JP4523315B2

JP4523315B2 - 波長選択型可変光減衰器

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Publication number: JP4523315B2
Application number: JP2004110327A
Authority: JP
Inventors: 克彦平林; 義久界
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP2005292664A

Description

本発明は、光ファイバ通信に適用されて光ファイバ内の波長多重された光信号の内の特定の波長の信号のパワーを減衰あるいは遮断する波長選択型の可変光減衰器に関する。

波長多重通信においては、特定の波長の光のみを減衰させる波長選択型の可変光減衰器は重要なデバイスの一つである。波長選択型の可変光減衰器としては、グレーティングで自由空間に波長多重された光を分光し、液晶素子などの空間光変調器で特定の波長の光を減衰（遮断）した後、再度グレーティングで合波する多チャンネルの波長選択型の可変光減衰器（通称、波長ブロッカ）がある。

図１０の（Ａ）、（Ｂ）はこのような従来の可変光減衰器（波長ブロッカ）の構成を模式的に示す。同図において、１００１は入力あるいは出力ファイバ、１００２はレンズ、１００３はカルサイト（方解石）などの偏光分離あるいは偏光合波素子、１００４はグレーティング、１００５はレンズ、１００６は液晶空間光変調器、１００７は出力ファイバ、１００８はサーキュレータである。

図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、グレーティング１００４により分波した光を、液晶空間光変調器１００６の液晶シャッタ（あるいはマイクロマシンシャッタ）により減衰（ブロック）して、特定の波長を減衰（遮断）している。しかし、この構成では、グレーティング１００４および液晶空間光変調器１００６の液晶素子に偏波依存性があるため、偏光分離という方法を用いる必要があるという難点があった。ただし、この従来の波長ブロッカでは、液晶素子を用いているため減衰特性が良好であり、４０ｄＢ以上の減衰特性を示す。

例えば、Xtellus 社（米国）の波長ブロッカは、非特許文献１に記載されているが、図１０の（Ａ）に示す構成と類似している。グレーティング（１００４）＋８ｃｈツイストネマチック液晶素子アレイ（１００６）＋グレーティング（１００４）という構造である。グレーティングと液晶に偏波依存性があるため、偏光分離素子である複屈折板（１００３）により入力光を偏光分離して偏波無依存化を図っている。

さらに、Optogone社（仏）の波長ブロッカは非特許文献２に論文発表されている。その構造は基本的にはXtellus と同じであるが、図１０の（Ｂ）に示すように、液晶空間光変調器１００６を反射型にして、サーキュレータ１００８を用いて、波長ブロッカへの入力と波長ブロッカからの出力を分離している。

図１１は上記の波長ブロッカを用いたアドドロップ回路を示す。ここで、１１００は図１０で上述したような従来構成の波長ブロッカ、１１０１は合波器、１１０２は３ｄＢカップラのアドポート、１１０３は３ｄＢカップラのドロップポート、１１０４は分波器である。

J. S. Patel and Y. Silberberg "Liquid crystal and Grating-based multiple-wavelength cross-connect switch," IEEE PTL vol.7, pp.514-516 1995 "Dynamic spectral equalizer using free-space discursive optics combined with a polymer-dispersed LC spatial light attenuator," IEEE JLT vol.21 pp.206１００2073, 2003

本発明は、上述のような従来技術の課題に鑑みなされたもので、その目的は、偏波無依存の状態で特定の波長の光を可変減衰できる波長選択型の可変光減衰器を提供することにある。

