JP3517408B2 - Variable optical attenuator - Google Patents

Variable optical attenuator

Info

Publication number
JP3517408B2
JP3517408B2 JP2001378612A JP2001378612A JP3517408B2 JP 3517408 B2 JP3517408 B2 JP 3517408B2 JP 2001378612 A JP2001378612 A JP 2001378612A JP 2001378612 A JP2001378612 A JP 2001378612A JP 3517408 B2 JP3517408 B2 JP 3517408B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric multilayer
film
filter element
wavelength
piezoelectric actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001378612A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003177334A (en
Inventor
昇 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Santec Corp
Original Assignee
Santec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Santec Corp filed Critical Santec Corp
Priority to JP2001378612A priority Critical patent/JP3517408B2/en
Publication of JP2003177334A publication Critical patent/JP2003177334A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3517408B2 publication Critical patent/JP3517408B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は特定の波長の光の減
衰量を可変することができる可変光減衰器に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable optical attenuator capable of varying the attenuation amount of light having a specific wavelength.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光の減衰率を変化させることがで
きる光減衰器としては、例えば図7に示すように基板1
01上に金属薄膜102を蒸着した光減衰器が用いられ
ている。この金属薄膜の膜厚は一定の方向に沿って連続
的に勾配を持たせて蒸着している。この光減衰器は移動
ステージ103によって膜厚の変化する矢印方向に移動
自在とする。こうすれば可変光減衰器を通過するように
光を入射し透過光を得る場合に、移動ステージ103に
よって照射位置を連続的に変化させれば、図8に示すよ
うにそれに対応した透過率が得られる。例えば入射光ビ
ームの照射位置をX1からX2に変化させることによ
り、透過率はT1からT2の間で可変させることがで
き、入射光信号に対して任意の減衰量を得ることができ
る。金属薄膜は波長に対する依存性が低く、光通信で使
用される波長1500nm付近においては依存性が特に
低い。従って波長依存性を考慮せず使用することができ
る。
2. Description of the Related Art As a conventional optical attenuator capable of changing the attenuation rate of light, for example, as shown in FIG.
An optical attenuator in which a metal thin film 102 is vapor-deposited on 01 is used. The film thickness of this metal thin film is vapor-deposited with a continuous gradient along a certain direction. This optical attenuator is movable by a moving stage 103 in the direction of the arrow whose thickness changes. In this way, when light is incident so as to pass through the variable optical attenuator and transmitted light is obtained, if the irradiation position is continuously changed by the moving stage 103, the corresponding transmittance as shown in FIG. 8 is obtained. can get. For example, by changing the irradiation position of the incident light beam from X1 to X2, the transmittance can be varied between T1 and T2, and an arbitrary amount of attenuation can be obtained for the incident light signal. The metal thin film has low dependency on wavelength, and particularly low at wavelength around 1500 nm used in optical communication. Therefore, it can be used without considering the wavelength dependence.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光通信分野においては
多数の波長成分を多重する光波長多重通信方式(WDM
通信方式)が採用されつつある。この方式では1本の光
ファイバ中を伝播する多波長信号に対して特定波長成分
の光信号の強度を調整したり、各波長の光強度を揃えた
い場合がある。従来の光減衰器では波長選択性機能を有
していないため、1本の光ファイバ中を伝送する多波長
信号から所望の波長成分のみを分岐して取り出し(ドロ
ップし)、光強度を所望のレベルに減衰させ、更に元の
光ファイバに戻す(アド)ようにしなければならない。
In the field of optical communication, an optical wavelength division multiplexing system (WDM) for multiplexing a large number of wavelength components is used.
Communication method) is being adopted. In this method, there are cases where it is desired to adjust the intensity of an optical signal of a specific wavelength component with respect to a multi-wavelength signal propagating in one optical fiber or to make the optical intensities of respective wavelengths uniform. Since a conventional optical attenuator does not have a wavelength selective function, only a desired wavelength component is branched and extracted (dropped) from a multi-wavelength signal transmitted in one optical fiber to obtain a desired optical intensity. It must be attenuated to a level and then added back to the original optical fiber.

