JPH01136116A - 可変波長フィルタ - Google Patents
可変波長フィルタInfo
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- JPH01136116A JPH01136116A JP29548587A JP29548587A JPH01136116A JP H01136116 A JPH01136116 A JP H01136116A JP 29548587 A JP29548587 A JP 29548587A JP 29548587 A JP29548587 A JP 29548587A JP H01136116 A JPH01136116 A JP H01136116A
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- filter
- fabry
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- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、互いに波長の異なる複数の信号光を分波する
可変波長フィルタに関する。
可変波長フィルタに関する。
（従来の技術）
互いに波長の異なる複数の信号光の中から、任意の波長
の信号光を選択して分波する可変波長フィルタは、波長
分割多重通信や、波長交換において重要な役割を果す。
の信号光を選択して分波する可変波長フィルタは、波長
分割多重通信や、波長交換において重要な役割を果す。
例えばこの可変波長フィルタを波長分割多重通信の受信
側の分波器として用いれば、複数の信号光の中から特定
の信号光を、テレビのチャンネルを選択するように、選
ぶことが可能になる。従来このような可変波長フィルタ
として、ＤＦＢレーザを可変波長フィルタとして用いた
ものが報告されている。このフィルタでは、注入電流に
よって等価的な屈折率が変化することを利用して、フィ
ルタ特性を制御する。具体的には注入電流を増していく
とフィルタの透過波長が短波長側にシフトする。この時
利得も変化するから、透過光強度も同時に変化するが、
注入電流を制御することで透過波長を選択することがで
きる。
側の分波器として用いれば、複数の信号光の中から特定
の信号光を、テレビのチャンネルを選択するように、選
ぶことが可能になる。従来このような可変波長フィルタ
として、ＤＦＢレーザを可変波長フィルタとして用いた
ものが報告されている。このフィルタでは、注入電流に
よって等価的な屈折率が変化することを利用して、フィ
ルタ特性を制御する。具体的には注入電流を増していく
とフィルタの透過波長が短波長側にシフトする。この時
利得も変化するから、透過光強度も同時に変化するが、
注入電流を制御することで透過波長を選択することがで
きる。
このフィルタについては例えば西尾らによる、昭和６１
年度電子通信学会全国大会予講集１８４３に詳べられて
いる。
年度電子通信学会全国大会予講集１８４３に詳べられて
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
従来例に示したフィルタには次のような問題点があった
。最大の問題点は可変できる波長範囲が極めて狭いこと
である。実際、０．５ｎｍ程度のチューニングしかでき
ない、これは、注入電流に応じて透過波長はシフトする
が、あまり電流を大きくすると、レーザとして発振して
しまい、フィルタとして使えないからである。したがっ
て、選択できる信号光の数は数波以下に制限される。こ
の素子はフィルタとしての機能に加えて光アンプの機能
を有しているが、この点が利点であるとともに、反面透
過波長帯によってフィルタ特性すなわち、透過光強度や
透過波長の半値幅が大きく変化してしまい使いにくいと
いう欠点をともなっていた。
。最大の問題点は可変できる波長範囲が極めて狭いこと
である。実際、０．５ｎｍ程度のチューニングしかでき
ない、これは、注入電流に応じて透過波長はシフトする
が、あまり電流を大きくすると、レーザとして発振して
しまい、フィルタとして使えないからである。したがっ
て、選択できる信号光の数は数波以下に制限される。こ
の素子はフィルタとしての機能に加えて光アンプの機能
を有しているが、この点が利点であるとともに、反面透
過波長帯によってフィルタ特性すなわち、透過光強度や
透過波長の半値幅が大きく変化してしまい使いにくいと
いう欠点をともなっていた。
本発明の目的は、この問題点を改善し、可変波長範囲が
