JP3281603B2

JP3281603B2 - 波長可変フィルタ

Info

Publication number: JP3281603B2
Application number: JP21102998A
Authority: JP
Inventors: 史朗松元; 晴三阪田; 康之杉山; 孝好林; 克彦平林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2002-05-13
Anticipated expiration: 2018-07-27
Also published as: JPH11119186A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変フィルタ
に係わり、特に、波長多重光の中から特定波長の光を選
択的に分離する技術に適用して有効な技術に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバによる光通信は大容量の情報
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）と呼び、現在活発に研究されている。波長多重通
信においては多数の波長の光パルスの中から選択的に任
意の波長の光のみを選び出す波長可変フィルタが必要と
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フィルタ、モータで誘電体フィル
タを移動させる波長可変フィルタ、ピエゾ素子で共振器
長を制御するエタロンフィルタがあるが、機械式制御の
ため、応答速度が遅く、モジュールが大型となり、また
価格が高いという欠点があった。上記の波長可変フィル
タの欠点を解決するため、本出願人は、ファブリーペロ
ーエタロン内にネマチック液晶を充填し、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ている（特願平２−４１２７３
６号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ネマチ
ック液晶を用いたフィルタは、ネマチック液晶が最高数
ミリ秒の応答速度しか持っていないため、これ以上のチ
ューニング速度を実現できないという問題がある。高速
なチューニング速度は、高速ＬＡＮにおける波長分割多
重（ＷＤＭ）を実現させるには欠かせない特性である。
また、液晶を用いたフィルタは電圧による液晶の配向を
利用するために、入射する光の偏光状態や偏光面の方向
によっては、屈折率の変化が一様でない。したがって、
チューニング特性が偏波面によって変化する、いわゆる
偏波依存性が生じることになり、実用的な問題が生じ
る。応答速度をあげるため、カイラルスメチックＡ液晶
を用いた波長可変フィルタで応答速度１０μｓｅｃの高
速な応答を示すことが報告されている。しかしながら、
可変幅が狭く、偏波依存性は依然として改善されていな
い(A.Sneh and K.Johnson,”High-speed continuously
tunable liquid crystal filter for WDMnetwork, ”J.
Lightwave.Technol.vol.14,pp.1067,1996.参照)。

【０００４】高速光ＬＡＮでのＷＤＭの実現のために
は、これら２つの欠点を改良した、すなわち高速性と偏
波依存性のない実用性の高い波長可変フィルタの開発が
望まれており、さらに、アレイ化による高密度化、小型
化、および低コスト化が望まれている。本発明は、前記
従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
り、本発明の目的は、波長可変フィルタにおいて、光透
過性媒体中に液晶ドロップレットが分散した材料をキャ
ビティーとして用いることにより、偏波依存性がなく、
かつ応答速度が速く、高速チューニングが可能となる技
術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
波長可変フィルタにおいて、液晶ドロップレットのサイ
ズが小さくなると、液晶ドロップレットの駆動に必要と
なる電圧が大きくなる傾向にあるが、液晶ドロップレッ
トを分散するポリマーにプラスチックの可塑化に効果の
ある可塑剤を添加することにより、液晶ドロップレット
を低電圧で駆動し、電圧あたりの波長可変フィルタの可
変幅を大きくすることが可能となる技術を提供すること
にある。また、本発明の他の目的は、波長可変フィルタ
において、従来の波長可変フィルタよりも安価であると
ともに、アレイ化した光ファイバ等と組み合わせること
により、高密度化、小型化を図ることが可能となる技術
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、波
長可変フィルタにおいて、波長可変フィルタを多数枚積
層することにより、あるいは、平面ミラー、プリズムミ
ラーを用いることにより、スペクトルの改善を図るとと
もに、波長可変域を全波長域にまで拡大することが可能
となる技術を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、波長可変フィルタにおいて、平面ミラーを用い
ることにより、簡単に、合・分波器を構成することが可
能となる技術を提供することにある。本発明の前記なら
びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面によって明らかにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電圧印加により屈折率が変化する媒体と
して、光透過性のよいポリマーやガラス中に、粒径サイ
ズが１５０ｎｍ以下と極めて小さな液晶ドロップレット
を分散させた媒体を用いたことを特徴とする。この小さ
な液晶ドロップレットはバルク液晶に比べて極めて高速
な応答を示す。またこの大きさの液晶ドロップレット
は、光通信システムで通常用いられる光の波長に比べて
非常に小さいため、散乱体としては働かず、透過ロスが
小さい。１５０ｎｍ以下の液晶ドロップレットのこれら
の高速性と低透過損失性は、散乱を利用した表示用デバ
イスとして以前から検討されてきたμｍオーダの液晶粒
子には見られない特性である。

【０００６】図２は、本発明における、電圧印加により
屈折率が変化する媒体の構造と動作原理を説明するため
の図であり、ナノサイズの液晶ドロップレット２０１に
光の入射と同じ方向に電圧を印加したときの液晶ドロッ
プレットのディレクターの向きを誘電異方性が正のネマ
チック液晶を例にとって摸式的に示したものである。な
お、図２において、２０２は高分子層、２０３は電極、
２０４は駆動電源である。電圧を印加しないときは、液
晶ドロップレット２０１の向きはそれぞれランダムであ
り、かつ、液晶ドロップレット２０１の大きさは光の波
長よりずっと小さいので、光の波長のオーダでは面内で
の異方性はない。したがって、入射光のどの偏波に対し
ても媒体は等価と見なされ、入射光のどの偏波に対して
も媒体の屈折率は等しいと見なされる。また、電圧を印
加したときは、液晶ドロップレット２０１のディレクタ
ーの向きは面に対して垂直になろうとするが、この場合
にも、入射光のどの偏波に対しても液晶ドロップレット
２０１のディレクターの向きは同じように変化するた
め、入射光のどの偏波に対しても媒体の屈折率の変化は
等しくなる。したがって、電圧による媒体の屈折率の変
化には偏波依存性はなく、波長可変フィルタの特性にも
偏波依存性は生じない。

【０００７】図１は、本発明の波長可変フィルタの基本
構造を説明するための図である。同図において、１０１
は第２の層、１０２は第１の層、１０３は第３の層、１
０４は光学ミラー（誘電体ミラー）膜、１０５は透明電
極、１０６は透明基板、１０７はＡＲコート膜（無反射
コート膜）である。透明基板１０６は通常合成石英の表
面荒さ精度λ／１０以下のものが用いられる。この第２
の層１０１は、電場により屈折率が変化する材料であ
り、ポリマー（高分子）あるいは石英ガラス等の光透過
性媒体中に直径が１５０ｎｍ以下の液晶ドロップレット
が分散されてなる材料である。この場合に、第２の層１
０１は、使用波長帯で透明である必要がある。図１に示
す本発明の波長可変フィルタによれば、第２の層１０１
に電圧を印加しない時、および電圧を印加した時に、第
２の層１０１の屈折率の変化には偏波依存性がないの
で、本発明の波長可変フィルタの特性にも偏波依存性は
生じない。この液晶ドロップレットが分散されるマトリ
クス媒体は、光透過性の材料であればよく、特に、限定
されるものではないが、光透過性がよく光学的に異方性
のないポリマー、例えば、ＰＭＭＡ系ポリマー、ポリス
チレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、熱硬
化あるいは光硬化性のアクリル系ポリマー、エポキシ系
ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリイソシアネー
ト系、ポリエンポリチオール系、またはガラスなどがあ
げられる。