本発明の更なる目的は、誘電体多層膜フィルタが、あたかも１層の可変透過率、反射率を持ったフィルタとして動作することができ、また斜めに光ビームを入射および反射させることにより、特定の波長を可変に減衰させることができ、さらに、場所によって透過波長が異なる誘電体多層膜フィルタと外部ミラーによって光を多重反射させることによって分光することにより、複数の任意の波長の透過率、反射率を可変あるいは遮断することができる、という特定の波長の光の透過率、反射率を電気的に可変可能な波長選択型の可変光減衰器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の波長選択型可変光減衰器は、光の透過率を可変する偏波無依存の可変減衰幅が大きい液晶層と、前記液晶層の一方の片面に積層された第１の透明電極と、前記液晶層の他方の片面に積層されたミラーの役割を果たす電極と、前記第１の透明電極側に付加された偏波無依存の誘電体多層膜フィルタとを有する波長選択型可変光減衰部と、前記波長選択型可変光減衰部の前記第１の透明電極側に配置された一対の入力ファイバおよび出力ファイバと、前記入力ファイバから出力された光ビームが前記誘電体多層膜フィルタ面に斜めに入射および反射し、かつ前記誘電体多層膜フィルタまたは前記ミラーの役割を果たす電極で反射された光が前記出力ファイバに出力するように、前記入力ファイバおよび前記出力ファイバと前記波長選択型可変光減衰部間に配置されたレンズと、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記ミラーの役割を果たす電極で反射され前記誘電体多層膜フィルタを透過した出射光の減衰率を変化させる電圧印加手段とを有し、前記入力ファイバの端部と前記出力ファイバの端部とが隣接してキャピラリに挿入され、前記キャピラリと前記レンズとがフェルールに挿入されていることを特徴する。

本発明では、これらの素子を多段に組み合わせたり、透過波長が場所によって変化する誘電体多層膜フィルタとミラー電極間に光ビームを多重反射させたりして分光することにより、複数の任意の波長の光の透過率、反射率を変化させたり、遮断させたりする偏波無依存でロスの少ない波長選択型の可変光減衰器が実現できる。

また、本発明は、誘電体多層膜フィルタの上に透明電極を直接形成し、数１０μｍ厚の薄い液晶層を挟むことにより、あたかも一層の透過率、反射率が変化するフィルタのように動作させることができる。

なお、厚さ１０μｍから１００μｍ（更に好ましくは２０μｍから５０μｍ厚）の高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶が通信波長帯の波長の光ビームに対して、５Ｖから２０Ｖ程度で偏波依存性がなく、０ｄＢから４０ｄＢの可変減衰特性を持つことを本発明者らが見いだしたこと、これらの液晶層を電極付きの誘電体多層膜薄膜フィルタと直接積層することにより、誘電体多層膜フィルタが、あたかも薄い１層の可変透過率、反射率を持ったフィルタとして動作することを本発明者らが見いだしたこと、斜め光ビームを入射および反射させても光ビームの光路が１本になる可変波長フィルタを実現できた点、場所によって透過波長が異なる誘電体多層膜フィルタと外部ミラーに光を多重反射させることによって分光が可能なことを本発明者らが見いだしたことによって、初めて本発明は想到されるに至ったものである。

本発明によれば、厚さ数１０μｍ厚の高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶を透明電極付きの誘電体多層膜薄膜フィルタと直接積層することにより、誘電体多層膜フィルタが、あたかも１層の可変透過率、反射率を持ったフィルタとして動作するという特有な効果が得られる。

また、本発明によれば、斜めに光ビームを入射および反射させることにより、特定の波長を可変に減衰させることができるという顕著な特有な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、場所によって透過波長が異なる誘電体多層膜フィルタと外部ミラーによって光を多重反射させることによって分光することにより、複数の任意の波長の透過率、反射率を可変あるいは遮断するという特有な効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１の（Ａ）は単体誘電体多層膜フィルタと液晶層を重ねた単チャンネル形の波長選択型の可変光減衰器の本発明の第１の実施形態における構成例を示す。同図において、１０１は高分子分散型液晶あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶、１０２は誘電体多層膜フィルタ、１０３は透明電極、１０４は金属ミラー電極であり、金属ミラー電極としてここでは金電極を用いている、１０５はガラス基板、１０６は反射防止膜の付いたガラス基板である。また、１０７は入力ファイバ、１０８は出力ファイバ、１０９は２本のガラスファイバを隣接して挿入できるガラスキャピラリ（glass capillary:ガラス毛細管）、１１０はＧＲＩＮロッドレンズ（GRIN-rod lens：屈折率分布型ロッドレンズ）、１１１はガラスキャピラリとＧＲＩＮロッドレンズを挿入するフェルール（ferrule:口環）である。

