JP3282162B2 - Method of manufacturing tunable filter - Google Patents
Method of manufacturing tunable filterInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ中の波
長多重された光信号の任意の波長の光信号を選択的にか
つ可変に取り出すことができる波長可変フィルタの製造
方法に係わり、特に、非常に安価に、かつ高性能な波長
可変フィルタを製造できる波長可変フィルタの製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a wavelength tunable filter capable of selectively and variably extracting an optical signal of an arbitrary wavelength from a wavelength-multiplexed optical signal in an optical fiber. The present invention relates to a method of manufacturing a wavelength tunable filter that can manufacture a high performance wavelength tunable filter at very low cost.
【0002】[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信号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。2. Description of the Related Art Optical communication using an optical fiber has recently been rapidly put into practical use because it can transmit a large amount of information at a high speed. However, at the moment, only an optical pulse of a specific wavelength is transmitted. If a large number of optical pulses of different frequencies can be transmitted, a larger amount of information can be transmitted. This is wavelength multiplexed (W
DM) and is currently being actively researched. In wavelength multiplex communication, a wavelength tunable filter that selectively selects only light of an arbitrary wavelength from optical signals of many wavelengths is required.
【0003】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などが知られてい
る。しかしながら、これらの波長可変フィルタは、価格
が非常に高く(現時点で平均10万円から100万円程
度)、波長多重通信が広く一般に普及しない原因となっ
ている。Conventionally, as this type of filter, a grating filter for controlling an angle by a motor, a wavelength variable filter for moving a dielectric filter by a motor, an etalon filter for controlling a resonator length by a piezo element, and the like are known. However, these wavelength tunable filters are very expensive (currently, about 100,000 yen to 1,000,000 yen at present), which causes wavelength multiplex communication to not be widely used.
【0004】一方、低コストで信頼性の高い波長固定の
光ファイバ付きフィルタが開発されている(T.Oguchi,
J.Noda, H.Hanafusa, and S.Nishi "Dielectric multil
ayered interference filters deposited on polyimide
films," Electronics Letters., Vol.27, p.706-707,
(1991))。On the other hand, a low-cost and highly reliable filter with a fixed wavelength optical fiber has been developed (T. Oguchi,
J. Noda, H. Hanafusa, and S. Nishi "Dielectric multil
ayered interference filters deposited on polyimide
films, "Electronics Letters., Vol.27, p.706-707,
(1991)).
【0005】この波長固定の光ファイバ付きフィルタに
おいては、ポリイミド膜の上に誘電体ミラー膜を形成し
て、これを数mm角に切断して、光ファイバに形成した
溝に埋め込むものである。この波長固定の光ファイバ付
きフィルタは、基板をガラスの代わりにポリイミド膜を
用いることにより、コストの大半を占める誘電体ミラー
膜を数mm角に切断することを可能とし、厚さを数10
μmと薄くすることも可能となり、光ファイバに溝を付
けてそこに挿入することにより、レンズなどの光学部品
を必要とせず、さらに面倒なアライメントも必要としな
いため、非常に安価で安定な固定波長のフィルタを実現
できる。しかしながら、この波長固定の光ファイバ付き
フィルタでは、フィルタ透過波長をチューナブルに制御
することは困難であった。In this filter with an optical fiber having a fixed wavelength, a dielectric mirror film is formed on a polyimide film, cut into several mm squares, and embedded in a groove formed in the optical fiber. By using a polyimide film instead of glass for the substrate, the filter with an optical fiber having a fixed wavelength enables the dielectric mirror film, which accounts for the majority of the cost, to be cut into several mm square, and the thickness is reduced to several tens of mm.
It is possible to make it as thin as μm, and by inserting a groove in the optical fiber and inserting it there is no need for optical components such as lenses and no complicated alignment is required, so it is very cheap and stable fixing A wavelength filter can be realized. However, it is difficult to tunably control the filter transmission wavelength of the filter with the fixed wavelength optical fiber.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前記した如く、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などは、価格
が非常に高いという問題点があった。As described above, a grating filter for controlling an angle by a motor, a tunable filter for moving a dielectric filter by a motor, an etalon filter for controlling a resonator length by a piezo element, and the like are inexpensive. There was a problem that it was very expensive.
【0007】また、波長固定の光ファイバ付きフィルタ
では、フィルタ透過波長をチューナブルに制御すること
が困難であるという問題点があった。[0007] In the case of a filter with an optical fiber having a fixed wavelength, there is a problem that it is difficult to tunably control the filter transmission wavelength.
【0008】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
変フィルタの製造方法において、フィルム状の高分子分
散型液晶層をキャビティに用いたファブリーペローエタ
ロン型フィルタを用いて、非常に安価に、かつ高性能な
波長可変フィルタを製造することが可能となる技術を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a tunable filter, in which a film-like polymer-dispersed liquid crystal layer is formed in a cavity. It is an object of the present invention to provide a technique capable of manufacturing a very inexpensive and high-performance tunable filter using the used Fabry-Perot etalon filter.
