JP3294986B2 - 温度依存性のない光素子 - Google Patents
温度依存性のない光素子Info
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- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/008—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
- G02B6/29358—Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
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- G—PHYSICS
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光素子に係り、特
には、光素子の特性が温度によらない構成に関する。
には、光素子の特性が温度によらない構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の高速通信網の整備に伴って、光通
信の実用化のための研究開発が盛んに行われている。こ
のような光通信においては、高速で大量の信号を伝送す
る必要があり、その一方法として波長分割多重方式が有
力視されている。波長分割多重方式においては、搬送波
の波長の異なる信号を狭い帯域に出来るだけ多く収納す
ることによって、一度に送信する情報量を多くしようと
する試みが行われている。
信の実用化のための研究開発が盛んに行われている。こ
のような光通信においては、高速で大量の信号を伝送す
る必要があり、その一方法として波長分割多重方式が有
力視されている。波長分割多重方式においては、搬送波
の波長の異なる信号を狭い帯域に出来るだけ多く収納す
ることによって、一度に送信する情報量を多くしようと
する試みが行われている。
【０００３】従って、異なる搬送波の波長を有する異な
るチャネルの波長は、互いに非常に接近しており、これ
ら互いに接近した波長を有するチャネルの信号を正しく
送受信するためには、光通信網に使用される光素子の性
能が問題となる。特に、異なるチャネルの波長が接近し
ている場合には、光素子の波長に対する特性が安定して
いることが必要であり、わずかな特性の変化が光信号の
送受信の質を劣化させる。
るチャネルの波長は、互いに非常に接近しており、これ
ら互いに接近した波長を有するチャネルの信号を正しく
送受信するためには、光通信網に使用される光素子の性
能が問題となる。特に、異なるチャネルの波長が接近し
ている場合には、光素子の波長に対する特性が安定して
いることが必要であり、わずかな特性の変化が光信号の
送受信の質を劣化させる。
【０００４】図７は、従来の光素子とこれらが有する問
題点を説明する図である。同図（ａ）に示されるのは、
ファブリペロー干渉計の構成図である。ファブリペロー
干渉計は、透明体で構成されたスペーサ７０５の両面に
反射膜７０３と７０４を形成したものである。反射膜７
０３と７０４の反射率は例えば、それぞれ９５％であ
る。また、同図（ａ）の構成においては、スペーサ７０
５を使用しているが、必ずしもスペーサ７０５を使用す
る必要はなく、反射能を持つ面を互いに平行に保持する
ことができれば、ファブリペロー干渉計として機能す
る。但し、一般には、製造のし易さや構造上の安定度等
からスペーサ７０５が使用されるのが普通である。
題点を説明する図である。同図（ａ）に示されるのは、
ファブリペロー干渉計の構成図である。ファブリペロー
干渉計は、透明体で構成されたスペーサ７０５の両面に
反射膜７０３と７０４を形成したものである。反射膜７
０３と７０４の反射率は例えば、それぞれ９５％であ
る。また、同図（ａ）の構成においては、スペーサ７０
５を使用しているが、必ずしもスペーサ７０５を使用す
る必要はなく、反射能を持つ面を互いに平行に保持する
ことができれば、ファブリペロー干渉計として機能す
る。但し、一般には、製造のし易さや構造上の安定度等
からスペーサ７０５が使用されるのが普通である。
【０００５】このようなファブリペロー干渉計に入射光
７０１が入射すると反射膜７０３と７０４の間で多重反
射を起こし、反射されない一部の光が出射光７０２とし
て出力される。出射光７０２側では、多重反射の度に出
射される出射光７０２が互いに干渉しあい、強め合う条
件を満たした波長の光のみが出射光７０２側に光束を作
って出射され、その他の波長の光は弱め合って、光束を
形成しない。この光束を検出することによって、複数の
波長が重ね合わされた入射光７０１から特定の波長の光
を取り出すことができる。
７０１が入射すると反射膜７０３と７０４の間で多重反
射を起こし、反射されない一部の光が出射光７０２とし
て出力される。出射光７０２側では、多重反射の度に出
射される出射光７０２が互いに干渉しあい、強め合う条
件を満たした波長の光のみが出射光７０２側に光束を作
って出射され、その他の波長の光は弱め合って、光束を
形成しない。この光束を検出することによって、複数の
波長が重ね合わされた入射光７０１から特定の波長の光
を取り出すことができる。
【０００６】同図（ｂ）は、光分波器の例である。同図
（ｂ）の光分波器は透明体からなるスペーサ７０８と、
その両面に設けられた反射膜７０６、７０７と、入射光
７１０が入射する入射窓７０９とからなっている。反射
膜７０６、７０７の反射率は、例えば、反射膜７０６が
１００％で、反射膜７０７が９５％である。入射窓７０
９から入射される入射光７１０は、入射窓７０９のあた
りで一旦線状に集光されスペーサ７０８内部を広がりな
がら伝搬し、多重反射を起こす。反射膜７０７側からは
多重反射の度に一部の光が出射光７１１として出力され
る。出射側では、多重反射の度に出射される出射光７１
１が互いに干渉しあい、波長に依存して異なる方向に光
束を形成する。このようにして形成される光束を受光す
ることによって、複数の波長が重ね合わされて送信され
てきた入射光７１０をそれぞれの波長に分けて受光する
ことができる。
（ｂ）の光分波器は透明体からなるスペーサ７０８と、
その両面に設けられた反射膜７０６、７０７と、入射光
７１０が入射する入射窓７０９とからなっている。反射
膜７０６、７０７の反射率は、例えば、反射膜７０６が
１００％で、反射膜７０７が９５％である。入射窓７０
９から入射される入射光７１０は、入射窓７０９のあた
りで一旦線状に集光されスペーサ７０８内部を広がりな
がら伝搬し、多重反射を起こす。反射膜７０７側からは
多重反射の度に一部の光が出射光７１１として出力され
る。出射側では、多重反射の度に出射される出射光７１
１が互いに干渉しあい、波長に依存して異なる方向に光
束を形成する。このようにして形成される光束を受光す
ることによって、複数の波長が重ね合わされて送信され
てきた入射光７１０をそれぞれの波長に分けて受光する
ことができる。
【０００７】このような光分波器はスペーサ７０８を使
用しているが、ファブリペロー干渉計と同様に反射膜７
０６、７０７を互いに平行に保つことができれば特に必
要ではないが、一般にスペーサ７０８の両面に反射膜７
０６、７０７を設けるのが普通である。
用しているが、ファブリペロー干渉計と同様に反射膜７
０６、７０７を互いに平行に保つことができれば特に必
要ではないが、一般にスペーサ７０８の両面に反射膜７
０６、７０７を設けるのが普通である。
【０００８】同図（ｂ）で述べた光分波器の詳細につい