【０００８】この第２の層１０１を製作する方法として
は、マトリクス媒体がポリマーである場合には、例え
ば、マトリクスポリマーと液晶を有機溶媒に溶解し、溶
媒を除くことによって、液晶ドロップレットをマトリク
スポリマーから分離させる方法、あるいは、熱硬化性あ
るいは光硬化性のプレポリマーに液晶を溶解させてお
き、熱あるいは光照射によって、液晶ドロップレットを
硬化したマトリクスポリマーから分離させる方法等のよ
うに、ポリマーあるいはポリマー前駆体と液晶の混合物
から、液晶を層分離させて得る方法が一般的であるが、
光硬化性のポリマーが作製上好ましい。また、いずれの
方法にしても、本発明で規定した大きさの液晶ドロップ
レットを得るには、急速な溶媒の除去あるいは急速なプ
レポリマーの硬化によって、相分離を急速に行わせる必
要がある。一方、マトリクス媒体がガラスの場合は、本
発明で規定した液晶ドロップレットの大きさに相当した
孔径を有する多孔性のガラスを液晶中に浸漬することに
よって、作製することができる。

【０００９】液晶としては、ネマチック液晶、コレステ
リック液晶、強誘電性液晶などがあげられるが、配向の
変化により屈折率変化の大きいネマチック液晶が望まし
い。また、粒状の液晶ドロップレットの大きさは１５０
ｎｍ以下が適当である。これは、１５０ｎｍより大きい
場合には液晶ドロップレットと媒体との屈折率差による
散乱が大きく、光透過率が十分ではないからであり、ま
た１００ｎｍ以下ならば散乱ロスがきわめて小さくなる
からである。また、液晶ドロップレットサイズが小さく
なると、応答速度は速くなる傾向にあるが、液晶の駆動
に必要な電圧が大きくなるので、液晶ドロップレットサ
イズは実用的な印加電圧が保てる数ｎｍ以上であること
が望ましい。この小さな液晶ドロップレットはバルク液
晶に比べて極めて高速な応答（１０μｓｅｃ以下）を示
す。またこの大きさの液晶ドロップレットは、光通信シ
ステムで通常用いられる光の波長に比べて非常に小さい
ため、散乱体としては働かず、透過ロスが小さい（１か
ら２ｄＢ／ｃｍ）。

【００１０】第１の層１０２および第３の層１０３にお
ける、透明電極１０５と光学ミラー膜１０４との積層順
序は、どちらが前後でも構わないが、望ましくは、光学
ミラー膜１０４が、第２の層１０１に近いほう、すなわ
ち内側にあることが好ましい。これは、光学ミラー膜１
０４から光学ミラー膜１０４までの共振部の透過損失を
少なくしたほうが性能の良い波長可変フィルタが得られ
るからである。また、第１の層１０２および第３の層１
０３の一部を構成する透明電極１０５は、同じものでも
別種のものでも構わず、特に限定されるものではない。
透明電極１０５の材質としては、酸化スズをドープした
酸化インジウムや酸化スズの薄膜を用いることができ
る。これは、蒸着やスパッタリングにより作製される。
さらに、第１の層１０２および第３の層１０３の一部を
構成する光学ミラー膜１０４は、同じものでも別種のも
のでも構わず、所定の波長において所望の反射率が得ら
れるものであればよく、その場合に、反射率として９５
％程度以上が好ましい。赤外領域用のものとしては、Ｔ
ｅ−ＫＢｒ，Ａｌ−Ｇｅ−ＳｉＯ，Ｃｕ−Ｇｅ−Ｓｉ
Ｏ，Ａｕ−Ｇｅ−ＳｉＯ，ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂の多層膜が
例としてあげられる。これらは、蒸着やスパッタリング
により作製される。

【００１１】図１に示す本発明の波長可変フィルタは、
例えば、次のような手順で作製される。始めに、使用波
長帯で透明な基板１０６、例えば、ガラス基板、あるい
はＰＭＭＡやポリカーボネート等のプラスチック基板を
用意し、この基板１０６上に、透明電極１０５、光学ミ
ラー膜１０４膜を積層し、第１の層１０２（あるいは第
３の層１０３）を形成する。次に、第１の層１０２（あ
るいは第３の層１０３）が形成された基板１０６上に、
光重合あるいは熱重合が可能なプレポリマーと液晶の混
合液の膜をスピンコート等の方法により形成する。この
状態で、熱あるいは光によりプレポリマーを重合固化さ
せ、相分離により、極小の液晶ドロップレットをポリマ
ー中に生成させる。次に、第１の層１０２（あるいは第
３の層１０３）上に形成された液晶ドロップレット分散
ポリマー膜に、第３の層１０３（あるいは第１の層１０
２）、即ち、光学ミラー膜１０４、透明電極１０５が積
層された基板１０６を重ね密着させて、本実施の形態の
波長可変フィルタが作製される。なお、基板１０６の外
側の表面は、ここでの反射を小さくする意味からＡＲコ
ート膜１０７で覆われていることが望ましい。

【００１２】また、透明電極１０５と光学ミラー膜１０
４が積層された２枚の基板１０６を所定の厚さのスペー
サを挟んで張り合わせ、スペーサによりつくられた空隙
部に光重合あるいは熱重合が可能なプレポリマーと液晶
の混合液を満たした後、熱あるいは光によりプレポリマ
ーを重合させ、相分離により、極小の液晶ドロップレッ
トをポリマー中に生成させる方法を用いることもでき
る。さらに、孔径が１５０ｎｍ以下の多孔性のガラス基
板を液晶に浸漬し細孔部を液晶で満たしたものを、光学
ミラー膜１０４、透明電極１０５が積層された２枚の基
板１０６で挟み、密着固定することによって作製するこ
とも可能である。

【００１３】図１に示す本発明の波長可変フィルタを構
成するそれぞれの膜の界面荒さや厚さ、大きさについて
は、実用的な範囲内であれば、特に限定されるものでは
ない。しかし、第２の層１０１の膜厚（キャビティー
長）は、共振する光の波長の間隔（以下、ＦＳＲと称す
る。）を決定する重要なファクターであると同時に、分
離できる光のスペクトルの半値幅にも影響を与える。し
たがって、この厚さは、フィルタの可変幅等を考慮して
決定されるものであり、普通は、数μｍ〜１００μｍで
ある。

【００１４】図３は、本発明の波長可変フィルタの構造
と動作原理を説明するための図である。図３に示す本発
明の波長可変フィルタ基本構造は、マトリクス媒体とし
て高分子を使用し、微小な液晶ドロップレット分散ポリ
マーを、そのキャビティの中に挟んだファブリーペロー
エタロン型の波長可変フィルタである。同図において、
３０１は１５０ｎｍ以下の粒径を持つネマチック液晶ド
ロップレット、３０２は液晶を閉じこめる高分子層、３
０３は光学ミラー（誘電体ミラー）膜、３０４は透明電
極、３０５は透明基板、３０６は交流電源である。ま
た、３０７は電圧無印加時の透過スペクトル、３０８は
電圧印加時の透過スペクトルを示す。図３（ａ）に示す
ように、電圧を印加しない場合には、液晶ドロップレッ
ト３０１内の液晶分子はランダムの方向を向き、微小な
液晶ドロップレット分散ポリマー層に入射した光の感じ
る屈折率は、ネマチック液晶の屈折率（ｎ_e、ｎ_o）の平
均の屈折率である。また、図３（ｂ）に示すように、電
圧を印加すると印加電界方向に液晶分子が揃い、屈折率
はｎ_oに近づいていく。