【0009】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。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【0011】波長可変フィルタの製造方法において、液
晶粒の直径が150nm以下である高分子分散型液晶層
をキャビティに用いたファブリーペローエタロン型フィ
ルタを製造する工程と、光ファイバまたは光ファイバア
レイを固定した基板に、当該光ファイバまたは光ファイ
バアレイのコア領域が露出するように溝を形成する工程
と、前記溝内に前記ファブリーペローエタロン型フィル
タを挿入する工程と、前記溝内に挿入されたファブリー
ペローエタロン型フィルタと前記基板とを、前記ファブ
リーペローエタロン型フィルタと屈折率の一致した接着
剤で固定する工程と、前記ファブリーペローエタロン型
フィルタの透明導電膜に電圧を印加する手段を装着する
工程とを備えることを特徴とする。In a method for manufacturing a wavelength tunable filter, a step of manufacturing a Fabry-Perot etalon filter using a polymer dispersed liquid crystal layer having a liquid crystal particle diameter of 150 nm or less in a cavity, and fixing an optical fiber or an optical fiber array. Forming a groove so that the core region of the optical fiber or the optical fiber array is exposed in the substrate, forming the Fabry-Perot etalon filter in the groove, and fabricating the fiber inserted in the groove. Fixing the Perot etalon-type filter and the substrate with an adhesive having a refractive index matching that of the Fabry-Perot etalon-type filter, and attaching a means for applying a voltage to the transparent conductive film of the Fabry-Perot etalon-type filter And characterized in that:
【0012】前記ファブリーペローエタロン型フィルタ
を製造する工程は、厚さ250μm以下の透明基板の上
に、透明導電膜および誘電体ミラー膜からなる第1の層
を形成する工程と、前記第1の膜の上に、液晶粒の直径
が150nm以下である高分子分散型液晶層を均一に塗
布し、硬化させる工程と、前記高分子分散型液晶層の上
に、透明導電膜および誘電体ミラー膜からなる第2の層
を形成する工程と、前記各工程により作製されたフィル
タを、5mm角以下の大きさに切断する工程とを備える
ことを特徴とする。The step of manufacturing the Fabry-Perot etalon filter includes the steps of: forming a first layer comprising a transparent conductive film and a dielectric mirror film on a transparent substrate having a thickness of 250 μm or less; A step of uniformly applying and curing a polymer dispersed liquid crystal layer having a liquid crystal particle diameter of 150 nm or less on the film, and a step of forming a transparent conductive film and a dielectric mirror film on the polymer dispersed liquid crystal layer. And a step of cutting the filter produced in each of the above steps into a size of 5 mm square or less.
【0013】前記ファブリーペローエタロン型フィルタ
を製造する工程は、基板上に液晶粒の直径が150nm
以下である高分子分散型液晶層を均一に塗布し、硬化さ
せる工程と、前記基板から前記高分子分散型液晶層を剥
がす工程と、前記高分子分散型液晶層の両面上に、透明
導電膜および誘電体ミラー膜からなる第1の層および第
2の層を形成する工程と、前記各工程により作製された
フィルタを、5mm角以下の大きさに切断する工程とを
備えることを特徴とする。In the step of manufacturing the Fabry-Perot etalon filter, the diameter of the liquid crystal particles is 150 nm on the substrate.
A step of uniformly applying and curing the following polymer dispersed liquid crystal layer, a step of peeling the polymer dispersed liquid crystal layer from the substrate, and a transparent conductive film on both surfaces of the polymer dispersed liquid crystal layer. Forming a first layer and a second layer made of a dielectric mirror film, and cutting the filter manufactured in each of the steps into a size of 5 mm square or less. .
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0015】なお、実施例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。In all the drawings for describing the embodiments, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.
【0016】[実施の形態1]はじめに、高分子分散型
液晶層をキャビティに用いたファブリーペローエタロン
型の波長可変フィルタについて説明する。接着剤などの
高分子とネマチック液晶を混合した高分子分散型液晶層
は、電圧無印加時には散乱体、電圧印加時には透明体と
なることを利用して、従来から表示装置、光シャッタな
どに使用されている。[Embodiment 1] First, a Fabry-Perot etalon-type wavelength tunable filter using a polymer-dispersed liquid crystal layer in a cavity will be described. The polymer-dispersed liquid crystal layer, which is a mixture of a polymer such as an adhesive and a nematic liquid crystal, is used as a scatterer when no voltage is applied and a transparent body when voltage is applied. Have been.
【0017】本発明者らは、この散乱の要因が液晶粒の
大きさに関係しており、この液晶粒を、光の波長よりも
短い150nm以下にすることにより、低ロス(0.1
dB/cmから0.数dB/cm)で屈折率変化△n=
4×10~5E2 (ここで、Eの単位はμm/V)を持つ
ナノサイズ液晶微粒子分散体を開発している(S.Matsum
oto, M.Houlbert, T.Hayashi and K.Kubodera, "Fine d
roplets of LCs in atransparent polymer and their r
esponse to an electric field," Appl. Phys. Lett.,
vol.69(8), pp.1044, 1996.)。The inventors of the present invention consider that the factor of the scattering is related to the size of the liquid crystal particles, and by reducing the size of the liquid crystal particles to 150 nm or less, which is shorter than the wavelength of light, low loss (0.1%
dB / cm to 0. Several dB / cm) and the refractive index change Δn =
4 × 10 ~ 5 E 2 (Here, the unit of E is μm / V) We are developing a nano-sized liquid crystal particle dispersion (S.Matsum
oto, M. Houlbert, T. Hayashi and K. Kubodera, "Fine d
roplets of LCs in atransparent polymer and their r
esponse to an electric field, "Appl. Phys. Lett.,
vol.69 (8), pp.1044, 1996.).
