JP4514941B2 - 可変光フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長多重光伝送システムに用いられる光増幅器などの光部品によって生じる光強度の波長依存性を動的に平坦化するための可変光フィルタ、および光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変する強度比可変分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エルビウムを添加した光ファイバを増幅媒体とする光増幅器の実用化に伴って、１本の光ファイバによる伝送容量を増大させる波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムの開発が盛んに行われている。このＷＤＭ伝送システムでは、異なる波長を有する複数の光キャリアを個々に変調して全ての光キャリアを光合波器によって合波し、この合波されたＷＤＭ信号は、光増幅器によって一括増幅され、光伝送路に送出される。光伝送路の受信端では、受信したＷＤＭ信号を光分波器によって個々の光キャリアに分離され、光受信器によってデータとして再生される。
【０００３】
一般に、光増幅器の利得には、波長依存性があり、その利得偏差によって生じる光キャリア間の信号レベル偏差によって伝送距離を制限してしまうことから、ＷＤＭ伝送システムでは、光増幅器を縦列に接続する場合、適用される波長帯域内での利得偏差を可能な限り小さくする必要がある。この利得偏差を低減するには、光増幅器の利得の波長依存性と逆の透過率の波長依存性をもつ利得等化器がしばしば用いられる。
【０００４】
この種の利得等化器としては、ファブリペローエタロンを用いたもの（特開平９−２８９３４９号公報参照）、誘電体多層膜フィルタを用いたもの、あるいは長周期ファイバグレーティングを用いたものなどが広く知られているが、これらの利得等化器は、透過率の波長依存性が固定であり、光増幅器に対する入力レベルの変化やシステム構成品の経時変化などの条件変化に伴って利得の波長依存性が変化することから、各種の可変利得等化器が提案されている。
【０００５】
たとえば、図８は、従来の可変利得等化器の構成を示す図である。この可変利得等化器は、文献１「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ９５ ＴｕＰ４」に記載され、「Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」社による「Ｓｐｌｉｔ−Ｂｅａｍ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ」と称する、いわゆるマッハ・ツェンダー干渉原理を用いている。図８において、第１のコリメートレンズ１０３ａおよび第２のコリメートレンズ１０３ｂは、光の入力端子１０１および光の出力端子１０２の間に配置され、第１のコリメートレンズ１０３ａおよび第２のコリメートレンズ１０３ｂの間の光をコリメート光に変換する。また、第１のコリメートレンズ１０３ａと第２のコリメートレンズ１０３ｂとの間には、ガラス板１０４が配置され、ガラス板１０４は、機械的手段１０５によって移動制御される。
【０００６】
入力端子１０１から入射された光は、第１のコリメートレンズ１０３ａによって、光のビーム径が拡大され、コリメート光に変換される。第１のコリメートレンズ１０３ａと第２のコリメートレンズ１０３ｂとの間のコリメート光束の一部に挿入されたガラス板１０４によって、コリメート光は、ガラス板１０４が挿入された部分と挿入されない部分とが生じ、これらの光には位相差が生じることになる。この結果、ガラス板１０４を通過した光と通過していない光との間で干渉が起こり、図９に示すように、周期的な損失（透過率）の波長特性を得ることができる。すなわち、ガラス板１０４を通過した光の強度と通過しない光の強度との比によって、光の振幅を可変に制御することができる。また、異なる厚さのガラス板を用いた可変利得等化器を数台組み合わせることによって、任意の形状をもつ、透過率の波長特性を得ることができる。なお、この場合、ガラス板１０４を移動させる機械的手段１０５としてモータなどを用いることによって、動的に光透過率の波長特性を可変にすることができる。
【０００７】
また、図１０は、従来の可変利得等化器の他の構成を示す図である。この可変利得等化器は、文献２「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２０００ ＷＦ２」に記載された可変利得等化器であり、電気的手段を用いたものである。図１０において、入力端子１０１の後段には、入射光Ｌ１００を２つの偏波状態の偏光光Ｌ１０１，Ｌ１０２に偏波分離する偏波分離器１０６が配置される。この偏波分離器１０６の後段には、光磁気効果による偏光回転機能を利用した第１のファラデー回転子１０８ａおよび第２のファラデー回転子１０８ｂが設けられる。偏波分離器１０６と第１のファラデー回転子１０８ａとの間であって、偏光光Ｌ１０１が通過する経路上に反波長板１０７ａが設けられる。また、第１のファラデー回転子１０８ａと第２のファラデー回転子１０８ｂとの間には、入射偏光状態によって損失波長特性が変化する誘電体偏光フィルタ１０９が設けられる。第２のファラデー回転子１０８ｂの後段には、２つの直交した偏光光を干渉させずに合波する偏波合波器１１０が設けられ、第２のファラデー回転子１０８ｂと偏波合波器１１０との間であって、偏光光Ｌ１０１が通過する経路上には半波長板１０７ｂが設けられる。また、偏波合波器１１０の後段には、偏波合成された光を出力する出力端子１０２が設けられる。
【０００８】
ここで、図１０に示した従来の可変利得等化器の各部における光の電界振動の変化を示す模式図である図１１および図１２を参照して、この可変利得等化器の動作について説明する。まず、入力端子１０１からの入射光Ｌ１００は、図１１（ａ）に示す偏光状態を有しているものとして説明する。入射光Ｌ１００は、偏波分離器１０６によって、Ｐ偏光成分である偏光光Ｌ１０１とＳ偏光成分である偏光光Ｌ１０２との直交関係をもつ２つの偏波成分に偏波分離される（図１１（ｂ）参照）。
【０００９】
偏光光Ｌ１０１は、そのまま第１のファラデー回転子１０８ａに入射され、偏光光Ｌ１０２は、半波長板１０７ａを通過し、偏光光Ｌ１０１の偏光状態と同一の偏光状態に変換されて第１のファラデー回転子１０８ａに入射される。すなわち、図１１（ｃ）に示す偏光状態をもって第１のファラデー回転子１０８ａに入射される。
【００１０】
第１のファラデー回転子１０８ａは、各偏光光Ｌ１０１，Ｌ１０２ａを、それぞれ角度θ分だけ偏光回転した偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂにそれぞれ変換する（図１２（ｄ）参照）。その後、偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂは、それぞれ誘電体偏光フィルタ１０９に入射される。ここで、誘電体偏光フィルタ１０９は、Ｓ偏光およびＰ偏光に対して図１３に示す損失の波長依存性を有し、第１のファラデー回転子１０８ａから出力された偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂがＰ偏光に対して角度θ分、偏光回転しているため、長波長側の光成分が、短波長側の光成分に比して損失を大きくすることができる。
【００１１】
誘電体偏光フィルタ１０９に入射された各偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂは、第１のファラデー回転子１０８ａとは逆向きであって、同一磁界強度が印加される第２のファラデー回転子１０８ｂに入射され、それぞれ角度θ分だけ、逆方向に偏光回転された偏光光Ｌ１０１ｃ，Ｌ１０２ｃに変換され、第１のファラデー回転子１０８ａに入射される前の偏光状態に戻る（図１２（ｅ）参照）。
【００１２】
その後、偏光光Ｌ１０２ｃは、そのまま偏波合波器１１０に入射され、偏光光Ｌ１０１ｃは、半波長板１０７ｂを通過し、偏光光Ｌ１０２ｃに直交する偏光状態に変換され、偏波合波器１１０に入射される（図１２（ｆ）参照）。この偏波合波器１１０によって低損失に合成された光は、出力端子１０２から取り出される。なお、第１のファラデー回転子１０８ａおよび第２のファラデー回転子１０８ｂは、ファラデー効果を引き起こす光学結晶、たとえばビスマス置換ガーネット厚膜に印加する磁界強度を電磁石などによって変化させ、これによってファラデー回転角を可変設定することができる。
【００１３】
一方、光を分離する機能と、その分離光の強度比を可変する機能の両方の機能を兼ね備えている強度比可変分離装置はこれまでになく、光を分離するための光カプラと光強度を可変するための光可変減衰器とを組み合わせることによって実現されるのが一般的であった。なお、光カプラや光可変減衰器は、言うまでもなく、周知技術である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した従来の可変利得等化器は、モータなどの機械的手段１０５によってガラス板１０４を移動させて損失の波長特性を可変制御しているため、高速動作を実現できず、また、機械の摩耗などによる寿命によって本質的に信頼性に欠けるという問題点があった。
【００１５】
なお、図８に示した従来の可変利得等化器は、電気光学効果によって非機械的に損失の波長特性を可変制御できるものの、一般的に電気光学結晶は、大電圧を印加する必要があることから、使用しづらいという欠点を有し、文献１に記載されている液晶フィルムを用いても、生産性が悪く、信頼性の点でも機械式のものと、ほとんど相違がない。
【００１６】
また、図１０に示した従来の可変利得等化器は、入射光の偏光状態によって損失の波長特性が変化する誘電体偏光フィルタ１０９によって、可変できる損失の波長特性が決定されてしまう。一般に、偏光フィルタは、図１３に示したように、入射偏光状態によって損失の波長特性がＰ偏波からＳ偏波に変化した場合、長波長側の損失が増加する右上がりの単調な特性変化を示すか、短波長側の損失が増加する左上がりの単調な特性変化を示すかのいずれかの特性しか得ることができない。したがって、図１０に示した従来の可変利得等化器では、任意の損失の波長特性を得ることは困難であるという問題点があった。
【００１７】
一方、光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変するには、光カプラと光可変減衰器とを組み合わせて使用していたため、２つ以上の部品が必要であり、小型化、収容性を阻害するという問題点があった。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、機械的な可変機構を用いずに低電圧駆動が可能で高信頼度が得られ、また、損失の波長特性を任意の複雑な形状をもった特性に設定して柔軟な可変光等化動作を実現することができる可変光フィルタを得ることができるとともに、光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変することができる強度比可変分離装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力する集光手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成し、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入された光学平板によって、該一つの分割平行ビームに干渉作用を与え、集光手段が、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力するようにしている。
【００２１】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させる第２の半波長板と、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段と、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合する集光手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、偏光分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離し、第１の半波長板が、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転し、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成し、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板によって、該一つの分割分離平行ビームに干渉作用を与え、偏波面復元制御手段が、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻し、第２の半波長板が、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転し、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成し、集光手段が、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合するようにしている。
