JP5263972B2 - 反射型光フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光フィルタ素子での光の反射を利用して帯域阻止出力特性を得るように構成した反射型の光フィルタ装置に関し、更に詳しく述べると、光フィルタ素子における不要な透過光を、筒型ケース蓋部の傾斜した内面による反射で光路から逸らすことで、出力光ファイバとの再結合を防止し、反射減衰量特性を改善した反射型光フィルタ装置に関するものである。

光通信システムなどでは、特定波長帯域の光の出力を阻止する機能を呈する帯域阻止フィルタが必要となることがある。

光フィルタ装置は、一般に、入力光ファイバ、第１のレンズ、光フィルタ素子、第２のレンズ、出力光ファイバを、光路に沿ってその順に配設し、入力光ファイバからの入力光が光フィルタ素子を経て出力光ファイバに達し出力する透過型である。この構造では、光フィルタ素子を、第１のレンズと第２のレンズの共焦点位置に配置する。原理的には、帯域通過特性を呈する光フィルタ素子を用いれば帯域通過光フィルタ装置が得られ、帯域阻止特性を呈する光フィルタ素子を用いれば帯域阻止光フィルタ装置が得られる。

帯域通過光フィルタ装置の場合は、誘電体多層膜を備えた光フィルタ素子を用いることによって良好な帯域通過特性が得られている（特許文献１参照）。しかし、帯域阻止光フィルタ装置の場合には、透過光が良好な帯域阻止特性を呈する光フィルタ素子が見当たらない。従来技術では、帯域阻止フィルタは、光導波路グレーティングで作製されている。この光導波路グレーティングは、光伝搬領域であるコア領域の周囲にクラッド領域を有する光導波路において、前記コア領域の光軸方向の一定領域に周期的な屈折率変化を与えた構造である（特許文献２参照）。

しかし、光導波路グレーティングによる帯域阻止フィルタでは、急峻なフィルタ特性が得られない欠点がある。

特開平９−９０２４７号公報 ＷＯ９９／３６８１５公報

本発明が解決しようとする課題は、急峻な帯域阻止特性を有し、安価で小型化に適した構造の光フィルタ装置を実現することである。

本発明は、筒型ケースの一端部に、入力光ファイバと出力光ファイバを平行に配設したフェルールが位置し、前記筒型ケースの内部にレンズと光フィルタ素子が光路に沿ってその順に配置され、入力光ファイバからの入力光がレンズで集光されて光フィルタ素子に入射し、該光フィルタ素子での反射光が前記レンズによって出力光ファイバに結合するようにした光フィルタ装置であって、前記光フィルタ素子は、その透過光が帯域通過フィルタ特性を呈するものであり、それによって出力光ファイバからの出力光が帯域阻止特性を呈するようにし、前記筒型ケースの他端部が、平滑で且つ光路に対して傾斜した内面を有する蓋部で閉塞されていることを特徴とする反射型光フィルタ装置である。

典型的には、光フィルタ素子は、平板状の透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光フィルタ素子が筒状のフィルタホルダの端面で保持され、筒型ケース内に収容されている構造とする。あるいは、光フィルタ素子は、楔形状の透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光フィルタ素子が蓋部の傾斜した内面に接着され、該蓋部が筒型ケースの端部に装着されている構造としてもよい。

本発明に係る反射型光フィルタ装置は、透過光が帯域通過フィルタ特性を有する光フィルタ素子を用い、その光フィルタ素子での反射光を利用しているので、既知の部品を使用した簡単な構成でありながら、従来の光フィルタ装置では得られなかった急峻な帯域阻止出力特性の２ポート光フィルタ装置が得られる。また、所望の帯域阻止特性が容易に得られる。本発明では、光フィルタ素子での不要な透過光をケース蓋部の傾斜した内面で光路から逸れた方向に反射しているため、出力光ファイバとの結合を防止でき、反射減衰量特性が全波長にわたって劣化する恐れがない。更に、本発明は反射型であるため、レンズなどの部品の共用化により小型化・低廉化を図ることができ、特に、ケース蓋部を光フィルタ素子の保持に利用することで、より一層の小型化が可能となる。