同図に示すように、ガラス基板１０５上に、金属ミラー電極１０４、液晶層１０１、透明電極１０３、誘電体多層膜フィルタ１０２をこの順序で一体に積層し、その上に反射防止膜の付いたガラス基板１０６を固定している。また、入力ファイバ１０７と出力ファイバ１０８をガラスキャピラリ１０９内に挿入し、さらにフェルール１１１内に一方からガラスキャピラリ１０９を、他方からＧＲＩＮロッドレンズ１１０を挿入することでコリメータを組み立てている。

そして、このように組み立てたコリメータのＧＲＩＮロッドレンズ１１０の先端側を反射防止膜付きガラス基板１０６に向け、入力ファイバ１０７からの光がＧＲＩＮロッドレンズ１１０によって誘電体多層膜フィルタ１０２の位置にコリメートビームが入射され、かつ誘電体多層膜フィルタ１０２等からの反射ビームが出力ファイバ１０８から出射されるように配置している。本実施形態では１１０にＧＲＩＮロッドレンズを用いたが、通常の凸レンズを用いてもよい。

誘電体多層膜フィルタ１０２は特定の波長λ_０の波長のみを透過し、他の波長を反射する。入力ファイバ１０７から出射した光は誘電体多層膜フィルタ１０２に入射し、λ_０の光は透過し、他の波長は反射して出力ファイバ１０８へ出射される。透過したλ_０の光は高分子分散型などの液晶１０１によって偏波無依存で強度が減衰される。高分子分散型液晶１０１は電圧無印加の状態では、液晶の厚さ３０μｍ程度で、光を３０ｄＢ以上減衰し、電圧を１０Ｖ程度印加すると、ほぼ０ｄＢのロスで透過する。

その駆動電圧、消光比は液晶層１０１の膜厚に主に依存し、膜厚１０μｍの液晶で、駆動電圧３Ｖ程度、消光比１０ｄＢを示し、膜厚１００μｍの液晶で、駆動電圧３０Ｖ、消光比６０ｄＢ以上を示す。実用上、液晶１０１の最適な膜厚は３０μｍ程度である。

液晶１０１を透過したλ_０の光は金属ミラー電極１０４で反射されて、出力ファイバ１０８へ入力される。

ここで、誘電体多層膜フィルタ１０２と液晶層１０１の厚さは合計でも３０μｍから４０μｍであり、これらの入射光は傾き角、数°以下の角度で反射されるので、誘電体多層膜フィルタ１０２で反射された光路と、金属ミラー電極１０４で反射された光路は０．数μｍ以下の誤差しかなく、ほぼ一致した光路となる。このため、図１の（Ｂ）に示したように、入力ファイバ１０７に白色光を入射すると、出力ファイバ１０８には液晶１０１に印加する駆動電圧に応じて波長λ_０の光を可変に減衰する、波長選択型の可変光減衰器を実現できる。また、誘電体多層膜フィルタ１０２は偏波無依存であり、高分子分散型液晶、ポリマーネットワーク液晶、あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶はそれぞれ光ビームの直径が５０μｍ以上であると、ほぼ偏波無依存となるので、図１の（Ａ）の構造で、偏波無依存の波長選択型の可変光減衰器を実現することができる。

さらに、２本のファイバ１０７、１０８を挿入できるガラスキャピラリ１０９の直径、ＧＲＩＮロッドレンズ１１０の直径、フェルール１１１の内径は一致しており、ガラスキャピラリ１０９およびＧＲＩＮロッドレンズ１１０をフェルール１１１に挿入するのみで、光軸を一致させることができるため、誘電体多層膜フィルタ１０２からの反射ビームが出力ファイバ１０８にカップリングされるように配置するのみで、アライメントが完了するという利点もある。