【００２３】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記光学平板は、光学ガラス、石英、あるいはサファイアを材質とすることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、前記光学平板を、光学ガラス、石英、あるいはサファイアなどの材質によって実現している。
【００２５】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記ビーム拡張手段または前記集光手段は、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成したことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記ビーム拡張手段または前記集光手段を、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成するようにしている。
【００２７】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入するエタロン板とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、強度比可変分離手段が、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成し、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入したエタロン板によって、該一つの分割ビームに干渉を生じさせるようにしている。
【００２９】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射したビームを偏光分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入するエタロン板と、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させる第２の半波長板と、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、偏光分離手段が、入力端子から入射したビームを偏光分離し、第１の半波長板によって、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転させ、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成し、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入されたエタロン板によって、該一つの分割分離ビームに干渉を生じさせ、偏波面復元制御手段が、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻し、第１の半波長板によって、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転させ、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成するようにしている。
【００３１】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、複屈折を生じる複屈折部材とを備え、前記ファラデー回転子および前記複屈折部材を組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって、偏波面を制御し、複屈折を生じる複屈折部材によって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしている。
【００３３】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記複屈折部材は、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成したことを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、前記複屈折部材を、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしている。
【００３５】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、偏光ビームスプリッタとを備え、前記ファラデー回転子および前記偏光ビームスプリッタを組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって偏波面を制御し、偏光ビームスプリッタによって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしている。
【００３７】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成する強度比可変分離手段とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成するようにしている。
【００３９】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、複屈折を生じる複屈折部材とを備え、前記可変ファラデー回転子および前記複屈折部材を組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段は、可変ファラデー回転子が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御し、複屈折部材が、複屈折によって、常光と異常光とに分離し、これによって常光と異常光とに分離するとともに、その強度比を変えるようにしている。
【００４１】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、上記の発明において、前記複屈折部材は、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成したことを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、前記複屈折部材として、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる可変光フィルタおよび強度比可変分離装置の好適な実施の形態について説明する。
【００４４】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である可変光フィルタの構成を示す図である。図１において、この可変光フィルタは、入射光の偏光方位角を制御することによって透過する光を常光および異常光として分離することができる第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを有する。また、この可変光フィルタは、入力端子１、出力端子２、第１のコリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ、ガラス板４、および可変ファラデー回転子８を有し、それぞれ図８および図１０に示した入力端子１０１、出力端子１０２、第１のコリメートレンズ１０３ａ、第２のコリメートレンズ１０３ｂ、ガラス板１０４、および第１のファラデー回転子１０８ａに対応する。ここで、上述した第１の複屈折板１０ａは、可変ファラデー回転子８とガラス板４との間に配置され、第２の複屈折板１０ｂは、ガラス板４と第２のコリメートレンズ３ｂとの間に配置される。なお、第１のコリメートレンズ３ａあるいは第２のコリメートレンズ３ｂは、たとえば集束形ロッドレンズあるいは非球面レンズを用いて実現される。
【００４５】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。図１において、入力端子１からの入射光は、第１のコリメートレンズ３ａによって約１ｍｍのビーム直径に拡大された後、平行光線となって、可変ファラデー回転子８に入射される。可変ファラデー回転子８は、電磁石への印可電流を変えることによって永久磁石の磁界との合成磁界ベクトルの方向が変わり、磁気光学結晶の磁化ベクトルの方向が変わることによってファラデー回転角「α」を可変することのできるデバイスである。なお、可変ファラデー回転子８の詳細な動作については、たとえば特開平６−５１２５５号公報に記載されている。
【００４６】
可変ファラデー回転子８によって偏光方位角が「α」だけ回転した光は、第１の複屈折板１０ａに入射されると、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な電界成分は常光Ｌ１として伝搬し、垂直な電界成分は異常光Ｌ２として伝搬し、常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で別々に伝搬させることができる。
【００４７】
入力端子１からの入射光が第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動していると仮定すると、可変ファラデー回転子８による偏光方位角が０°、すなわち、ファラデー回転させない場合には、全ての光が常光Ｌ１となり、ガラス板４によって分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることで、ガラス板４の諸元によって一意に決まる損失波長特性を得ることができる。一方、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を９０°にした場合には、全ての光が異常光Ｌ２となり、損失波長特性が原理的にはなくなることになる。
【００４８】
したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角「α」を連続的に可変することによって、１００％常光から１００％異常光の状態の間の損失波長特性を得ることができる。
【００４９】
ガラス板４を透過した常光Ｌ１および異常光Ｌ２は、それぞれ第２の複屈折板１０ｂによって直交偏波状態で干渉することなく合成され、第２のコリメートレンズ３ｂで集光され、出力端子２に出力される。
【００５０】
図２は、図１に示した可変光フィルタ内の可変ファラデー回転子８における電界ベクトルとそれに伴う常光Ｌ１および異常光Ｌ２の光線の状態を示した図である。図２において、可変ファラデー回転子８によって任意の偏光方位角「α」を選ぶことによって、第１の複屈折板１０ａを透過した常光Ｌ１と異常光Ｌ２との光学経路を変えずに、これら常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えることができ、これによって、強度方向に任意な損失波長特性を得られる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１では、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板４に透過させているが、これに限らず、たとえば、常光Ｌ１をガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板４に透過させない場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板４に透過させている場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板４に透過させない場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２をともにガラス板によって分離した分離光を干渉させている場合のようにした構成としてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態１では、ガラス板４によって空間的に分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることによって実現しているが、これに限らず、石英やサファイアなどの他の硝材などを用いてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００５３】
さらに、上述した実施の形態１では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離のために、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂに代えて、偏光ビームスプリッタを用いるようにしてもよい。
【００５４】
この発明の実施の形態１によれば、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとを組み合わせることによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えると同時に、一方もしくは両方の光束をマッハ・ツェンダー干渉させることによって、任意の損失波長特性を得ることができる。