ては特願平７−１９０５３５号に記載されており、上記
特許出願に記載された光素子をＶＩＰＡ型素子と呼ぶこ
とにする。なお、ＶＩＰＡ素子の詳細については、ＭＯ
Ｃ ９５ 学会 マイクロオプティクス コンフェレン
ス 広島 ＰＤ−３ １０月２０日発表の文献に記載さ
れている。
ては特願平７−１９０５３５号に記載されており、上記
特許出願に記載された光素子をＶＩＰＡ型素子と呼ぶこ
とにする。なお、ＶＩＰＡ素子の詳細については、ＭＯ
Ｃ ９５ 学会 マイクロオプティクス コンフェレン
ス 広島 ＰＤ−３ １０月２０日発表の文献に記載さ
れている。
【０００９】同図（ｃ）は、ファブリペロー干渉計の透
過率を波長に対して記載したものである。同図（ｃ）に
示されているように、ファブリペロー干渉計は、特定の
条件を満たす波長の光を透過する性質を有している。と
ころが、ファブリペロー干渉計の周囲の温度等の条件が
変化すると素子自体の特性も変化し、透過する光の波長
が、同図（ｃ）の点線で示されるようにずれてしまう。
従って、受光側でファブリペロー干渉計を介して受信す
る光の波長が変わってしまうので、光システムが正常に
働かなくなる可能性を有している。これはＶＩＰＡ型素
子についても同様のことが起こり、それぞれの波長を有
する光が出力される方向が変化するという現象を生じ
る。
過率を波長に対して記載したものである。同図（ｃ）に
示されているように、ファブリペロー干渉計は、特定の
条件を満たす波長の光を透過する性質を有している。と
ころが、ファブリペロー干渉計の周囲の温度等の条件が
変化すると素子自体の特性も変化し、透過する光の波長
が、同図（ｃ）の点線で示されるようにずれてしまう。
従って、受光側でファブリペロー干渉計を介して受信す
る光の波長が変わってしまうので、光システムが正常に
働かなくなる可能性を有している。これはＶＩＰＡ型素
子についても同様のことが起こり、それぞれの波長を有
する光が出力される方向が変化するという現象を生じ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図７（ｃ）に関して述
べたように、光素子の特性が温度の変化によって変わ
り、得るべき作用が得られなくなることが生じる。これ
は、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子に共通に使
用されている透明体のスペーサ７０４あるいは７０８が
温度の上昇によって膨張することによる。スペーサ７０
４あるいは７０８が膨張すると、ファブリペロー干渉計
やＶＩＰＡ型素子の反射膜間が広がると共に、屈折率も
変化し、光が多重反射する間に通過する光学的距離が変
化するので、素子自体の特性も変化してしまう。例え
ば、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子のスペーサ
としてＳｉＯ2 を使用した場合、温度が１度上がる毎に
厚さの変化はほとんどないが、屈折率の変化が１０-5程
度あるので、スペーサの厚さが１５００ｎｍであるとす
ると、１０度温度が上がったときの屈折率と厚さの積
（光学的距離）の変化は０．１５ｎｍに達し、無視でき
ない大きさとなる。
べたように、光素子の特性が温度の変化によって変わ
り、得るべき作用が得られなくなることが生じる。これ
は、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子に共通に使
用されている透明体のスペーサ７０４あるいは７０８が
温度の上昇によって膨張することによる。スペーサ７０
４あるいは７０８が膨張すると、ファブリペロー干渉計
やＶＩＰＡ型素子の反射膜間が広がると共に、屈折率も
変化し、光が多重反射する間に通過する光学的距離が変
化するので、素子自体の特性も変化してしまう。例え
ば、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子のスペーサ
としてＳｉＯ2 を使用した場合、温度が１度上がる毎に
厚さの変化はほとんどないが、屈折率の変化が１０-5程
度あるので、スペーサの厚さが１５００ｎｍであるとす
ると、１０度温度が上がったときの屈折率と厚さの積
（光学的距離）の変化は０．１５ｎｍに達し、無視でき
ない大きさとなる。
【００１１】従って、本発明の課題は、温度の変化によ
って特性の変化しない構成を有する光素子を提供するこ
とである。
って特性の変化しない構成を有する光素子を提供するこ
とである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光素子は、両面に光を反射する反射膜を有
する透明体薄板と、該透明体薄板と異なる材質で構成さ
れ、該透明体薄板の少なくとも片面に密着された、透明
体薄板よりも熱膨張係数の大きい板状体とを有し、温度
変化によって生じる透明体薄板の厚さと屈折率との積の
変化が、板状体の温度変化に伴って生じる体積変化によ
って透明体薄板が変形されることによって相殺され、透
明体薄板の厚さと屈折率との積が近似的に不変に保たれ
ることを特徴とする。
に、本発明の光素子は、両面に光を反射する反射膜を有
する透明体薄板と、該透明体薄板と異なる材質で構成さ
れ、該透明体薄板の少なくとも片面に密着された、透明
体薄板よりも熱膨張係数の大きい板状体とを有し、温度
変化によって生じる透明体薄板の厚さと屈折率との積の
変化が、板状体の温度変化に伴って生じる体積変化によ
って透明体薄板が変形されることによって相殺され、透
明体薄板の厚さと屈折率との積が近似的に不変に保たれ
ることを特徴とする。
【００１３】透明体薄板が温度の上昇に伴って膨張を起
こし、厚さが厚くなるとともに、屈折率も変化しようと
したとき、同時に透明体薄板に密着された板状体も膨張
する。板状体の熱膨張係数は透明体薄板よりも大きいの
で、膨張する大きさも大きく、透明体薄板を引っ張って
膨張することになる。透明体薄板は板状体によって引っ
張られるので、機械的に透明体薄板が引き延ばされるよ
うになる。この機械的に引き延ばされる効果により、温
度上昇により変化した透明体薄板の厚さと屈折率との積
の値の変化が相殺され、近似的に不変に保たれる。
こし、厚さが厚くなるとともに、屈折率も変化しようと
したとき、同時に透明体薄板に密着された板状体も膨張
する。板状体の熱膨張係数は透明体薄板よりも大きいの
で、膨張する大きさも大きく、透明体薄板を引っ張って
膨張することになる。透明体薄板は板状体によって引っ
張られるので、機械的に透明体薄板が引き延ばされるよ
うになる。この機械的に引き延ばされる効果により、温
度上昇により変化した透明体薄板の厚さと屈折率との積
の値の変化が相殺され、近似的に不変に保たれる。
【００１４】透明体薄板の両面にある反射膜で反射する
光が伝搬する光学的距離は透明体薄板の厚さと屈折率と
の積によるので、これが温度によって不変に保たれるこ
とにより、透明体薄板を利用した光素子の特性も不変に
保たれることになる。
光が伝搬する光学的距離は透明体薄板の厚さと屈折率と
の積によるので、これが温度によって不変に保たれるこ
とにより、透明体薄板を利用した光素子の特性も不変に
保たれることになる。
【００１５】また、温度が下がる場合には透明体薄板が
収縮を起こすが、これに伴い、厚さが薄くなる。しか
し、透明体薄板に密着された板状体は透明体薄板よりも
更に収縮し、透明体薄板を更に収縮させる。これによ
り、透明体薄板の厚さは厚くなり、結果として、温度の
上昇の場合と同じように、透明体薄板の厚さと屈折率と
の積が近似的に、温度変化に対し不変に保たれる。