【0018】さらに、本発明者らは、高分子分散型液晶
層をキャビティに用いたファブリーペローエタロン型の
可変波長フィルタを考案し、その基本構造について既に
特許出願済みである(特願平9−205896号)。こ
の高分子分散型液晶層をキャビティに用いたファブリー
ペローエタロン型の波長可変フィルタは、偏波無依存で
あり、応答速度が10μsecと非常に速いという特徴
を有している。Further, the present inventors have devised a Fabry-Perot etalon type variable wavelength filter using a polymer-dispersed liquid crystal layer in a cavity, and have already filed a patent application for the basic structure thereof (Japanese Patent Application No. 9-1997). 205896). The Fabry-Perot etalon type wavelength tunable filter using the polymer-dispersed liquid crystal layer for the cavity is polarization-independent and has a very fast response speed of 10 μsec.
【0019】高分子分散型液晶は、液体でなく固体であ
り、薄いフィルムにも成形できるという優れた特徴を有
している。フィルム状の高分子分散型液晶をキャビティ
に用いたファブリーペローエタロン型フィルタ、あるい
は、薄いガラス基板上に形成された高分子分散型液晶を
キャビティに用いたファブリーペローエタロン型フィル
タを用いることにより、従来のポリイミド固定波長フィ
ルタの作製プロセスがそのまま適用可能となり、非常に
安価な波長可変フィルタを実現することができる。The polymer-dispersed liquid crystal is not a liquid but a solid, and has an excellent feature that it can be formed into a thin film. By using a Fabry-Perot etalon filter using a polymer-dispersed liquid crystal film in the cavity or a Fabry-Perot etalon filter using the polymer-dispersed liquid crystal formed on a thin glass substrate in the cavity The process for producing a polyimide fixed wavelength filter described above can be applied as it is, and a very inexpensive wavelength tunable filter can be realized.
【0020】図1は、本発明の実施の形態1のフィルタ
の製造方法を説明するための斜視図、およびその要部断
面図である。以下、本実施の形態のフィルタの製造方法
を図1を用いて順に説明する。FIG. 1 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a filter according to a first embodiment of the present invention, and a sectional view of a main part thereof. Hereinafter, a method of manufacturing a filter according to the present embodiment will be sequentially described with reference to FIG.
【0021】(1)はじめに、250μm以下の薄い透
明ガラス基板101を用意する。ここでは、200μm
の合成石英基板を用いた。(1) First, a thin transparent glass substrate 101 of 250 μm or less is prepared. Here, 200 μm
Was used.
【0022】(2)次に、透明ガラス基板101上に、
真空蒸着法またはスパッタ法により、透明導電膜102
を形成し、さらに、誘電体ミラー膜(誘電体多層膜ミラ
ー)103を形成することにより、透明ガラス基板10
1上に第1の層を形成する。(2) Next, on the transparent glass substrate 101,
The transparent conductive film 102 is formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method.
Is formed, and further, a dielectric mirror film (dielectric multilayer film mirror) 103 is formed.
A first layer is formed on 1.
【0023】(3)次に、第1の層上に、高分子溶液と
ネマチック液晶を混合した液体をスピナーにより塗布し
た後、硬化させて高分子分散型液晶層104を形成す
る。ここで用いられる高分子溶液は接着剤が適してい
る。即ち、紫外線硬化型接着剤や、熱硬化型のエポキシ
系接着剤である。(3) Next, a liquid obtained by mixing a polymer solution and a nematic liquid crystal is applied on the first layer by a spinner, and then cured to form a polymer dispersed liquid crystal layer 104. The polymer solution used here is suitably an adhesive. That is, it is an ultraviolet curable adhesive or a thermosetting epoxy adhesive.
【0024】高分子分散型液晶層104は、熱硬化型あ
るいは光硬化型のプレポリマーと液晶の混合溶液をスピ
ンコートした後、加熱あるいは光照射することによって
作製されるか、あるいは高分子溶液とネマチック液晶を
混合した液体をスピンコートし、急速に溶媒を除去する
ことによって作製される。The polymer-dispersed liquid crystal layer 104 is formed by spin-coating a mixed solution of a thermosetting or photocurable prepolymer and a liquid crystal, and then heating or irradiating the mixed solution. It is produced by spin coating a liquid mixed with a nematic liquid crystal and rapidly removing the solvent.
