JP4639663B2 - 波長可変ミラーおよび波長可変レーザ - Google Patents
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Description
また、第3の高反射ミラーに反射波長帯と透過波長帯とからなる分光特性を持たせ、第1の高反射ミラーと第2の高反射ミラーが入射光の全波長帯域で光を反射させるようにできるため、第1の高反射ミラーと第2の高反射ミラーとの分光特性を単純化することが可能で、特性が安定した波長可変ミラーを実現できる。
また、請求項4に係る発明は、請求項1から3までのいずれか1項において、前記透明誘電体層が、SiO x N y (但し、x,yはOとNとの元素比率)からなる構成を有している。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る波長可変ミラーの一構成例を示した断面図である。図1において、波長可変ミラー100は、基板1、2、透明電極3、4、高反射ミラー5、6、10、配向膜7、8、液晶層9、シール11、透明誘電体層12、および、反射防止膜13を備え、第1の基板1上に、第1の透明電極3、第1の高反射ミラー5、透明誘電体層12、第1の配向膜7、液晶層9、第2の配向膜8、第2の高反射ミラー6、第2の透明電極4、第2の基板2、および、第3の高反射ミラー10が、この順番で重ねて配置された構成を有する。
T(λ)=(1−R)2×E/{(1−R×E)2+4×R×E×S} (1)
ここで、
E=exp(−α×G) (2)
S=sin2(2π×L/λ) (3)
である。
λm=2×L/m (4)
ここで、mは自然数である。
L=n(VLC)×dLC+ns×ds=N(V)×G (5)
ここで、Vは第1の透明電極3と第2の透明電極4との間に外部の交流電源より印加される交流電圧の実効値で、N(V)は間隔Gのミラー間キャビティの平均屈折率を示す。
FSR=λ2/(2×L) (6)
F=π×(R×E)0.5 /(1−R×E) (7)
ここで、Eは上記の式(2)で表される。
δ=λ2×(1−R×E)/{2π×L×(R×E)0.5} (8)
ここで、Eは上記の式(2)で表される。
Tmax=(1−R)2×E/(1−R×E)2 (9)
ここで、WDM通信の使用波長チャネルの半値全幅は、約0.8nm(100GHz)である。また、WDM通信のLバンド、CバンドおよびSバンドには、それぞれ、1569.80nmから1611.79nmまでの波長帯(帯域幅Δλ=41.99nm)、1529.75nmから1569.59nmまでの波長帯(帯域幅Δλ=39.84nm)、および1491.69nmから1529.55nmまでの波長帯(帯域幅Δλ=37.86nm)が割り当てられ、各バンドはそれぞれ50の波長チャネルを有する。
VLC/V=εs/(εs+εLC) (10)
したがって、透明誘電体層12の比誘電率εsが大きいほど液晶層9に有効に電圧が印加されるため、低い電圧で大きな屈折率変化(すなわち、透過率ピークの波長変化)を得ようとする場合は、比誘電率εsの大きな透明誘電体層12を用いるのが好ましい。一方、印加電圧Vに対する透過率ピークの波長変化を緩やかにして波長制御性を向上させるには、比誘電率εsの比較的小さな透明誘電体層12を用いるのが好ましい。
以下では、本発明の第1の実施の形態に係る波長可変ミラーを用いた波長可変レーザについて説明する。図5は、本発明の第2の実施の形態に係る波長可変レーザ200の構成を示す模式図である。本発明の第2の実施の形態に係る波長可変レーザ200は、波長可変ミラー100と、波長可変ミラー100を制御するための交流電源16と、レーザ共振器用の光出力ミラー14と、光増幅用の利得媒体15とを備える。
本実施例1では、第2の基板2を、平行平面基板と傾斜角θが3°のウェッジ基板とで構成した。そして、第3の高反射ミラー10を液晶エタロン20とは別個に作製し、第3の高反射ミラー10と液晶エタロン20とを作製した後に、これらを光学接着材を用いて接着して一体化し、波長可変ミラー100とする。以下、第2の基板2を構成する平行平面基板を第2の平行平面基板といい、第2の基板2を構成するウェッジ基板を第2のウェッジ基板という。