収縮を起こすが、これに伴い、厚さが薄くなる。しか
し、透明体薄板に密着された板状体は透明体薄板よりも
更に収縮し、透明体薄板を更に収縮させる。これによ
り、透明体薄板の厚さは厚くなり、結果として、温度の
上昇の場合と同じように、透明体薄板の厚さと屈折率と
の積が近似的に、温度変化に対し不変に保たれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例の原理を
説明する図である。同図に示されるのはファブリペロー
干渉計やＶＩＰＡ型素子のスペーサとして用いられる透
明体薄板１００である。本発明の実施例においては、こ
の透明体薄板１００に熱膨張係数が透明体薄板１００の
それよりも比較的大きな別の材料で構成された板状体
（不図示）を接着もしくは密着する。これにより、スペ
ーサである透明体薄板１００が熱によって膨張し、薄板
の厚さが変わって光の通る光路長が変化しようとしたと
しても、熱膨張係数の大きな板状体の膨張により、透明
体薄板の光路長の変化を相殺するように構成する。
説明する図である。同図に示されるのはファブリペロー
干渉計やＶＩＰＡ型素子のスペーサとして用いられる透
明体薄板１００である。本発明の実施例においては、こ
の透明体薄板１００に熱膨張係数が透明体薄板１００の
それよりも比較的大きな別の材料で構成された板状体
（不図示）を接着もしくは密着する。これにより、スペ
ーサである透明体薄板１００が熱によって膨張し、薄板
の厚さが変わって光の通る光路長が変化しようとしたと
しても、熱膨張係数の大きな板状体の膨張により、透明
体薄板の光路長の変化を相殺するように構成する。
【００１７】すなわち、図１の透明体薄板１００の上下
両面あるいは上面か下面のいずれかの面に熱膨張係数が
透明体薄板１００よりも大きな板状体（不図示）を接着
あるいは密着した場合を考える。
両面あるいは上面か下面のいずれかの面に熱膨張係数が
透明体薄板１００よりも大きな板状体（不図示）を接着
あるいは密着した場合を考える。
【００１８】ここで、透明体薄板の熱膨張係数をα１、
屈折率の温度係数をｎ１、ポアソン比（力学的に縦方向
に単位長さ伸びたときの物体の横縮みの大きさ）をσ、
屈折率の歪み係数の平行成分をＰ１、垂直成分をＰ２と
する。なお、屈折率の歪み係数の平行成分は、光の偏波
方向に対し平行な方向に歪みを受けた場合の屈折率の変
化の割合を示し、垂直成分は、光の偏波方向に対し垂直
な方向に歪みを受けた場合の屈折率の変化の割合を示し
ている。また、透明体薄板１００に接着または密着され
た板状体の熱膨張係数をα２、とする。
屈折率の温度係数をｎ１、ポアソン比（力学的に縦方向
に単位長さ伸びたときの物体の横縮みの大きさ）をσ、
屈折率の歪み係数の平行成分をＰ１、垂直成分をＰ２と
する。なお、屈折率の歪み係数の平行成分は、光の偏波
方向に対し平行な方向に歪みを受けた場合の屈折率の変
化の割合を示し、垂直成分は、光の偏波方向に対し垂直
な方向に歪みを受けた場合の屈折率の変化の割合を示し
ている。また、透明体薄板１００に接着または密着され
た板状体の熱膨張係数をα２、とする。
【００１９】ここで、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ
型素子の特性の変化は、透明体薄板１００の膨張による
光学的距離の変化であったので、これを一定にするよう
にする。そこで、今、図１の透明体薄板１００の厚さを
ｔとし屈折率をｎとすると、光学的距離はｎｔに依存す
る。従って、温度の変化に従って生じるｎｔの変化の割
合Δ（ｎｔ）／ｎｔを近似的に零になるようにすれば、
光学的距離の変化をほぼ零にすることができる。
型素子の特性の変化は、透明体薄板１００の膨張による
光学的距離の変化であったので、これを一定にするよう
にする。そこで、今、図１の透明体薄板１００の厚さを
ｔとし屈折率をｎとすると、光学的距離はｎｔに依存す
る。従って、温度の変化に従って生じるｎｔの変化の割
合Δ（ｎｔ）／ｎｔを近似的に零になるようにすれば、
光学的距離の変化をほぼ零にすることができる。
【００２０】温度の変化に従って生じるｎｔの変化の割
合Δ（ｎｔ）／ｎｔは、式で表すと、
合Δ（ｎｔ）／ｎｔは、式で表すと、
【００２１】
【数１】
【００２２】であるから、温度の変化に従って生じるｎ
ｔの変化の割合Δ（ｎｔ）／ｎｔは、屈折率の変化の割
合と透明体薄板１００の厚さの変化の割合とを加えたも
のになる。
ｔの変化の割合Δ（ｎｔ）／ｎｔは、屈折率の変化の割
合と透明体薄板１００の厚さの変化の割合とを加えたも
のになる。
【００２３】次に、温度が１度上昇した時の各値を以下
に求める。まず、熱膨張係数が大きい板状体が設けられ
ていない場合の透明体薄板１００の厚さと屈折率との積
ｎｔの変化の割合は、α１＋ｎ１となる。
に求める。まず、熱膨張係数が大きい板状体が設けられ
ていない場合の透明体薄板１００の厚さと屈折率との積
ｎｔの変化の割合は、α１＋ｎ１となる。
【００２４】次に、熱膨張係数が大きい板状体が設けら
れているために透明体薄板１００が板状体に引っ張られ
て厚さと屈折率との積ｎｔが変化する量を求める。先
ず、板状体が膨張することによって透明体薄板１００が
よけいに引き延ばされる割合はα２−α１であり、これ
による透明体薄板１００の厚さの減少はσ０（α２−α
１）となる。ここで、σ０＝２σ／（１−σ）である。
このσ０は、透明体薄板１００が２次元的に広がること
を考慮して得られたもので、σの無限等比級数の和によ
って表され、係数の「２」は、２次元的に引っ張る場合
に２方向あることを反映している。
れているために透明体薄板１００が板状体に引っ張られ
て厚さと屈折率との積ｎｔが変化する量を求める。先
ず、板状体が膨張することによって透明体薄板１００が
よけいに引き延ばされる割合はα２−α１であり、これ
による透明体薄板１００の厚さの減少はσ０（α２−α
１）となる。ここで、σ０＝２σ／（１−σ）である。
このσ０は、透明体薄板１００が２次元的に広がること
を考慮して得られたもので、σの無限等比級数の和によ
って表され、係数の「２」は、２次元的に引っ張る場合
に２方向あることを反映している。
【００２５】次に、透明体薄板１００が引っ張られるこ
とによる透明体薄板１００の屈折率の変化の割合を求め
る。光の偏波方向が図１に示されるようになっていたと
すると、（Ａ）の方向への伸びは（α２−α１）とな
る。この方向は、光の偏波方向と同じ方向であるので、
屈折率の変化の割合は、−Ｐ１（α２−α１）となる。
とによる透明体薄板１００の屈折率の変化の割合を求め
る。光の偏波方向が図１に示されるようになっていたと
すると、（Ａ）の方向への伸びは（α２−α１）とな
る。この方向は、光の偏波方向と同じ方向であるので、
屈折率の変化の割合は、−Ｐ１（α２−α１）となる。
【００２６】次に、（Ｂ）方向の伸びによる屈折率の変
化の割合は、（Ｂ）の方向が光の偏波の方向に対し垂直
な方向であるので、−Ｐ２（α２−α１）となる。更
に、（Ｃ）方向の縮みによる屈折率の変化の割合は、
（Ｃ）の方向も光の偏波の方向に対し垂直な方向である
ので、Ｐ２（α２−α１）σ０となる。ここで、σ０を
掛けているのは、（Ａ）、（Ｂ）方向の２次元的な伸び
に対する厚さの縮む割合に相当するからである。
化の割合は、（Ｂ）の方向が光の偏波の方向に対し垂直
な方向であるので、−Ｐ２（α２−α１）となる。更
に、（Ｃ）方向の縮みによる屈折率の変化の割合は、
（Ｃ）の方向も光の偏波の方向に対し垂直な方向である
ので、Ｐ２（α２−α１）σ０となる。ここで、σ０を