本発明に係る反射型光フィルタ装置の一例を示す説明図。 本発明に係る反射型光フィルタ装置の他の例を示す説明図。 本発明品と比較例の反射減衰量−波長特性を示すグラフ。

本発明に係る反射型光フィルタ装置の一例を図１に示す。筒型ケース１０の一端部に、入力光ファイバ１２と出力光ファイバ１４を平行に配置したフェルール１６が位置する。ここでは、該フェルール１６をフェルールホルダ１８で保持し、筒型ケース１０の端面に衝合し取り付けている。また、前記筒型ケース１０の内部には、レンズ２０と光フィルタ素子２２を光路に沿ってその順に配置する。ここで使用する光フィルタ素子２２は、平板状のガラス基板２４上に誘電体多層膜２６を形成したものであり、透過光が帯域通過フィルタ特性を呈する既存のものである。なお、光フィルタ素子２２は、誘電体多層膜２６がレンズ側を向くようにフィルタホルダ２８に取り付け、ガラス基板２４の反対側の面にはＡＲコート膜を形成し、その界面での反射を防ぐようにする。

レンズ２０は光収束性のものであり、均質凸レンズなどでよい。レンズ２０の焦点に光フィルタ素子２２の誘電体多層膜２６が位置するように調整し、取り付ける。ここでは、光フィルタ素子２２を筒状のフィルタホルダ２８のレンズ側の端面に接着し、該フィルタホルダ２８を筒型ケース１０に取り付けている。

本発明では、入力光ファイバ１２からの入力光がレンズ２０で収束され、光フィルタ素子２２に入射し、一部の波長帯域の光が光フィルタ素子２２を通過することで除去され、光フィルタ素子２２で反射した残余の波長帯域の光が、レンズ２０を通り出力光ファイバ１４に結合することで出力光は帯域阻止特性を発現する。

本発明では、光フィルタ素子２２の透過光は不要なものであるが、そのような透過光が生じることは避けられない。図１に示す例では、光フィルタ素子２２の透過光をそのまま通過させるため、該光フィルタ素子２２を保持しているフィルタホルダ２８を筒状としている。光フィルタ素子２２の透過光は、フィルタホルダ２８の内部を通過して筒型ケース１０の他端部へ向かう。ところが、筒型ケース１０の一端部に入力光ファイバ１２とと出力光ファイバ１４を１個ずつ備えた２ポートデバイスであるから、筒型ケース１０の他端部が開放のままでは透過光が外部に放出されるため、何らかの形で塞ぐ必要がある。しかし、筒型ケース１０の他端部を単に蓋部で閉塞すると、蓋部内面での反射が生じ、その反射光が出力側に結合して反射減衰量特性を劣化させる問題が生じる。そこで本発明では、筒型ケース１０の他端部を、平滑で且つ光路に対して傾斜した内面を有する蓋部３０で閉塞する。蓋部３０の内面を平滑な面とすることで乱反射による光の拡散を防ぎ、且つ傾斜した面とすることで光の反射方向を光路から逸らし、出力光ファイバと再び結合するのを防止している。これによって、全波長での反射減衰量特性が改善される。

図２は、本発明に係る反射型光フィルタ装置の他の例を示している。基本的な構成は、図１と同様であるので、説明を簡略化するために、対応する部材には同一符号を付す。筒型ケース１０の一端部に、入力光ファイバ１０と出力光ファイバ１４とを平行に配置したフェルール１６が位置する。該フェルール１６はフェルールホルダ１８で保持され、筒型ケース１０の端面に衝合し取り付けている。前記筒型ケース１０の内部には、レンズ２０と光フィルタ素子３２を光路に沿ってその順に配置する。ここで使用する光フィルタ素子３２は、楔形状のガラス基板３４上に誘電体多層膜３６を形成した構造である。この光フィルタ素子３２は、蓋部３０の傾斜した内面で保持され、該蓋部３０を筒型ケース１０の他端部に装着する。つまり、この例では、蓋部３０がフィルタホルダを兼ねている。