以下では、図5に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る波長可変ミラー100または本発明の実施例1に係る波長可変ミラー100を、本発明の第2の実施の形態に係る波長可変レーザ200の波長可変ミラーとして搭載した実施例について説明する。
3、4 透明電極
5、6、10 高反射ミラー
7、8 配向膜
9 液晶層
11 シール
12 透明誘電体層
13 反射防止膜
14 光出力ミラー
15 利得媒体
16 交流電源
20 液晶エタロン
100 波長可変ミラー
200 波長可変レーザ
Claims (5)
- 液晶層と、
前記液晶層の液晶を配向させるための第1の配向膜および第2の配向膜と、
前記液晶層に電圧を印加するための第1の透明電極および第2の透明電極と、
WDM通信の使用波長域に含まれ、互いに異なる波長帯域を有する3つのWDMバンド、即ちLバンド、Cバンド、Sバンドの光に対して92%〜95%の反射率で反射する、第1の高反射ミラーおよび第2の高反射ミラーと、
前記第1の高反射ミラーと前記第1の配向膜との間、および、前記第2の高反射ミラーと前記第2の配向膜との間、の少なくとも一方に配置され、前記液晶の常光屈折率noと異常光屈折率neとの間の屈折率の値nsを有する透明誘電体層と、を有し、WDM通信の使用波長域に含まれる所定の波長の光を透過させる液晶エタロンと、
前記3つのWDMバンドのいずれか1つのWDMバンドの光に対して80%以上の反射率で反射する第3の高反射ミラーと、を備え、
前記第1の透明電極、前記第1の高反射ミラー、前記第1の配向膜、前記液晶層、前記第2の配向膜、前記第2の高反射ミラー、前記第2の透明電極はこの順に配置され、
前記第1の高反射ミラーの反射面と前記第2の高反射ミラーの反射面とが互いに平行であり、前記第3の高反射ミラーの反射面が前記第1の高反射ミラーの反射面および前記第2の高反射ミラーの反射面に対して傾斜し、
前記第1の高反射ミラーと前記第2の高反射ミラーとの間のミラー間キャビティにおける光損失が0.5%以下であり、
前記第3の高反射ミラーは、前記1つのWDMバンドの光に対する反射率が、80%以上で、かつ、他の波長帯域の光に対する反射率は20%以下であって、
前記1つのWDMバンドに属する入射光の波長をλ、前記ミラー間キャビティの光路長をL、前記第3の高反射ミラーで80%以上の反射率となる前記1つのWDMバンドの帯域幅をΔλとするとき、λ2/(2×L)で規定される透過率ピークの波長間隔FSRが前記Δλ以上であって、前記透過率ピークは前記Δλ内に1つ存在し、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に印加する電圧に応じて前記Δλ内で変化する波長可変ミラー。 - 前記ミラー間キャビティは、前記光路長Lが15μm〜30μmとなる請求項1に記載の波長可変ミラー。
- 前記液晶層の厚さは、前記ミラー間キャビティの1/2〜1/4となる請求項1または請求項2に記載の波長可変ミラー。
- 前記透明誘電体層は、SiOxNy(但し、x,yはOとNとの元素比率)からなる請求項1から3までのいずれか1項に記載の波長可変ミラー。
- 2つの反射面を有する共振器と、
光増幅を行う利得媒体と、を備え、
前記共振器は、請求項1から4までのいずれか1項に記載の波長可変ミラーを有し、前記共振器が有する2つの前記反射面のうち少なくとも1つの前記反射面が、前記波長可変ミラーが有する第3の高反射ミラーの反射面で構成され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に印加する電圧に応じて選択的に出射光の波長を制御することを特徴とする波長可変レーザ。
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