掛けているのは、（Ａ）、（Ｂ）方向の２次元的な伸び
に対する厚さの縮む割合に相当するからである。
【００２７】Ｐ１、Ｐ２は縮みに対する係数として定義
されているので（Ａ）、（Ｂ）のように伸びに対しての
場合はマイナス符号であり、（Ｃ）ではプラス符号であ
る。以上で屈折率の変化の割合と厚さの変化の割合との
それぞれの原因による量を求めることができたので、こ
れらを足し合わせて、透明体薄板１００の光学的距離の
変化の割合Δ（ｎｔ）／ｎｔを式（１）に従って求める
と以下のようになる。
されているので（Ａ）、（Ｂ）のように伸びに対しての
場合はマイナス符号であり、（Ｃ）ではプラス符号であ
る。以上で屈折率の変化の割合と厚さの変化の割合との
それぞれの原因による量を求めることができたので、こ
れらを足し合わせて、透明体薄板１００の光学的距離の
変化の割合Δ（ｎｔ）／ｎｔを式（１）に従って求める
と以下のようになる。
【００２８】
【数２】
【００２９】このようにして求められた式（２）が近似
的に零になるならば、温度変化に対し透明体薄板１００
の光学的距離は変化しないことになる。従って、透明体
薄板１００を使用した光素子は温度により特性を変化さ
せないものが得られることになる。すなわち、式（２）
を近似的に零にするように光素子を構成する材質を選ぶ
ことによって、温度上昇による特性の変化のない光素子
を形成できる。
的に零になるならば、温度変化に対し透明体薄板１００
の光学的距離は変化しないことになる。従って、透明体
薄板１００を使用した光素子は温度により特性を変化さ
せないものが得られることになる。すなわち、式（２）
を近似的に零にするように光素子を構成する材質を選ぶ
ことによって、温度上昇による特性の変化のない光素子
を形成できる。
【００３０】例えば、実施例として具体的数値を示す。
板状体の熱膨張係数α２＝１４×１０-6とし、透明体薄
板１００の熱膨張係数をα１＝５．９×１０-6、ポアソ
ン比をσ＝０．２９３、屈折率の温度係数をｎ１＝２．
１×１０-6とすると、式（２）の値は、
板状体の熱膨張係数α２＝１４×１０-6とし、透明体薄
板１００の熱膨張係数をα１＝５．９×１０-6、ポアソ
ン比をσ＝０．２９３、屈折率の温度係数をｎ１＝２．
１×１０-6とすると、式（２）の値は、
【００３１】
【数３】
【００３２】となり、Ｐ１やＰ２が０．１４程度であれ
ば、ほぼ零になる。これは、上記具体的数値例に近い値
の材質を多種類ある光学ガラスから選ぶことによって、
実際に実現することができる。なお、上記数値例は、あ
くまで例であり、式（２）を満たすように材料を選べ
ば、どのような材質を使用してもよい。
ば、ほぼ零になる。これは、上記具体的数値例に近い値
の材質を多種類ある光学ガラスから選ぶことによって、
実際に実現することができる。なお、上記数値例は、あ
くまで例であり、式（２）を満たすように材料を選べ
ば、どのような材質を使用してもよい。
【００３３】多種類ある光学ガラスは、熱膨張係数が５
〜１４×１０-6（例外的に、溶融石英の場合は０．
５）、ポアソン比が０．２〜０．３（例外的に、溶融石
英の場合は０．１６）、屈折率の温度係数が１〜約５×
１０-6、屈折率の歪み係数が平行成分、垂直成分共に
０．１〜０．３程度となっているので、上記具体的数値
例は光学ガラスを選定することによって、実現が可能で
ある。また、上記数値例にパラメータの数値が一致して
いなくても式（２）をほぼ零にするような材質を選んで
光素子を構成すれば、温度依存性のない光素子を形成す
ることができる。
〜１４×１０-6（例外的に、溶融石英の場合は０．
５）、ポアソン比が０．２〜０．３（例外的に、溶融石
英の場合は０．１６）、屈折率の温度係数が１〜約５×
１０-6、屈折率の歪み係数が平行成分、垂直成分共に
０．１〜０．３程度となっているので、上記具体的数値
例は光学ガラスを選定することによって、実現が可能で
ある。また、上記数値例にパラメータの数値が一致して
いなくても式（２）をほぼ零にするような材質を選んで
光素子を構成すれば、温度依存性のない光素子を形成す
ることができる。
【００３４】図２は、本発明の第１の実施例を示す図で
ある。同図（ａ）は、ファブリペロー干渉計に板状体を
接着し、前述のようなパラメータを有する光学ガラスを
透明体薄板２０１と板状体２０３に使用したものであ
る。ファブリペロー干渉計は透明体薄板２０１と反射膜
２０２とからなっており、両反射膜の設けられている面
に板状体２０３を設けた構成である。なお、図２の構成
においては、板状体２０３は透明な材質でできていると
している。
ある。同図（ａ）は、ファブリペロー干渉計に板状体を
接着し、前述のようなパラメータを有する光学ガラスを
透明体薄板２０１と板状体２０３に使用したものであ
る。ファブリペロー干渉計は透明体薄板２０１と反射膜
２０２とからなっており、両反射膜の設けられている面
に板状体２０３を設けた構成である。なお、図２の構成
においては、板状体２０３は透明な材質でできていると
している。
【００３５】このような構成によれば、温度の上昇に伴
って透明体薄板２０１が膨張して厚さｔが厚くなろうと
し、また、屈折率ｎが増加しようとするが、板状体２０
３が透明体薄板２０１よりも大きく膨張するために、透
明体薄板２０１は、矢印に示されるように、機械的に外
側へ引っ張られ厚さを薄くされる。これにより、厚さｔ
と屈折率ｎの積の上昇が打ち消されて光学的距離が一定
に保たれる。
って透明体薄板２０１が膨張して厚さｔが厚くなろうと
し、また、屈折率ｎが増加しようとするが、板状体２０
３が透明体薄板２０１よりも大きく膨張するために、透
明体薄板２０１は、矢印に示されるように、機械的に外
側へ引っ張られ厚さを薄くされる。これにより、厚さｔ
と屈折率ｎの積の上昇が打ち消されて光学的距離が一定
に保たれる。
【００３６】透明体薄板２０１の厚さは使用する光の波
長によって適宜選択されるが、実際的には５０〜１００
μｍ程度の厚さである。また、板状体２０３の厚さは、
両方が同じ厚さである必要はないものの、同じ厚さであ
ることが好ましく約２ｍｍ程度に構成する。このよう
に、透明体薄板２０１の厚さｔよりも板状体２０３の厚
み（ＴまたはＴ’）をかなり厚くするのは、透明体薄板
２０１が板状体２０３に引っ張られるときに、透明体薄
板２０１が縮もうとする力が勝らないようにするからで
ある。透明体薄板２０１が縮もうとする力が、板状体２
０３が透明体薄板２０１を引っ張る力より勝ると、透明
体薄板２０１が引っ張られず、光学的距離を一定に保つ
ことが出来なくなってしまう。
長によって適宜選択されるが、実際的には５０〜１００
μｍ程度の厚さである。また、板状体２０３の厚さは、
両方が同じ厚さである必要はないものの、同じ厚さであ
ることが好ましく約２ｍｍ程度に構成する。このよう
に、透明体薄板２０１の厚さｔよりも板状体２０３の厚
み（ＴまたはＴ’）をかなり厚くするのは、透明体薄板
２０１が板状体２０３に引っ張られるときに、透明体薄
板２０１が縮もうとする力が勝らないようにするからで
ある。透明体薄板２０１が縮もうとする力が、板状体２
０３が透明体薄板２０１を引っ張る力より勝ると、透明
体薄板２０１が引っ張られず、光学的距離を一定に保つ
ことが出来なくなってしまう。
【００３７】光学的距離を温度変化に対して一定に保つ
ためには、このように板状体２０３の厚さが透明体薄板
２０１よりも厚い必要があるが、板状体２０３の厚さは
透明体薄板２０１の厚さの５倍程度であれば、図１で説
明した効果を得ることができる。特に、好ましくは板状