【0004】しかるに従来の光減衰器を用いてある波長
の光を任意の減衰量で減衰させるには、以下の問題点が
あった。 (1)長手方向に膜厚勾配をもつ短冊形状の誘電体多層
膜フィルタ素子を稼動ステージで位置制御して波長可変
性を実現するため、装置が大型化せざるを得ない。 (2)機械的に誘電体多層膜フィルタ素子を移動する必
要があるため長期にわたる信頼性が劣る。 (3)波長可変速度は稼動ステージの手動マイクロメー
タないしはモータでの駆動速度により制限されるため、
応答特性は遅く、波長を変化するために1秒以上を要す
る。
However, in order to attenuate the light of a certain wavelength by using the conventional optical attenuator with an arbitrary amount of attenuation, there were the following problems. (1) Since a strip-shaped dielectric multilayer filter element having a film thickness gradient in the longitudinal direction is position-controlled by an operating stage to realize wavelength variability, the device must be upsized. (2) Long-term reliability is poor because it is necessary to mechanically move the dielectric multilayer filter element. (3) The variable wavelength speed is limited by the driving speed of the operating stage manual micrometer or motor.
The response characteristic is slow, and it takes more than 1 second to change the wavelength.

【0005】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、機械的な可動部がなく、特定
の波長成分の光強度レベルを高速で調整することができ
る可変光減衰器を提供することを目的とする。
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and there is no mechanical movable part, and the variable light capable of adjusting the light intensity level of a specific wavelength component at high speed. The purpose is to provide an attenuator.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、透明光学基板の上に少なくとも2種類の異なる屈折
率をもつ誘電体薄膜を交互に積層して形成された誘電体
多層膜フィルタ素子と、前記誘電体多層膜フィルタ素子
を押圧するための圧電アクチュエータと、前記誘電体多
層膜フィルタ素子と圧電アクチュエータとを挟み込む保
持部と、前記圧電アクチュエータに直流電源を供給する
電圧源と、を具備し、圧電アクチュエータに電圧を印加
し、その圧電効果により誘電体多層膜を押圧し、その物
理的膜厚を変化させることにより特定の波長の光に対す
る減衰率を変化させるものである。
The invention according to claim 1 of the present application is a dielectric multilayer filter formed by alternately laminating at least two kinds of dielectric thin films having different refractive indexes on a transparent optical substrate. An element, a piezoelectric actuator for pressing the dielectric multilayer filter element, a holding portion that sandwiches the dielectric multilayer filter element and the piezoelectric actuator, and a voltage source that supplies DC power to the piezoelectric actuator. By providing a voltage to the piezoelectric actuator, pressing the dielectric multilayer film by the piezoelectric effect, and changing the physical film thickness thereof, the attenuation rate for light of a specific wavelength is changed.

【0007】本願の請求項2の発明は、請求項1の可変
光減衰器において、前記誘電体多層膜フィルタ素子は、
少なくとも1つのキャビティを有するバンドパスフィル
タ構造の誘電体多層膜フィルタ素子であることを特徴と
するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the first aspect, the dielectric multilayer filter element is
A dielectric multilayer filter element having a bandpass filter structure having at least one cavity is characterized.

【0008】本願の請求項2の発明は、請求項1又は2
の可変光減衰器において、前記圧電アクチュエータは、
前記誘電体多層膜フィルタ素子の多層膜に垂直方向に押
圧するように構成されていることを特徴とするものであ
る。
The invention of claim 2 of the present application is the invention of claim 1 or 2.
In the variable optical attenuator of, the piezoelectric actuator is
The dielectric multilayer filter element is configured to press the multilayer film in a vertical direction.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明では、可変光減衰器を実現
するために、圧電アクチュエータを使用して誘電体多層
膜の膜厚を一律に変化させることによって波長を変化さ
せることとする。まず弾性効果による変形について、図
2を用いて説明する。今、等方な3次元の物質における
フックの法則によると、X,Y及びZの各方向に生じる
歪み成分(strain)εX ,εY ,εZ は次式で表すこと
ができる。 εX =αT+[σX −ν(σY +σZ )]/E (1) εY =αT+[σY −ν(σZ +σX )]/E (2) εZ =αT+[σZ −ν(σX +σY )]/E (3) ここで、αは熱膨張係数、Tは温度、σX ,σY ,σZ
は応力成分(stress)である。νはポアソン比(Poisso
n ’s ratio )、Eはヤング率(Elasticity of Modulu
s) である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, in order to realize a variable optical attenuator, the wavelength is changed by uniformly changing the film thickness of the dielectric multilayer film using a piezoelectric actuator. First, the deformation due to the elastic effect will be described with reference to FIG. Now, according to Hooke's law in an isotropic three-dimensional material, strain components ε X , ε Y , ε Z generated in each of the X, Y and Z directions can be expressed by the following equations. ε X = αT + [σ X -ν (σ Y + σ Z)] / E (1) ε Y = αT + [σ Y -ν (σ Z + σ X)] / E (2) ε Z = αT + [σ Z - ν (σ X + σ Y )] / E (3) where α is the coefficient of thermal expansion, T is the temperature, σ X , σ Y , σ Z
Is a stress component. ν is the Poisson's ratio (Poisso
n's ratio), E is Young's modulus (Elasticity of Modulu
s).