さらに、図２に示すように、λ_１，λ_２，λ_３，λ_４の選択波長の異なる単体の波長選択型の可変光減衰器２０１〜２０４をファイバ２０５で多段につなぎ、入力側のファイバに白色光を入射すると、出力側のファイバではλ_１，λ_２，λ_３，λ_４の波長の透過率を可変したスペクトルが得られる。例えば、図２に示したスペクトルでは、特定の波長λ_２，λ_４を遮断した例を示しており、これにより、分光するためにロスの大きなアレイ格子導波路や偏波依存性のあるグレーティングを用いることなく、図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示した従来例の多チャンネルの波長選択型の可変光減衰器（波長ブロッカ）と同等の光減衰機能を有する多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器を実現できることになる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における波長選択型の可変光減衰器の構造を図３および図４に示す。図３および図４に示すものは、多チャンネル形の波長選択型の可変光減衰器である。

まず、図３に示す多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器は、次のようにして形成される。ガラス基板３０１上に、アレイ状に分轄された金属ミラー電極３０２、高分子分散型液晶あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶３０３、透明電極３０４、透過波長が場所によって変化している誘電体多層膜フィルタ３０５、ガラスブロック３０６、および反射ミラー３０７を、同図に示すように、順次に積層し、または密着固定して一体の光学デバイス３００を形成する。ガラスブロック３０６は多重された光の光路が一致するようにするため、両面の平坦性が要求される。

さらに、この光学デバイス３００に対して、多重反射をさせるため、反射ミラー３０７側のガラスブロック３０６の一方の端部から所定の角度で光を入力できるように入力ファイバ付きコリメータ３０８を傾けて配置し、また反射ミラー３０７側のガラスブロック３０６の他方の端部から所定の角度で出力される光を受光できるように出力ファイバ付きコリメータ３０９を傾けて配置する。

図４に示す多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器は、図３のものとほぼ同様の構成であるが、反射ミラー３０７と密接する図３のガラスブロック３０６を用いずに、ミラー４１１が形成されたガラス板４１２を所定の空間をおいて配置している。

すなわち、図４に示す多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器は、次のようにして形成される。ガラス基板３０１上に、アレイ状に分轄された金属ミラー電極３０２、高分子分散型液晶あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶３０３、透明電極３０４、透過波長が場所によって変化している誘電体多層膜フィルタ３０５、ガラスブロック３０６、および無反射コート４０１を、同図に示すように、順次に積層し、または密着固定して一体の光学デバイス４００を形成する。

この光学デバイス４００を無反射コート４０１側を図面の下側に向けて配置し、その光学デバイス４００の図面の下方に所定の距離（空間）をおいて、反射ミラー４１１が表面に形成されたガラス板４１２を光学デバイス４００と平行に配置する。さらに、所定の角度で光を光学デバイスに無反射コート４０１から入力できるように、入力ファイバ付きコリメータ３０８をガラス板４１２の一方の側部の近傍に傾けて配置し、また光学デバイスの無反射コート４０１から所定の角度で出力される光を受光できるように出力ファイバ付きコリメータ３０９をガラス板４１２の他方の側部の近傍に傾けて配置する。

次に、透過波長が場所によって変化している誘電体多層膜フィルタ３０５について説明する。誘電体多層膜フィルタ３０５のキャビティを形成する際、基板３０１を蒸着源に対して斜めに傾けることによって、図５の（Ａ）に示すように、そのキャビティの厚さが場所によってテーパ状に変化するように形成することができる。このようにして形成すると、図５の（Ｂ）に示すように、透過波長のピークを誘電体多層膜フィルタ３０５の場所によってシフトさせることができる。

また、異なる固定の波長の誘電体多層膜フィルタ３０５を切断して、アレイ状に並べると、図６に示すような透過特性を持ったフィルタが実現できる。このような階段状のフィルタは蒸着時にマスクを使って、個々のフィルタを形成しても実現できる。