体２０３の厚さは透明体薄板２０１の１０倍から２０倍
である。
ためには、このように板状体２０３の厚さが透明体薄板
２０１よりも厚い必要があるが、板状体２０３の厚さは
透明体薄板２０１の厚さの５倍程度であれば、図１で説
明した効果を得ることができる。特に、好ましくは板状
体２０３の厚さは透明体薄板２０１の１０倍から２０倍
である。
【００３８】また、板状体２０３は、反射膜２０２の上
から接着するのが一般的であるが、反射膜２０２の表面
及び板状体２０３の表面を非常に平らに研磨することに
よって、オプティカルフラットを形成し、互いに密着さ
せるだけでも板状体２０３を取りつけることができる。
オプティカルフラットを形成した面を密着すると面と面
の隙間が無くなり、接着剤で接着したように互いがくっ
ついてしまうので、板状体２０３と反射膜２０２の接触
する面がオプティカルフラットに形成できる場合には特
に、接着剤等を用いて接着する必要はない。
から接着するのが一般的であるが、反射膜２０２の表面
及び板状体２０３の表面を非常に平らに研磨することに
よって、オプティカルフラットを形成し、互いに密着さ
せるだけでも板状体２０３を取りつけることができる。
オプティカルフラットを形成した面を密着すると面と面
の隙間が無くなり、接着剤で接着したように互いがくっ
ついてしまうので、板状体２０３と反射膜２０２の接触
する面がオプティカルフラットに形成できる場合には特
に、接着剤等を用いて接着する必要はない。
【００３９】同図（ｂ）は、ファブリペロー干渉計の片
面にのみ透明な板状体２０３を設けた構成である。この
ように、光素子を設ける条件により板状体２０３を透明
体薄板２０１の両面に設けることができない場合にも、
片面だけに板状体２０３を設けることにより、上記と同
じ効果を得ることができる。このときも透明体薄板２０
１の厚さｔは板状体２０３の厚さＴに比べて薄く、Ｔの
ほうがｔよりも５倍以上厚いことが好ましい。
面にのみ透明な板状体２０３を設けた構成である。この
ように、光素子を設ける条件により板状体２０３を透明
体薄板２０１の両面に設けることができない場合にも、
片面だけに板状体２０３を設けることにより、上記と同
じ効果を得ることができる。このときも透明体薄板２０
１の厚さｔは板状体２０３の厚さＴに比べて薄く、Ｔの
ほうがｔよりも５倍以上厚いことが好ましい。
【００４０】なお、上記説明においては、ファブリペロ
ー干渉計の構成を前提に述べたがＶＩＰＡ型素子の場合
にも同様に作用を有する。すなわち、ＶＩＰＡ型素子の
場合には同図（ａ）及び（ｂ）において、反射膜２０２
の片面に光の入射窓を設け、反射膜２０２の片方の面を
反射率１００％、他方の面を９５％程度とすることによ
り構成できる。
ー干渉計の構成を前提に述べたがＶＩＰＡ型素子の場合
にも同様に作用を有する。すなわち、ＶＩＰＡ型素子の
場合には同図（ａ）及び（ｂ）において、反射膜２０２
の片面に光の入射窓を設け、反射膜２０２の片方の面を
反射率１００％、他方の面を９５％程度とすることによ
り構成できる。
【００４１】図３は、本発明の第２の実施例を示す図で
ある。同図においても、先に導いた式（２）を満たすよ
うに材料を選定して、構成する。同図の構成において
は、透明な板状体２０３の面積を透明体薄板２０１より
も大きく形成している。透明体薄板２０１の両面には図
２と同様に反射膜２０２が設けられており、ファブリペ
ロー干渉計を形成している。また、前述したように、反
射膜２０２の片面を反射率１００％とし、もう片面を反
射率９５％として、反射膜２０２の一部に光の入射窓を
設けることによりＶＩＰＡ型素子を形成することができ
る。
ある。同図においても、先に導いた式（２）を満たすよ
うに材料を選定して、構成する。同図の構成において
は、透明な板状体２０３の面積を透明体薄板２０１より
も大きく形成している。透明体薄板２０１の両面には図
２と同様に反射膜２０２が設けられており、ファブリペ
ロー干渉計を形成している。また、前述したように、反
射膜２０２の片面を反射率１００％とし、もう片面を反
射率９５％として、反射膜２０２の一部に光の入射窓を
設けることによりＶＩＰＡ型素子を形成することができ
る。
【００４２】透明体薄板２０１の厚さは典型的には５０
〜１００μｍであり、板状体２０３の厚さの５分の１以
下となるように板状体２０３の厚さを設定する。実際に
は、この板状体２０３の厚さは２ｍｍ程度にするのが適
当である。同図（ａ）には、板状体２０３を透明体薄板
２０１の両面に設けている。このようにすることによっ
て、透明体薄板２０１は温度の変化に伴い、両側にある
板状体２０３が膨張するのに引っ張られて引き延ばされ
る。
〜１００μｍであり、板状体２０３の厚さの５分の１以
下となるように板状体２０３の厚さを設定する。実際に
は、この板状体２０３の厚さは２ｍｍ程度にするのが適
当である。同図（ａ）には、板状体２０３を透明体薄板
２０１の両面に設けている。このようにすることによっ
て、透明体薄板２０１は温度の変化に伴い、両側にある
板状体２０３が膨張するのに引っ張られて引き延ばされ
る。
【００４３】本構成においては、板状体２０３を透明体
薄板２０１の面積よりも大きく形成しているので、板状
体２０３が透明体薄板２０１を引っ張る力がより強くな
り、図１で説明した作用をより確実に達成することがで
きる。
薄板２０１の面積よりも大きく形成しているので、板状
体２０３が透明体薄板２０１を引っ張る力がより強くな
り、図１で説明した作用をより確実に達成することがで
きる。
【００４４】同図（ｂ）は透明な板状体を透明体薄板の
片面に設けた構成を示す。このような構成は、板状体２
０３が透明体薄板２０１を引っ張る力が片面に偏るが、
熱膨張による伸びは非常に小さいので板状体２０３と透
明体薄板２０１が反射膜２０２を介して全面的にしっか
りと接着されていれば、特に問題なく同図（ａ）の構成
と同じ作用を得ることが出来る。
片面に設けた構成を示す。このような構成は、板状体２
０３が透明体薄板２０１を引っ張る力が片面に偏るが、
熱膨張による伸びは非常に小さいので板状体２０３と透
明体薄板２０１が反射膜２０２を介して全面的にしっか
りと接着されていれば、特に問題なく同図（ａ）の構成
と同じ作用を得ることが出来る。
【００４５】この場合も、板状体２０３の厚さＴは透明
体薄板２０１の厚さｔの５倍以上に形成する。板状体２
０３の材料としては前述の光学ガラスから選ぶか、他の
光透過性を有する熱膨張係数の大きいものを選ぶ。この
ような構成においては、例えば、入射光２０４が反射膜
２０２の片面から入力され、透明体薄板２０１内部で、
多重反射を繰り返しながら、出射光２０５として出射さ
れる。出射光２０５は板状体２０３内部を通過してくる
必要があるので、同図（ｂ）に示すような構成において
は、光透過性を有する材質を選ぶ必要がある。
体薄板２０１の厚さｔの５倍以上に形成する。板状体２
０３の材料としては前述の光学ガラスから選ぶか、他の
光透過性を有する熱膨張係数の大きいものを選ぶ。この
ような構成においては、例えば、入射光２０４が反射膜
２０２の片面から入力され、透明体薄板２０１内部で、
多重反射を繰り返しながら、出射光２０５として出射さ
れる。出射光２０５は板状体２０３内部を通過してくる
必要があるので、同図（ｂ）に示すような構成において
は、光透過性を有する材質を選ぶ必要がある。
【００４６】同図（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、
板状体２０３を透明体薄板２０１よりも接着面側の面積