【００５５】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で分離し、どちらか一方あるいは両方の光線を空間分離型のマッハ・ツェンダー干渉計として利用することで、強度方向に任意の損失波長特性を得るようにしたものであり、一定の入力偏波状態のみに有効であったが、この実施の形態２では、偏光分離・合成手段と半波長板とを組み合わせることによって、任意の入力偏波状態でも適用可能な可変利得等化器である可変光フィルタを実現している。
【００５６】
図３は、この発明の実施の形態２である可変光フィルタの構成を示す図である。図３において、この可変光フィルタは、第１のＰＢＳカプラ２０ａ、第２のＰＢＳカプラ２０ｂ、第１の半波長板２１ａ、および第２の半波長板２１ｂを有する。また、この可変光フィルタは、入力端子１、出力端子２、第１のコリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ、ガラス板２４、第１の可変ファラデー回転子８ａ、および第２の可変ファラデー回転子８ｂを有し、それぞれ図８および図１０に示した入力端子１０１、出力端子１０２、第１のコリメートレンズ１０３ａ、第２のコリメートレンズ１０３ｂ、ガラス板１０４、第１のファラデー回転子１０８ａ、および第２のファラデー回転子１０８ｂに対応する。さらに、この可変フィルタは、図１に示した第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを有する。ここで、上述した第１のＰＢＳカプラ２０ａは、第１のコリメートレンズ３ａと第１の可変ファラデー回転子８ａとの間に配置され、第１の半波長板２１ａは、第１のＰＢＳカプラ２０ａと第１の可変ファラデー回転子８ａとの間に配置される。また、第２のＰＢＳカプラ２０ｂは、第２の可変ファラデー回転子８ｂと第２のコリメートレンズ３ｂとの間に配置され、第２の半波長板２１ｂは、第２の可変ファラデー回転子８ｂと第２のＰＢＳカプラ２０ｂとの間に配置される。
【００５７】
つぎに、図４をも参照して、この可変光フィルタの動作について説明する。図４は、楕円偏波状態の入射光に対する可変光フィルタ内の電界ベクトルを示した図である。なお、図４に示した符号ａ〜ｊは、図３に示した可変光フィルタ内の位置を示し、図４は、可変フィルタ内の偏波ダイアグラムを示している。
【００５８】
図３および図４において、入力端子１から入力された楕円偏波状態の入射光は、第１のコリメートレンズ３ａによってコリメート光となり、第１のＰＢＳカプラ２０ａに入射される（位置ａ）。第１のＰＢＳカプラ２０ａは、入射された光を偏波分離する。第１のＰＢＳカプラ２０ａによって偏光分離された光のうち、一方の電界成分Ａのみ第１の半波長板２１ａを透過させて、偏波面を９０°回転させ、この一方の電界成分Ａと他方の電界成分Ｂとは平行状態になる（位置ｂ，ｃ）。
【００５９】
第１の可変ファラデー回転子８ａにおいて「＋α°」偏波面が回転した（位置ｄ）後、第１の複屈折板１０ａによって、さらに常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに分離され（位置ｅ）、実施の形態１と同様に、常光Ｌ１と異常光Ｌ２とは、光学経路を変えずに、これらの強度比を変えることによって強度方向に任意な損失波長特性を得るようにしている。なお、ガラス板２４は、ガラス板４と同様に、空間分離型のマッハ・ツェンダー干渉計として用いられる（位置ｆ）。その後、第２の複屈折板１０ｂを透過した電界成分Ａ，Ｂの双方の光（位置ｇ）は、第２の可変ファラデー回転子８ｂによって偏波面が「−α°」回転され、位置ｃの平行状態に復帰する（位置ｈ）。
【００６０】
さらに、偏波モード分散を低減するために、電界成分Ｂのみを第２の半波長板２１ｂを透過させ（位置ｉ）、第２のＰＢＳカプラ２０ｂによって偏波合成する（位置ｊ）。これによって、入射光の偏光状態に依存しない可変光フィルタが得られる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態２では、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板２４に透過させているが、これに限らず、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板２４に透過させない場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板２４に透過させている場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板２４に透過させない場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２ともにガラス板４によって分離した分離光を干渉させている場合などのように構成してもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態２では、ガラス板４によって空間的に分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることによって実現しているが、石英やサファイアなどの他の硝材などを使用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００６３】
さらに、上述した実施の形態２では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態２では、入射偏光状態に依存しない構成とするために用いている第１のＰＢＳカプラ２０ａによる光束の分離方向と、第１の複屈折板１０ａによる常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離方向とが同一平面上になるように設定されているが、これらは独立なものであり、２つの分離方向を異なるように設定するようにしてもよい。
【００６５】
この発明の実施の形態２によれば、第１および第２のＰＢＳカプラ２０ａ，２０ｂと、第１および第２の半波長板２１ａ，２１ｂとによって、実施の形態１に示した可変光フィルタを挟むことによって、入射光の偏光状態に依存せずに任意の損失波長特性を得ることができる。
【００６６】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図５は、この発明の実施の形態３である可変光フィルタの構成を示す図である。図５において、この可変光フィルタは、図１に示したガラス板４に代えて、エタロン板３４を、第１の複屈折板１０ａと第２の複屈折板１０ｂとの間に設けている。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６７】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。図５において、実施の形態１と同様に、入力端子１からの入射光は、可変ファラデー回転子８によって偏光方位角が「α」だけ回転し、第１の複屈折板１０ａを介して常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに、任意の強度比で分離される。入力端子１からの入射光が、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動していると仮定すると、可変ファラデー回転子８による偏光方位角が０°の場合には全ての光が常光Ｌ１となり、損失波長特性がなくなる。一方、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を９０°にした場合には全ての光が異常光Ｌ２となり、エタロン板３４による干渉によって周期的な損失波長特性を得ることができる。
【００６８】
したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を連続的に可変することによって、１００％の常光Ｌ１から１００％の異常光Ｌ２の状態の間の損失波長特性を得ることができる。その後、常光Ｌ１および異常光Ｌ２は、それぞれ第２の複屈折板１０ｂによって直交偏波状態で干渉することなく合成され、第２のコリメートレンズ３ｂによって集光され、出力端子２に出力される。
【００６９】
なお、上述した実施の形態３では、異常光Ｌ２の光路にエタロン板３４を挿入しているが、これに限らず、常光Ｌ１の光路にエタロン板３４を挿入した場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２ともにそれぞれ異なるエタロン板を挿入した場合などのようにしてもよい。
【００７０】
さらに、上述した実施の形態３では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に用いている第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００７１】
この発明の実施の形態３によれば、可変ファラデー回転子８と第１および第２複屈折板１０ａ，１０ｂとを組み合わせることによって、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えると同時に、一方もしくは両方の光束にエタロン板３４を挿入することによって、任意の損失波長特性を得ることができる。
【００７２】
実施の形態４．
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３では、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で分離し、どちらか一方あるいは両方の光路にエタロン板３４を挿入することによって強度方向に任意の損失波長特性を得るようにしたものであり、一定の入力偏波状態のみで有効であったが、この実施の形態４では、偏光分離・合成手段と半波長板とを組み合わせることによって任意の入力偏波状態でも適用可能な可変利得等化器である可変光フィルタとしている。
【００７３】
図６は、この発明の実施の形態４である可変光フィルタの構成を示す図である。図６において、この可変フィルタは、図３に示した実施の形態２におけるガラス板２４に代えてエタロン板４４を設けている。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７４】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。この実施の形態４では、エタロン板４４による干渉以外は、実施の形態３と同じ動作である。すなわち、図６および図４において、第１のＰＢＳカプラ２０ａによって偏光分離された光のうち、一方の電界成分Ａのみ第１の半波長板２１ａを透過させることで、煙波面が９０°回転し（位置ｂ）、他方の電界成分Ｂと平行状態となる（位置ｃ）。第１の可変ファラデー回転子８ａにおいて偏波面を「＋α°」回転した（位置ｄ）後、第１の複屈折板１０ａによって、さらに常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに分離される（位置ｅ）。第２の複屈折板１０ｂを透過した電界成分Ａ，Ｂの双方の光は、第２の可変ファラデー回転子８ｂにおいて偏波面を「−α°」回転、すなわち平行状態に復帰する（位置ｈ）。偏波モード分散を低減するために、電界成分Ｂのみを第２の半波長板２１ｂを透過させ（位置ｉ）、第２のＰＢＳカプラ２０ｂによって偏波合成させることによって（位置ｊ）、入射光の偏光状態に依存しない可変光フィルタが得られる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態４では、電界成分Ａの光の異常光Ｌ２の光路にエタロン板４４を挿入しているが、これに限らず、その他の常光Ｌ１あるいは異常光Ｌ２の光路上の位置、さらにはそれらの組み合わせた光路上の位置に１以上のエタロン板を挿入するようにしてもよい。
【００７６】
さらに、上述した実施の形態４では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００７７】
また、上述した実施の形態４では、入射偏光状態に依存しない構成とするために用いている第１のＰＢＳカプラ２０ａによる光束の分離方向と、第１の複屈折板１０ａによる常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離方向とが同一平面上になるように設定されているが、これらは独立なものであり、２つの分離方向を異なるように設定するようにしてもよい。
【００７８】
この発明の実施の形態４によれば、第１および第２のＰＢＳカプラ２０ａ，２０ｂと、第１および第２の半波長板２１ａ，２１ｂとによって、実施の形態３に示した可変光フィルタを挟むことによって、入射光の偏光状態に依存せずに任意の損失波長特性を得ることができる。
【００７９】
実施の形態５．
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。図７は、この発明の実施の形態５である強度比可変分離装置の構成を示す図である。図７において、この強度比可変分離装置は、第１のコリメートレンズ３ａ、可変ファラデー回転子８、第１の複屈折板１０ａを有し、それぞれは、実施の形態１に示した構成と同じであり、同一符号を付している。一方、出力端子としては、２つの第１および第２の出力端子２ａ，２ｂを有する。
