JP3288397B2 - 光フィルタ素子 - Google Patents

光フィルタ素子

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JP3288397B2 JP7001391A JP7001391A JP3288397B2 JP 3288397 B2 JP3288397 B2 JP 3288397B2 JP 7001391 A JP7001391 A JP 7001391A JP 7001391 A JP7001391 A JP 7001391A JP 3288397 B2 JP3288397 B2 JP 3288397B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光フィルタ素子、特
に、複数の波長成分を含む信号光の中から所望の波長成
分の信号光のみを狭い帯域に分離する波長分離のための
光フィルタ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、波長分離回路に用いられてきた光
フィルタ素子は、波長特性が安定しないため、所望の波
長特性になるように、入射光束に対して、単純にフィル
タを回転させ、入射角度を変えて、不要となる波長を除
去していた。すると、単純にフィルタを回転させている
ため、所望の波長特性を得るためにフィルタに対する光
束の入射角度が変化すると、フィルタが有していた急峻
な遮断特性が失われてしまったり、入射光束の偏光が変
化するとフィルタの透過特性が変化してしまう欠点を有
していた。これは、信号光中に含まれるp波とs波の透
過率が入射角度によって異なることに起因している。従
って、従来の構成のフィルタでは、狭帯域性を十分に発
揮できないという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために為されたもので、特に、複数の波長
成分を含む信号光から所望の波長成分の信号光のみを狭
帯域に、波長分離できる光フィルタ素子を提供すること
を目的とする。即ち、本発明は、前記のような従来の光
フィルタの欠点をなくし、入射角度によって特性が変化
することのない光フィルタを提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題を解決するために、ランダムな偏光状態の光束を
偏光分離素子により、2つの平行な光束に分離した後、
その2つの光束の一方の光束は偏光回転素子を通過させ
るとともに他方の光束は偏光回転素子を通過させない
で、2つの光束の偏光方位を同一にした後に、その2つ
の光束をフィルタに入力させて、その2つの光束のうち
の前記フィルタに入力させる前に偏光回転素子を通過さ
せていない方の光束を偏光回転素子を通過させるととも
に前記フィルタに入力させる前に偏光回転素子を通過さ
せた光束は偏光回転素子を通過させないで、その2つの
光束を、偏光分離素子を介して合成するように構成し、
入力光束の偏光が変化しても、透過特性が変化しないよ
うにした光フィルタ素子を提供するものである。そし
て、前記フィルタに回転機構を付加することにより、本
発明の効果を一層大ならしめるものである。
【0005】
【作用】本発明の光フィルタ素子の構成によると、光入
射側から光出射側に順次、第1の複合偏光分離素子、第
1の偏光回転素子、回転軸を有するフィルタ、第2の偏
光回転素子及び第2の複合偏光分離素子が配列されてい
る。そして、入射側から入射したランダムな偏光状態の
入射光束は、第1の複合偏光分離素子(即ち、偏光ビ−
ムスプリッタ−や複屈折板など)で、互いに直交する2
つの直線偏光光束に分割され、このうち、少なくとも一
方の偏光光束の偏光方位を偏光回転素子(即ち、旋光性
結晶や1/2波長板など)を介して、90度回転され
て、2つの光束の偏光が揃えた後に、所望の波長透過特
性を得るために、回転軸を有する光フィルタに入射す
る。
【0006】このときに、光フィルタの回転軸は、光束
の偏光に対して、p波若しくはs波となるように設定し
てある。そして、光フィルタを透過した後、2つの光束
のうち少なくとも一方の光束の偏光方位を、前記と同様
に偏光回転素子により、90度回転させた後、偏光合成
素子即ち偏光分離素子と同じ部品により、合成し、出射
させるようにしたものである。
【0007】従って、本発明の構成によると、光フィル
タに入射する光束はp波若しくはs波に統一されてい
るので、フィルタへの光束の入射角度および入射光束の
偏光状態によらず、特性が一定で、且つ、分離度の良い
光フィルタを実現でき
【0008】図1は、従来の光フィルタの構成を示すも
のである。これによると、例えば、光ファイバ−61か
ら光束がレンズ71を介して、回転機構を有するフィル
タ3に入射し、レンズ72を通して、光ファイバ−72
から出射されるものである。従って、フィルタの偏光依
存性のために、フィルタ3に対する入射角度に依存し
て、透過度が変化してしまう。
【0009】そして、図2は、図1の光フィルタによる
広い帯域スペクトル特性を示すものである。縦軸に透過