【0010】今、熱膨張効果(αT)は除いて、Y方向
より応力σY を印加する場合を考える。この場合
(1)、(2)、(3)式は次式のように書き直せる。 εX =−(ν/E)σY (4) εY = (1/E)σY (5) εZ =−(ν/E)σY (6) これらの式は、さらに、 εX =εZ =−νεY (7) と書き表せる。従って、図2に示すようにεY の圧縮歪
みはX,Z方向には(7)式で表せる大きさの膨張歪み
となって現れることが分かる。
Now, consider the case where the stress σ Y is applied in the Y direction, excluding the thermal expansion effect (αT). In this case, equations (1), (2), and (3) can be rewritten as the following equation. ε X = - (ν / E ) σ Y (4) ε Y = (1 / E) σ Y (5) ε Z = - (ν / E) σ Y (6) These equations are further, epsilon X = Ε Z = −νε Y (7) Therefore, as shown in FIG. 2, it can be seen that the compressive strain of ε Y appears in the X and Z directions as an expansive strain of a magnitude that can be expressed by equation (7).

【0011】我々は、この弾性効果を可変光減衰器に利
用することとした。圧電アクチュエータはその圧電効果
によって、電気的な印加電圧に比例してミクロン単位で
膨張する。これまで圧電アクチュエータは、ドットプリ
ンタヘッド、インクジェットプリンタヘッド、弁駆動、
カメラのオートフォーカス用リニアモータ等に使用され
てきた。圧電アクチュエータは、例えば100kg/c
2 以上の大きな発生応力を電気機械変換効率50%以
上の効率で発生する特長を有している。更に駆動におい
てはノイズレスで且つ超小型(1cm3 程度)である等
の利点がある。
We decided to utilize this elastic effect in a variable optical attenuator. The piezoelectric effect causes the piezoelectric actuator to expand in micron units in proportion to an electric applied voltage. Until now, piezoelectric actuators have been used for dot printer heads, inkjet printer heads, valve drives,
It has been used as a linear motor for autofocus of cameras. The piezoelectric actuator is, for example, 100 kg / c
It has the feature of generating a large stress of m 2 or more with an electromechanical conversion efficiency of 50% or more. Further, in driving, there is an advantage that it is noiseless and is very small (about 1 cm 3 ).

【0012】そこで本実施の形態では図1に示すよう
に、透明光学基板1の上に2種類の異なる高屈折率誘電
体薄膜、低屈折率誘電体薄膜を積層した多層膜2を形成
し、誘電体多層膜フィルタ素子3とする。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a multilayer film 2 is formed by laminating two kinds of different high refractive index dielectric thin films and low refractive index dielectric thin films on a transparent optical substrate 1. The dielectric multilayer filter element 3 is used.