【0025】これらの高分子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ポリイミ
ドなどが上げられる。また、ネマチック液晶は、粒径が
150nm以下のものを用いる。These polymers are not particularly limited as long as they are light-transmitting materials, but polymers having good light-transmitting properties and no optical anisotropy, such as PMMA-based polymers and polystyrene-based polymers Polymers, polycarbonate polymers, thermosetting or photocurable acrylic polymers, epoxy polymers, polyurethane polymers, polyisocyanate polymers, polyenepolythiol polyimides and the like can be mentioned. Further, a nematic liquid crystal having a particle size of 150 nm or less is used.
【0026】高分子分散型液晶層104の厚さは、完成
した波長可変フィルタのFSR(共振する光の波長の間
隔)にもよるが、約10μmから数10μmである。ま
た、高分子分散型液晶層104が波長可変フィルタのキ
ャビティを形成するため、高分子分散型液晶層104の
膜の均一性が非常に強く要求される。許容膜厚ムラは、
0.5μm/cm以下である。The thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer 104 is about 10 μm to several tens μm, depending on the FSR (interval between wavelengths of resonating light) of the completed tunable filter. In addition, since the polymer-dispersed liquid crystal layer 104 forms the cavity of the wavelength tunable filter, the uniformity of the film of the polymer-dispersed liquid crystal layer 104 is very strongly required. The allowable thickness unevenness is
It is 0.5 μm / cm or less.
【0027】(4)次に、高分子分散型液晶層104上
に、真空蒸着またはスパッタ法により、誘電体ミラー膜
105を形成し、さらに、透明導電膜106を形成する
ことにより、高分子分散型液晶層104上に第2の層を
形成する。(4) Next, a dielectric mirror film 105 is formed on the polymer-dispersed liquid crystal layer 104 by vacuum evaporation or sputtering, and a transparent conductive film 106 is formed. A second layer is formed on the liquid crystal layer 104.
【0028】(5)最後に、ダイシングソーにより、ガ
ラス基板ごとフィルタ107を5mm角以下に切り出
す。(5) Finally, the filter 107 is cut out into a 5 mm square or less together with the glass substrate using a dicing saw.
【0029】図1に示す方法により作製されたフィルタ
107は、透明導電膜(102,106)と誘電体ミラ
ー膜(103,105)とで高分子分散型液晶層(10
4)を挾んだファブリーペローエタロン型のフィルタを
構成し、透明導電膜(102,106)に電圧を印加す
ることにより、透過波長を変化させることができる。The filter 107 manufactured by the method shown in FIG. 1 has a polymer-dispersed liquid crystal layer (10) comprising a transparent conductive film (102, 106) and a dielectric mirror film (103, 105).
By forming a Fabry-Perot etalon type filter sandwiching 4) and applying a voltage to the transparent conductive films (102, 106), the transmission wavelength can be changed.
【0030】図2は、本発明の実施の形態1の光ファイ
バ付き波長可変フィルタモジュールの製造方法を説明す
るための斜視図である。以下、本実施の形態の光ファイ
バ付き波長可変フィルタモジュールの製造方法を図2を
用いて順に説明する。FIG. 2 is a perspective view for explaining a method of manufacturing the tunable filter module with an optical fiber according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing the wavelength tunable filter module with an optical fiber according to the present embodiment will be sequentially described with reference to FIG.
【0031】(1)はじめに、両端にコネクタ203が
付いた光ファイバ201を用意する。波長可変フィルタ
のロス低減のために、この光ファイバ201は、図2の
202に示すように、中心部のコアが拡大されたコア拡
大光ファイバが望ましい。但し、コアを拡大していない
通常の光ファイバでも使用可能である。(1) First, an optical fiber 201 having connectors 203 at both ends is prepared. In order to reduce the loss of the wavelength tunable filter, the optical fiber 201 is desirably a core-enlarged optical fiber having an enlarged core at the center as shown by 202 in FIG. However, a normal optical fiber without an enlarged core can also be used.
【0032】(2)次に、ガラス基板、プラスチック基
板、セラミック基板等の基板を用意する。この場合に、
これらの基板は、図2の204に示す溝付き基板のよう
に、光ファイバ201を埋め込む溝が形成されているこ
とが望ましい。但し、図2の205に示す平面基板でも
使用可能である。(2) Next, a substrate such as a glass substrate, a plastic substrate, or a ceramic substrate is prepared. In this case,
It is preferable that these substrates have grooves formed therein for embedding the optical fiber 201, as in the case of the grooved substrate shown at 204 in FIG. However, a flat substrate indicated by 205 in FIG. 2 can also be used.
【0033】(3)次に、これらの基板(204,20
5)に光ファイバ201を装着し、接着剤206で固定
する。(3) Next, these substrates (204, 20)
5) Attach the optical fiber 201 and fix it with the adhesive 206.
【0034】(4)次に、基板(204,205)に、
フィルタ209を挿入する溝208をダイシングソー2
07で形成し、光ファイバ201のコア領域を露出させ
る。その際、フィルタ209からの反射戻り光を低減す
るために、溝208は光ファイバ201に対して傾いて
いること(約80°)が望ましい。また、その幅はフィ
ルタ209の膜厚に相当する。(4) Next, the substrates (204, 205)
Insert the groove 208 for inserting the filter 209 into the dicing saw 2
07 to expose the core region of the optical fiber 201. At this time, it is preferable that the groove 208 is inclined (about 80 °) with respect to the optical fiber 201 in order to reduce the reflected light returning from the filter 209. The width corresponds to the thickness of the filter 209.
