持つ薄膜伝導膜で連結する。 (四)一方の透明電極5を全面に形成し、他方の透明電
極5を画素状にパターニングし、それぞれの画素に個別
に薄膜トランジスタを設けるようにする。そして、上記
(一)〜(四)の構成によって、各液晶可変波長フィル
タ、、′、′内に多数の可変波長フィルタを有
するフィルタアレイを形成することができる。
ィとする液晶エタロン形の液晶可変波長フィルタにおい
て、2つの液晶可変波長フィルタを積層し、且つ一方の
液晶可変波長フィルタの液晶層の一部を透明なガラスに
置き換えた構造として、両者のキャビティギャップが異
なる構成とすることにより、バンド幅が狭く、可変幅の
広い液晶可変波長フィルタを実現することができる。ま
た、単に液晶層の一部を透明なガラスに置き換えた構造
であるので、極めて容易にかつ低コストにて各液晶可変
波長フィルタのキャビティギャップを異ならせることが
できる。
造
印加電圧依存性を示すグラフ。
変波長フィルタの共振波長の印加電圧依存性を示すグ
ラフ。
示すグラフ。
ルタの構造。
したグラフ。
Claims (1)
- 【請求項1】 ガラス基板、透明電極、高反射ミラー、
配向膜、液晶、配向膜、高反射ミラー、透明電極、ガラ
ス基板を積層してなる液晶可変波長フィルタであって、
これら液晶可変波長フィルタを2枚重ね合わせた構造を
持ち、一方の液晶可変波長フィルタの液晶層の一部が透
明なガラスに置き換えられた構造とされて、両者のキャ
ビティギャップが異ならされていることを特徴とする可
変波長フィルタ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3174164A JP2678182B2 (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 可変波長フィルタ |
US07/829,383 US5321539A (en) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Liquid crystal Fabry-Perot etalon with glass spacer |
DE69202993T DE69202993T2 (de) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Elektrisch steuerbares, wellenlängenselektives Filter. |
EP92101834A EP0498375B1 (en) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Electrically tunable wavelength-selective filter |
CA002060576A CA2060576C (en) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Electrically tunable wavelength-selective filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3174164A JP2678182B2 (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 可変波長フィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0519227A JPH0519227A (ja) | 1993-01-29 |
JP2678182B2 true JP2678182B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=15973822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3174164A Expired - Lifetime JP2678182B2 (ja) | 1991-02-04 | 1991-07-15 | 可変波長フィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2678182B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0125996D0 (en) * | 2001-10-30 | 2001-12-19 | Qinetiq Ltd | Tunable filter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5938565B2 (ja) * | 1973-01-17 | 1984-09-18 | シャープ株式会社 | 光学フイルタ− |
JPS5835424A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Canon Inc | 液晶フアブリ−ペロ−干渉装置 |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3174164A patent/JP2678182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0519227A (ja) | 1993-01-29 |
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