【0013】次に誘電体多層膜構造を有する光バンドパ
スフィルタについて図3を用いて更に詳細に説明する。
図3(a)は側面図、図3(b)は多層膜部分の拡大断
面図である。誘電体多層膜構造を有する光フィルタは、
従来のものと同様に、ガラス,シリコン等の透明光学基
板1上に誘電体多層膜2を積層して構成する。誘電体多
層膜2は、第1の誘電体膜である高屈折率膜Hと第2の
誘電体膜である低屈折率膜Lとを交互に積層して蒸着し
たものである。高屈折率膜H及び低屈折率膜Lの屈折率
をそれぞれnH 、nL とすると、ある設計波長λ0 を中
心に高反射率を有する誘電体多層膜フィルタの膜構造は
次式で与えられる。 基板/HLHL・・・・HL/媒質(空気) (8) ここで、高屈折率膜Hと低屈折率膜Lの膜厚は夫々
H ,dL である。これらは4分のλ物理膜厚と呼ば
れ、次式で与えられる。 dH =λ0/4nH (9) dL =λ0/4nL (10) 最下層の高屈折率膜Hは基板1に接しており、最上層の
低屈折率膜Lは媒質に接している。一般的に媒質は空気
等が考えられる。(8)式はある基板の上に膜厚dH
L の2種類の誘電体薄膜H,Lを交互に積層すること
を表している。(8)式は次式のように簡便に表すこと
ができる。 基板/(HL)n /媒質(空気) (11) ここで、(11)式はHLのペアの層をn回繰り返し積
層することを意味している。すなわち、 基板/HLHLHL/媒質は 基板/(HL)3 /媒質 と等価である。
Next, the optical bandpass filter having the dielectric multilayer film structure will be described in more detail with reference to FIG.
3A is a side view, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the multilayer film portion. An optical filter having a dielectric multilayer film structure is
Similar to the conventional one, the dielectric multilayer film 2 is laminated on the transparent optical substrate 1 such as glass or silicon. The dielectric multilayer film 2 is formed by alternately laminating a high refractive index film H which is a first dielectric film and a low refractive index film L which is a second dielectric film. When the refractive indices of the high refractive index film H and the low refractive index film L are n H and n L , respectively, the film structure of the dielectric multilayer filter having a high reflectance around a certain design wavelength λ 0 is given by the following formula. To be Substrate / HLHL ... HL / Medium (air) (8) Here, the film thicknesses of the high refractive index film H and the low refractive index film L are d H and d L , respectively. These are called λ physical film thickness of 4 minutes and are given by the following equation. d H = λ 0 / 4n H (9) d L = λ 0 / 4n L (10) The lowermost high refractive index film H is in contact with the substrate 1, and the uppermost low refractive index film L is in contact with the medium. ing. Generally, the medium may be air or the like. (8) indicates that the stacking thickness d H and d 2 kinds of dielectric thin film H of L, and L are alternately located on the substrate. Expression (8) can be simply expressed as in the following expression. Substrate / (HL) n / medium (air) (11) Here, the expression (11) means that layers of HL pairs are repeatedly laminated n times. That is, substrate / HLHLHL / medium is equivalent to substrate / (HL) 3 / medium.

【0014】ところで、波長可変光フィルタ装置におい
ては、ある光波長成分のみを分離して信号を抽出したり
解析するために、狭帯域のバンドパスフィルタを用いる
ことが多い。バンドパスフィルタの膜構造は次式のよう
に表せる。 基板/A/媒質(空気) (12) A=[(HL)n HSi LH(LH)n L]m (13) ここで、m、n、Si (i=1,2・・・,m) は正の
整数(=1,2,3・・・)である。
By the way, in the wavelength tunable optical filter device, a narrow band pass filter is often used in order to extract and analyze a signal by separating only a certain optical wavelength component. The film structure of the bandpass filter can be expressed by the following equation. Substrate / A / Medium (air) (12) A = [(HL) n HS i LH (LH) n L] m (13) where m, n, S i (i = 1, 2, ...,) m) is a positive integer (= 1, 2, 3, ...).

【0015】Aの膜構造はキャビティ構造と呼ばれてお
り、高反射ミラー部(HL)n Hの次に厚さSidL
スペーサ層SiLが配置されている。mが1,2,3の
場合、それぞれ単一キャビティ、2重キャビティ、3重
キャビティと呼ばれる。mの次数が大きくなればなるほ
ど、バンドパスフィルタの特性が急峻となる。また、ス
ペーサ層の膜厚が大きくなればなるほど透過帯域幅が狭
くなる傾向がある。したがって、バンドパスフィルタの
設計においては、通過幅、他信号との分離性を考慮して
これらのパラメータm、n、Siが選択される。
The film structure of A is called a cavity structure, and a spacer layer SiL having a thickness Sid L is arranged next to the high reflection mirror portion (HL) n H. When m is 1, 2 and 3, they are called single cavity, double cavity and triple cavity, respectively. The larger the order of m, the steeper the characteristics of the bandpass filter. Moreover, the transmission bandwidth tends to become narrower as the thickness of the spacer layer increases. Therefore, in designing a bandpass filter, these parameters m, n, and Si are selected in consideration of the pass width and the separability from other signals.

【0016】そして図1に可変光減衰器の全体構成を示
すように、誘電体多層膜フィルタ素子3を一対の保持部
4,5と圧電アクチュエータ6で挟み込む。このとき誘
電体多層膜2の面を側方に向けて配置し、光が入出射で
きるように構成する。圧電アクチュエータ6のプラス電
極には可変電圧源7より任意の電圧を印加できるように
し、マイナス電極8を接地する。尚、保持部4,5は金
属製等の固定されている部材とする。
As shown in the overall structure of the variable optical attenuator in FIG. 1, the dielectric multilayer filter element 3 is sandwiched between a pair of holding portions 4 and 5 and a piezoelectric actuator 6. At this time, the surface of the dielectric multilayer film 2 is arranged so as to face laterally so that light can enter and exit. An arbitrary voltage can be applied from the variable voltage source 7 to the positive electrode of the piezoelectric actuator 6, and the negative electrode 8 is grounded. The holding portions 4 and 5 are fixed members made of metal or the like.