図７には上記のポリマーネットワーク液晶の可変減衰特性を示す。ポリマーネットワーク液晶は、大日本インキが開発した液晶であり、高分子分散型液晶の一種である。ポリマーネットワーク液晶はネマチック液晶とＵＶ硬化型樹脂を混合したものであり、高分子分散型液晶がほぼ液晶：ＵＶ硬化樹脂＝５：５であるのに対し、ポリマーネットワーク液晶は液晶：ＵＶ硬化樹脂＝８：２である。セルにネマチック液晶を充填して、紫外線硬化するとその液晶がポリマーのネットワークに染みこんだ形状となる。電圧無印加では、液晶とポリマーの屈折率が異なるために、光を散乱して光ビームのパワーを減衰する。電圧を印加すると、液晶が電界方向に並ぶために、ポリマーと液晶の屈折率が一致して、透明となり、光はほぼゼロロスで通過する。通常のネマチック液晶では光を透過、遮断するために偏光子を必要とするが、ポリマーネットワーク液晶は偏光子を必要としないという利点がある。

通常ポリマーネットワーク液晶をディスプレイとして用いる場合には、可視の光に対して散乱が強くなるように、ポリマーネットワークの間隔を１μｍから２μｍ程度とするが、通信波長帯（１．５μｍ）ではネットワークの幅を数μｍ程度とするのがよい。通常ポリマーネットワーク液晶は、ほぼ偏波無依存であり、その膜厚は３０μｍ厚で、紫外線照射条件は１０ｍＷ／ｃｍ^２で、０ｄＢから３５ｄＢまでの可変減衰特性（反射型）を示し、その偏波依存性は最大でも０．５ｄＢと小さい。このような特性を１５Ｖ程度の低電圧で実現できる。さらに６０ｄＢの遮断を実現するには、その膜厚を厚くしたり、紫外線照射条件を数ｍＷ／ｃｍ^２と低くして、ポリマーネットワーク液晶のネットワークを通信波長の４倍程度の大きさ（６μｍ）と大きくすればよい。但しこの場合、偏波依存性が若干（数ｄＢ）大きくなる。

ポリマーネットワーク液晶の上記の特性とほぼ同様の特性を高分子分散型液晶、コレステリック−ネマチック相転移液晶でも実現できる。コレステリック−ネマチック相転移液晶は、ネマチック液晶にカイラル剤を添加したものであり、電圧無印加では液晶がねじれて配向しているため、光を散乱する。電圧を印加するとこのねじれが解けて一定方向に並ぶため、光を透過する。同様の効果を発するものに、フォトクロミック素子やエレクトロクロミック素子があるが、通常可視域でしか動作せず、通信波長帯では減衰率が低い。

さらに、ポリマーネットワーク液晶、高分子分散型液晶、コレステリック−ネマチック相転移液晶は、それぞれ光を吸収して光を減衰させるのでなく、光を散乱して光を減衰させるので、光が熱に変わることがなく、高いパワーの光に対しても安定に光を減衰させることが可能である。

図８の（Ａ）、（Ｂ）には、図３、図４に示した多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器における各ビームの経路とそれによるスペクトルの変化を示す。ここでは、λ_２とλ_４の波長の光を遮断する例を示している。液晶層３０３が１０μｍから１００μｍ（望むらくは３０μｍ厚）と薄く、透明電極３０４、誘電体多層膜フィルタ３０５も数μｍと薄いため、これらを積層してもミラー３０２および誘電体多層膜フィルタ３０５で反射した光の光路が一致するため、この光学デバイス３００または４００は、特定の波長の透過率、反射率を可変できる誘電体多層膜フィルタとして動作させることができる。

図３の波長選択型可変光減衰器でその動作を更に詳細に説明する。入射光は本フィルタ（光学デバイス）３００に斜めに入射され、外部ミラー３０２、３０７と誘電体多層膜フィルタ３０５と液晶層３０３とで多重反射を繰り返すように配置されている。入射光の入射角度は垂直に近い方が望ましく、角度は５度以下が望ましい。入射角度が１０°以上になるとフィルタ透過特性が悪くなり、偏波依存性も大きくなる。その際の反射のピッチは液晶層のアレイ状のミラー電極３０２のピッチと一致している。ここでは、λ_１からλ_１０の光が通過する。誘電体多層膜フィルタ３０５の表面では、これらの波長の光以外は反射されて、出力段に至る。