率を取り、横軸にマイクロメ−タ単位による波長を取っ
たものである。ピ−クは、垂直に入射した光束のとき
の、スペクトル特性を示す曲線である。そして、ピ−ク
、、は、フィルタを回転させた時の特性を示す曲
線である。図示のように、入射光束の角度に対応して、
透過波長は、短波長側へシフトして行くが、透過率は落
ち、透過帯域幅が広がってしまっている。これは、前記
の問題点で指摘したように、フィルタのp波とs波の透
過率(即ち屈折率が角度により異なること)が変化する
こと、及び、波長特性に差があり、しかも、その差は角
度に応じて広がっていくものであるからである。
【0010】そして、図3は、入射角度を30度程度に
した時のフィルタの実測した偏光特性を示すグラフであ
る。このグラフから、s波偏光とp波偏光とは、透過特
性に差異(透過波長と透過幅)があることが分かる。
【0011】次に、図面を用いて、本発明の光フィルタ
素子を具体的に実施例により説明するが、本発明はそれ
らによって限定されるものではない。
【0012】
【実施例】図4は、本発明の光フィルタ素子の1例の構
成図である。図4において、1は、偏光分離素子として
の複合偏光ビ−ムスプリッタ−であり、偏光分割面1a
により、互いに直交する2つの直線偏光光束B1、B2
に分割し、反射面1bにおいて、光束B1とB2が平行
になるように、光束B2を反射させる。光ファイバ−6
1からレンズを通して、入射した光束は、偏光分離素子
1に入射する。次に、光束は、偏光分離素子の分割面1
aと1bで分割される。即ち、光束は、分割面1aで、
偏光分割し、分割面1bで全反射する。そして、偏光分
離素子1を出射した光束B1とB2のうち、B1はその
まま直進し、フィルタ3に入射する。一方、光束B2
は、1/2波長板(方位45度)などの偏光回転素子2
に入射して、90度回転された後、フィルタ3に入射す
る。
【0013】フィルタ3は、図示のように、回転でき、
透過波長を自由に選択することができる。更に、光束B
2は、1/2波長板(方位45度)などの偏光回転素子
4に入射し、偏光方位は90度回転されるそれに対し
て、光束B1はそのままの偏光方位で、各々偏光ビーム
スプリッター(1と同じ)5に入射し、再び、光束B2
と合成され、出射される。即ち、従来、図1のような回
転機構を有するフィルタが用いられていた。然し乍ら、
図1の光フィルタでは、透過スペクトル特性は、図2に
示すように、垂直に入射した光束の場合には、ピーク値
および帯域幅(曲線)が、フィルタを回転させること
により、曲線、、で示される如く、ピーク値が大
幅に減少し、帯域幅が広くなり、大きく変動してしま
う。従って、通過スペクトルについて、損失が少なく、
帯域幅が狭いという高精度のフィルタが要求される場合
には、図1のような従来のフィルタでは、使用できな
い。また、入射光を、s波とp波に分離するだけの光フ
ィルタ(特開平1−233419号)では、その第3図
と第4図に示されるように、異なる波長に対するフィル
タ出力のピーク値を一定にすることは困難であった。
【0014】図5は、他の形式の本発明の光フィルタ素
子の構成を示すものである。即ち、1/2波長板(方位
45度)などの偏光回転素子2,4が、光束B2の経路
ではなく、直進する光束B1の経路に備えられたもので
ある。更に、図6は、他の形式の本発明の光フィルタ素
子を示すものである。即ち、1/2波長板(方位45
度)などの偏光回転素子2,4が、光束B1とB2の経
路に設けられ、光束B1における偏光回転素子2の位置
と光束B2における偏光回転素子4の位置がフィルタ3
に関して対称になるように偏光回転素子24が設けら
れている。すなわち、光束B1においては、複合偏光分
離素子1とフィルタ3の間に偏光回転素子2が配置され
ており、フィルタ3と複合偏光分離素子5の間には偏光
回転素子が配置されておらず、光束B2においては、複
合偏光分離素子1とフィルタ3の間に偏光回転素子が配
置されておらず、フィルタ3と複合偏光分離素子5の間
には偏光回転素子4が配置されている。これから明らか
なように、光束B1と光束B2では、それぞれ、偏光回
転素子を1回ずつ通過するため、図4と図5の例のとき
とは異なり、光束B1と光束B2の光路長の偏光回転素
子を通過することによる変化量が全く同じになる。この
ため、たとえば、きわめて高速の光通信におけるパルス
信号光や超短パルスレーザ光を本発明の光フィルタ素子
への入射光とした場合にも、分離されたp波とs波の各
偏光回転素子を通過することによる各光路長の変化量を
同じにすることができ、複合偏光分離素子1によりp波
とs波に分離される前の入射光のパルス波形とフィルタ
3を通過して前記p波とs波が複合偏光分離素子5によ
り合波された後の出射光のパルス波形の差異をきわめて
小さくすることができる。図7は、他の形式の本発明の
光フィルタ素子を示すものである。即ち、1/2波長板
(方位45度)などの偏光回転素子2,4が、光束B1
における偏光回転素子4の位置と光束B2における偏光
回転素子2の位置がフィルタ3に関して対称になるよう