【0017】次にこの可変光減衰器の動作について説明
する。図1に示すように誘電体薄膜側より入射光を入射
する。圧電アクチュエータ6に電圧を印加しない場合に
は通常の誘電体多層膜を用いた光フィルタであり、設計
波長の光のみが透過し、他の波長の光を反射させること
ができる。そして圧電アクチュエータ6に直流電圧を印
加すると、その印加に応じて圧電アクチュエータが図2
に示すように変形し、これによって誘電体多層膜フィル
タを矢印B方向に押圧する。従って各誘電体多層膜の膜
厚がわずかに変形し拡大することとなる。このような変
化は誘電体多層膜の全ての膜について同等に起こるた
め、選択波長自体を変化させることができる。そして印
加電圧に比例して圧電効果が生じるため、印加電圧を変
化させることによって、選択波長を連続的に変化させる
ことができ、所定の波長に対する減衰率を変化させるこ
とができる。
Next, the operation of this variable optical attenuator will be described. As shown in FIG. 1, incident light enters from the dielectric thin film side. When no voltage is applied to the piezoelectric actuator 6, it is an optical filter using an ordinary dielectric multilayer film, which allows only light of a design wavelength to pass through and reflects light of other wavelengths. Then, when a direct current voltage is applied to the piezoelectric actuator 6, the piezoelectric actuator is driven according to the applied voltage.
It is deformed as shown in (3), and thereby the dielectric multilayer filter is pressed in the direction of arrow B. Therefore, the film thickness of each dielectric multilayer film is slightly deformed and expanded. Since such a change occurs equally for all the dielectric multilayer films, the selected wavelength itself can be changed. Since the piezoelectric effect is generated in proportion to the applied voltage, the selected wavelength can be continuously changed by changing the applied voltage, and the attenuation rate for a predetermined wavelength can be changed.

【0018】又誘電体多層膜フィルタ素子3に横方向よ
り弾性効果を引き起こすことで誘電体多層膜の物理的膜
厚を制御するため、そこで使用する誘電体多層膜フィル
タの膜設計に依存しない。従って面内に膜厚分布の無い
数mm角のチップ形状の任意の誘電体多層膜フィルタ素
子を可変光減衰器として使用することができる。
Further, since the physical film thickness of the dielectric multilayer film is controlled by causing an elastic effect in the dielectric multilayer film filter element 3 from the lateral direction, it does not depend on the film design of the dielectric multilayer film filter used therein. Therefore, it is possible to use an arbitrary dielectric multi-layer film filter element having a chip shape of several mm square having no in-plane film thickness distribution as a variable optical attenuator.

【0019】[0019]

【実施例】(実施例1)実施例1では誘電体多層膜フィ
ルタ素子を用いた可変光減衰器として、1.3mm四
方、厚さ1.0mmのガラス基板上に、誘電体薄膜Nb
2 5 膜(屈折率2.22)を高屈折率膜Hとし、Si
2 膜(屈折率1.45)を低屈折率膜Lとして積層
し、以下の膜構造の狭帯域バンドパスフィルタ構造のも
のを用いた。A=[(HL)n Hsi LH(LH)
n L]m但し、設計波長λ0 =1560.7nm、n=
6、m=3、s1=s2=s3=4とした。圧電アクチ
ュエータ6には株式会社トーキン製圧電アクチュエータ
(型番:AE0203D04-01)寸法2mm×3mm、厚さ4m
mを使用した。これらをステンレス製の保持部4,5の
間に挟み込んで可変光減衰器を実現した。
Example 1 In Example 1, as a variable optical attenuator using a dielectric multilayer film filter element, a dielectric thin film Nb was formed on a glass substrate having a width of 1.3 mm and a thickness of 1.0 mm.
The 2 O 5 film (refractive index 2.22) is used as the high refractive index film H, and Si
An O 2 film (refractive index 1.45) was laminated as a low refractive index film L, and a film having a narrow bandpass filter structure having the following film structure was used. A = [(HL) n Hs i LH (LH)
n L] m However, design wavelength λ 0 = 1560.7 nm, n =
6, m = 3, s1 = s2 = s3 = 4. For the piezoelectric actuator 6, a piezoelectric actuator manufactured by Tokin Co., Ltd. (model number: AE0203D04-01) with dimensions of 2 mm × 3 mm and a thickness of 4 m
m was used. A variable optical attenuator was realized by sandwiching these between holding parts 4 and 5 made of stainless steel.