【００１５】通常、波長６３３ｎｍで、ｎ_e、ｎ_oの値
は、１．７１７４，１．５３２，平均の屈折率は１．５
５５程度である。したがって、ファブリーペローエタロ
ンの共振波長である透過光の波長は、図３の下側に示す
ように、電圧を印加しない時の透過光の波長（図３の３
０７）から、短波側の波長（図３の３０８）にシフトす
る。微小な液晶ドロップレット分散ポリマーの屈折率変
化は、下記（１）式で表わされる（S.Matsumoto,M.Houl
bert,T.Hayashi and K.Kubodera,”Fine dropletsof LC
s in a transparent polymer and their response to a
n electric field,”Appl.phys.Lett.,vol.69(8),pp.10
44,1996, および,S.Matsumoto et al;Organic Thin Fil
ms for Photonic Applications,Technical Digest,P90
(1997)参照）。

【００１６】

【数１】 Δｎ＝ｋＥ² （Ｅの単位はＶ／μｍ）・・・・・・・（１）但し、ｋは比例定数で、液晶ドロップレットの大きさ、
液晶ドロップレットの密度に依存する。ｋは通常１×１
０~⁵〜２×１０~⁴程度である。また、屈折率変化と波長
シフト量Δλの関係は以下の式で表わされる。

【００１７】

【数２】 Δλ＝１５５０×Δｎ／ｎ（ｎｍ）・・・・・・・・・・・・（２）例えば、ｋ＝４×１０^−５の時、２０μｍの厚さの微小
な液晶ドロップレット分散ポリマー層に６００Ｖの電圧
を印加した場合、３０Ｖ／μｍの電界がかかり、屈折率
変化Δｎは０．０３６であり、３７ｎｍの波長可変が期
待できる。但し、この電界は絶縁破壊限界であり、実際
には可変幅は４００Ｖ印加で最大１５ｎｍ程度が期待で
きる。即ち、本発明は、透明電極と光学ミラー層とから
なる第１の層と、電場により屈折率が変化する第２の層
と、透明電極と光学ミラー層とからなる第３の層とがこ
の順番で積層されてなる多層膜を含むファブリーペロー
エタロン型波長可変フィルタであって、前記第２の層
が、光透過性媒体（例えば、ポリマーあるいは石英ガラ
ス）中に直径が１５０ｎｍ以下の液晶ドロップレットが
分散されている材料で構成されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記第２の層と第１の層との界面、ある
いは前記第２の層と第３の層との界面に、前記第２の層
の屈折率とほぼ等しい透明層を含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記液晶ドロップレットがネマチック
液晶ドロップレットであることを特徴とする。また、本
発明は、前記ポリマーが、可塑剤を含むことを特徴とす
る。また、本発明は、前記ポリマーが、光硬化性ポリマ
ーであることを特徴とする。また、本発明は、前記光硬
化性ポリマーが、ポリエンポリチオール系ポリマーであ
ることを特徴とする。また、本発明は、キャビティギャ
ップがそれぞれ異なる２枚以上の前記波長可変フィルタ
が積層されていることを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記波長可変フィルタの
他方の側に設置されるプリズムミラーあるいは平面ミラ
ーを備え、前記波長可変フィルタの一方の側から入射さ
れる光ビームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フ
ィルタを通過した後、前記プリズムミラーまたは平面ミ
ラーで反射されて前記波長可変フィルタに入射され、前
記波長可変フィルタを再び通過した後、前記波長可変フ
ィルタの一方の側から出射されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記波長可変フィルタの両側に、互いに
位置がずれて設置される２個の平面ミラーを備え、前記
波長可変フィルタの一方の側から斜めに入射される光ビ
ームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フィルタを
通過した後、前記第１の平面ミラーで反射されて前記波
長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを再
度通過した後、前記第２の平面ミラーで反射されて前記
波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを
再び通過した後、前記波長可変フィルタの他方の側から
出射されることを特徴とする。また、本発明は、前記波
長可変フィルタの一方の側に設置される平面ミラーを備
え、前記波長可変フィルタの一方あるいは他方の側から
斜めに入射される光ビームあるいは光ビームアレイが、
前記平面ミラーと、前記液晶波長可変フィルタの光学ミ
ラー層との間で多重反射して進行し、その間に、前記波
長可変フィルタの透過波長に相当する光ビームあるいは
光ビームアレイが、前記波長可変フィルタの他方の側か
ら出射されることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２０】［実施の形態１］本発明の実施の形態１の
波長可変フィルタは、図３と同様の構造のファブリーペ
ローエタロン型の波長可変フィルタであり、以下の方法
により作成される。まず、石英ガラス等の基板（図３の
３０５）上に、ＩＴＯからなる透明電極（図３の３０
４）と、光学ミラー膜（図３の３０３）とを蒸着により
積層した基板を用意する。なお、光学ミラー膜は、波長
１．５μｍの光の反射率が９７％の誘電体多層膜ミラー
膜であり、また、基板の表面研摩精度はλ／１０以下が
望ましい。この基板上に、液状の紫外線硬化型のプレポ
リマー（例えば、ノーランド社製ＮＯＡ８１）と、ネマ
チック液晶（メルク社製ＢＬ２４）との混合物の膜をス
ピンコート法により形成する。ここで、プレポリマーと
ネマチック液晶との混合割合は、樹脂１００ｇに対して
液晶５０ｇであり、また、膜厚は約２０μｍである。こ
れに、メタルハライドランプを照射し、樹脂を重合硬化
させるとともに、樹脂中に液晶ドロップレットを形成さ
せる。これに同種の基板を重ね合わせて、図３と同様の
構造のファブリーペローエタロン型の波長可変フィルタ
を作成する。

【００２１】本実施の形態の波長可変フィルタにおい
て、基板に垂直にバンド幅の広い１．５μｍ帯のレーザ
ー光を入射したときの透過スペクトルを図４に示す。こ
の透過スペクトルは、入射光の偏光方向を回転しても変
化しないことを確認した。透過光のＦＳＲは３７．４ｎ
ｍで半値幅０．６ｎｍであった。また、透過ロスは２．
３７ｄＢであった。

【００２２】次に、本実施の形態の波長可変フィルタに
電圧を印加し、透過する光の波長の変化を観察した。図
５は、本実施の形態の波長可変フィルタの透過する光の
波長の電圧依存性を示すグラフである。図５から明らか
なように、本実施の形態の波長可変フィルタでは、５０
０Ｖの印加により、透過する光の波長が１２．７ｎｍだ
け変化することがわかる。また、入射光の偏光方向を回
転しても、透過光の波長の変化量は全く変わらなかっ
た。これらの結果は、液晶ドロップレットが分散した材
料をキャビティーとして用いたファブリーペローエタロ
ンが偏波依存性のない波長可変フィルタとして機能して
いることを示している。このフィルタに４００Ｖの矩形
パルスを印加し、フィルタの応答波形を観察したとこ
ろ、立ち上がり時間、立ち下がり時間は、数十〜数百μ
ｓｅｃと高速な応答を示した。