【0035】(5)次に、数mm角に切断されたフィル
タ209(図1により作製されたフィルタ107)を用
意し、上面透明導電膜106、高分子分散型液晶層10
4および誘電体ミラー膜(103,105)の端の部分
のみをはぎ取り、ガラス側透明導電膜102へ、導電ペ
ーストまたはハンダ211により取り出し電極210を
取り付ける。(5) Next, a filter 209 (the filter 107 manufactured in FIG. 1) cut into several mm squares is prepared, and the upper transparent conductive film 106 and the polymer dispersed liquid crystal layer 10 are prepared.
4 and only the end portions of the dielectric mirror films (103, 105) are peeled off, and a lead electrode 210 is attached to the glass-side transparent conductive film 102 with a conductive paste or solder 211.
【0036】(6)次に、フィルタ209を、基板(2
04,205)に形成された溝208に挿入し、フィル
タ209と屈折率の一致した接着剤212で接着固定す
る。この場合に、必要に応じてフィルタ209は2枚以
上積層する。(6) Next, the filter 209 is mounted on the substrate (2
04, 205) and adhesively fixed with an adhesive 212 having the same refractive index as the filter 209. In this case, two or more filters 209 are stacked as necessary.
【0037】(7)最後に、フィルタ209の上面透明
導電膜106に、取り出し電極214が取り付けられた
接触用金属棒213を押し当てることにより、フィルタ
上面透明導電膜106に取り出し電極を取り付ける。な
お、導電ペーストを用いてフィルタ上面透明導電膜10
6から電極を取り出してもよいが、導電ペーストがフィ
ルタ209に浸みこみショートする場合がある。(7) Finally, the extraction electrode is attached to the filter upper transparent conductive film 106 by pressing the contact metal rod 213 to which the extraction electrode 214 is attached against the upper transparent conductive film 106 of the filter 209. In addition, using a conductive paste, the filter upper surface transparent conductive film 10 is used.
The electrode may be taken out of the filter 6, but the conductive paste may soak into the filter 209 and cause a short circuit.
【0038】このようにして作製された本実施の形態の
光ファイバ付き波長可変フィルタモジュールの印加電圧
依存性を図5に示す。図5に示すように、本実施の形態
の光ファイバ付き波長可変フィルタモジュールは、約4
00Vの電圧を印加することにより、透過ピークが10
nm以上シフトすることがわかる。FIG. 5 shows the applied voltage dependence of the wavelength tunable filter module with an optical fiber thus manufactured according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the wavelength tunable filter module with an optical fiber according to
By applying a voltage of 00V, the transmission peak becomes 10
It can be seen that the shift is at least nm.
【0039】なお、本実施の形態では、基板(204,
205)上に1本の光ファイバ201のみを載置する場
合について説明したが、基板(204,205)上に多
数の光ファイバを載置してアレイ化することも可能であ
る。In this embodiment, the substrate (204,
Although the case where only one optical fiber 201 is mounted on the substrate (205) has been described, it is also possible to mount many optical fibers on the substrate (204, 205) to form an array.
【0040】[実施の形態2]図3は、本発明の実施の
形態2のフィルタの製造方法を説明するための斜視図、
およびその要部断面図である。前記実施の形態1では、
薄いガラス基板上に第1の層、高分子分散型液晶層、お
よび第2の層を積層してフィルタを形成したが、本実施
の形態では、ガラス基板を用いず、フィルム状の高分子
分散型液晶層を用いてフィルタを作製する方法である。[Embodiment 2] FIG. 3 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a filter according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. In the first embodiment,
The first layer, the polymer-dispersed liquid crystal layer, and the second layer were laminated on a thin glass substrate to form a filter. In this embodiment mode, a film-shaped polymer dispersion was used without using a glass substrate. This is a method for producing a filter using the liquid crystal layer.
【0041】以下、本実施の形態のフィルタの製造方法
を図3を用いて順に説明する。Hereinafter, a method of manufacturing a filter according to the present embodiment will be sequentially described with reference to FIG.
【0042】(1)はじめに、フィルム形成用基板30
1を用意する。(1) First, the film forming substrate 30
Prepare 1
【0043】(2)次に、フィルム形成用基板301上
に、高分子溶液とネマチック液晶を混合した液体をスピ
ンコート法により塗布した後、紫外線照射または加熱に
より硬化させて高分子分散型液晶層302を形成する。
ここで用いられる高分子溶液は、以下の蒸着プロセスの
ため、熱に対して耐性のあるものが望ましく、接着剤に
用いられる紫外線硬化型接着剤や、熱硬化型のエポキシ
系接着剤でもよい。(2) Next, a liquid in which a polymer solution and a nematic liquid crystal are mixed is applied onto the film forming substrate 301 by spin coating, and then cured by irradiation with ultraviolet light or heating to form a polymer dispersed liquid crystal layer. Form 302.
The polymer solution used here is desirably resistant to heat because of the following vapor deposition process, and may be an ultraviolet curable adhesive used as an adhesive or a thermosetting epoxy adhesive.