【0020】次にこの実施例の圧電効果による弾性効果
の依存性を調べた。その結果、図4に電圧に対する波長
可変特性を示すように、圧縮応力に対して膨張歪みに伴
う長波長側への波長が変化し、印加直流電圧100Vで
0.2nmの波長可変特性が実現された。従って入射光
が例えば1560nmの場合には、電圧を印加しなけれ
ば透過率が−16dB、100Vに対しては−22dB
となり、その間も電圧に応じて連続的に減衰率を変化さ
せることができる。又減衰範囲を拡大させるには駆動電
圧を大きくするか、または圧電効果のより高い圧電アク
チュエータを使用すればよい。
Next, the dependence of the elastic effect due to the piezoelectric effect in this example was examined. As a result, as shown in the wavelength tunable characteristic with respect to voltage in FIG. 4, the wavelength to the long wavelength side changes due to the expansion strain due to the compressive stress, and the wavelength tunable characteristic of 0.2 nm is realized at the applied DC voltage of 100V. It was Therefore, when the incident light is, for example, 1560 nm, the transmittance is −16 dB unless voltage is applied, and −22 dB for 100 V.
During that time, the attenuation rate can be continuously changed according to the voltage. In order to expand the attenuation range, the driving voltage may be increased or a piezoelectric actuator having a higher piezoelectric effect may be used.

【0021】(実施例2)実施例2の波長可変光フィル
タ装置を用いた可変光減衰器には、2重キャビティ型狭
帯域バンドパスフィルタ構造の誘電体多層膜フィルタ素
子を用いた。ガラス基板上に2つの異なる誘電体薄膜を
交互に積層し、高屈折率誘電体膜HとしてNb2 5
(屈折率2.22)、低屈折率誘電体膜LとしてSiO
2 膜(屈折率1.45)を用いた。構成される膜構造は
以下のものとした。 A=[(HL)n Hsi LH(LH)n L]m 但し、設計波長λ0 =1550nm、n=8、m=2、
s1=s2=6とした。
(Embodiment 2) In the variable optical attenuator using the wavelength tunable optical filter device of Embodiment 2, a dielectric multilayer film filter element having a double cavity type narrow bandpass filter structure is used. Two different dielectric thin films are alternately laminated on a glass substrate, a high refractive index dielectric film H is an Nb 2 O 5 film (refractive index 2.22), and a low refractive index dielectric film L is SiO.
Two films (refractive index 1.45) were used. The constructed film structure was as follows. A = [(HL) n Hs i LH (LH) n L] m where design wavelength λ 0 = 1550 nm, n = 8, m = 2,
s1 = s2 = 6.

【0022】図5にフィルタ特性を示す。本フィルタの
透過帯域幅は0.12nmであった。図5に示すように
印加電圧をV0=0V、V1=10V、V2=20Vに
変化させることにより、それぞれに対応してピーク波長
はλ0 =1550nm、λ=1550.2nm、λ2
1550.4nmに変化した。従って例えば1550n
mの波長に対しては、電圧が0Vで透過率が0dB、1
0Vで約−21dB、20Vで約−33dBとなり、減
衰特性を印加電圧に応じて変化させることができる。
FIG. 5 shows the filter characteristics. The transmission bandwidth of this filter was 0.12 nm. As shown in FIG. 5, by changing the applied voltage to V0 = 0V, V1 = 10V, V2 = 20V, the peak wavelengths corresponding to each are λ 0 = 1550 nm, λ = 1550.2 nm, λ 2 =
It changed to 1550.4 nm. Therefore, for example, 1550n
For a wavelength of m, the voltage is 0 V and the transmittance is 0 dB, 1
It becomes about -21 dB at 0 V and about -33 dB at 20 V, and the attenuation characteristics can be changed according to the applied voltage.