【００８０】
図７において、入力端子１からの入射光は、第１のコリメートレンズ３ａで約１ｍｍのビーム直径に拡大された後、平行光線となって可変ファラデー回転子８に入射される。可変ファラデー回転子８は、電磁石への印加電流を変えることによって永久磁石の磁界との合成磁界ベクトルの方向が変わり、磁気光学結晶の磁化ベクトルの方向が変わることによって、ファラデー回転角「＋α°」を可変することのできるデバイスである。
【００８１】
可変ファラデー回転子８によって変更方位角が「＋α°」だけ回転した光は、第１の複屈折板１０ａに入射されると、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な電界成分は、常光Ｌ１として、垂直な電界成分は、異常光Ｌ２として任意の強度比で別々に伝搬させることができる。
【００８２】
入力端子１からの入射光が、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動しているとすると、可変ファラデー回転子８による変更方位角が「０°」、すなわちファラデー回転させない場合には、全ての光が常光Ｌ１となり、第１の出力端子２ａに出力される。
【００８３】
一方、偏光方位角を「９０°」にした場合には全ての光が異常光Ｌ２となり、第２の出力端子２ｂに出力される。したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を連続的に可変することによって１００％常光Ｌ１から１００％異常光Ｌ２の状態を得ることができ、第１の出力端子２ａと第２の出力端子２ｂとの強度比を変えながら、入射光を分離することができる。
【００８４】
なお、上述した実施の形態５では、第１の複屈折板１０ａを用いて、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離を行うようにしているが、これに限らず、たとえば、第１の複屈折板１０ａを、偏光ビームスプリッタで代用してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成し、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入された光学平板によって、該一つの分割平行ビームに干渉作用を与え、集光手段が、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８６】
つぎの発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、偏光分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離し、第１の半波長板が、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転し、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成し、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板によって、該一つの分割分離平行ビームに干渉作用を与え、偏波面復元制御手段が、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻し、第２の半波長板が、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転し、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成し、集光手段が、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合するようにしているので、入射光の偏光状態に依存せずに、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８７】
つぎの発明によれば、前記光学平板を、光学ガラス、石英、あるいはサファイアなどの材質によって実現しているので、各種の材料を選択して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８８】
つぎの発明によれば、前記ビーム拡張手段または前記集光手段を、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成するようにしているので、各種のレンズを選択使用して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８９】
つぎの発明によれば、強度比可変分離手段が、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成し、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入したエタロン板によって、該一つの分割ビームに干渉を生じさせるようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９０】
つぎの発明によれば、偏光分離手段が、入力端子から入射したビームを偏光分離し、第１の半波長板によって、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転させ、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成し、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入されたエタロン板によって、該一つの分割分離ビームに干渉を生じさせ、偏波面復元制御手段が、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻し、第１の半波長板によって、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転させ、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成するようにしているので、入射光の偏光状態に依存せずに、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９１】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって、偏波面を制御し、複屈折を生じる複屈折部材によって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるとともに、低電圧駆動が可能な高信頼度の可変光フィルタを実現することができるという効果を奏する。
【００９２】
つぎの発明によれば、前記複屈折部材を、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしているので、任意の部材を選択使用して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９３】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって偏波面を制御し、偏光ビームスプリッタによって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるとともに、低電圧駆動が可能な高信頼度の可変光フィルタを実現することができるという効果を奏する。
【００９４】
つぎの発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成するようにしているので、任意の強度比をもった複数のビームに分離することができるという効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段は、可変ファラデー回転子が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御し、複屈折部材が、複屈折によって、常光と異常光とに分離し、これによって常光と異常光とに分離するとともに、その強度比を変えることができるという効果を奏する。
【００９６】
つぎの発明によれば、前記複屈折部材として、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしているので、各種の材料を選択して、任意の強度比をもった複数のビームに分離することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図２】 図２は、図１に示した可変光フィルタ内の可変ファラデー回転子における電界ベクトルとそれに伴う常光および異常光の光線の状態を示した図である。
【図３】 この発明の実施の形態２である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図４】 図３に示した可変フィルタ内の電界ベクトルの変化を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態５である強度比可変分離装置の構成を示す図である。
【図８】 従来の可変利得等化器の構成を示す図である。
【図９】 図８に示した可変利得等化器による損失の波長依存性を示す図である。
【図１０】 従来の可変利得等化器の他の構成を示す図である。
【図１１】 図１０に示した可変利得等化器による可変利得等化動作を説明する説明図である（その１）。
【図１２】 図１０に示した可変利得等化器による可変利得等化動作を説明する説明図である（その２）。
【図１３】 偏光状態をパラメータとした誘電体偏光フィルタの損失の波長依存性を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力端子、２，２ａ，２ｂ 出力端子、３ａ 第１のコリメートレンズ、３ｂ 第２のコリメートレンズ、４，２４ ガラス板、８ 可変ファラデー回転子、８ａ 第１の可変ファラデー回転子、８ｂ 第２の可変ファラデー回転子、１０ａ 第１の複屈折板、１０ｂ 第２の複屈折板、２０ａ 第１のＰＢＳカプラ、２０ｂ 第２のＰＢＳカプラ、２１ａ 第１の半波長板、２１ｂ 第２の半波長板、３４，４４ エタロン板、Ｌ１ 常光、Ｌ２ 異常光。
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長多重光伝送システムに用いられる光増幅器などの光部品によって生じる光強度の波長依存性を動的に平坦化するための可変光フィルタ、および光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変する強度比可変分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エルビウムを添加した光ファイバを増幅媒体とする光増幅器の実用化に伴って、１本の光ファイバによる伝送容量を増大させる波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムの開発が盛んに行われている。このＷＤＭ伝送システムでは、異なる波長を有する複数の光キャリアを個々に変調して全ての光キャリアを光合波器によって合波し、この合波されたＷＤＭ信号は、光増幅器によって一括増幅され、光伝送路に送出される。光伝送路の受信端では、受信したＷＤＭ信号を光分波器によって個々の光キャリアに分離され、光受信器によってデータとして再生される。
【０００３】
一般に、光増幅器の利得には、波長依存性があり、その利得偏差によって生じる光キャリア間の信号レベル偏差によって伝送距離を制限してしまうことから、ＷＤＭ伝送システムでは、光増幅器を縦列に接続する場合、適用される波長帯域内での利得偏差を可能な限り小さくする必要がある。この利得偏差を低減するには、光増幅器の利得の波長依存性と逆の透過率の波長依存性をもつ利得等化器がしばしば用いられる。
【０００４】
この種の利得等化器としては、ファブリペローエタロンを用いたもの（特開平９−２８９３４９号公報参照）、誘電体多層膜フィルタを用いたもの、あるいは長周期ファイバグレーティングを用いたものなどが広く知られているが、これらの利得等化器は、透過率の波長依存性が固定であり、光増幅器に対する入力レベルの変化やシステム構成品の経時変化などの条件変化に伴って利得の波長依存性が変化することから、各種の可変利得等化器が提案されている。
【０００５】
たとえば、図８は、従来の可変利得等化器の構成を示す図である。この可変利得等化器は、文献１「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ９５ ＴｕＰ４」に記載され、「Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」社による「Ｓｐｌｉｔ−Ｂｅａｍ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ」と称する、いわゆるマッハ・ツェンダー干渉原理を用いている。図８において、第１のコリメートレンズ１０３ａおよび第２のコリメートレンズ１０３ｂは、光の入力端子１０１および光の出力端子１０２の間に配置され、第１のコリメートレンズ１０３ａおよび第２のコリメートレンズ１０３ｂの間の光をコリメート光に変換する。また、第１のコリメートレンズ１０３ａと第２のコリメートレンズ１０３ｂとの間には、ガラス板１０４が配置され、ガラス板１０４は、機械的手段１０５によって移動制御される。