【００２３】［実施の形態２］本発明の実施の形態２の
波長可変フィルタも、図３と同様の構造のファブリーペ
ローエタロン型の波長可変フィルタであり、以下の方法
により作成される。図６は、本実施の形態の波長可変フ
ィルタの製造方法を説明するための図である。始めに、
図６（ａ）に示すように、石英ガラス等の基板６０１上
に、ＩＴＯからなる透明電極６０２と、光学ミラー膜６
０３とを蒸着により積層した基板を用意する。なお、光
学ミラー膜６０３は、波長１．５μｍの光の反射率が９
７％の誘電体多層膜ミラー膜であり、また、基板６０１
の表面研摩精度はλ／１０以下が望ましい。この基板上
に、紫外線硬化型樹脂にネマチック液晶を混合したもの
を、スピナーで回転塗布し、膜厚が約２０μｍの、紫外
線硬化型樹脂とネマチック液晶との混合物の膜を形成す
る。ここで、紫外線硬化型樹脂とネマチック液晶との混
合割合は樹脂１００ｇに対して液晶５０ｇである。これ
に、メタルハライドランプを用いて均一な紫外線６０６
を照射し、樹脂を重合硬化させるとともに、樹脂（高分
子）層６０５中に液晶ドロップレット６０４を形成さ
せ、微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層を形成す
る。次に、図６（ｂ）に示すように、微小な液晶ドロッ
プレット分散ポリマー層の基板の緑の部分（図に示す６
０７の部分）を削り取る。

【００２４】次に、図６（ｃ）に示すように、微小な液
晶ドロップレット分散ポリマー層が削除された部分の一
部に接着剤６０８を塗布し、さらに、その上に対となる
基板を、光学ミラー膜６０３が平行になるように、対向
する光学ミラー膜６０３間で発生する干渉縞を観測しな
がら、干渉縞が少なくなるように接着する。この対とな
る基板は、石英ガラス等の基板６０１上に、ＩＴＯから
なる透明電極６０２と、光学ミラー膜６０３とが蒸着に
より積層された基板である。この時場合によっては、上
側の基板と微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層の
間に空隙ができ、さらに微小な液晶ドロップレット分散
ポリマーを削り取った部分６０７は空隙になる。そのた
め、図６（ｄ）に示すように、微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層と光学ミラー膜６０３面の隙間に、微
小な液晶ドロップレット分散ポリマーと屈折率の一致し
た接着剤（またはマッチングオイル）６０９を毛細管減
少で流しこむ。最後に、図６（ｅ）に示すように、周囲
を封止剤６１０で封止する。このように、本実施の形態
では、微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層と光学
ミラー膜６０３との一方の界面に、微小な液晶ドロップ
レット分散ポリマーの屈折率とほぼ等しい透明層（接着
剤またはマッチングオイル６０９）を挿入するようにし
たので、不要な光反射を防止して特性の改善を図ること
が可能となる。

【００２５】［実施の形態３］前記実施の形態１の波長
可変フィルタ、即ち、ナノサイズの液晶ドロップレット
を分散させたポリマーをキャビティ材料に用いたファブ
リペローエタロン型波長可変フィルタにおいては、液晶
ドロップレットのサイズが小さくなると、液晶ドロップ
レットの駆動に必要となる電圧が大きくなる傾向にあ
る。そのため、本実施の形態の波長可変フィルタでは、
液晶ドロップレットを分散するポリマーにプラスチック
の可塑化に効果のある物質（可塑剤）を添加することに
より、液晶ドロップレットを低電圧で駆動し、電圧あた
りの波長可変フィルタの可変幅を大きくするようにした
ものである。この可塑剤としては、例えば、ジブチルフ
タレート、ジーｎーオクチルフタレート、ジー（２ーエ
チルヘキシル）フタレート、ジノニルフレート、ジラウ
リルフタレート、ブチルベンジルフレート、アジピン酸
ジ（２ーエチルヘキシル）、セバシン酸ジ（２ーエチル
ヘキシル）、リン酸トリクレジル、リン酸トリ（２ーエ
チルヘキシル）、ポリエチレングリコールエステル、エ
ポキシ脂肪酸エステルン等があげられる。

【００２６】本実施の形態の波長可変フィルタは、以下
の方法により作成される。まず、石英ガラス等の基板
（図３の３０５）上に、ＩＴＯからなる透明電極（図３
の３０４）と、光学ミラー膜（図３の３０３）とを蒸着
により積層した基板を用意する。なお、光学ミラー膜
は、波長１．５μｍの光の反射率が９７％の誘電体多層
膜ミラー膜であり、また、基板の表面研摩精度はλ／１
０以下が望ましい。この基板上に、液状の紫外線硬化型
のポリエンポリチオール系プレポリマー（例えば、ノー
ランド社製ＮＯＡ８１）、ネマチック液晶（例えば、メ
ルク社製ＢＬ２４）、および可塑剤から成る混合物の膜
をスピンコート法により形成する。これに、メタルハラ
イドランプを照射し、樹脂を重合硬化させるとともに、
樹脂中に液晶ドロップレットを形成させる。これに同種
の基板を重ね合わせて、図３と同様の構造のファブリー
ペローエタロン型の波長可変フィルタを作成する。

【００２７】本実施の形態の波長可変フィルタを実際に
作成し、この作成した波長可変フィルタに電圧を印加
し、透過する光の波長シフト量を測定した。測定結果を
図７に示す。この図７は、本実施の形態の波長可変フィ
ルタの透過する光の波長シフト量の電圧依存性を示すグ
ラフである。図７において、―●―で示すグラフは、可
塑剤としてアジピン酸ジ（２ーエチルヘキシル）を添加
した本実施の形態の波長可変フィルタ、―□―で示すグ
ラフは、可塑剤としてリン酸トリクレジルを添加した本
実施の形態の波長可変フィルタ、―▲―で示すグラフ
は、可塑剤の添加のない波長可変フィルタ（前記実施の
形態１の波長可変フィルタ）である。ここで、可塑剤と
してアジピン酸ジ（２ーエチルヘキシル）を添加した本
実施の形態の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割
合は、樹脂１００ｇに対して液晶６０ｇ、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとアジピン酸ジ（２ーエチル
ヘキシル）との混合割合は、樹脂１００ｇに対して液晶
７ｇであり、また、膜厚は約２０μｍである。同様に、
可塑剤としてリン酸トリクレジルを添加した本実施の形
態の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリチオール
系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割合は、樹
脂１００ｇに対して液晶６０ｇ、ポリエンポリチオール
系のプレポリマーとリン酸トリクレジルとの混合割合
は、樹脂１００ｇに対して液晶７ｇであり、また、膜厚
は約２０μｍである。また、可塑剤の添加のない前記実
施の形態１の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割
合は、樹脂１００ｇに対して液晶６０ｇであり、また、
膜厚は約２０μｍである。この図７から明らかなよう
に、アジピン酸ジ（２ーエチルヘキシル）、およびリン
酸トリクレジルのような可塑剤を添加した本実施の形態
の波長可変フィルタでは、可塑剤を加えない前記実施の
形態１の波長可変フィルタに比べて、低電圧で大きな波
長シフト量を得ることができる。

【００２８】［実施の形態４］図８は、本発明の他の実
施の形態である波長可変フィルタの構成を示す斜視図で
ある。本実施の形態の波長可変フィルタは、本発明の波
長可変フィルタが面型デバイスであることを利用したア
レイ構成の波長可変フィルタである。同図において、７
０１はアレイ構成の波長可変フィルタ、７０２，７０３
は光ビームアレイが入出力される光コリメータアレイ、
７０４は入力側ファイバアレイ、７０５は出力側ファイ
バアレイである。本実施の形態のアレイ構成の波長可変
フィルタ７０１は、それぞれ透明電極、光学ミラー膜が
形成された一対の透明基板間に、電場により屈折率が変
化する材料（前記各実施の形態に記載した微小な液晶ド
ロップレット分散ポリマー層等）が挟み込まれて構成さ
れる。