誘電体フィルタ３０５を通過したλ_１からλ_１０の光は液晶層３０３で偏波無依存で減衰される。減衰されない場合には、ミラー電極３０３で反射されて誘電体多層膜フィルタ３０５で反射された光と同じ光路に戻ることになる。従って図８の（Ｂ）に示すように、λ_２とλ_４の位置の液晶層の減衰を大きくすると、出力にはλ_２とλ_４が大きく減衰したスペクトルが得られることになる。

図４の波長選択型可変光減衰器は、図３の波長選択型可変光減衰器とほぼ同様の構成であり、ガラスブロック３０６を用いずに、ミラー４１１が形成されたガラス板４１２を配置している点が異なっているだけであるので、図３の波長選択型可変光減衰器とほぼ同様の作用・効果が得られる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における波長選択型の可変光減衰器の構造を図９に示す。これは上述した本発明の第２の実施形態の拡張版に当るものである。同図において、９０１はガラス板、９０２は場所によって透過波長が変化している誘電体多層膜フィルタ、９０３はアレイ状に分轄された透明電極、９０４は高分子分散型液晶あるいはポリマーネットワーク液晶あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶、９０５は透明電極、９０６は９０３と全く同じ透過特性を持った誘電体多層膜フィルタ、９０７はガラス板、および９０８は反射ミラーである。また、９０９は入力ファイバ付きコリメータ、９１０は出力ファイバ付きコリメータである。

同図に示すように、反射ミラー９０８、ガラス板９０１、誘電体多層膜フィルタ９０２、透明電極９０３、液晶層９０４、透明電極９０５、誘電体多層膜フィルタ９０６、ガラス板９０７、反射ミラー９０８を、この順序で一体に積層または互いに密着結合して一体の光学デバイス９００を形成している。この光学デバイス９００の一端の隅に入力ファイバ付きコリメータ９０９を５度以下の数度傾けて取り付け、これと対称の光学デバイス９００の他端の隅に出力ファイバ付きコリメータ９１０を同一角度で傾けて取り付けている。

前述の本発明の第２の実施形態では、誘電体多層膜フィルタ３０５を通過した光は液晶層のミラー電極３０２で反射されていたが、本実施形態では、液晶層９０４はその両側とも透明電極９０３，９０５であり、その代わりに反射ミラー９０８を反対側にも設けている。多重反射した光の光路を一致させるため、２枚のガラスブロック（ガラス板）９０１，９０７の両側は平行平板であり、さらに液晶層９０４も平行であることが望まれる。

本実施形態の動作原理は前述の第２の実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態では、液晶層９０４の減衰幅を大きくすることにより、より遮断係数を大きくすることができる。従って、波長選択型の可変光減衰器を波長ブロッカとして動作させる場合には、本実施形態の構造の波長選択型の可変光減衰器の方が第２の実施形態のものより適している。

（他の実施形態）
なお、本発明の好適な実施形態を例示して説明したが、本発明の実施形態は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。例えば、ガラス板やガラスブロックの代わりに透明なプラスッチク材を用いた場合も本発明に含まれる。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態における、単体誘電体多層膜フィルタと液晶層を重ねた単チャンネル形の波長選択型の可変光減衰器の構成を示す模式図、（Ｂ）はその可変光減衰器の反射スペクトルの駆動電圧に対する減衰率を示す特性図である。本発明の第１の実施形態における、λ_１，λ_２，λ_３，λ_４の波長の異なる単体の波長選択型の可変光減衰器をファイバで多段につないだ例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態における、多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器の構造を示す模式図である。本発明の第２の実施形態における、多チャンネル形の波長選択型可変光減衰器の変形例の構造を示す図である。（Ａ）は誘電体多層膜フィルタを形成する際に、基板を蒸着源に対して斜めに傾けることによって、そのキャビティを形成する層の厚さが場所によってテーパ状に変化するように形成したフィルタを示す概念図、（Ｂ）はそのフィルタのスペクトルの透過ピーク波長と位置の関係を示す特性図である。異なる固定の波長の誘電体多層膜フィルタをアレイ状にならべて貼り合わせることによって、そのフィルタの厚さが場所によって階段状に変化するように形成した可変波長フィルタのスペクトルの透過ピーク波長と位置の関係を示す特性図である。反射型ポリマーネットワーク液晶素子の可変減衰特性を示す特性図である。（Ａ）は本発明の第２の実施形態における波長選択型の可変光減衰器の光ビームの経路を示す概念図、（Ｂ）はその光ビームのスペクトルを示す波形図である。本発明の第３の実施形態における、可変波長選択型の可変光減衰器の構造を示す模式図である。（Ａ）は従来技術における、グレーティングと液晶空間光変調器を用いた波長ブロッカの構成を示す模式図、（Ｂ）はその変形例を示す模式図である。従来技術における波長ブロッカを用いたアドドロップ回路の構成を示す模式図である。