【０００６】
入力端子１０１から入射された光は、第１のコリメートレンズ１０３ａによって、光のビーム径が拡大され、コリメート光に変換される。第１のコリメートレンズ１０３ａと第２のコリメートレンズ１０３ｂとの間のコリメート光束の一部に挿入されたガラス板１０４によって、コリメート光は、ガラス板１０４が挿入された部分と挿入されない部分とが生じ、これらの光には位相差が生じることになる。この結果、ガラス板１０４を通過した光と通過していない光との間で干渉が起こり、図９に示すように、周期的な損失（透過率）の波長特性を得ることができる。すなわち、ガラス板１０４を通過した光の強度と通過しない光の強度との比によって、光の振幅を可変に制御することができる。また、異なる厚さのガラス板を用いた可変利得等化器を数台組み合わせることによって、任意の形状をもつ、透過率の波長特性を得ることができる。なお、この場合、ガラス板１０４を移動させる機械的手段１０５としてモータなどを用いることによって、動的に光透過率の波長特性を可変にすることができる。
【０００７】
また、図１０は、従来の可変利得等化器の他の構成を示す図である。この可変利得等化器は、文献２「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２０００ ＷＦ２」に記載された可変利得等化器であり、電気的手段を用いたものである。図１０において、入力端子１０１の後段には、入射光Ｌ１００を２つの偏波状態の偏光光Ｌ１０１，Ｌ１０２に偏波分離する偏波分離器１０６が配置される。この偏波分離器１０６の後段には、光磁気効果による偏光回転機能を利用した第１のファラデー回転子１０８ａおよび第２のファラデー回転子１０８ｂが設けられる。偏波分離器１０６と第１のファラデー回転子１０８ａとの間であって、偏光光Ｌ１０１が通過する経路上に反波長板１０７ａが設けられる。また、第１のファラデー回転子１０８ａと第２のファラデー回転子１０８ｂとの間には、入射偏光状態によって損失波長特性が変化する誘電体偏光フィルタ１０９が設けられる。第２のファラデー回転子１０８ｂの後段には、２つの直交した偏光光を干渉させずに合波する偏波合波器１１０が設けられ、第２のファラデー回転子１０８ｂと偏波合波器１１０との間であって、偏光光Ｌ１０１が通過する経路上には半波長板１０７ｂが設けられる。また、偏波合波器１１０の後段には、偏波合成された光を出力する出力端子１０２が設けられる。
【０００８】
ここで、図１０に示した従来の可変利得等化器の各部における光の電界振動の変化を示す模式図である図１１および図１２を参照して、この可変利得等化器の動作について説明する。まず、入力端子１０１からの入射光Ｌ１００は、図１１（ａ）に示す偏光状態を有しているものとして説明する。入射光Ｌ１００は、偏波分離器１０６によって、Ｐ偏光成分である偏光光Ｌ１０１とＳ偏光成分である偏光光Ｌ１０２との直交関係をもつ２つの偏波成分に偏波分離される（図１１（ｂ）参照）。
【０００９】
偏光光Ｌ１０１は、そのまま第１のファラデー回転子１０８ａに入射され、偏光光Ｌ１０２は、半波長板１０７ａを通過し、偏光光Ｌ１０１の偏光状態と同一の偏光状態に変換されて第１のファラデー回転子１０８ａに入射される。すなわち、図１１（ｃ）に示す偏光状態をもって第１のファラデー回転子１０８ａに入射される。
【００１０】
第１のファラデー回転子１０８ａは、各偏光光Ｌ１０１，Ｌ１０２ａを、それぞれ角度θ分だけ偏光回転した偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂにそれぞれ変換する（図１２（ｄ）参照）。その後、偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂは、それぞれ誘電体偏光フィルタ１０９に入射される。ここで、誘電体偏光フィルタ１０９は、Ｓ偏光およびＰ偏光に対して図１３に示す損失の波長依存性を有し、第１のファラデー回転子１０８ａから出力された偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂがＰ偏光に対して角度θ分、偏光回転しているため、長波長側の光成分が、短波長側の光成分に比して損失を大きくすることができる。
【００１１】
誘電体偏光フィルタ１０９に入射された各偏光光Ｌ１０１ｂ，Ｌ１０２ｂは、第１のファラデー回転子１０８ａとは逆向きであって、同一磁界強度が印加される第２のファラデー回転子１０８ｂに入射され、それぞれ角度θ分だけ、逆方向に偏光回転された偏光光Ｌ１０１ｃ，Ｌ１０２ｃに変換され、第１のファラデー回転子１０８ａに入射される前の偏光状態に戻る（図１２（ｅ）参照）。
【００１２】
その後、偏光光Ｌ１０２ｃは、そのまま偏波合波器１１０に入射され、偏光光Ｌ１０１ｃは、半波長板１０７ｂを通過し、偏光光Ｌ１０２ｃに直交する偏光状態に変換され、偏波合波器１１０に入射される（図１２（ｆ）参照）。この偏波合波器１１０によって低損失に合成された光は、出力端子１０２から取り出される。なお、第１のファラデー回転子１０８ａおよび第２のファラデー回転子１０８ｂは、ファラデー効果を引き起こす光学結晶、たとえばビスマス置換ガーネット厚膜に印加する磁界強度を電磁石などによって変化させ、これによってファラデー回転角を可変設定することができる。
【００１３】
一方、光を分離する機能と、その分離光の強度比を可変する機能の両方の機能を兼ね備えている強度比可変分離装置はこれまでになく、光を分離するための光カプラと光強度を可変するための光可変減衰器とを組み合わせることによって実現されるのが一般的であった。なお、光カプラや光可変減衰器は、言うまでもなく、周知技術である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した従来の可変利得等化器は、モータなどの機械的手段１０５によってガラス板１０４を移動させて損失の波長特性を可変制御しているため、高速動作を実現できず、また、機械の摩耗などによる寿命によって本質的に信頼性に欠けるという問題点があった。
【００１５】
なお、図８に示した従来の可変利得等化器は、電気光学効果によって非機械的に損失の波長特性を可変制御できるものの、一般的に電気光学結晶は、大電圧を印加する必要があることから、使用しづらいという欠点を有し、文献１に記載されている液晶フィルムを用いても、生産性が悪く、信頼性の点でも機械式のものと、ほとんど相違がない。
【００１６】
また、図１０に示した従来の可変利得等化器は、入射光の偏光状態によって損失の波長特性が変化する誘電体偏光フィルタ１０９によって、可変できる損失の波長特性が決定されてしまう。一般に、偏光フィルタは、図１３に示したように、入射偏光状態によって損失の波長特性がＰ偏波からＳ偏波に変化した場合、長波長側の損失が増加する右上がりの単調な特性変化を示すか、短波長側の損失が増加する左上がりの単調な特性変化を示すかのいずれかの特性しか得ることができない。したがって、図１０に示した従来の可変利得等化器では、任意の損失の波長特性を得ることは困難であるという問題点があった。
【００１７】
一方、光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変するには、光カプラと光可変減衰器とを組み合わせて使用していたため、２つ以上の部品が必要であり、小型化、収容性を阻害するという問題点があった。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、機械的な可変機構を用いずに低電圧駆動が可能で高信頼度が得られ、また、損失の波長特性を任意の複雑な形状をもった特性に設定して柔軟な可変光等化動作を実現することができる可変光フィルタを得ることができるとともに、光ビームを分離し、かつその分離光の強度比を可変することができる強度比可変分離装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力する集光手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成し、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入された光学平板によって、該一つの分割平行ビームに干渉作用を与え、集光手段が、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力するようにしている。
【００２１】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させる第２の半波長板と、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段と、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合する集光手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、偏光分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離し、第１の半波長板が、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転し、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成し、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板によって、該一つの分割分離平行ビームに干渉作用を与え、偏波面復元制御手段が、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻し、第２の半波長板が、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転し、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成し、集光手段が、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合するようにしている。
【００２３】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記光学平板は、光学ガラス、石英、あるいはサファイアを材質とすることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、前記光学平板を、光学ガラス、石英、あるいはサファイアなどの材質によって実現している。
【００２５】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記ビーム拡張手段または前記集光手段は、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成したことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記ビーム拡張手段または前記集光手段を、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成するようにしている。
【００２７】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入するエタロン板とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、強度比可変分離手段が、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成し、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入したエタロン板によって、該一つの分割ビームに干渉を生じさせるようにしている。
【００２９】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射したビームを偏光分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成する強度比可変分離手段と、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入するエタロン板と、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させる第２の半波長板と、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、偏光分離手段が、入力端子から入射したビームを偏光分離し、第１の半波長板によって、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転させ、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成し、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入されたエタロン板によって、該一つの分割分離ビームに干渉を生じさせ、偏波面復元制御手段が、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻し、第１の半波長板によって、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転させ、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成するようにしている。