【0044】また、高分子分散型液晶層302の厚さ
は、約10μmから数10μmである。高分子分散型液
晶層302が、波長可変フィルタのキャビティとなるた
め、高分子分散型液晶層302の膜の均一性が非常に強
く要求され、許容膜厚ムラは、0.5μm/cm以下で
ある。The thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer 302 is about 10 μm to several tens μm. Since the polymer-dispersed liquid crystal layer 302 serves as a cavity of the wavelength tunable filter, the uniformity of the film of the polymer-dispersed liquid crystal layer 302 is very strongly required, and the allowable film thickness unevenness is 0.5 μm / cm or less. is there.
【0045】(3)次に、基板301からフィルム状の
高分子分散型液晶層(以下、高分子分散型フィルムと称
する。)302を剥がす。(3) Next, the film-shaped polymer-dispersed liquid crystal layer (hereinafter referred to as polymer-dispersed film) 302 is peeled from the substrate 301.
【0046】(4)次に、剥がした高分子分散型フィル
ム302を枠303に取り付け、しわのないように均一
に貼る。(4) Next, the peeled polymer dispersed film 302 is attached to a frame 303 and is stuck uniformly without wrinkles.
【0047】(5)次に、高分子分散型フィルム302
の両面上に、真空蒸着またはスパッタ法により、誘電体
ミラー膜304および透明導電膜305から構成される
第1の層、および第2の層を形成する。(5) Next, the polymer dispersed film 302
A first layer and a second layer composed of a dielectric mirror film 304 and a transparent conductive film 305 are formed on both surfaces of the substrate by vacuum evaporation or sputtering.
【0048】(6)最後に、フィルム状のフィルタ(以
下、フィルムフィルタと称す。)306を5mm角以下
に切り出す。(6) Finally, a film-like filter (hereinafter, referred to as a film filter) 306 is cut out into a 5 mm square or less.
【0049】図3に示す方法により作製されたフィルム
フィルタ306も、透明導電膜305と誘電体ミラー膜
304とで高分子分散型液晶層302を挾んだファブリ
ーペローエタロン型のフィルタを構成し、透明導電膜3
05に電圧を印加することにより、透過波長を変化させ
ることができる。The film filter 306 manufactured by the method shown in FIG. 3 also constitutes a Fabry-Perot etalon type filter in which the polymer dispersed liquid crystal layer 302 is sandwiched between the transparent conductive film 305 and the dielectric mirror film 304. Transparent conductive film 3
By applying a voltage to 05, the transmission wavelength can be changed.
【0050】図4は、本発明の実施の形態2の光ファイ
バ付き波長可変フィルタモジュールの製造方法を説明す
るための斜視図である。以下、本実施の形態の光ファイ
バ付き波長可変フィルタモジュールの製造方法を図4を
用いて順に説明する。FIG. 4 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a wavelength tunable filter module with an optical fiber according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing the wavelength tunable filter module with an optical fiber according to the present embodiment will be sequentially described with reference to FIG.
【0051】工程(4)までは、図2に示す前記実施の
形態1と同じであるので、その説明は省略する。The process up to the step (4) is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and the description thereof is omitted.
【0052】(5)数mm角に切断されたフィルム状の
フィルタ401(図3により作製されたフィルムフィル
タ306)を用意する。(5) Prepare a film-shaped filter 401 (the film filter 306 manufactured in FIG. 3) cut into a few mm square.
【0053】(6)次に、フィルムフィルタ401を、
基板(204,205)に形成された溝208に挿入
し、屈折率の一致した接着剤402で接着固定する。(6) Next, the film filter 401 is
It is inserted into the groove 208 formed on the substrate (204, 205), and is fixed with an adhesive 402 having the same refractive index.
【0054】(7)最後に、フィルムフィルタ401の
両面を、取り出し電極404が取り付けられた2つの接
触用金属棒403で押し挾み、フィルムフィルタ401
の透明導電膜305に取り出し電極を取り付ける。(7) Finally, both surfaces of the film filter 401 are sandwiched between two contact metal rods 403 to which the extraction electrodes 404 are attached.
An extraction electrode is attached to the transparent conductive film 305.
【0055】このようにして作製された本実施の形態の
光ファイバ付き波長可変フィルタモジュールの印加電圧
依存性も図5に示す特性とほぼ同様の特性である。The dependence of the applied voltage on the wavelength tunable filter module with the optical fiber of the present embodiment manufactured in this manner is almost the same as the characteristic shown in FIG.
【0056】なお、本実施の形態では、基板(204,
205)上に1本の光ファイバ201のみを載置する場
合について説明したが、基板(204,205)上に多
数の光ファイバを載置してアレイ化することも可能であ
る。In this embodiment, the substrate (204,
Although the case where only one optical fiber 201 is mounted on the substrate (205) has been described, it is also possible to mount many optical fibers on the substrate (204, 205) to form an array.
【0057】前記各製造方法で、光ファイバ付き波長可
変フィルタモジュールのコストを見積もると以下のよう
になる。The cost of the tunable filter module with an optical fiber in each of the above manufacturing methods is estimated as follows.