符号の説明

λ_１，λ_２，λ_３，λ_４任意の波長
１０１高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶、あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶（液晶層）
１０２誘電体多層膜フィルタ
１０３透明電極
１０４金属ミラー電極（ここでは金電極を用いている）
１０５ガラス基板
１０６反射防止膜の付いたガラス基板
１０７入力ファイバ
１０８出力ファイバ
１０９２本のガラスファイバを隣接して挿入できるガラスキャピラリ
１１０ＧＲＩＮロッドレンズ
１１１ガラスキャピラリとＧＲＩＮロッドレンズを挿入するフェルール
３００光学デバイス
３０１ガラス基板
３０２アレイ状に分轄された金属ミラー電極
３０３高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶、あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶（液晶層）
３０４透明電極
３０５透過波長が場所によって変化している誘電体多層膜フィルタ
３０６ガラスブロック
３０７反射ミラー
３０８入力ファイバ付きコリメータ
３０９出力ファイバ付きコリメータ
４００光学デバイス
４０１無反射コート
４１１反射ミラー
４１２ガラス板
９０１ガラス板
９０２場所によって透過波長が変化している誘電体多層膜フィルタ
９０３アレイ状に分轄された透明電極
９０４高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶、あるいはコレステリック−ネマチック相転移液晶（液晶層）、
９０５透明電極
９０６９０２と全く同じ透過特性を持った誘電体多層膜フィルタ
９０７ガラス板
９０８反射ミラー
９０９入力ファイバ付きコリメータ
９１０出力ファイバ付きコリメータ
１００１入力あるいは出力ファイバ
１００２レンズ
１００３カルサイトなどの偏光分離あるいは偏光合波素子、
１００４グレーティング
１００５レンズ
１００６液晶空間光変調器
１００７出力ファイバ
１００８サーキュレータ