この例でも、入力光ファイバ１２からの入力光はレンズ２０で集光され光フィルタ素子３２に入射し、一部の波長帯域の光が該光フィルタ素子３２を通過することで除去され、該光フィルタ素子３２で反射した残余の波長帯域の光が、出力光ファイバ１４に結合することで出力光は帯域阻止特性を発現する。光フィルタ素子３２を楔形としたことにより、透過光は蓋部３０の傾斜した内面で反射され、光路方向から逸れるため、出力光ファイバと再結合するのが防止される。この例の場合、光フィルタ素子の蓋部に接している面には通常のＡＲコート膜をつける必要はない。図２に示す構成は、蓋体がフィルタホルダを兼用しているため、筒型ケースを短くでき、装置をより一層小型化できる利点がある。

なお、筒型ケースは単一構造でもよいし複数の部材を組み合わせる構造でもよい。図１の構成では入力光ファイバを中心軸上に位置させ、出力光ファイバを中心軸からずらせて位置させているが、図２と同様に両方を中心軸に対称に配設してもよい。その場合には、誘電体多層膜が中心軸に垂直となるように設置する。レンズは球レンズでもよいし、勿論平凸レンズなどでもよい。

本発明によれば、必要とする帯域阻止出力特性とは逆の帯域通過フィルタ特性を有する光フィルタ素子を組み込めばよく、そのため必要な特性が容易に得られる利点がある。

図３は、蓋部の内面形状の違いが反射減衰量特性に及ぼす影響を示している。図３のＡは、本発明品（図１の構造）に対応するものである。蓋部の内面を光路に対して傾斜した平滑面とすることにより、光フィルタ素子の透過光を光路から逸れた方向に反射することで出力光ファイバに結合する恐れが無くなり、全波長にわたって反射減衰量特性の劣化を抑えることができる。図２の構造でも同様の結果が得られる。それに対して図３のＢは比較例であり、蓋部の内面を光路に対して垂直な面とした場合である。光フィルタ素子の透過光は該蓋体の内面で光路に沿った方向に反射されて戻るため、出力光ファイバに結合し反射減衰量特性の劣化が生じていることが分かる。

１０ 筒型ケース
１２ 入力光ファイバ
１４ 出力光ファイバ
１６ フェルール
２０ レンズ
２２ 光フィルタ素子
２４ ガラス基板
２６ 誘電体多層膜
２８ フィルタホルダ
３０ 蓋部

Claims (3)

1. 筒型ケースの一端部に、入力光ファイバと出力光ファイバを平行に配設したフェルールが位置し、前記筒型ケースの内部にレンズと光フィルタ素子が光路に沿ってその順に配置され、入力光ファイバからの入力光がレンズで集光されて光フィルタ素子に入射し、該光フィルタ素子での反射光が前記レンズによって出力光ファイバに結合するようにした光フィルタ装置であって、
   前記光フィルタ素子は、その透過光が帯域通過フィルタ特性を呈するものであり、それによって出力光ファイバからの出力光が帯域阻止特性を呈するようにし、前記筒型ケースの他端部が、平滑で且つ光路に対して傾斜した内面を有する蓋部で閉塞されていることを特徴とする反射型光フィルタ装置。
2. 光フィルタ素子は、平板状の透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光フィルタ素子が筒状のフィルタホルダの端面で保持され、筒型ケース内に収容されている請求項１記載の反射型光フィルタ装置。
3. 光フィルタ素子は、楔形状の透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光フィルタ素子が蓋部の傾斜した内面に接着され、該蓋部が筒型ケースの端部に装着されている請求項１記載の反射型光フィルタ装置。

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