を大きくとっているので、熱膨張の際に透明体薄板２０
１を引っ張る力が透明体薄板２０１の全面に渡って働
き、より効率よく光学的距離の変化の補償を行うことが
できる。
板状体２０３を透明体薄板２０１よりも接着面側の面積
を大きくとっているので、熱膨張の際に透明体薄板２０
１を引っ張る力が透明体薄板２０１の全面に渡って働
き、より効率よく光学的距離の変化の補償を行うことが
できる。
【００４７】図４は、本発明の第３の実施例を示す図で
ある。同図においては、透明な板状体４０１と、反射膜
２０２が設けられた透明体薄板２０１とを金属の溶着で
接着したものである。この場合には、反射膜２０２の外
側に薄い金属層を蒸着等により形成するとともに、板状
体４０１の透明体薄板２０１に接する面に金属層を蒸着
等で形成し、板状体４０１の金属膜と反射膜２０２に蒸
着された金属膜とをはんだ等で接着する。
ある。同図においては、透明な板状体４０１と、反射膜
２０２が設けられた透明体薄板２０１とを金属の溶着で
接着したものである。この場合には、反射膜２０２の外
側に薄い金属層を蒸着等により形成するとともに、板状
体４０１の透明体薄板２０１に接する面に金属層を蒸着
等で形成し、板状体４０１の金属膜と反射膜２０２に蒸
着された金属膜とをはんだ等で接着する。
【００４８】このような場合には、金属膜が光を透過し
ないので、透明体薄板２０１に光を入射するための光入
射口４０４を設ける。同図（ｂ）に示す例においては、
中央の光入射口４０４を除いて金属膜４０５が設けられ
ている、このような場合においても、透明体薄板２０１
が熱によって膨張する場合に、はんだ等で接着された板
状体４０１も膨張し、透明体薄板２０１を更に面積方向
に引っ張って、光学的距離を一定に保つ。このような金
属膜４０５を使用して接着する場合には、金属膜４０５
の接着が、接着剤を用いたり、オプティカルフラットに
面を仕上げて、密着する場合よりも信頼性の高い接着を
行うことができる。
ないので、透明体薄板２０１に光を入射するための光入
射口４０４を設ける。同図（ｂ）に示す例においては、
中央の光入射口４０４を除いて金属膜４０５が設けられ
ている、このような場合においても、透明体薄板２０１
が熱によって膨張する場合に、はんだ等で接着された板
状体４０１も膨張し、透明体薄板２０１を更に面積方向
に引っ張って、光学的距離を一定に保つ。このような金
属膜４０５を使用して接着する場合には、金属膜４０５
の接着が、接着剤を用いたり、オプティカルフラットに
面を仕上げて、密着する場合よりも信頼性の高い接着を
行うことができる。
【００４９】また、金属膜を設けず、接着剤で接着する
のみの場合においても、不透明な接着剤を使用する場合
には、同図（ｂ）に示すように、光入射口４０４を設け
て、この部分は不透明な接着剤が付かないようにする。
のみの場合においても、不透明な接着剤を使用する場合
には、同図（ｂ）に示すように、光入射口４０４を設け
て、この部分は不透明な接着剤が付かないようにする。
【００５０】このように、金属膜を溶着する場合や不透
明な接着剤を使用する場合には、光の通り道を確保して
おかなくてはならない。従って、この光入射口４０４の
部分は、接着されないことになるが、光入射口４０４の
周囲がしっかりと接着されるので、板状体４０１が透明
体薄板４０２を引っ張る際の効果には、変わりがない。
従って、図１で説明したように、温度による特性の変化
のない光素子を形成することができる。
明な接着剤を使用する場合には、光の通り道を確保して
おかなくてはならない。従って、この光入射口４０４の
部分は、接着されないことになるが、光入射口４０４の
周囲がしっかりと接着されるので、板状体４０１が透明
体薄板４０２を引っ張る際の効果には、変わりがない。
従って、図１で説明したように、温度による特性の変化
のない光素子を形成することができる。
【００５１】なお、同図（ａ）、（ｂ）においては、透
明体薄板２０１の両側に板状体４０１を設ける構成のみ
を示したが、図２や図３で示したように、透明体薄板２
０１の片側のみに板状体４０１を設ける構成としてもよ
い。このような場合にも光入射口４０４を板状体４０１
に設ける。この光入射口４０４の形成方法は、板状体４
０１が透明な材質でできている場合には、金属膜あるい
は不透明な接着剤を光入射口４０４となる部分のみを避
けて板状体４０１あるいは透明体薄板２０１に設けるあ
るいは塗布するようにすればよい。なお、図４（ｂ）に
おいては、円形状に光入射口４０４が設けられている
が、必ずしもこのような形状にする必要はない。
明体薄板２０１の両側に板状体４０１を設ける構成のみ
を示したが、図２や図３で示したように、透明体薄板２
０１の片側のみに板状体４０１を設ける構成としてもよ
い。このような場合にも光入射口４０４を板状体４０１
に設ける。この光入射口４０４の形成方法は、板状体４
０１が透明な材質でできている場合には、金属膜あるい
は不透明な接着剤を光入射口４０４となる部分のみを避
けて板状体４０１あるいは透明体薄板２０１に設けるあ
るいは塗布するようにすればよい。なお、図４（ｂ）に
おいては、円形状に光入射口４０４が設けられている
が、必ずしもこのような形状にする必要はない。
【００５２】図５は、板状体として光に対し不透明な材
質を使用した場合の第４の実施例を示す図である。同図
（ａ）、（ｂ）に示す構成は、図４で示した構成と基本
的に同じである。すなわち、透明体薄板２０１の両面に
反射膜２０２を設けたファブリペロー干渉計あるいはＶ
ＩＰＡ型素子の両面に、透明体薄板２０１よりも熱膨張
係数の大きい不透明な板状体５０１を接着あるいは密着
する。この場合、板状体５０１は不透明なので、透明体
薄板２０１に光を導くため、光出射口５０４及び光入射
口５０５を設ける。図４の場合には、板状体５０１は透
明であったため金属膜あるいは接着剤を光の通り道をあ
けるように設ける、あるいは塗布すればよかったが、同
図（ａ）、（ｂ）に記載した構成の場合には、板状体５
０１自身が不透明なので、入射光が入射する光入射口５
０５と、出射光が出力される光出射口５０４を、板状体
５０１に穴を開けることによって形成する。
質を使用した場合の第４の実施例を示す図である。同図
（ａ）、（ｂ）に示す構成は、図４で示した構成と基本
的に同じである。すなわち、透明体薄板２０１の両面に
反射膜２０２を設けたファブリペロー干渉計あるいはＶ
ＩＰＡ型素子の両面に、透明体薄板２０１よりも熱膨張
係数の大きい不透明な板状体５０１を接着あるいは密着
する。この場合、板状体５０１は不透明なので、透明体
薄板２０１に光を導くため、光出射口５０４及び光入射
口５０５を設ける。図４の場合には、板状体５０１は透
明であったため金属膜あるいは接着剤を光の通り道をあ
けるように設ける、あるいは塗布すればよかったが、同
図（ａ）、（ｂ）に記載した構成の場合には、板状体５
０１自身が不透明なので、入射光が入射する光入射口５
０５と、出射光が出力される光出射口５０４を、板状体
５０１に穴を開けることによって形成する。
【００５３】同図（ａ）に側面図として示されているよ
うに、入射光は光入射口５０５から入射し、透明体薄板
２０１内部で多重反射し、多重反射する度に出射光が光
出射口５０４から出力される。出射光は互いに干渉し、
ファブリペロー干渉計の場合には、特定の波長の光が光
束として得られ、ＶＩＰＡ型素子の場合には光束が波長
によって異なる方向に形成される。
うに、入射光は光入射口５０５から入射し、透明体薄板
２０１内部で多重反射し、多重反射する度に出射光が光