【００３１】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、複屈折を生じる複屈折部材とを備え、前記ファラデー回転子および前記複屈折部材を組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって、偏波面を制御し、複屈折を生じる複屈折部材によって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしている。
【００３３】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記複屈折部材は、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成したことを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、前記複屈折部材を、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしている。
【００３５】
つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、偏光ビームスプリッタとを備え、前記ファラデー回転子および前記偏光ビームスプリッタを組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって偏波面を制御し、偏光ビームスプリッタによって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしている。
【００３７】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成する強度比可変分離手段とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成するようにしている。
【００３９】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、上記の発明において、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、複屈折を生じる複屈折部材とを備え、前記可変ファラデー回転子および前記複屈折部材を組み合わせて形成したことを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、前記強度比可変分離手段は、可変ファラデー回転子が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御し、複屈折部材が、複屈折によって、常光と異常光とに分離し、これによって常光と異常光とに分離するとともに、その強度比を変えるようにしている。
【００４１】
つぎの発明にかかる強度比可変分離装置は、上記の発明において、前記複屈折部材は、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成したことを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、前記複屈折部材として、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる可変光フィルタおよび強度比可変分離装置の好適な実施の形態について説明する。
【００４４】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である可変光フィルタの構成を示す図である。図１において、この可変光フィルタは、入射光の偏光方位角を制御することによって透過する光を常光および異常光として分離することができる第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを有する。また、この可変光フィルタは、入力端子１、出力端子２、第１のコリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ、ガラス板４、および可変ファラデー回転子８を有し、それぞれ図８および図１０に示した入力端子１０１、出力端子１０２、第１のコリメートレンズ１０３ａ、第２のコリメートレンズ１０３ｂ、ガラス板１０４、および第１のファラデー回転子１０８ａに対応する。ここで、上述した第１の複屈折板１０ａは、可変ファラデー回転子８とガラス板４との間に配置され、第２の複屈折板１０ｂは、ガラス板４と第２のコリメートレンズ３ｂとの間に配置される。なお、第１のコリメートレンズ３ａあるいは第２のコリメートレンズ３ｂは、たとえば集束形ロッドレンズあるいは非球面レンズを用いて実現される。
【００４５】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。図１において、入力端子１からの入射光は、第１のコリメートレンズ３ａによって約１ｍｍのビーム直径に拡大された後、平行光線となって、可変ファラデー回転子８に入射される。可変ファラデー回転子８は、電磁石への印可電流を変えることによって永久磁石の磁界との合成磁界ベクトルの方向が変わり、磁気光学結晶の磁化ベクトルの方向が変わることによってファラデー回転角「α」を可変することのできるデバイスである。なお、可変ファラデー回転子８の詳細な動作については、たとえば特開平６−５１２５５号公報に記載されている。
【００４６】
可変ファラデー回転子８によって偏光方位角が「α」だけ回転した光は、第１の複屈折板１０ａに入射されると、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な電界成分は常光Ｌ１として伝搬し、垂直な電界成分は異常光Ｌ２として伝搬し、常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で別々に伝搬させることができる。
【００４７】
入力端子１からの入射光が第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動していると仮定すると、可変ファラデー回転子８による偏光方位角が０°、すなわち、ファラデー回転させない場合には、全ての光が常光Ｌ１となり、ガラス板４によって分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることで、ガラス板４の諸元によって一意に決まる損失波長特性を得ることができる。一方、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を９０°にした場合には、全ての光が異常光Ｌ２となり、損失波長特性が原理的にはなくなることになる。
【００４８】
したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角「α」を連続的に可変することによって、１００％常光から１００％異常光の状態の間の損失波長特性を得ることができる。
【００４９】
ガラス板４を透過した常光Ｌ１および異常光Ｌ２は、それぞれ第２の複屈折板１０ｂによって直交偏波状態で干渉することなく合成され、第２のコリメートレンズ３ｂで集光され、出力端子２に出力される。
【００５０】
図２は、図１に示した可変光フィルタ内の可変ファラデー回転子８における電界ベクトルとそれに伴う常光Ｌ１および異常光Ｌ２の光線の状態を示した図である。図２において、可変ファラデー回転子８によって任意の偏光方位角「α」を選ぶことによって、第１の複屈折板１０ａを透過した常光Ｌ１と異常光Ｌ２との光学経路を変えずに、これら常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えることができ、これによって、強度方向に任意な損失波長特性を得られる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１では、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板４に透過させているが、これに限らず、たとえば、常光Ｌ１をガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板４に透過させない場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板４に透過させている場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板４に透過させない場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２をともにガラス板によって分離した分離光を干渉させている場合のようにした構成としてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態１では、ガラス板４によって空間的に分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることによって実現しているが、これに限らず、石英やサファイアなどの他の硝材などを用いてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００５３】
さらに、上述した実施の形態１では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離のために、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂに代えて、偏光ビームスプリッタを用いるようにしてもよい。
【００５４】
この発明の実施の形態１によれば、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとを組み合わせることによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えると同時に、一方もしくは両方の光束をマッハ・ツェンダー干渉させることによって、任意の損失波長特性を得ることができる。
【００５５】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で分離し、どちらか一方あるいは両方の光線を空間分離型のマッハ・ツェンダー干渉計として利用することで、強度方向に任意の損失波長特性を得るようにしたものであり、一定の入力偏波状態のみに有効であったが、この実施の形態２では、偏光分離・合成手段と半波長板とを組み合わせることによって、任意の入力偏波状態でも適用可能な可変利得等化器である可変光フィルタを実現している。
【００５６】
図３は、この発明の実施の形態２である可変光フィルタの構成を示す図である。図３において、この可変光フィルタは、第１のＰＢＳカプラ２０ａ、第２のＰＢＳカプラ２０ｂ、第１の半波長板２１ａ、および第２の半波長板２１ｂを有する。また、この可変光フィルタは、入力端子１、出力端子２、第１のコリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ、ガラス板２４、第１の可変ファラデー回転子８ａ、および第２の可変ファラデー回転子８ｂを有し、それぞれ図８および図１０に示した入力端子１０１、出力端子１０２、第１のコリメートレンズ１０３ａ、第２のコリメートレンズ１０３ｂ、ガラス板１０４、第１のファラデー回転子１０８ａ、および第２のファラデー回転子１０８ｂに対応する。さらに、この可変フィルタは、図１に示した第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを有する。ここで、上述した第１のＰＢＳカプラ２０ａは、第１のコリメートレンズ３ａと第１の可変ファラデー回転子８ａとの間に配置され、第１の半波長板２１ａは、第１のＰＢＳカプラ２０ａと第１の可変ファラデー回転子８ａとの間に配置される。また、第２のＰＢＳカプラ２０ｂは、第２の可変ファラデー回転子８ｂと第２のコリメートレンズ３ｂとの間に配置され、第２の半波長板２１ｂは、第２の可変ファラデー回転子８ｂと第２のＰＢＳカプラ２０ｂとの間に配置される。
【００５７】
つぎに、図４をも参照して、この可変光フィルタの動作について説明する。図４は、楕円偏波状態の入射光に対する可変光フィルタ内の電界ベクトルを示した図である。なお、図４に示した符号ａ〜ｊは、図３に示した可変光フィルタ内の位置を示し、図４は、可変フィルタ内の偏波ダイアグラムを示している。
【００５８】
図３および図４において、入力端子１から入力された楕円偏波状態の入射光は、第１のコリメートレンズ３ａによってコリメート光となり、第１のＰＢＳカプラ２０ａに入射される（位置ａ）。第１のＰＢＳカプラ２０ａは、入射された光を偏波分離する。第１のＰＢＳカプラ２０ａによって偏光分離された光のうち、一方の電界成分Ａのみ第１の半波長板２１ａを透過させて、偏波面を９０°回転させ、この一方の電界成分Ａと他方の電界成分Ｂとは平行状態になる（位置ｂ，ｃ）。
【００５９】