【００２９】図９は、本実施の形態のアレイ構成の波長
可変フィルタ７０１における、一対の透明基板に形成さ
れる透明電極パターン例を示す図である。同図におい
て、８０１は一対の透明基板、８０２はストライプ状の
透明電極、８０３はマトリクス状に配置された四角形状
（以下、□状と称す。）の透明電極、８０４は基板全面
に形成された透明電極、８０６は□状の透明電極８０３
の端面までの引き出し電極、８０７は薄膜抵抗、８０８
は個々の□状の透明電極８０３に印加する電圧を調整す
る薄膜トランジスタである。図９（ａ）に示す透明電極
パターンでは、ストライプ状の透明電極８０２が互いに
直交するように形成され、当該ストライプ状の透明電極
８０２をマトリクス駆動することにより、当該ストライ
プ状の透明電極８０２が交差する点のそれぞれに、独立
に電圧を印加することができる。図９（ｂ）に示す透明
電極パターンでは、各□状の透明電極８０３からそれぞ
れ引き出し電極８０６が基板端面まで引き出されてお
り、各□状の透明電極８０３にそれぞれ独立に電圧を印
加することができる。

【００３０】図９（ｃ）に示す透明電極パターンでは、
各□状の透明電極８０３が薄膜抵抗８０７で直列に接続
されており、先端部の□状の透明電極８０３と終端部の
□状の透明電極８０３とに印加する電圧が決定される
と、各□状の透明電極８０３に印加される電圧は、各薄
膜抵抗８０７の抵抗値によって決定される。図９（ｄ）
に示す透明電極パターンでは、各□状の透明電極８０３
のそれぞれに薄膜トランジスタ８０８が形成され、行
（あるいは列）方向の薄膜トランジスタ８０８をオンと
し、それに合わせて、列（あるいは行）方向の薄膜トラ
ンジスタ８０８のソース（あるいはドレイン）に電圧を
印加することにより、各□状の透明電極８０３に独立に
電圧を印加することができる。図９（ｅ）に示す透明電
極パターンでは、一方の透明基板８０１にストライプ状
の透明電極８０２が形成され、各ストライプ状の透明電
極８０２毎に独立に電圧を印加することができる。図９
（ｆ）に示す透明電極パターンでは、一方の透明基板８
０１にストライプ状の透明電極８０２が形成され、この
ストライプ状の透明電極８０２は薄膜抵抗８０７で直列
に接続される。したがって、先端部のストライプ状の透
明電極８０２と終端部のストライプ状の透明電極８０２
とに印加する電圧が決定されると、各ストライプ状の透
明電極８０２に印加される電圧は、各薄膜抵抗８０７の
抵抗値によって決定される。

【００３１】図１０は、本実施の形態の光コリメータア
レイ（７０２，７０３）の一例の概略構成を示す斜視図
である。図１０（ａ）は、１次元の光コリメータアレイ
を示し、９０１はファイバアレイ、９０２は等間隔で形
成されたＶ溝アレイを備えるＶ溝基板、９０３はマイク
ロレンズアレイ、９０４は出力光ビームアレイである。
この光コリメータアレイでは、Ｖ溝基板９０２内のＶ溝
に光ファイバを並べ、平面マイクロレンズアレイ９０３
をその先端に取り付け、コリメータアレイ化している。
また、図１０（ｂ）は、２次元の光コリメータアレイを
示し、９０１はファイバアレイ、９０３はマイクロレン
ズアレイ、９０４は出力光ビームアレイ、９０５はマイ
クロフェルールを納める枠、９０６はマイクロフェルー
ル、９０７は光ファイバである。この光コリメータアレ
イでは、マイクロフェルール９０６内に光ファイバ９０
７を挿入し、マイクロフェルール９０６を２次元状に並
べたものに、平面マイクロレンズアレイ９０３を装着
し、２次元コリメータアレイ化している。このように、
本実施の形態では、１枚の波長可変フィルタをアレイ化
でき、チャンネル当たりのコストを大幅に削減すること
が可能である。また従来の液晶波長可変フィルタは、偏
波依存性があり応答速度が遅く、実用性に欠けたのに対
し、微小な液晶ドロップレット分散ポリマーを用いる液
晶波長可変フィルタは偏波無依存、高速応答である等の
優れた特徴を有する。

【００３２】［実施の形態５］図１１は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。同図において、１００１は１５０ｎｍ以下
の粒径を持つネマチック液晶ドロップレット、１００２
は高分子層、１００３は光学ミラー（誘電体ミラー）
膜、１００４は透明電極、１００５は透明ガラス基板、
１００６はＡＲコート膜（無反射コート膜）である。前
記各実施の形態で説明した波長可変フィルタは、そのま
までは可変幅が１０ｎｍ程度と小さく、また駆動電圧が
５００Ｖと高いという欠点を有している。本実施の形態
の波長可変フィルタは、上記欠点を改善するものであ
る。図１１（ａ）に示すように、本実施の形態の波長可
変フィルタは、第１の波長可変フィルタ１０２０と、第
２の波長可変フィルタ１０２１との２枚の波長可変フィ
ルタを重ね合わせたものである。この２枚の波長可変フ
ィルタ（１０２０，１０２１）のキャビティギャップは
少し異なっている。図１１（ｂ）は、積層した波長可変
フィルタの個々の１本のスペクトルと積層されたフィル
タの１本のスペクトルを示したものである。１００７は
第１の波長可変フィルタ１０２０の一本の透過スペクト
ルの一本を示したものであり、また、１００８は第２の
波長可変フィルタ１０２１の一本の透過スペクトルを示
したものであり、さらに、１００９は２枚のフィルタを
通過した一本の透過スペクトルを示したものである。図
１１から明らかなように、２つの透過スペクトルが重な
った場合、出力の透過スペクトルは、急峻になり、クロ
ストークが低減でき、さらにピークの先端部が平坦にな
ることが分かる。この効果は、波長可変フィルタの枚数
を多くするほど、スペクトルが急峻になり、クロストー
クの低減を図ることができる。また、同じ半値幅を持つ
１枚のフィルタと比較するとスペクトルの先端部が平坦
になり、波長選択のトレランスが大きくなるという利点
がある。

【００３３】図１１（ｃ）は、キャビティギャップが若
干異なる２枚の液晶波長可変フィルタ（１０２０，１０
２１）毎の複数の透過スペクトル、その波長可変の様
子、およびキャビティギャップが若干異なる２つの液晶
波長可変フィルタを２枚積層した波長可変フィルタの１
本の透過スペクトルの波長可変の様子を示している。１
０１１は第１の波長可変フィルタ１０２０の等間隔で現
われる透過スペクトル群を示したものであり、また、１
０１２は第２の波長可変フィルタ１０２１の等間隔で現
われる透過スペクトル群を示したものであり、さらに、
１０１３は２枚の波長可変フィルタを重ねた場合の１本
の透過スペクトルを示したものである。ファブリーペロ
ーエタロン型フィルタでは、図１１（ｃ）の上の２つに
示すように等間隔の透過波長ピークが現われる。キャビ
ティギャップが大きい方が、ピーク間隔（ＦＳＲ）が狭
い。従って、キャビティギャップが異なる２つの波長可
変フィルタ（１０２０，１０２１）は、そのピーク間隔
（ＦＳＲ）が異なる。