【0023】(実施例3)実施例3の波長可変光フィル
タ装置を用いた可変光減衰器には、1重キャビティ型狭
帯域バンドパスフィルタ構造の誘電体多層膜フィルタ素
子を用いた。ガラス基板上に2つの異なる誘電体薄膜を
交互に積層し、高屈折率誘電体膜HとしてNb2 5
(屈折率2.22)、低屈折率誘電体膜LとしてSiO
2 膜(屈折率1.45)を用いた。構成される膜構造は
以下のものとした。 A=[(HL)n Hsi LH(LH)n L]m 但し、設計波長λ0 =1550.35nm、n=6、m
=1、s1=8とした。
(Embodiment 3) A dielectric multilayer filter element having a single cavity type narrow bandpass filter structure is used in the variable optical attenuator using the variable wavelength optical filter device of the third embodiment. Two different dielectric thin films are alternately laminated on a glass substrate, a high refractive index dielectric film H is an Nb 2 O 5 film (refractive index 2.22), and a low refractive index dielectric film L is SiO.
Two films (refractive index 1.45) were used. The constructed film structure was as follows. A = [(HL) n Hs i LH (LH) n L] m where design wavelength λ 0 = 155.35 nm, n = 6, m
= 1 and s1 = 8.

【0024】図6にフィルタ特性を示す。本フィルタの
透過帯域幅は1.0nmであった。図6(b)に示すよ
うに印加電圧をV0=0V、V1=5V、V2=10V
に変化させることにより、それぞれに対応してピーク波
長はλ0 =1550.35nm、λ1 =1550.45
nm、λ2 =1550.55nm に変化した。この場
合にも例えば1550.2nmの波長に対して、透過率
が約87%〜62%となり、電圧に応じて連続的に減衰
率を変化させることができる。
FIG. 6 shows the filter characteristics. The transmission bandwidth of this filter was 1.0 nm. As shown in FIG. 6B, applied voltages are V0 = 0V, V1 = 5V, V2 = 10V.
The peak wavelengths are λ 0 = 155.35 nm and λ 1 = 155.45 corresponding to
nm, λ 2 = 155.55 nm. Also in this case, for example, the transmittance becomes about 87% to 62% for the wavelength of 1550.2 nm, and the attenuation rate can be continuously changed according to the voltage.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1〜3の発明によれば、所定波長の光に対して強度レベ
ルを高速で容易に調整することができるという優れた効
果が得られる。従来のリニアスライド方式に比べて数m
m角のチップ形状の誘電体多層膜フィルタ素子を使用す
ることができ、スライド機構も不要となる。そして小型
の圧電アクチュエータを使用するので、小型化が可能に
なる。更に任意の膜構造を有する通常の誘電体多層膜フ
ィルタ素子を使用することができる。従って必要に応じ
てマルチキャビティ構造を用いることができ、より高性
能な狭帯域特性を有することができる。成膜工程で基板
上に膜厚勾配を形成する必要がなく、歩留りが向上す
る。機械的可動部がないので長期に渡り信頼性に優れて
いる。圧電アクチュエータは高速応答性に優れており、
機械的振動等ノイズの発生がなく、ミリ秒程度の従来よ
り速い応答性が得られる。更に装置構造が簡便なので安
価になるという効果も得られる。
As described above in detail, according to the inventions of claims 1 to 3 of the present application, an excellent effect that the intensity level can be easily adjusted at high speed for light of a predetermined wavelength is obtained. To be Several meters compared to the conventional linear slide system
An m-square chip-shaped dielectric multilayer filter element can be used, and a slide mechanism is unnecessary. Since a small piezoelectric actuator is used, the size can be reduced. Further, a usual dielectric multilayer film filter element having an arbitrary film structure can be used. Therefore, a multi-cavity structure can be used as needed, and a higher performance narrow band characteristic can be obtained. It is not necessary to form a film thickness gradient on the substrate in the film forming process, and the yield is improved. Since it has no mechanical moving parts, it has excellent reliability over a long period of time. Piezoelectric actuators have excellent high-speed response,
No noise such as mechanical vibration is generated, and a faster response time of about a millisecond can be obtained. Further, since the device structure is simple, it is possible to obtain the effect of being inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による波長可変光フィルタ装置を用いた
可変光減衰器を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a variable optical attenuator using a variable wavelength optical filter device according to the present invention.

【図2】圧電アクチュエータの弾性効果による変形を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing deformation of a piezoelectric actuator due to an elastic effect.

【図3】波長可変光フィルタ素子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a variable wavelength optical filter element.

【図4】実施例1の波長可変特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing wavelength tunable characteristics of the first embodiment.

【図5】実施例2の波長可変特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a wavelength tunable characteristic of the second embodiment.

【図6】実施例3の波長可変特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing wavelength tunable characteristics of the third embodiment.