出射口５０４から出力される。出射光は互いに干渉し、
ファブリペロー干渉計の場合には、特定の波長の光が光
束として得られ、ＶＩＰＡ型素子の場合には光束が波長
によって異なる方向に形成される。
【００５４】このように光入射口５０５及び光出射口５
０４が設けられていることにより、透明体薄板２０１と
板状体５０１の接触面積が狭くなるが、板状体５０１の
厚さが透明体薄板２０１よりも５倍以上厚く形成されて
いるので、図１に説明した作用は問題なく達成される。
０４が設けられていることにより、透明体薄板２０１と
板状体５０１の接触面積が狭くなるが、板状体５０１の
厚さが透明体薄板２０１よりも５倍以上厚く形成されて
いるので、図１に説明した作用は問題なく達成される。
【００５５】同図（ｂ）には、正面図が示されており、
光入射口５０５が設けられている構成が示されている。
同図（ｂ）では、光入射口５０５の形状が円形に形成さ
れているが、必ずしも円形に限らず、素子の利用の仕方
によって、様々な形状が可能である。また、板状体５０
１の面積は透明体薄板２０１の面積よりも小さくなって
いるが、透明体薄板２０１の面積よりも大きく形成して
もよい。
光入射口５０５が設けられている構成が示されている。
同図（ｂ）では、光入射口５０５の形状が円形に形成さ
れているが、必ずしも円形に限らず、素子の利用の仕方
によって、様々な形状が可能である。また、板状体５０
１の面積は透明体薄板２０１の面積よりも小さくなって
いるが、透明体薄板２０１の面積よりも大きく形成して
もよい。
【００５６】以上の図２から図５までの具体的構成例に
おいては、透明体薄板や板状体は、その形状が直方体形
に構成されているものを示したが、必ずしもこのような
形に限らず、素子の利用の仕方によって様々な形状に形
成してもよく、このような場合においても図１で説明し
た作用は同様に得ることができる。
おいては、透明体薄板や板状体は、その形状が直方体形
に構成されているものを示したが、必ずしもこのような
形に限らず、素子の利用の仕方によって様々な形状に形
成してもよく、このような場合においても図１で説明し
た作用は同様に得ることができる。
【００５７】また、いずれの実施例においても、透明体
薄板２０１や板状体の材質は式（２）が近似的に零にな
るようなパラメータを有する材質を選んで構成する。図
６は、本発明の第５及び第６の実施例を説明する図であ
る。
薄板２０１や板状体の材質は式（２）が近似的に零にな
るようなパラメータを有する材質を選んで構成する。図
６は、本発明の第５及び第６の実施例を説明する図であ
る。
【００５８】同図（ａ）は２枚の異なる材質の薄板を張
り合わせた構成を示しており、透明体薄板６０１の片面
と透明体薄板６０２の片面にそれぞれ反射膜６０４を有
しており、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子を形
成可能となっている。
り合わせた構成を示しており、透明体薄板６０１の片面
と透明体薄板６０２の片面にそれぞれ反射膜６０４を有
しており、ファブリペロー干渉計やＶＩＰＡ型素子を形
成可能となっている。
【００５９】このように、透明体薄板６０１と透明体薄
板６０２を張り合わせた構成においては、例えば、透明
体薄板６０１を光学的距離の温度上昇による変化が正の
材質を使用し、透明体薄板６０２には光学的距離の温度
上昇による変化が負の材質を使用する。ここで、光学的
距離とは近似的に透明体薄板６０１あるいは６０２の厚
さと屈折率との積をとったもので表すことができる。そ
して、光学的距離の温度による変化を透明体薄板６０１
と透明体薄板６０２とで互いに打ち消し合い、透明体薄
板６０１と透明体薄板６０２を張り合わせた全体の薄板
としては温度変化による特性の変化が起こらないように
構成することが可能である。
板６０２を張り合わせた構成においては、例えば、透明
体薄板６０１を光学的距離の温度上昇による変化が正の
材質を使用し、透明体薄板６０２には光学的距離の温度
上昇による変化が負の材質を使用する。ここで、光学的
距離とは近似的に透明体薄板６０１あるいは６０２の厚
さと屈折率との積をとったもので表すことができる。そ
して、光学的距離の温度による変化を透明体薄板６０１
と透明体薄板６０２とで互いに打ち消し合い、透明体薄
板６０１と透明体薄板６０２を張り合わせた全体の薄板
としては温度変化による特性の変化が起こらないように
構成することが可能である。
【００６０】同図（ｂ）は、厚さと屈折率の積の変化分
が近似的に零になる材質を選んで透明体薄板６０３と
し、透明体薄板６０３の両面に反射膜６０４を設けたも
のである。このように、厚さｔと屈折率ｎとの積が温度
によって変化しない材質を使用することによって、透明
体薄板６０３に板状体を接着または密着することなし
に、温度依存性のない光素子を形成することができる。
が近似的に零になる材質を選んで透明体薄板６０３と
し、透明体薄板６０３の両面に反射膜６０４を設けたも
のである。このように、厚さｔと屈折率ｎとの積が温度
によって変化しない材質を使用することによって、透明
体薄板６０３に板状体を接着または密着することなし
に、温度依存性のない光素子を形成することができる。
【００６１】同図（ａ）に使用する物質としてはポリマ
材料としてＰＭＭＡが考えられる。ＰＭＭＡは熱膨張係
数が７×１０-5であり、屈折率の温度変化の割合Δｎ／
Ｎ＝−７×１０-5〜−１５×１０-5となっており、Δｎ
／Ｎが−７×１０-5より小さい場合は屈折率と厚さの積
の温度変化が負になるので、同図（ａ）に示すような透
明体薄板６０２として使用可能である。また、ＰＭＭＡ
の屈折率の温度変化の割合が−７×１０-5であるとき
は、熱膨張係数が７×１０-5であるので、屈折率と厚さ
の積の温度変化としては、互いに打ち消し合って、ほぼ
零になるので同図（ｂ）の透明体薄板６０３として使用
が可能である。
材料としてＰＭＭＡが考えられる。ＰＭＭＡは熱膨張係
数が７×１０-5であり、屈折率の温度変化の割合Δｎ／
Ｎ＝−７×１０-5〜−１５×１０-5となっており、Δｎ
／Ｎが−７×１０-5より小さい場合は屈折率と厚さの積
の温度変化が負になるので、同図（ａ）に示すような透
明体薄板６０２として使用可能である。また、ＰＭＭＡ
の屈折率の温度変化の割合が−７×１０-5であるとき
は、熱膨張係数が７×１０-5であるので、屈折率と厚さ
の積の温度変化としては、互いに打ち消し合って、ほぼ
零になるので同図（ｂ）の透明体薄板６０３として使用
が可能である。
【００６２】なお、上記の説明においては、ファブリペ
ロー干渉計あるいはＶＩＰＡ型素子を前提に説明した
が、これ以外の多くの光素子にも応用が可能である。
ロー干渉計あるいはＶＩＰＡ型素子を前提に説明した
が、これ以外の多くの光素子にも応用が可能である。
【００６３】
【発明の効果】透明体薄板に、透明体薄板よりも熱膨張
率の高い板状体を張り合わせることによって、透明体薄
板の厚さと屈折率との積を温度変化に対して変化しない
ようにすることができる。
率の高い板状体を張り合わせることによって、透明体薄
板の厚さと屈折率との積を温度変化に対して変化しない
ようにすることができる。
【００６４】また、透明体薄板の厚さと屈折率との積を
温度変化に対して変化しないようにするための材料は、
一般的な光学ガラスとよばれる多種類あるガラスの中か
ら選ぶだけでよいので、特別な材料を開発する必要もな
く、手軽に温度依存性のない光素子を形成することがで
きる。
温度変化に対して変化しないようにするための材料は、
一般的な光学ガラスとよばれる多種類あるガラスの中か