【００３４】２つの波長可変フィルタ（１０２０，１０
２１）の中の１本のピークを同じ波長に合わせると、他
の透過ピークは一致しないため、２枚積層した場合、１
本の透過ピークのみが現われる。第１波長帯で、２つの
透過波長ピークを一致させて可変すると第１波長帯全域
に渡って透過波長ピークを可変できる。次に、第２波長
帯で同様のことを行うと、第２波長帯全波長域を可変で
きることになる。同様に第３、第４波長帯でも、可変さ
せることができる。個々の波長可変フィルタは、高々１
０ｎｍしか可変できないが、キャビティギャップの若干
異なる２つの波長可変フィルタを積層することにより、
見かけ上数１０ｎｍの波長域を可変できる。なお、本実
施の形態では、キャビティギャップが異なる２つの波長
可変フィルタ（１０２０，１０２１）を２枚積層した例
を示したが、３枚以上でも、同様の効果がある。このよ
うに、本実施の形態では、波長可変フィルタを多数枚を
積層することにより、スペクトルを急峻にしてクロスト
ークの低減を図るとともに、スペクトル先端部の平坦化
を図ることが可能となる。また、それぞれのフィルタの
透過波長の組み合わせを制御することにより、波長可変
幅を大幅に増大することが可能となる。

【００３５】［実施の形態６］図１２は、本発明の他の実施の形態である波長可変フィ
ルタの構成を示す分解斜視図である。本実施の形態の波
長可変フィルタは、前記実施の形態４のファイバアレイ
コリメータの代わりに、入出力部にコア拡大（ＴＥＣ）
ファイバを用いたものである。同図において、１１０１
は光ファイバのコア、１１０２は透明電極、１１０３は
光学ミラー（誘電体ミラー）膜、１１０５は微小な液晶
ドロップレット分散ポリマー層、１１０６はＳＣコネク
タのスリーブ、１１０７は入力側光ファイバ、１１０８
は出力側光ファイバ、１１０９は取り出し電極、１１１
０はフェルール、１１１１はフェルール１１１０後部の
金属部分、１１１２は微小な液晶ドロップレット分散ポ
リマーを充填するためにスリーブ１１０６にあけた穴で
ある。この透明電極１１０２はフェルール１１１０全体
を覆い金属部１１１１につながっている。コア拡大ファ
イバをギャップを設けて対向させた場合、そのギャップ
が数１０μｍから１００μｍ程度の場合には、非常に低
いカップリングロスで、レンズなしで、フリースペース
に光を伝搬させて、光ファイバ間の光のカップリングが
可能である。この特性を利用し、ＴＥＣファイバとＳＣ
コネクタのスリーブ１１０６を用いて超小型波長可変フ
ィルタを実現できる。

【００３６】本実施の形態の波長可変フィルタは、以下
のようにして作成される。まず、ＴＥＣファイバ（１１
０７，１１０８）をフェルール１１１０に挿入し先端を
研磨する。次に、スパッタ装置内でフェルール１１１０
全体及びフェルール１１１０後部の金属部分１１１１を
覆うように、ＩＴＯからなる透明電極１１０２を形成す
る。次に、フェルール１１１０およびＴＥＣファイバ
（１１０７，１１０８）の先端に光学ミラー膜１１０３
をコートする。次に、ＳＣコネクタのスリーブ１１０６
の両側から、入力側光ファイバ１１０７および出力側光
ファイバ１１０８のフェルール１１１０を挿入し、その
ギャップが平行で数μｍから数１０μｍになるように調
整する。次に、ＳＣコネクタのスリーブ１１０６の上の
液晶挿入用の穴１１１２から、紫外線硬化型樹脂に液晶
を混合したものを挿入し、紫外線照射によって樹脂を硬
化させるとともに液晶ドロップレットを分散させる。さ
らに、フェルール１１１０後部の金属部分１１１１に取
り出し電極１１０９を取り付ける。このように、本実施
の形態では、コア拡大ファイバとＳＣコネクタを用い
て、構造が単純な偏波無依存、高速変調可変フィルタ
を、簡単に、かつ低コストで製作することが可能とな
る。

【００３７】［実施の形態７］本発明の他の実施の形態
である波長可変フィルタは、ＴＥＣファイバで構成され
るファイバアレイを用いたアレイ構成の波長可変フィル
タである。図１３は、本実施の形態のアレイ構成の波長
可変フィルタの製造方法を説明するための図である。以
下、図１３を用いて、本実施の形態の波長可変フィルタ
の製造方法を説明する。始めに、図１３（ａ）に示すよ
うに、ＴＥＣファイバ１２０１を用意し、そのコア拡大
部で切断し、その端面を研磨する。次に、スパッタ法に
より、コア拡大ファイバの先端部およびそこから数ｃｍ
に渡った部分を覆うようにＩＴＯからなる透明電極１２
０２を形成する。さらに、ＴＥＣファイバ１２０１の先
端部分に光学ミラー（誘電体ミラー）膜１２０３を形成
する。次に、図１３（ｂ）に示すように、等間隔で形成
されたＶ溝アレイを備えるＶ溝基板１２０４を用意し、
Ｖ溝基板１２０４のＶ溝に、ＴＥＣファイバ１２０１
を、ＴＥＣファイバ１２０１とＶ溝基板１２０４の端面
とが同じ面になるように配列し、接着剤で接着・固定す
る。次に、図１３（ｃ）に示すように、Ｖ溝基板１２０
４のＶ溝にＴＥＣファイバ１２０１が配列・固定された
ファイバアレイを２個用意し、当該２個のファイバアレ
イを、スペーサ１２０５を挟んで対向させ、ＴＥＣファ
イバ１２０１の軸が一致し、対向面が平行になるように
調整し、固定する。その際のギャップは２０から３０μ
ｍとする。次に、図１３（ｄ）に示すように、スペーサ
１２０５により形成されるギャップの中に紫外線硬化型
樹脂とネマチック液晶を混合したものを流し込み、紫外
線を照射して、固化させ、微小な液晶ドロップレット分
散ポリマー層１２０６を形成する。また、ＴＥＣファイ
バ１２０１の側面に取り出し電極１２０７を取り付け
る。このように、本実施の形態では、コア拡大ファイバ
で構成されるファイバアレイを用いて、構造が単純で、
アレイ構成の偏波無依存、高速変調可変フィルタを、簡
単に、かつ低コストで製作することが可能となる。