Claims

光の透過率を可変する偏波無依存の可変減衰幅が大きい液晶層と、
前記液晶層の一方の片面に積層された第１の透明電極と、
前記液晶層の他方の片面に積層されたミラーの役割を果たす電極と、
前記第１の透明電極側に付加された偏波無依存の誘電体多層膜フィルタと
を有する波長選択型可変光減衰部と、
前記波長選択型可変光減衰部の前記第１の透明電極側に配置された一対の入力ファイバおよび出力ファイバと、
前記入力ファイバから出力された光ビームが前記誘電体多層膜フィルタ面に斜めに入射および反射し、かつ前記誘電体多層膜フィルタまたは前記ミラーの役割を果たす電極で反射された光が前記出力ファイバに出力するように、前記入力ファイバおよび前記出力ファイバと前記波長選択型可変光減衰部間に配置されたレンズと、
前記液晶層に電圧を印加することによって、前記ミラーの役割を果たす電極で反射され前記誘電体多層膜フィルタを透過した出射光の減衰率を変化させる電圧印加手段と
を有し、
前記入力ファイバの端部と前記出力ファイバの端部とが隣接してキャピラリに挿入され、前記キャピラリと前記レンズとがフェルールに挿入されている
ことを特徴とする波長選択型可変光減衰器。
前記入力ファイバと前記出力ファイバと前記レンズとを介して、複数の前記波長選択型可変光減衰部を多段に連結することにより、複数の光の波長を可変に減衰することを特徴とする請求項１に記載の波長選択型可変光減衰器。
光の透過率を可変する偏波無依存の可変減衰幅が大きい液晶層と、
前記液晶層の一方の片面に積層された第１の透明電極と、
前記液晶層の他方の片面に積層されたミラーの役割を果たす電極と、
前記第１の透明電極側に付加された偏波無依存の誘電体多層膜フィルタと
を有する波長選択型可変光減衰部を備え、
前記誘電体多層膜フィルタが場所によって透過波長のピークが異なる誘電体多層膜フィルタであり、
前記ミラーの役割を果たす電極が金属電極であって且つアレイ状に分轄されており、
前記液晶層が該ミラーの役割を果たす電極と前記第１の透明電極とに挟まれて積層され、該第１の透明電極側に前記誘電体多層膜フィルタが付加されており、
さらに前記誘電体多層膜フィルタの入力光の側に外部ミラーが設けられており、
かつ、入射ビームが、前記誘電体多層膜フィルタあるいは前記ミラーの役割を果たす電極と前記外部ミラーとの間で、反射のピッチが前記ミラーの役割を果たす電極のピッチと一致し、反射のたび毎に前記誘電体多層膜フィルタの異なる場所を通過するように反射を繰り返して出力ファイバに至り、前記液晶層が光シャッタあるいは光減衰器の役割を果たして前記誘電体フィルタを通過した光のパワーを遮断したり減衰したりして、任意の波長の光を遮断あるいは減衰するように、前記入射ビームを前記波長選択型可変光減衰部に対して傾けて配置する手段をさらに有することを特徴とする波長選択型可変光減衰器。
光の透過率を可変する偏波無依存の可変減衰幅が大きい液晶層と、
前記液晶層の一方の片面に積層された第１の透明電極と、
前記液晶層の他方の片面に積層されアレイ状に分轄された第２の透明電極と、
前記第１の透明電極側に付加されて透過波長が場所によって変化している偏波無依存の第１の誘電体多層膜フィルタと、
前記第２の透明電極の外側に付加されて、前記第１の誘電体多層膜フィルタと同じ透過特性を持ち、該第１の誘電体多層膜フィルタと対称の位置に配置された第２の誘電体多層膜フィルタと
を有する波長選択型可変光減衰部と、
前記第１の誘電体多層膜フィルタの外側に所定の間隔を置いて配置された第１の外部ミラーと、
前記第２の誘電体多層膜フィルタの外側に所定の間隔を置いて配置された第２の外部ミラーと、
入力ファイバから出力したコリメート光が、前記第１、第２の誘電体多層膜フィルタあるいは前記第１、第２の外部ミラーの間を斜めに、反射または透過のピッチが前記第２の透明電極のピッチと一致し、反射または透過のたび毎に前記第１、第２の誘電体多層膜フィルタの異なる場所を通過するように、反射または透過を繰り返して、出力ファイバに至り、且つ前記液晶層が光シャッタアレイあるいは可変光減衰器アレイの役割を果たして、前記第１、第２の誘電体多層膜フィルタを透過した光のパワーを減衰させたり、遮断することにより、任意の波長の光を減衰させたり、遮断するように、前記波長選択型可変光減衰部に対して前記コリメート光を傾けて配置した一対のファイバ付きコリメータと
を有することを特徴とする波長選択型可変光減衰器。
前記誘電体多層膜フィルタは、透過光の波長が場所によって変化するように、誘電体多層膜の膜厚を場所によって変化させて形成したフィルタであることを特徴とする請求項３または４に記載の波長選択型可変光減衰器。
前記液晶層は、高分子分散型液晶、あるいはポリマーネットワーク液晶、あるいはコレステリックーネマチック相転移液晶のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長選択型可変光減衰器。