第１の可変ファラデー回転子８ａにおいて「＋α°」偏波面が回転した（位置ｄ）後、第１の複屈折板１０ａによって、さらに常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに分離され（位置ｅ）、実施の形態１と同様に、常光Ｌ１と異常光Ｌ２とは、光学経路を変えずに、これらの強度比を変えることによって強度方向に任意な損失波長特性を得るようにしている。なお、ガラス板２４は、ガラス板４と同様に、空間分離型のマッハ・ツェンダー干渉計として用いられる（位置ｆ）。その後、第２の複屈折板１０ｂを透過した電界成分Ａ，Ｂの双方の光（位置ｇ）は、第２の可変ファラデー回転子８ｂによって偏波面が「−α°」回転され、位置ｃの平行状態に復帰する（位置ｈ）。
【００６０】
さらに、偏波モード分散を低減するために、電界成分Ｂのみを第２の半波長板２１ｂを透過させ（位置ｉ）、第２のＰＢＳカプラ２０ｂによって偏波合成する（位置ｊ）。これによって、入射光の偏光状態に依存しない可変光フィルタが得られる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態２では、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板２４に透過させているが、これに限らず、常光Ｌ１を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、異常光Ｌ２をガラス板２４に透過させない場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板２４に透過させている場合や、異常光Ｌ２を、ガラス板４によって分離した分離光を干渉させ、常光Ｌ１をガラス板２４に透過させない場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２ともにガラス板４によって分離した分離光を干渉させている場合などのように構成してもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態２では、ガラス板４によって空間的に分離した分離光をマッハ・ツェンダー干渉させることによって実現しているが、石英やサファイアなどの他の硝材などを使用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００６３】
さらに、上述した実施の形態２では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態２では、入射偏光状態に依存しない構成とするために用いている第１のＰＢＳカプラ２０ａによる光束の分離方向と、第１の複屈折板１０ａによる常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離方向とが同一平面上になるように設定されているが、これらは独立なものであり、２つの分離方向を異なるように設定するようにしてもよい。
【００６５】
この発明の実施の形態２によれば、第１および第２のＰＢＳカプラ２０ａ，２０ｂと、第１および第２の半波長板２１ａ，２１ｂとによって、実施の形態１に示した可変光フィルタを挟むことによって、入射光の偏光状態に依存せずに任意の損失波長特性を得ることができる。
【００６６】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図５は、この発明の実施の形態３である可変光フィルタの構成を示す図である。図５において、この可変光フィルタは、図１に示したガラス板４に代えて、エタロン板３４を、第１の複屈折板１０ａと第２の複屈折板１０ｂとの間に設けている。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６７】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。図５において、実施の形態１と同様に、入力端子１からの入射光は、可変ファラデー回転子８によって偏光方位角が「α」だけ回転し、第１の複屈折板１０ａを介して常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに、任意の強度比で分離される。入力端子１からの入射光が、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動していると仮定すると、可変ファラデー回転子８による偏光方位角が０°の場合には全ての光が常光Ｌ１となり、損失波長特性がなくなる。一方、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を９０°にした場合には全ての光が異常光Ｌ２となり、エタロン板３４による干渉によって周期的な損失波長特性を得ることができる。
【００６８】
したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を連続的に可変することによって、１００％の常光Ｌ１から１００％の異常光Ｌ２の状態の間の損失波長特性を得ることができる。その後、常光Ｌ１および異常光Ｌ２は、それぞれ第２の複屈折板１０ｂによって直交偏波状態で干渉することなく合成され、第２のコリメートレンズ３ｂによって集光され、出力端子２に出力される。
【００６９】
なお、上述した実施の形態３では、異常光Ｌ２の光路にエタロン板３４を挿入しているが、これに限らず、常光Ｌ１の光路にエタロン板３４を挿入した場合や、常光Ｌ１および異常光Ｌ２ともにそれぞれ異なるエタロン板を挿入した場合などのようにしてもよい。
【００７０】
さらに、上述した実施の形態３では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に用いている第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００７１】
この発明の実施の形態３によれば、可変ファラデー回転子８と第１および第２複屈折板１０ａ，１０ｂとを組み合わせることによって、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えると同時に、一方もしくは両方の光束にエタロン板３４を挿入することによって、任意の損失波長特性を得ることができる。
【００７２】
実施の形態４．
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３では、可変ファラデー回転子８と第１の複屈折板１０ａとによって常光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で分離し、どちらか一方あるいは両方の光路にエタロン板３４を挿入することによって強度方向に任意の損失波長特性を得るようにしたものであり、一定の入力偏波状態のみで有効であったが、この実施の形態４では、偏光分離・合成手段と半波長板とを組み合わせることによって任意の入力偏波状態でも適用可能な可変利得等化器である可変光フィルタとしている。
【００７３】
図６は、この発明の実施の形態４である可変光フィルタの構成を示す図である。図６において、この可変フィルタは、図３に示した実施の形態２におけるガラス板２４に代えてエタロン板４４を設けている。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７４】
つぎに、この可変光フィルタの動作について説明する。この実施の形態４では、エタロン板４４による干渉以外は、実施の形態３と同じ動作である。すなわち、図６および図４において、第１のＰＢＳカプラ２０ａによって偏光分離された光のうち、一方の電界成分Ａのみ第１の半波長板２１ａを透過させることで、煙波面が９０°回転し（位置ｂ）、他方の電界成分Ｂと平行状態となる（位置ｃ）。第１の可変ファラデー回転子８ａにおいて偏波面を「＋α°」回転した（位置ｄ）後、第１の複屈折板１０ａによって、さらに常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに分離される（位置ｅ）。第２の複屈折板１０ｂを透過した電界成分Ａ，Ｂの双方の光は、第２の可変ファラデー回転子８ｂにおいて偏波面を「−α°」回転、すなわち平行状態に復帰する（位置ｈ）。偏波モード分散を低減するために、電界成分Ｂのみを第２の半波長板２１ｂを透過させ（位置ｉ）、第２のＰＢＳカプラ２０ｂによって偏波合成させることによって（位置ｊ）、入射光の偏光状態に依存しない可変光フィルタが得られる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態４では、電界成分Ａの光の異常光Ｌ２の光路にエタロン板４４を挿入しているが、これに限らず、その他の常光Ｌ１あるいは異常光Ｌ２の光路上の位置、さらにはそれらの組み合わせた光路上の位置に１以上のエタロン板を挿入するようにしてもよい。
【００７６】
さらに、上述した実施の形態４では、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離に、第１の複屈折板１０ａおよび第２の複屈折板１０ｂを用いているが、これに限らず、偏光ビームスプリッタで代用するようにしてもよい。なお、第１および第２の複屈折板１０ａ，１０ｂは、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4などのいずれかを用いて実現することができる。
【００７７】
また、上述した実施の形態４では、入射偏光状態に依存しない構成とするために用いている第１のＰＢＳカプラ２０ａによる光束の分離方向と、第１の複屈折板１０ａによる常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離方向とが同一平面上になるように設定されているが、これらは独立なものであり、２つの分離方向を異なるように設定するようにしてもよい。
【００７８】
この発明の実施の形態４によれば、第１および第２のＰＢＳカプラ２０ａ，２０ｂと、第１および第２の半波長板２１ａ，２１ｂとによって、実施の形態３に示した可変光フィルタを挟むことによって、入射光の偏光状態に依存せずに任意の損失波長特性を得ることができる。
【００７９】
実施の形態５．
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。図７は、この発明の実施の形態５である強度比可変分離装置の構成を示す図である。図７において、この強度比可変分離装置は、第１のコリメートレンズ３ａ、可変ファラデー回転子８、第１の複屈折板１０ａを有し、それぞれは、実施の形態１に示した構成と同じであり、同一符号を付している。一方、出力端子としては、２つの第１および第２の出力端子２ａ，２ｂを有する。
【００８０】
図７において、入力端子１からの入射光は、第１のコリメートレンズ３ａで約１ｍｍのビーム直径に拡大された後、平行光線となって可変ファラデー回転子８に入射される。可変ファラデー回転子８は、電磁石への印加電流を変えることによって永久磁石の磁界との合成磁界ベクトルの方向が変わり、磁気光学結晶の磁化ベクトルの方向が変わることによって、ファラデー回転角「＋α°」を可変することのできるデバイスである。
【００８１】
可変ファラデー回転子８によって変更方位角が「＋α°」だけ回転した光は、第１の複屈折板１０ａに入射されると、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な電界成分は、常光Ｌ１として、垂直な電界成分は、異常光Ｌ２として任意の強度比で別々に伝搬させることができる。
【００８２】
入力端子１からの入射光が、第１の複屈折板１０ａの光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に平行な方向に振動しているとすると、可変ファラデー回転子８による変更方位角が「０°」、すなわちファラデー回転させない場合には、全ての光が常光Ｌ１となり、第１の出力端子２ａに出力される。
【００８３】
一方、偏光方位角を「９０°」にした場合には全ての光が異常光Ｌ２となり、第２の出力端子２ｂに出力される。したがって、可変ファラデー回転子８による偏光方位角を連続的に可変することによって１００％常光Ｌ１から１００％異常光Ｌ２の状態を得ることができ、第１の出力端子２ａと第２の出力端子２ｂとの強度比を変えながら、入射光を分離することができる。
【００８４】
なお、上述した実施の形態５では、第１の複屈折板１０ａを用いて、常光Ｌ１と異常光Ｌ２との分離を行うようにしているが、これに限らず、たとえば、第１の複屈折板１０ａを、偏光ビームスプリッタで代用してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成し、前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入された光学平板によって、該一つの分割平行ビームに干渉作用を与え、集光手段が、前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８６】