【００３８】［実施の形態８］図１４は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。本実施の形態の波長可変フィルタは、１枚
の波長可変フィルタとミラー膜とを組み合わせて、前記
実施の形態５と同様、スペクトルの急峻化、クロストー
クの低減化、ピーク先端部の平坦化を図ったものであ
る。同図において、１３０１は１５０ｎｍ以下の液晶ド
ロップレットを持つ微小な液晶ドロップレット分散ポリ
マー層を備える波長可変フィルタ、１３０２はプリズム
ミラー、１３０３は入力側コリーメートファイバ、１３
０４は出力側コリメートファイバ、１３０５は平面ミラ
ーである。図１４（ａ）はプリズムミラー１３０４を用
いた場合を示し、図１４（ｂ）は平面ミラー１３０５を
用いた場合を示している。両者とも入射した光ビームは
ミラー（１３０４，１３０５）によって反射されて、２
枚積層したのと同じ効果がある。但し、図１４（ｂ）で
は、光ビームが波長可変フィルタ１３０１に対して斜め
に入射するため、若干の偏波依存性（０．数ｄＢ以下）
が生じるが、これは大きな問題とはならない。また、斜
め入射のため微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層
の屈折率変化に伴って屈折角が変化し、出射ビームの位
置ずれが生ずるが、波長可変フィルタの厚み約５ｍｍに
対しビーム径は２００μｍあり、角度として約２度の余
裕があり、図１４（ｂ）において、入射角は８８度から
８９度で組むためビームの位置ずれはほとんど問題にな
らない。

【００３９】図１４（ｃ）は、２枚の位置を若干ずらし
た平面ミラー１３０５で、波長可変フィルタ１３０１を
挟み、光ビームが、若干傾いて波長可変フィルタ１３０
１に入射され、２枚の位置を若干ずらした平面ミラー１
３０５で２回反射されて、計３回波長可変フィルタ１３
０１を通過する構造となっている。これにより、１枚の
波長可変フィルタ１３０１で３枚の波長可変フィルタ１
３０１にフィルタを重ねた効果がある。ここでは、コリ
メートファイバは１本のみを示したが、フィルタアレイ
とコリメートファイバアレイを用いて、アレイ化しても
同様の効果がある。このように、本実施の形態では、平
面ミラー、プリズムミラーを用いることにより、入射光
が波長可変フィルタを通過する回数を２回以上として、
スペクトルを急峻にしてクロストークの低減を図るとと
もに、スペクトル先端部の平坦化を図ることが可能とな
る。

【００４０】［実施の形態９］図１５は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。本実施の形態は、微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層を備える波長可変フィルタを用いて、
可変の合・分波器を作成したものである。同図におい
て、１４０１はアレイ化された微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層を備える波長可変フィルタ、１４０２
は入力側コリメートファイバ、１４０３は出力側コリメ
ートファイバアレイ、１４０４は波長可変フィルタ１４
０１を通過した光ビーム、１４０５は平面ミラーであ
る。本実施の形態では、アレイ構成の波長可変フィルタ
１４０１に、入力側コリメートファイバ１４０２から若
干斜めに光ビームが入射する。波長可変フィルタ１４０
１の透過ピークに一致した波長の光は波長可変フィルタ
１４０１を通過して、出力側コリメートファイバアレイ
１４０３に入る。

【００４１】一致しなかった光は、該波長可変フィルタ
１４０１で反射され、さらに平面ミラー１４０５で再度
反射されて、波長可変フィルタ１４０１に入る。同様
に、２番目の波長可変フィルタ１４０１の波長に一致し
た波長の光のみが通過し、残りは反射される。同様のこ
とが繰り返される。このようにして、入射光は出射側の
コリメートファイバアレイ１４０３に分波される。微小
な液晶ドロップレット分散ポリマー層を備えるアレイ構
成の波長可変フィルタ１４０１の個々の電極には、独立
に電圧を印加できるので、該合・分波器は可変に波長を
設定できる。なお、本実施の形態では、入射側に、コリ
メートファイバを用いることを示したが、コリメートフ
ァイバアレイであっても同様の効果が得られる。

【００４２】［実施の形態１０］図１６は、本発明の他
の実施の形態である波長可変フィルタの概略構成を示す
要部断面図である。同図において、１５０１は薄膜抵
抗、１５０２は電流源、１５０３はヒータ、１５０４は
液晶ドロップレット、１５０５は高分子層、１５０６は
光学ミラー膜、１５０７は透明電極、１５０８は基板で
ある。前記各実施の形態では、透明電極間に高電圧を印
加することにより、透過波長を変化させていた。しかし
ながら、この高電圧として、数１００Ｖと高い電圧が必
要である。本実施の形態の波長可変フィルタは、温度を
変化させることにより、透過波長を可変するようにした
ものである。図１６（ａ）に示す波長可変フィルタは、
通常の構造の微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層
を備える波長可変フィルタの片方または両方の透明電極
１５０７に電流を流すことにより、微小な液晶ドロップ
レット分散ポリマー層の温度を上げ、これにより、微小
な液晶ドロップレット分散ポリマー層の屈折率を変化さ
せて、透過波長を変化させるようにしたものである。図
１６（ｂ）に示す波長可変フィルタは、通常の構造の微
小な液晶ドロップレット分散ポリマー層を備える波長可
変フィルタにおいて、透明電極の変わりに、窓を開けた
薄膜抵抗１５０１を蒸着し、この薄膜抵抗１５０１に電
流を流すことにより、微小な液晶ドロップレット分散ポ
リマー層の温度を上げ、これにより、微小な液晶ドロッ
プレット分散ポリマー層の屈折率を変化させて、透過波
長を変化させるようにしたものである。図１６（ｃ）に
示す波長可変フィルタは、透明電極を持たない微小な液
晶ドロップレット分散ポリマー層を備える波長可変フィ
ルタの外側にヒータ１５０３を取り付け、このヒータ１
５０３に電流を流すことにより、微小な液晶ドロップレ
ット分散ポリマー層の温度を上げ、これにより、微小な
液晶ドロップレット分散ポリマー層の屈折率を変化させ
て、透過波長を変化させるようにしたものである。以
上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々変更可能であることは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。（１）本発明によれば、光透過性媒体中に液晶ドロップ
レットが分散した材料をキャビティーとして用いること
により、偏波依存性がなく、かつ応答速度が速く、高速
チューニングが可能となる。（２）本発明によれば、液晶ドロップレットを分散する
ポリマーに可塑剤を添加するようにしたので、液晶ドロ
ップレットを低電圧で駆動でき、電圧あたりの波長可変
フィルタの可変幅を大きくすることができる。（３）本発明によれば、従来の波長可変フィルタよりも
安価であるとともに、アレイ化した光ファイバ等と組み
合わせることにより、高密度化、小型化を図ることが可
能となる。（４）本発明によれば、波長可変フィルタを多数枚積層
することにより、あるいは、平面ミラー、プリズムミラ
ーを用いることにより、スペクトルの改善を図るととも
に、波長可変域を全波長域にまで拡大することが可能と
なる。（５）本発明によれば、平面ミラーを用いることによ
り、簡単に、合・分波器を構成することが可能となる。（６）本発明によれば、高速ＲＡＮの波長多重伝送シス
テムを構築することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長可変フィルタの基本構造を説明す
るための図である。

【図２】本発明における、電圧印加により屈折率が変化
する媒体の構造と動作原理を説明するための図である。

【図３】本発明の波長可変フィルタの構造と動作原理を
説明するための図である。

【図４】本発明の実施の形態１の波長可変フィルタの透
過スペクトルを示すグラフである。

【図５】本実施の形態１の波長可変フィルタの透過する
光の波長の電圧依存性を示すグラフである。

【図６】本発明の実施の形態２の波長可変フィルタの製
造方法を説明するための図である。

【図７】本発明の実施の形態３の波長可変フィルタの一
例の透過する光の波長シフト量の電圧依存性を示すグラ
フである。

【図８】本発明の実施の形態４の波長可変フィルタの構
成を示す斜視図である。

【図９】本実施の形態４のアレイ構成の波長可変フィル
タにおける、一対の透明基板に形成される透明電極パタ
ーン例を示す図である。

【図１０】本実施の形態４の光コリメータアレイの一例
の概略構成を示す斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態５の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態６の波長可変フィルタの
構成を示す分解斜視図である。