ら選ぶだけでよいので、特別な材料を開発する必要もな
く、手軽に温度依存性のない光素子を形成することがで
きる。
【図１】本発明の実施例の原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第５及び第６の実施例を説明する図で
ある。
ある。
【図７】従来の光素子とこれらが有する問題点を説明す
る図である。
る図である。
１００、２０１、６０１、６０２、６０３ 透
明体薄板 ２０２、７０３、７０４、７０６、７０７ 反
射膜 ２０３、４０１、５０１ 板状体 ２０４、７０１、７１０ 入射光 ２０５、７０２、７１１ 出射光 ４０４ 光入射口 ４０５ 金属膜 ５０４ 光出射口 ５０５ 光入射口 ７０５、７０８ スペーサ（透明体） ７０９ 入射窓
明体薄板 ２０２、７０３、７０４、７０６、７０７ 反
射膜 ２０３、４０１、５０１ 板状体 ２０４、７０１、７１０ 入射光 ２０５、７０２、７１１ 出射光 ４０４ 光入射口 ４０５ 金属膜 ５０４ 光出射口 ５０５ 光入射口 ７０５、７０８ スペーサ（透明体） ７０９ 入射窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 G02F 1/00 - 1/125 G02F 2/00 - 7/00 G02B 7/00 G02B 7/18 - 7/24 G02B 27/00 - 27/64
Claims (11)
- 【請求項１】両面に光を反射する反射膜を有する透明体
薄板と、 該透明体薄板と異なる材質で構成され、該透明体薄板の
少なくとも片面に密着された、前記透明体薄板よりも熱
膨張係数の大きい板状体とを有し、 温度変化によって生じる前記透明体薄板の厚さと屈折率
との積の変化が、前記板状体の温度変化に伴って生じる
体積変化によって前記透明体薄板が変形されることによ
って相殺され、前記透明体薄板の厚さと屈折率との積が
近似的に不変に保たれることを特徴とする光素子。 - 【請求項２】前記透明体薄板と板状体は透明な材質また
は接着剤によって接着されていることを特徴とする請求
項１記載の光素子。 - 【請求項３】前記透明体薄板と前記板状体とは、光を透
過しない材質または接着剤によって、光の通過領域を除
いて接着されていることを特徴とする請求項１記載の光
素子。 - 【請求項４】前記透明体薄板と前記板状体の表面には金
属膜が形成され、該金属膜の溶接によって前記透明体薄
板と前記板状体とが接着されていることを特徴とする請
求項３記載の光素子。 - 【請求項５】前記透明体薄板の厚さが前記板状体の厚さ
の５分の１以下の厚さであることを特徴とする請求項１
記載の光素子。 - 【請求項６】前記板状体は、光に対して不透明な材質で
構成され、光が前記透明体薄板へ入射し、もしくは前記
透明体薄板から出射するための開口部を有することを特
徴とする請求項１記載の光素子。 - 【請求項７】前記反射膜を有する前記透明体薄板はファ
ブリペロー干渉計を構成することを特徴とする請求項１
記載の光素子。 - 【請求項８】前記反射膜を有する前記透明体薄板はＶＩ
ＰＡ型素子を構成することを特徴とする請求項１記載の
光素子。 - 【請求項９】前記透明体薄板の材質が光学ガラスからな
ることを特徴とする請求項１記載の光素子。 - 【請求項１０】前記板状体の材質が光学ガラスからなる
ことを特徴とするｓ１記載の光素子。 - 【請求項１１】両面に反射膜を有する透明体薄板を有
し、該透明体薄板の内部で光の多重反射を利用する光素
子において、 前記透明体薄板の厚さと屈折率の積が温度変化に対して
近似的に不変に保たれ、 前記透明体薄板は互いに密着された複数の薄板からな
り、各薄板の厚さと屈折率の積の合計が温度に対して近
似的に不変に保たれることを特徴とする光素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06671796A JP3294986B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 温度依存性のない光素子 |
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| CN97104830A CN1101004C (zh) | 1996-03-22 | 1997-03-21 | 用于补偿光程改变的装置和方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06671796A JP3294986B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 温度依存性のない光素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=13323945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| JP2001197003A (ja) | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Fujitsu Ltd | 分散補償装置および方法 |
| JP4104802B2 (ja) | 2000-01-26 | 2008-06-18 | 富士通株式会社 | エアギャップ型エタロンを用いた利得等化装置、波長特性可変装置および光増幅器 |
| JP2001221914A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Furukawa Electric Co Ltd:The | エタロンフィルタ |
| US6486999B1 (en) * | 2000-03-15 | 2002-11-26 | Agere Systems Inc. | Using crystalline materials to control the thermo-optic behavior of an optical path |
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| US6452725B1 (en) * | 2000-05-08 | 2002-09-17 | Aoc Technologies | Thermally stable etalon wavelength interleaver-multiplexer |
| US6437916B1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-08-20 | Jds Uniphase Corporation | Strain-stabilized birefringent crystal |
| US6704143B1 (en) | 2000-10-23 | 2004-03-09 | Adc Telecommunications, Inc. | Method and apparatus for adjusting an optical element to achieve a precise length |
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| JP3883816B2 (ja) | 2001-03-02 | 2007-02-21 | 富士通株式会社 | 波長分散及び波長分散スロープを可変出来る装置 |
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