つぎの発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、偏光分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離し、第１の半波長板が、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転し、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成し、前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板によって、該一つの分割分離平行ビームに干渉作用を与え、偏波面復元制御手段が、前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻し、第２の半波長板が、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転し、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成し、集光手段が、偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合するようにしているので、入射光の偏光状態に依存せずに、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８７】
つぎの発明によれば、前記光学平板を、光学ガラス、石英、あるいはサファイアなどの材質によって実現しているので、各種の材料を選択して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８８】
つぎの発明によれば、前記ビーム拡張手段または前記集光手段を、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成するようにしているので、各種のレンズを選択使用して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８９】
つぎの発明によれば、強度比可変分離手段が、入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成し、前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入したエタロン板によって、該一つの分割ビームに干渉を生じさせるようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９０】
つぎの発明によれば、偏光分離手段が、入力端子から入射したビームを偏光分離し、第１の半波長板によって、前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させて、偏波面を９０度回転させ、強度比可変分離手段が、前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成し、前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入されたエタロン板によって、該一つの分割分離ビームに干渉を生じさせ、偏波面復元制御手段が、前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻し、第１の半波長板によって、前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させて、偏波面を９０度回転させ、偏波合成手段が、前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成するようにしているので、入射光の偏光状態に依存せずに、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９１】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって、偏波面を制御し、複屈折を生じる複屈折部材によって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるとともに、低電圧駆動が可能な高信頼度の可変光フィルタを実現することができるという効果を奏する。
【００９２】
つぎの発明によれば、前記複屈折部材を、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしているので、任意の部材を選択使用して、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９３】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段は、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子によって偏波面を制御し、偏光ビームスプリッタによって、この制御された偏波面に応じた複数の分割平行ビーム、複数の分割分離平行ビーム、複数の分割ビーム、あるいは複数の分割分離ビームを生成するようにしているので、任意の複雑な形状をもった損失波長特性を得ることができるとともに、低電圧駆動が可能な高信頼度の可変光フィルタを実現することができるという効果を奏する。
【００９４】
つぎの発明によれば、ビーム拡張手段が、入力端子から入射した光を平行ビームに拡張し、強度比可変分離手段が、前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成するようにしているので、任意の強度比をもった複数のビームに分離することができるという効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、前記強度比可変分離手段は、可変ファラデー回転子が、磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御し、複屈折部材が、複屈折によって、常光と異常光とに分離し、これによって常光と異常光とに分離するとともに、その強度比を変えることができるという効果を奏する。
【００９６】
つぎの発明によれば、前記複屈折部材として、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成するようにしているので、各種の材料を選択して、任意の強度比をもった複数のビームに分離することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図２】 図２は、図１に示した可変光フィルタ内の可変ファラデー回転子における電界ベクトルとそれに伴う常光および異常光の光線の状態を示した図である。
【図３】 この発明の実施の形態２である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図４】 図３に示した可変フィルタ内の電界ベクトルの変化を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４である可変光フィルタの構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態５である強度比可変分離装置の構成を示す図である。
【図８】 従来の可変利得等化器の構成を示す図である。
【図９】 図８に示した可変利得等化器による損失の波長依存性を示す図である。
【図１０】 従来の可変利得等化器の他の構成を示す図である。
【図１１】 図１０に示した可変利得等化器による可変利得等化動作を説明する説明図である（その１）。
【図１２】 図１０に示した可変利得等化器による可変利得等化動作を説明する説明図である（その２）。
【図１３】 偏光状態をパラメータとした誘電体偏光フィルタの損失の波長依存性を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力端子、２，２ａ，２ｂ 出力端子、３ａ 第１のコリメートレンズ、３ｂ 第２のコリメートレンズ、４，２４ ガラス板、８ 可変ファラデー回転子、８ａ 第１の可変ファラデー回転子、８ｂ 第２の可変ファラデー回転子、１０ａ 第１の複屈折板、１０ｂ 第２の複屈折板、２０ａ 第１のＰＢＳカプラ、２０ｂ 第２のＰＢＳカプラ、２１ａ 第１の半波長板、２１ｂ 第２の半波長板、３４，４４ エタロン板、Ｌ１ 常光、Ｌ２ 異常光。
Claims (9)
- 入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、
前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、
前記複数の分割平行ビームのうちの少なくとも一つの分割平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、
前記光学平板を透過した一部の分割平行ビームを含む複数の分割平行ビームを出力端子に結合出力する集光手段と、
を備えたことを特徴とする可変光フィルタ。 - 入力端子から入射した光を平行ビームに拡張するビーム拡張手段と、
前記ビーム拡張手段から入射した平行ビームを偏光分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段によって偏光分離された分離平行ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、
前記第１の半波長板から出力された分離平行ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離平行ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離平行ビームを生成する強度比可変分離手段と、
前記複数の分割分離平行ビームのうちの少なくとも一つの分割分離平行ビームに部分的に挿入する光学平板と、
前記光学平板を透過した一部の分割分離平行ビームを含む複数の分割分離平行ビームの偏波面を、前記偏波面制御手段が制御した偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、
前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方の平行ビーム成分を透過させる第２の半波長板と、
前記第２の半波長板を透過した他方の分離平行ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離平行ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段と、
偏波合成手段によって偏波合成された平行ビームを出力端子に結合する集光手段と、
を備えたことを特徴とする可変光フィルタ。 - 前記光学平板は、光学ガラス、石英、あるいはサファイアを材質とすることを特徴とする請求項１または２に記載の可変光フィルタ。
- 前記ビーム拡張手段または前記集光手段は、集束形ロッドレンズまたは非球面レンズを用いて形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の可変光フィルタ。
- 入力端子から入射したビームの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割ビームを生成する強度比可変分離手段と、
前記複数の分割ビームのうちの少なくとも一つの分割ビームに挿入するエタロン板と、
を備えたことを特徴とする可変光フィルタ。 - 入力端子から入射したビームを偏光分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段によって偏光分離された分離ビームのうちのいずれか一方を透過させる第１の半波長板と、
前記第１の半波長板から出力された分離ビームおよび前記偏光分離手段によって偏光分離された他方の分離ビームのそれぞれの偏波面を制御し、該制御した偏波面角度に対応して強度比が変化する複数の分割分離ビームを生成する強度比可変分離手段と、
前記複数の分割分離ビームのうちの少なくとも一つの分割分離ビームに挿入するエタロン板と、
前記エタロン板を透過した分割分離ビームを含む複数の分割分離ビームの偏波面を、もとの偏波面に戻す偏波面復元制御手段と、
前記偏波面復元制御手段から出力され、前記偏光分離手段によって偏波分離された他方のビーム成分を透過させる第２の半波長板と、
前記第２の半波長板を透過した他方の分離ビーム成分および前記偏波面復元制御手段から出力された一方の分離ビーム成分を偏波合成する偏波合成手段と、
を備えたことを特徴とする可変光フィルタ。 - 前記強度比可変分離手段は、
磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、
複屈折を生じる複屈折部材と、
を備え、前記ファラデー回転子および前記複屈折部材を組み合わせて形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の可変光フィルタ。 - 前記複屈折部材は、ＹＶＯ4、ＴｉＯ2、ＬｉＮｂＯ3、方解石、結晶石英、α−ＢａＢ2Ｏ4を用いて形成したことを特徴とする請求項７に記載の可変光フィルタ。
- 前記強度比可変分離手段は、
磁気光学結晶に印加する磁界強度を可変して偏波面を制御する可変ファラデー回転子と、
偏光ビームスプリッタと、
を備え、前記ファラデー回転子および前記偏光ビームスプリッタを組み合わせて形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の可変光フィルタ。
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