【図１３】本発明の実施の形態７のアレイ構成の波長可
変フィルタの製造方法を説明するための図である。

【図１４】本発明の実施の形態８の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。

【図１５】本発明の実施の形態９の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。

【図１６】本発明の実施の形態１０の波長可変フィルタ
の概略構成を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０１…第２の層、１０２…第１の層、１０３…第３の
層、１０４，３０３，６０３，１００３，１１０３，１
２０３，１５０６…光学ミラー（誘電体ミラー）膜、１
０５，２０３，３０４，６０２，８０２，８０３，８０
４，１００４，１１０２，１２０２，１５０７…透明電
極、１０６，３０５，６０１，８０１，１００５，１５
０８…基板、１０７，１００６…ＡＲコート膜（無反射
コート膜）、２０１，３０１，６０４，１００１，１５
０４…液晶ドロップレット、２０２，３０２，６０５，
１００２，１５０５…液晶ドロップレットを閉じ込める
高分子層、２０４…駆動電源、６０６…紫外線、６０７
…微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層が削除され
た部分、６０８…接着剤、６０９…マッチングオイル、
６１０…封止剤、７０１，１０２０，１０２１，１３０
１，１４０１…波長可変フィルタ、７０２，７０３…光
コリメータアレイ、７０４，７０５，９０１…ファイバ
アレイ、８０６…引き出し電極、８０７…薄膜抵抗、８
０８…薄膜トランジスタ、９０２，１２０４…Ｖ溝基
板、９０３…マイクロレンズアレイ、９０４…光ビーム
アレイ、９０５…マイクロフェルールを納める枠、９０
６…マイクロフェルール、９０７，１１０７，１１０８
…光ファイバ、１１０１…光ファイバのコア、１１０
５，１２０６…微小な液晶ドロップレット分散ポリマー
層、１１０６…ＳＣコネクタのスリーブ、１１０９，１
２０７…取り出し電極、１１１０…フェルール、１１１
１…フェルール１１１０後部の金属部分、１１１２…ス
リーブ１１０６にあけた穴、１２０１…ＴＥＣファイ
バ、１２０５…スペーサ、１３０２…プリズムミラー、
１３０３，１３０４，１４０２…コリーメートファイ
バ、１３０５、１４０５…平面ミラー，１４０３…コリ
ーメートファイバアレイ、１５０１…薄膜抵抗、１５０
２…電流源、１５０３…ヒータ。

フロントページの続き (72)発明者林孝好東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者平林克彦東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平６−95164（ＪＰ，Ａ) 特開平６−148587（ＪＰ，Ａ) 特開平９−33878（ＪＰ，Ａ) 特開平７−325281（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−29737（ＪＰ，Ａ) 特開平５−19227（ＪＰ，Ａ) 特開平４−248516（ＪＰ，Ａ) 特開平７−209623（ＪＰ，Ａ) 特開平８−62563（ＪＰ，Ａ) 特開平４−220618（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−2231（ＪＰ，Ａ) 特開平６−250153（ＪＰ，Ａ) 特開平８−262415（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 G02B 5/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極と光学ミラー層とからなる第１
の層と、電場により屈折率が変化する第２の層と、透明
電極と光学ミラー層とからなる第３の層とがこの順番で
積層されてなる多層膜を含むファブリーペローエタロン
型波長可変フィルタであって、前記第２の層は、光透過性媒体中に直径が１５０ｎｍ以
下の液晶ドロップレットが分散されている材料で構成さ
れることを特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項２】前記第２の層と第１の層との界面、ある
いは前記第２の層と第３の層との界面に、前記第２の層
の屈折率とほぼ等しい透明層を含むことを特徴とする請
求項１に記載の波長可変フィルタ。
【請求項３】前記液晶ドロップレットは、ネマチック
液晶ドロップレットであることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の波長可変フィルタ。
【請求項４】前記光透過性媒体は、ポリマーあるいは
石英ガラスであることを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれか１項に記載の波長可変フィルタ。
【請求項５】前記ポリマーは、光硬化性ポリマーであ
ることを特徴とする請求項４に記載の波長可変フィル
タ。
【請求項６】前記光硬化性ポリマーは、ポリエンポリ
チオール系ポリマーであることを特徴とする請求項５に
記載の波長可変フィルタ。
【請求項７】前記ポリマーは、可塑剤を含むことを特
徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載
の波長可変フィルタ。
【請求項８】前記透明電極の少なくも一方は、ストラ
イプ状またはドット状にパターニングされていることを
特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
載の波長可変フィルタ。
【請求項９】請求項１ないし請求項８に記載された波
長可変フィルタであって、キャビティギャップがそれぞ
れ異なる２枚以上の波長可変フィルタを積層したことを
特徴とする波長可変フィルタ。
【請求項１０】請求項１ないし請求項９に記載された
波長可変フィルタをコア拡大ファイバ、またはコア拡大
ファイバアレイで挟んだことを特徴とする波長可変フィ
ルタ。
【請求項１１】前記波長可変フィルタの他方の側に設
置されるプリズムミラーあるいは平面ミラーを備え、前
記波長可変フィルタの一方の側から入射される光ビーム
または光ビームアレイが、前記波長可変フィルタを通過
した後、前記プリズムミラーまたは平面ミラーで反射さ
れて前記波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フ
ィルタを再度通過した後、前記波長可変フィルタの一方
の側から出射されることを特徴とする請求項１ないし請
求項８のいずれか１項に記載の波長可変フィルタ。
【請求項１２】前記波長可変フィルタの両側に、互い
に位置がずれて設置される２個の平面ミラーを備え、前
記波長可変フィルタの一方の側から斜めに入射される光
ビームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フィルタ
を通過した後、前記第１の平面ミラーで反射されて前記
波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを
再度通過した後、前記第２の平面ミラーで反射されて前
記波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタ
を再び通過した後、前記波長可変フィルタの他方の側か
ら出射されることを特徴とする請求項１ないし請求項８
のいずれか１項に記載の波長可変フィルタ。
【請求項１３】前記波長可変フィルタの一方の側に設
置される平面ミラーを備え、前記波長可変フィルタの一
方あるいは他方の側から斜めに入射される光ビームある
いは光ビームアレイが、前記平面ミラーと、前記波長可
変フィルタの光学ミラー層との間で多重反射して進行
し、その間に、前記波長可変フィルタの透過波長に相当
する光ビームあるいは光ビームアレイが、前記波長可変
フィルタの他方の側から出射されることを特徴とする請
求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の波長可変
フィルタ。
【請求項１４】前記波長可変フィルタに、前記光ビー
ムあるいは光ビームアレイを出射する入力側コリメート
ファイバあるいはコリメートファイバアレイと、前記波
長可変フィルタからの光ビームあるいは光ビームアレイ
が入射される出力側コリメートファイバあるいはコリメ
ートファイバアレイとを、さらに備えることを特徴とす
る請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の
波長可変フィルタ。
【請求項１５】前記透明電極に、前記第２の層を加熱
する電流を流す電流供給手段を備えることを特徴とする
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の波長
可変フィルタ。
【請求項１６】前記透明電極に代えて、前記第２の層
を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１
ないし請求項１４のいずれか１項に記載の波長可変フィ
ルタ。