【図7】従来の可変減衰率光減衰器の一例を示す概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a conventional variable attenuation rate optical attenuator.

【図8】従来の可変減衰率光減衰器において、照射位置
と透過率の関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the irradiation position and the transmittance in the conventional variable attenuation rate optical attenuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 誘電体多層膜 3 誘電体多層膜フィルタ素子 4,5 保持部 6 圧電アクチュエータ 7 可変電圧源 1 substrate 2 Dielectric multilayer film 3 Dielectric multilayer filter element 4,5 holding part 6 Piezoelectric actuator 7 Variable voltage source

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透明光学基板の上に少なくとも2種類の
異なる屈折率をもつ誘電体薄膜を交互に積層して形成さ
れた誘電体多層膜フィルタ素子と、 前記誘電体多層膜フィルタ素子を押圧するための圧電ア
クチュエータと、 前記誘電体多層膜フィルタ素子と圧電アクチュエータと
を挟み込む保持部と、 前記圧電アクチュエータに直流電源を供給する電圧源
と、を具備し、 圧電アクチュエータに電圧を印加し、その圧電効果によ
り誘電体多層膜を押圧し、その物理的膜厚を変化させる
ことにより特定の波長の光に対する減衰率を変化させる
可変光減衰器。
1. A dielectric multilayer filter element formed by alternately laminating at least two kinds of dielectric thin films having different refractive indexes on a transparent optical substrate, and pressing the dielectric multilayer filter element. A piezoelectric actuator, a holding portion that sandwiches the dielectric multilayer film filter element and the piezoelectric actuator, and a voltage source that supplies a direct-current power source to the piezoelectric actuator. A variable optical attenuator that presses the dielectric multilayer film by the effect and changes the physical film thickness to change the attenuation rate for light of a specific wavelength.
【請求項2】 前記誘電体多層膜フィルタ素子は、少な
くとも1つのキャビティを有するバンドパスフィルタ構
造の誘電体多層膜フィルタ素子であることを特徴とする
請求項1記載の可変光減衰器。
2. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the dielectric multilayer filter element is a dielectric multilayer filter element having a bandpass filter structure having at least one cavity.
【請求項3】 前記圧電アクチュエータは、前記誘電体
多層膜フィルタ素子の多層膜に垂直方向に押圧するよう
に構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載
の可変光減衰器。
3. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is configured to press a multilayer film of the dielectric multilayer filter element in a vertical direction.
JP2001378612A 2001-12-12 2001-12-12 Variable optical attenuator Expired - Fee Related JP3517408B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001378612A JP3517408B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Variable optical attenuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001378612A JP3517408B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Variable optical attenuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003177334A JP2003177334A (en) 2003-06-27
JP3517408B2 true JP3517408B2 (en) 2004-04-12

Family

ID=19186280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001378612A Expired - Fee Related JP3517408B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Variable optical attenuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3517408B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003177334A (en) 2003-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3801099B2 (en) Tunable filter, manufacturing method thereof, and optical switching device using the same
US6961501B2 (en) Configurable photonic device
US10288870B2 (en) Wavelength tunable MEMS-Fabry Perot filter
US6556338B2 (en) MEMS based variable optical attenuator (MBVOA)
US7304799B2 (en) Tunable optical filter with heater on a CTE-matched transparent substrate
JP2007279534A (en) Optical element
CN111880257B (en) Adjustable optical filter device
JP3517408B2 (en) Variable optical attenuator
US20050206999A1 (en) Optical attenuator element, and variable optical equalizer and optical amplifier that use this optical attenuator element
JP3517409B2 (en) Optical signal analyzer
JP3517410B2 (en) Light switch
JP3495022B2 (en) Tunable optical filter device
JP4052082B2 (en) Demultiplexer and optical switching device using the same
JP3577636B2 (en) Light intensity modulator
WO2003083533A2 (en) Low voltage tunable filtre with photonic crystal
TWI237443B (en) Piezoelectric tunable filter
JP2003207753A (en) Variable wavelength band-pass filter
JP2017126037A (en) Wavelength variable optical filter
WO2021002432A1 (en) Wavelength selection filter, optical wavelength selection module, and spectrum measurement device
TW455702B (en) Tunable fabry-perot filter having a movable tuning element
US20030086176A1 (en) Sandwiched thin film optical filter
CN215415976U (en) Distributed feedback chirped grating based on graphene array
JPH0575344B2 (en)
CN100365447C (en) Three-channel filter with independently regulatable channel relative position and its regulating method
US11536884B2 (en) Optical device and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040123

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees