JP5475728B2 - Light filter - Google Patents

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Description

本発明は、光フィルターに関し、詳しくは低密度波長分割多重化(Coarse Wavelength Division Multiplexing，ＣＷＤＭ)に適用可能な光フィルターに関するものである。   The present invention relates to an optical filter, and more particularly to an optical filter applicable to low density wavelength division multiplexing (CWDM).

コンピューターの大量普及およびインターネット技術の迅速な発展に伴い、インターネットによってデータを迅速に取得し、サービスを提供する。光電気通信によって大量データ情報伝送を迅速に提供することができるようになるため、光電気産業はそれに関連する産業およびあらゆる階層の人々に注目されている。現在急成長してきた光電気産業は、電子工学(Electronics)と光学(Optics)とを相互に結合させて生じた応用領域であり、そのうち特に光学ネットワーク技術(optical networking)が人々に注目され、広汎に応用されている。   Acquire data and provide services quickly through the Internet, as computers become more popular and Internet technology develops rapidly. The optoelectronic industry is attracting attention from related industries and people of all levels, because optoelectronic communications can provide a large amount of data information transmission quickly. The optoelectronic industry, which has grown rapidly, is an application area created by combining electronics and optics. Among them, optical networking has attracted attention, and has been widely used. It has been applied to.

光学ネットワーク技術は、光ファイバー(optical fiber)をデータ伝送媒体として使用する通信技術である。光学ネットワーク技術により、複数の異なる処理システム（例えばコンピューターシステムまたは通話システム）の間にレーザービームによってアナログ信号またはデジタル信号を伝送することができる。レーザービームは、周波数が電波より高く、光ファイバーの中での損耗が極めて小さいため、伝送速度および伝送効率が従来の有線および無線式通信システムよりはるかに大きい。   The optical network technology is a communication technology that uses an optical fiber as a data transmission medium. Optical network technology allows analog or digital signals to be transmitted by laser beams between multiple different processing systems (eg, computer systems or call systems). Laser beams have a higher frequency than radio waves and very little wear in optical fibers, so their transmission speed and transmission efficiency are much greater than conventional wired and wireless communication systems.

光学ネットワーク技術では、最もよく使用されているのは低密度波長分割多重化(Coarse Wavelength Division Multiplexing，ＣＷＤＭ)である。低密度波長分割多重化は、光フィルター(Filter)および多重化装置(multiplexer)によって波長が異なる複数のチャンネルを同一の光ファイバーに統合し、かつ受信端上の多重分離装置(demultiplexer)によってあらゆる波長を分離させ、異なる光ファイバーに伝送する。低密度波長分割多重化に使用される光フィルターのろ過膜は、高屈折率フィルムと低屈折率フィルムとが交互に積層して構成した複数のファブリペロー共振器(Fabry-Perot resonator)を有する。ろ過膜上の空気端（Ａｉｒ）からガラス基板（Ｎｓ）までの構成の一つは下記の通りである。   In optical network technology, the most commonly used is low-density wavelength division multiplexing (CWDM). Low density wavelength division multiplexing integrates multiple channels with different wavelengths into the same optical fiber by optical filters and multiplexers, and demultiplexes on the receiving end to demultiplex all wavelengths. Separate and transmit to different optical fibers. A filter membrane of an optical filter used for low-density wavelength division multiplexing has a plurality of Fabry-Perot resonators formed by alternately laminating high refractive index films and low refractive index films. One of the configurations from the air end (Air) on the filtration membrane to the glass substrate (Ns) is as follows.

Ａｉｒ
Ｈ（ＬＨ）2 ２Ｌ（ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ（ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ（ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ６Ｌ（ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ（ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ６Ｌ（ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ（ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ（ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）3 ２Ｌ（ＨＬ）2 Ｈ
ＮS Air
H (LH) 2 2L (HL) 3
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 3 2L (HL) 2 H
N S

Ｈは光学的厚さがλ0／４の高屈折率フィルムである。Ｌは光学的厚さがλ0／４の低屈折率フィルムである。λ0は入射光の中心波長である。
上述した光フィルターの構成および多重化装置によって波長が異なる複数のチャンネルを同一の光ファイバーに統合する。
図１に示すように、上述した光フィルターは、チャンネル統合の目的を達成することができる。
なお、低密度波長分割多重化に適用可能な光フィルターは例えば、特許文献１に開示されている。 H is a high refractive index films of optical thickness λ 0/4. L is a low refractive index film of optical thickness λ 0/4. λ 0 is the center wavelength of the incident light.
A plurality of channels having different wavelengths are integrated into the same optical fiber by the configuration of the optical filter and the multiplexing device.
As shown in FIG. 1, the above-described optical filter can achieve the purpose of channel integration.
An optical filter applicable to low density wavelength division multiplexing is disclosed in, for example, Patent Document 1.

特開２００６−３０９９６号公報JP 2006-30996 A

しかしながら、上述した光フィルターは、チャンネルの阻止帯域(stopband)を縮減することはできない。それぞれのチャンネルは、帯域幅（band width）が一定である。阻止帯域が大き過ぎる場合、隣り合うチャンネルが相互に干渉し、光学ネットワーク技術による情報通信の品質に影響を与えてしまう。   However, the optical filter described above cannot reduce the stopband of the channel. Each channel has a constant bandwidth. When the stop band is too large, adjacent channels interfere with each other, affecting the quality of information communication by optical network technology.

上記問題を解決するため、本発明は、チャンネルの阻止帯域(stopband)を縮減することが可能な光フィルターを提供することを目的とする。   In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide an optical filter capable of reducing a stopband of a channel.

上述の目的を達成するために、本発明による光フィルターは、ガラス基板およびろ過膜を備える。ろ過膜は、ガラス基板に配置され、高屈折率フィルムと低屈折率フィルムとが交互に積層して構成した複数のファブリペロー共振器(Fabry-Perot resonator)を有する。高屈折率フィルムおよび低屈折率フィルムは、基本の光学的厚さが入射光の中心波長の四分の一（即ちλ0／４）である。ファブリペロー共振器は、順によってガラス基板に重なり、かつ二層の高反射フィルムと、二層の高反射フィルムの間に位置する一層の隔離層とを有する。 In order to achieve the above object, an optical filter according to the present invention includes a glass substrate and a filtration membrane. The filtration membrane is disposed on a glass substrate and has a plurality of Fabry-Perot resonators formed by alternately laminating high refractive index films and low refractive index films. High refractive index film and the low refractive index film, the optical thickness of the base is one-quarter of the center wavelength of the incident light (i.e. λ 0/4). The Fabry-Perot resonator has two layers of high-reflection films and a single isolation layer positioned between the two layers of high-reflection films, which overlap the glass substrate in order.

ろ過膜において、ガラス基板に最も近いファブリペロー共振器の隔離層およびガラス基板から最も遠いファブリペロー共振器の隔離層は、光学的厚さが基本の光学的厚さの４倍以上１４倍以下である。   In the membrane, the Fabry-Perot resonator isolation layer closest to the glass substrate and the Fabry-Perot resonator isolation layer farthest from the glass substrate have an optical thickness of 4 to 14 times the basic optical thickness. is there.

ろ過膜中のガラス基板に最も近いファブリペロー共振器の隔離層は、光学的厚さが基本の光学的厚さの４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、および１４倍のいずれか一つであることが好ましい。   The Fabry-Perot resonator isolation layer closest to the glass substrate in the filtration membrane has an optical thickness of 4, 6, 8, 10, 12, or 14 times the basic optical thickness. It is preferable that it is one.

ろ過膜中のガラス基板から最も遠いファブリペロー共振器の隔離層は、光学的厚さが基本の光学的厚さの４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、および１４倍のいずれか一つであることが好ましい。
本発明は、上述した構成によってチャンネルの阻止帯域を縮減することができる。 The Fabry-Perot resonator isolation layer farthest from the glass substrate in the filtration membrane has an optical thickness of 4, 6, 8, 10, 12, or 14 times the basic optical thickness. It is preferable that it is one.
The present invention can reduce the stop band of the channel by the above-described configuration.

従来の光フィルターのチャンネルの波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the waveform of the channel of the conventional optical filter. 本発明の一実施形態による光フィルターを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical filter by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による光フィルターのチャンネルの波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the waveform of the channel of the optical filter by one Embodiment of this invention.

以下、本発明による光フィルターを図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図２に示すように、本発明の一実施形態による光フィルター１は、低密度波長分割多重化(Coarse Wavelength Division Multiplexing，ＣＷＤＭ)に適用され、かつガラス基板１０およびろ過膜２０を備える。本実施形態において、例として入射光の中心波長を１５３０ｎｍに設定して説明を進める。 Hereinafter, an optical filter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
As shown in FIG. 2, an optical filter 1 according to an embodiment of the present invention is applied to low density wavelength division multiplexing (CWDM), and includes a glass substrate 10 and a filtration membrane 20. In the present embodiment, the description will be made with the center wavelength of incident light set to 1530 nm as an example.

ガラス基板１０は、シリカ、バリウム、リチウム、およびナトリウムから組成される。
ろ過膜２０は、ガラス基板１０に配置され、高屈折率フィルムと低屈折率フィルムとが交互に積層して構成した九つのファブリペロー共振器(Fabry-Perot resonator)２２を有する。ファブリペロー共振器２２は、二層の高反射フィルム２２１と、二層の高反射フィルム２２１の間に位置する一層の隔離層２２２とから構成される。高屈折率フィルムおよび低屈折率フィルムは基本の光学的厚さがλ0／４（即ち３８２．５ｎｍ）である。低屈折率フィルムは、シリカ材質から構成され、屈折率が１．３８以上１．４４以下である。高屈折率フィルムは、酸化タンタル材質から構成され、屈折率が２．１以上２．７以下である。 The glass substrate 10 is composed of silica, barium, lithium, and sodium.
The filtration membrane 20 is disposed on the glass substrate 10 and has nine Fabry-Perot resonators 22 formed by alternately laminating high refractive index films and low refractive index films. The Fabry-Perot resonator 22 includes a two-layer high reflection film 221 and a single isolation layer 222 positioned between the two layers high reflection film 221. High refractive index film and the low refractive index film is optical thickness of the base is λ 0/4 (i.e., 382.5nm). The low refractive index film is made of a silica material and has a refractive index of 1.38 or more and 1.44 or less. The high refractive index film is made of a tantalum oxide material and has a refractive index of 2.1 or more and 2.7 or less.

ろ過膜２０において、九つのファブリペロー共振器２２の順は、下記に示した通りである。
Ｈ（ＬＨ）2 ４Ｌ （ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ （ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ （ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ６Ｌ （ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ （ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ６Ｌ （ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）4 ６Ｌ （ＨＬ）4
Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ （ＨＬ）3
Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ （ＨＬ）2 Ｈ
ＮS In the filtration membrane 20, the order of the nine Fabry-Perot resonators 22 is as shown below.
H (LH) 2 4L (HL) 3
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 3 4L (HL) 2 H
N S

Ｈは光学的厚さがλ0／４の高屈折率フィルムである。Ｌは光学的厚さがλ0／４の低屈折率フィルムである。Ｎｓはガラス基板である。
従来の光フィルターとの違いは、光フィルター１のろ過膜２０にガラス基板１０に最も近い第一ファブリペロー共振器２２およびガラス基板１０から最も遠い第九ファブリペロー共振器２２を配置することである。 H is a high refractive index film of optical thickness λ 0/4. L is a low refractive index film of optical thickness λ 0/4. Ns is a glass substrate.
The difference from the conventional optical filter is that the first Fabry-Perot resonator 22 closest to the glass substrate 10 and the ninth Fabry-Perot resonator 22 farthest from the glass substrate 10 are arranged on the filter membrane 20 of the optical filter 1. .

上述した構成により、第一ファブリペロー共振器２２は、Ｈ（ＬＨ）3 ４Ｌ （ＨＬ）2 Ｈである。Ｈ（ＬＨ）3および（ＨＬ）2 Ｈは、第一ファブリペロー共振器２２の高反射フィルム２２１である。Ｈ（ＬＨ）3および（ＨＬ）2 Ｈの間の４Ｌは、第一ファブリペロー共振器２２の隔離層２２２である。第九ファブリペロー共振器２２は、Ｈ（ＬＨ）2 ４Ｌ （ＨＬ）3である。Ｈ（ＬＨ）2および（ＨＬ）3は、第九ファブリペロー共振器２２の高反射フィルム２２１である。Ｈ（ＬＨ）2および（ＨＬ）3の間の４Ｌは、第九ファブリペロー共振器２２の隔離層２２２である。 With the above-described configuration, the first Fabry-Perot resonator 22 is H (LH) 3 4L (HL) 2 H. H (LH) 3 and (HL) 2 H are the highly reflective films 221 of the first Fabry-Perot resonator 22. 4 L between H (LH) 3 and (HL) 2 H is the isolation layer 222 of the first Fabry-Perot resonator 22. The ninth Fabry-Perot resonator 22 is H (LH) 2 4L (HL) 3 . H (LH) 2 and (HL) 3 are the highly reflective films 221 of the ninth Fabry-Perot resonator 22. 4L between H (LH) 2 and (HL) 3 is the isolation layer 222 of the ninth Fabry-Perot resonator 22.

図３に示すように、本発明は、第一ファブリペロー共振器２２および第九ファブリペロー共振器２２の隔離層２２２の光学的厚さを基本の光学的厚さの４倍まで増やす。これにより、チャンネルの阻止帯域(stopband)を縮減することができるだけでなく、チャンネルが隣り合う別のチャンネルを妨害することがなく、光学ネットワーク技術による情報通信の品質を向上させることができる。   As shown in FIG. 3, the present invention increases the optical thickness of the isolation layer 222 of the first Fabry-Perot resonator 22 and the ninth Fabry-Perot resonator 22 to four times the basic optical thickness. Accordingly, not only can the channel stopband be reduced, but also the channel can be prevented from interfering with another adjacent channel, and the quality of information communication using the optical network technology can be improved.

一方、本発明において、チャンネルの波形が歪まないという条件下で、ガラス基板に最も近いファブリペロー共振器の隔離層の光学的厚さと、ガラス基板から最も遠いファブリペロー共振器の隔離層の光学的厚さとを、環境または需要に応じて基本の光学的厚さの４倍以上１４倍以下に変更することができる。特に、需要に応じて隔離層の光学的厚さを基本の光学的厚さの６倍、８倍、１０倍、１２倍または１４倍に変更することが好ましい。   On the other hand, in the present invention, under the condition that the waveform of the channel is not distorted, the optical thickness of the Fabry-Perot resonator isolation layer closest to the glass substrate and the optical thickness of the Fabry-Perot resonator isolation layer farthest from the glass substrate are measured. The thickness can be changed from 4 times to 14 times the basic optical thickness according to the environment or demand. In particular, it is preferable to change the optical thickness of the isolation layer to 6, 8, 10, 12, or 14 times the basic optical thickness according to demand.

以上、本発明は、上述した実施形態に限定されない。ガラス基板に最も近いファブリペロー共振器の隔離層の光学的厚さと、ガラス基板から最も遠いファブリペロー共振器の隔離層の隔離層の光学的厚さとを増加させることによってチャンネルの阻止帯域を縮減する目的を達成することができる方法でさえあれば、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。   As mentioned above, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Reduce the channel stopband by increasing the optical thickness of the Fabry-Perot resonator isolation layer closest to the glass substrate and the optical thickness of the Fabry-Perot resonator isolation layer furthest from the glass substrate Any method that can achieve the object can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１ ：光フィルター、
１０ ：ガラス基板、
２０ ：ろ過膜、
２２ ：ファブリペロー共振器、
２２１：高反射フィルム、
２２２：隔離層。 1: Light filter,
10: Glass substrate,
20: filtration membrane,
22: Fabry-Perot resonator,
221: highly reflective film,
222: Isolation layer.

Claims (9)

ガラス基板と、
前記ガラス基板に配置され、高屈折率フィルムおよび低屈折率フィルムが交互に積層して構成した複数のファブリペロー共振器(Fabry-Perot resonator)を有するろ過膜と、
を備え、
前記高屈折率フィルムおよび前記低屈折率フィルムは、基本の光学的厚さが入射光の中心波長の四分の一であり、
前記複数のファブリペロー共振器は、前記ガラス基板に重なり、二層の高反射フィルム、および前記二層の高反射フィルムの間に位置する一層の隔離層を有し、
前記ろ過膜は、前記ガラス基板に最も近いファブリペロー共振器の隔離層および前記ガラス基板から最も遠いファブリペロー共振器の隔離層の光学的厚さが前記基本の光学的厚さの４倍以上１４倍以下であり、
前記ろ過膜は、九つの前記ファブリペロー共振器が積層して形成され、配列方式が、
Ｈ（ＬＨ） 2 ＡＬ（ＨＬ） 3
Ｈ（ＬＨ） 3 ４Ｌ（ＨＬ） 3
Ｈ（ＬＨ） 4 ６Ｌ（ＨＬ） 4
Ｈ（ＬＨ） 3 ６Ｌ（ＨＬ） 3
Ｈ（ＬＨ） 4 ６Ｌ（ＨＬ） 4
Ｈ（ＬＨ） 3 ６Ｌ（ＨＬ） 3
Ｈ（ＬＨ） 4 ６Ｌ（ＨＬ） 4
Ｈ（ＬＨ） 3 ４Ｌ（ＨＬ） 3
Ｈ（ＬＨ） 3 ＢＬ（ＨＬ） 2 Ｈ
Ｎｓ
であり、
λ 0 は、前記入射光の中心波長であり、
Ｈは、光学的厚さがλ 0 ／４の高屈折率フィルムであり、
Ｌは、光学的厚さがλ 0 ／４の低屈折率フィルムであり、
Ｎｓは、ガラス基板であり、
Ａは、４以上１４以下であり、
Ｂは、４以上１４以下であることを特徴とする光フィルター。 A glass substrate;
A filtration membrane having a plurality of Fabry-Perot resonators arranged on the glass substrate and configured by alternately laminating high refractive index films and low refractive index films;
With
The high refractive index film and the low refractive index film have a basic optical thickness that is a quarter of the center wavelength of incident light,
The plurality of Fabry-Perot resonators overlap the glass substrate, and have two layers of high-reflection films, and one isolation layer located between the two layers of high-reflection films,
In the filtration membrane, the optical thickness of the Fabry-Perot resonator isolation layer closest to the glass substrate and the Fabry-Perot resonator isolation layer farthest from the glass substrate is greater than or equal to four times the basic optical thickness. double Ri der below,
The filtration membrane is formed by stacking nine Fabry-Perot resonators, and the arrangement method is
H (LH) 2 AL (HL) 3
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 6L (HL) 3
H (LH) 4 6L (HL) 4
H (LH) 3 4L (HL) 3
H (LH) 3 BL (HL) 2 H
Ns
And
λ 0 is the center wavelength of the incident light,
H is a high refractive index film of optical thickness lambda 0/4,
L is a low refractive index film of optical thickness lambda 0/4,
Ns is a glass substrate,
A is 4 or more and 14 or less,
B is 4 or more and 14 or less, The optical filter characterized by the above-mentioned. 前記ろ過膜中の前記ガラス基板に最も近い前記ファブリペロー共振器の前記隔離層は、光学的厚さが前記基本の光学的厚さの４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、および１４倍のいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。   The isolation layer of the Fabry-Perot resonator closest to the glass substrate in the filtration membrane has an optical thickness of 4, 6, 8, 10, 12 times the basic optical thickness, The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter is any one of 14 and 14 times. 前記ろ過膜中の前記ガラス基板から最も遠い前記ファブリペロー共振器の前記隔離層は、光学的厚さが前記基本の光学的厚さの４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、および１４倍のいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。   The isolation layer of the Fabry-Perot resonator farthest from the glass substrate in the filtration membrane has an optical thickness of 4, 6, 8, 10, 12 times the basic optical thickness, The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter is any one of 14 and 14 times. 前記入射光の中心波長は、１５３０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。   The optical filter according to claim 1, wherein a center wavelength of the incident light is 1530 nm. 前記低屈折率フィルムは、屈折率が１．３８以上１．４４以下であることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。   The optical filter according to claim 1, wherein the low refractive index film has a refractive index of 1.38 or more and 1.44 or less. 前記低屈折率フィルムは、シリカ材質から構成されることを特徴とする請求項５に記載の光フィルター。   The optical filter according to claim 5, wherein the low refractive index film is made of a silica material. 前記高屈折率フィルムは、屈折率が２．１以上２．７以下であることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。   The optical filter according to claim 1, wherein the high refractive index film has a refractive index of 2.1 to 2.7. 前記高屈折率フィルムは、酸化タンタル材質から構成されることを特徴とする請求項７に記載の光フィルター。   The optical filter according to claim 7, wherein the high refractive index film is made of a tantalum oxide material. 前記配列方式において、前記Ａは、４、６、８、１０、１２または１４のいずれか一つであり、
前記Ｂは４、６、８、１０、１２または１４のいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の光フィルター。 In the arrangement system, the A is any one of 4, 6, 8, 10, 12, or 14.
The optical filter according to claim 1 , wherein the B is any one of 4, 6, 8, 10, 12, or 14.
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