【0058】前記プロセスで最もコストが高いのは、誘
電体ミラー膜(103,105,304)、透明導電膜
(102,106,305)を形成する工程であり、現
時点で30万円程度である。3インチ基板から1mm角
のフィルタ(107,306)を切り出すと仮定する
と、一枚70円程度となる。従って、前記各実施の形態
の光ファイバ付き波長可変フィルタモジュールのコスト
は、主に光ファイバ201およびコネクタ203並びに
溝掘り作業のコストであり、トータルコストは約1万円
と見積もられる。現在の波長可変フィルタのコストが約
100万円であるので、コストは1/100となる。The highest cost in the above process is the step of forming the dielectric mirror films (103, 105, 304) and the transparent conductive films (102, 106, 305), which is about 300,000 yen at present. . Assuming that a 1 mm square filter (107, 306) is cut out from a 3-inch substrate, the cost is about 70 yen per sheet. Therefore, the cost of the wavelength tunable filter module with an optical fiber of each of the above embodiments is mainly the cost of the optical fiber 201, the connector 203, and the trenching work, and the total cost is estimated to be about 10,000 yen. Since the cost of the current tunable filter is about one million yen, the cost is reduced to 1/100.
【0059】さらに、前記各実施の形態のフィルタ(2
09,401)はフィルム状であるので、多層に積層す
ることが容易であり、多層に積層することにより、フィ
ルタ(209,401)の消光比を大幅に上げることが
可能となる。さらに、前記各実施の形態のフィルタ(2
09,401)では、光ビームのアライメントが必要な
いという利点がある。Further, the filter (2
09, 401) is in the form of a film, so that it is easy to laminate in multiple layers, and by laminating in multiple layers, the extinction ratio of the filter (209, 401) can be greatly increased. Furthermore, the filters (2
09, 401) has the advantage that light beam alignment is not required.
【0060】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。As described above, the invention made by the present inventor is:
Although a specific description has been given based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
【0061】[0061]
【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。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0062】(1)本発明によれば、高性能の波長可変
フィルタを、安価に製造することが可能となる。(1) According to the present invention, a high-performance wavelength tunable filter can be manufactured at low cost.
【0063】(2)本発明によれば、高分子分散型液晶
層をキャビティに用いたファブリーペローエタロン型フ
ィルタを多層に積層することできるので、ファブリーペ
ローエタロン型フィルタの消光比を大幅に上げることが
可能となる。(2) According to the present invention, a Fabry-Perot etalon-type filter using a polymer-dispersed liquid crystal layer in a cavity can be laminated in multiple layers, so that the extinction ratio of the Fabry-Perot etalon-type filter can be greatly increased. Becomes possible.
【図1】本発明の実施の形態1のフィルタの製造方法を
説明するための斜視図、およびその要部断面図である。FIG. 1 is a perspective view for explaining a method for manufacturing a filter according to a first embodiment of the present invention, and a cross-sectional view of a main part thereof.
【図2】本発明の実施の形態1の光ファイバ付き波長可
変フィルタモジュールの製造方法を説明するための斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining a method of manufacturing the wavelength tunable filter module with the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態2のフィルタの製造方法を
説明するための斜視図、およびその要部断面図である。FIG. 3 is a perspective view for explaining a method for manufacturing a filter according to a second embodiment of the present invention, and a cross-sectional view of a main part thereof.
【図4】本発明の実施の形態2の光ファイバ付き波長可
変フィルタモジュールの製造方法を説明するための斜視
図である。FIG. 4 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a wavelength tunable filter module with an optical fiber according to a second embodiment of the present invention.
【図5】実施の形態1の方法により製造された光ファイ
バ付き波長可変フィルタモジュールの波長−印加電圧の
関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a wavelength and an applied voltage of the wavelength tunable filter module with an optical fiber manufactured by the method of the first embodiment.
101…透明基板、102,106,305…透明導電
膜、103,105,304…誘電体ミラー膜、10
4,302…高分子分散型液晶層、107,209,3
06,401…フィルタ、201…光ファイバ、202
…光ファイバのコア拡大部分、203…コネクタ、20
4…溝付き基板、205…平面基板、206,212,
402…接着剤、207…ダイシングソー、208…
溝、210,214,404…取り出し電極、211…
導電ペーストまたはハンダ、213,403…接触用金
属棒、301…基板、303…フィルム張り付け枠。101: transparent substrate, 102, 106, 305: transparent conductive film, 103, 105, 304: dielectric mirror film, 10
4,302: Polymer dispersed liquid crystal layer, 107, 209, 3
06, 401: Filter, 201: Optical fiber, 202
... Enlarged portion of optical fiber core, 203 ... Connector, 20
4 ... grooved substrate, 205 ... plane substrate, 206, 212,
402 ... adhesive, 207 ... dicing saw, 208 ...
Grooves, 210, 214, 404 ... Extraction electrodes, 211 ...