に偏光回転素子24が設けられ、図6のものと形式が
異なるものであるが、入射光と出射光のパルス波形の変
化量がきわめて小さいという効果は図6について記した
のと同様のものである。
【0015】即ち、この方式は、狭帯域に波長多重され
た信号光から、各々の信号光を取り出すのに有効であ
る。特に、図6と図7に示した光フィルタ素子では、光
束B1と光束B2の光路差をなくすことができるため
散を心配しなくてもよく、高速で信号を送るときに、
偏光による遅延を生じないという大きな利点があるもの
である。この技術的効果は、高速通信では特に重要な意
味がある。このような目的を達成することは、従来の技
術では、ほとんど不可能であるか、可能であっても、か
なり高コストになってしまう。これに対して、以上のよ
うに、本発明の光フィルタ素子と波長選択性のある光学
部品例えば干渉フィルタを組合わせることにより、高品
質で高機能な光学系を安価に構成し、作製することがで
きる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光フィル
タ素子により、前記のような効果が得られた。それらを
まとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、第1に、光ファイバ通信等に適する光フィルタとし
て機能する光フィルタ素子を提供し、フィルタに入射す
る偏光を1つの単一直線偏波のみとしているために、入
射光束の偏光状態が変化しても、フィルタの透過特性は
変化することなく、急峻な遮断特性が保持されるフィル
タ素子を提供できた。
【0017】第2に、光ファイバ通信における波長間隔
が狭い波長多重通信に好適な、きわめて高速な光通信に
好適な、高い性能の波長分離素子を達成することができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光フィルタ素子の構成を示す模式構成図
である。
【図2】従来の光フィルタ素子による透過特性即ち、フ
ィルタの入射角度を変化させた時の特性の変化を示すグ
ラフである。
【図3】光フィルタの角度を30°程度にした時のp波
とs波の透過特性を実際に測定したグラフである。
【図4】本発明の光フィルタ素子の構成を示す構成図で
ある。
【図5】本発明の他の例の光フィルタ素子の構成を示す
構成図である。
【図6】本発明の更に他の例の光フィルタ素子の構成を
示す構成図である。
【図7】本発明の更なる他の例の光フィルタ素子の構成
を示す構成図である。
【符号の説明】
1、5 複合偏光分離素子(プリズム) 1a 偏光分離面 1b 反射面 3 回転機構付き光フィルタ 2、4 偏光回転素子(水晶の1/2波長
板) 61、62 光ファイバ− 71、72 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/28 G02B 27/10 G02B 5/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ランダムな偏光状態の光束を2つの平行
    な光束に分離することができる分離素子としての偏光分
    離素子と、前記偏光分離素子により分離された前記2つ
    の平行な光束の双方を通過させ、且つフィルタの入射面
    の法線と入射光束のなす角度である入射角度により透過
    波長を変化させることが可能で、入射角度によって偏光
    方位による透過波長が異なるフィルタと、前記フィルタ
    を通過した前記2つの光束を合波する合波素子としての
    偏光分離素子とを有する光フィルタ素子であって、前記
    分離素子としての偏光分離素子と前記フィルタとの間の
    前記2つの平行な光束のうちのいずれか一方の光束の光
    路には偏光回転素子を配置してあるとともに前記2つの
    平行な光束のうちの他方の光束の光路には偏光回転素子
    を配置してなく、前記分離素子としての偏光分離素子と
    前記フィルタとの間の光路に前記偏光回転素子を配置し
    てある方の光束の前記フィルタと前記合波素子としての
    偏光分離素子との間の光路には偏光回転素子を配置せ
    ず、前記分離素子としての偏光分離素子と前記フィルタ
    との間の光路に偏光回転素子を配置していない方の光束
    の前記フィルタと前記合波素子としての偏光分離素子と
    の間の光路には偏光回転素子を配置し、前記分離された
    2つの平行な光束の光路長が実質的に同一になるように
    たことを特徴とする光フィルタ素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光フィルタ素子におい
    て、前記フィルタへの入射角度を変化させて透過波長を
    変化させることができる方向へ前記フィルタを適宜回転
    させることができる回転機構を有することを特徴とする
    前記光フィルタ素子。
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