Conductive paste or solder, 213, 403: metal bar for contact, 301: substrate, 303: film attachment frame.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−160412(JP,A) 特開 平8−94987(JP,A) 特開 平4−220618(JP,A) 特開 平9−33878(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02B 5/20 Continuation of the front page (56) References JP-A-8-160412 (JP, A) JP-A-8-94987 (JP, A) JP-A-4-220618 (JP, A) JP-A-9-33878 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13 505 G02B 5/20
Claims (7)
分子分散型液晶層をキャビティに用いたファブリーペロ
ーエタロン型フィルタを製造する工程と、 光ファイバまたは光ファイバアレイを固定した基板に、
当該光ファイバまたは光ファイバアレイのコア領域が露
出するように溝を形成する工程と、 前記溝内に前記ファブリーペローエタロン型フィルタを
挿入する工程と、 前記溝内に挿入されたファブリーペローエタロン型フィ
ルタと前記基板とを、前記ファブリーペローエタロン型
フィルタと屈折率の一致した接着剤で固定する工程と、 前記ファブリーペローエタロン型フィルタの透明導電膜
に電圧を印加する手段を装着する工程とを備えることを
特徴とする波長可変フィルタの製造方法。1. A step of manufacturing a Fabry-Perot etalon filter using a polymer dispersed liquid crystal layer having a liquid crystal particle diameter of 150 nm or less in a cavity, and a step of fixing an optical fiber or an optical fiber array to a substrate.
Forming a groove so that the core region of the optical fiber or the optical fiber array is exposed; inserting the Fabry-Perot etalon-type filter into the groove; and inserting a Fabry-Perot etalon-type filter into the groove. And fixing the substrate with an adhesive having a refractive index matching that of the Fabry-Perot etalon-type filter, and mounting a means for applying a voltage to the transparent conductive film of the Fabry-Perot etalon-type filter. A method for manufacturing a tunable filter, comprising:
タを製造する工程は、厚さ250μm以下の透明基板の
上に、透明導電膜および誘電体ミラー膜からなる第1の
層を形成する工程と、 前記第1の膜の上に、液晶粒の直径が150nm以下で
ある高分子分散型液晶層を均一に塗布し、硬化させる工
程と、 前記高分子分散型液晶層の上に、透明導電膜および誘電
体ミラー膜からなる第2の層を形成する工程と、 前記各工程により作製されたフィルタを、5mm角以下
の大きさに切断する工程とを備えることを特徴とする請
求項1に記載された波長可変フィルタの製造方法。2. The step of manufacturing the Fabry-Perot etalon filter includes the steps of: forming a first layer made of a transparent conductive film and a dielectric mirror film on a transparent substrate having a thickness of 250 μm or less; A step of uniformly applying and curing a polymer-dispersed liquid crystal layer having a liquid crystal particle diameter of 150 nm or less on the film of No. 1; and a transparent conductive film and a dielectric on the polymer-dispersed liquid crystal layer. The wavelength according to claim 1, further comprising: a step of forming a second layer made of a mirror film; and a step of cutting the filter produced in each of the steps into a size of 5 mm square or less. Manufacturing method of variable filter.
タを製造する工程は、基板上に液晶粒の直径が150n
m以下である高分子分散型液晶層を均一に塗布し、硬化
させる工程と、 前記基板から前記高分子分散型液晶層を剥がす工程と、 前記高分子分散型液晶層の両面上に、透明導電膜および
誘電体ミラー膜からなる第1の層および第2の層を形成
する工程と、 前記各工程により作製されたフィルタを、5mm角以下
の大きさに切断する工程とを備えることを特徴とする請
求項1に記載された波長可変フィルタの製造方法。3. The step of manufacturing the Fabry-Perot etalon filter includes forming a liquid crystal particle having a diameter of 150 nm on a substrate.
m, a step of uniformly applying and curing a polymer dispersed liquid crystal layer, a step of peeling the polymer dispersed liquid crystal layer from the substrate, and a transparent conductive film on both surfaces of the polymer dispersed liquid crystal layer. Forming a first layer and a second layer comprising a film and a dielectric mirror film; and cutting the filter produced in each of the steps into a size of 5 mm square or less. The method for manufacturing a wavelength tunable filter according to claim 1.
法は、スピンコート法であることを特徴とする請求項2
または請求項3に記載された波長可変フィルタの製造方
法。4. The method for uniformly applying a polymer-dispersed liquid crystal layer by a spin coating method.
A method for manufacturing a wavelength tunable filter according to claim 3.
タを、2枚以上重ねて、前記溝に挿入することを特徴と
する請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載され
た波長可変フィルタの製造方法。5. The tunable filter according to claim 1, wherein two or more Fabry-Perot etalon filters are stacked and inserted into the groove. Method.
ファイバアレイに対して傾いていることを特徴とする請
求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載された波長
可変フィルタの製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the groove is inclined with respect to the optical fiber or the optical fiber array. .
レイの光ファイバは、コア部が部分的に拡大されたコア
拡大光ファイバであることを特徴とする請求項1ないし
請求項6のいずれか1項に記載された波長可変フィルタ
の製造方法。7. The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber or the optical fiber of the optical fiber array is a core-expanded optical fiber having a core portion partially enlarged. 3. A method for manufacturing a tunable filter according to claim 1.
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