広く、かつ、フィルタ特性が大きく変化しない可変波長
フィルタを提供する゛ことにある。
広く、かつ、フィルタ特性が大きく変化しない可変波長
フィルタを提供する゛ことにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、互いの波長間隔Δλａがほぼ一定の複数の信号光を分
波する波長フィルタであって、２つの平行な反射鏡から
なるファプリーへロー干渉計の構造からなり、前記反射
鏡の間に屈折率が電気的に変化する物質が含ませてあり
、前記ファブリーベロー干渉計の透過波長間隔ΔλＣが
前記信号光の波長間隔Δλａとわずかに異なることを特
徴とする。
、互いの波長間隔Δλａがほぼ一定の複数の信号光を分
波する波長フィルタであって、２つの平行な反射鏡から
なるファプリーへロー干渉計の構造からなり、前記反射
鏡の間に屈折率が電気的に変化する物質が含ませてあり
、前記ファブリーベロー干渉計の透過波長間隔ΔλＣが
前記信号光の波長間隔Δλａとわずかに異なることを特
徴とする。
（作用）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の原理的な構造を示す図である。基本
的には、両端面の反射率がそれぞれＲ１，Ｒ２，長さが
Ｌ内部の屈折率がｎ、のファブリーベロー干渉計である
０通常のファブリーベロー干渉計と異なる点は、ｎ、を
電気的に制御できることである。長さしは、後に述べる
ように入射する信号光の波長間隔へλ、によっておおよ
そ決められる。第２図にこのフィルタの透過率と波長の
関係を示す、よく知られているように、ファブリーベロ
ー干渉計は入射光の波長に対して透過率が周期的に変化
する。第２図に実線で示したように、透過率が最大とな
るピーク波長の間隔Δλｔは Δλａ ＝−しシ２−（１） ２ ｎ ＊ Ｌ で表わされる。ここでλ０は入射光の中心波長である。
的には、両端面の反射率がそれぞれＲ１，Ｒ２，長さが
Ｌ内部の屈折率がｎ、のファブリーベロー干渉計である
０通常のファブリーベロー干渉計と異なる点は、ｎ、を
電気的に制御できることである。長さしは、後に述べる
ように入射する信号光の波長間隔へλ、によっておおよ
そ決められる。第２図にこのフィルタの透過率と波長の
関係を示す、よく知られているように、ファブリーベロ
ー干渉計は入射光の波長に対して透過率が周期的に変化
する。第２図に実線で示したように、透過率が最大とな
るピーク波長の間隔Δλｔは Δλａ ＝−しシ２−（１） ２ ｎ ＊ Ｌ で表わされる。ここでλ０は入射光の中心波長である。
またｎ、をΔｎ ＠ （＜（ｎ ＊ ）だけわずかに
変化させた時ピーク波長のシフト量Δλ〒は Δλａ＝λ。」口”−＜ ２ ＞ ｎ 。
変化させた時ピーク波長のシフト量Δλ〒は Δλａ＝λ。」口”−＜ ２ ＞ ｎ 。
となる、この時Δλａはほとんど変わらない、第２図で
はこの様子を実線から破線への変化として模式的に示し
ている。このような特性を有する可変波長フィルタを用
いて、信号光を選択する方法を次に説明する。第２図に
は、フィルタの透過特性とともに信号光の位置を示しで
ある。ここでは簡単のために信号光はλｌ〜λ１の３波
長とした。
はこの様子を実線から破線への変化として模式的に示し
ている。このような特性を有する可変波長フィルタを用
いて、信号光を選択する方法を次に説明する。第２図に
は、フィルタの透過特性とともに信号光の位置を示しで
ある。ここでは簡単のために信号光はλｌ〜λ１の３波
長とした。
まずフィルタの透過特性が実線で示されるような特性と
する。このときλ１だけが透過する０次にフィルタのｎ
、を変化させて透過特性を破線で示されるように変化さ
せる。すると今度は、λ１だけが透過する０次下、この
ようにして任意の波長の信号光を選択できる。ここで重
要な点はフィルタのピーク波長間隔ΔλＣと信号光の波
長間隔へλ、がごくわずかたけ異なるようにフィルタの
長さしを決めていることである。ΔλＣとΔλ。
する。このときλ１だけが透過する０次にフィルタのｎ
、を変化させて透過特性を破線で示されるように変化さ
せる。すると今度は、λ１だけが透過する０次下、この
ようにして任意の波長の信号光を選択できる。ここで重
要な点はフィルタのピーク波長間隔ΔλＣと信号光の波
長間隔へλ、がごくわずかたけ異なるようにフィルタの
長さしを決めていることである。ΔλＣとΔλ。
の差は小さければ小さいほど分波できる信号光の数を増
やすことができるが、その下限はおおよそ次式で決定さ
れる。
やすことができるが、その下限はおおよそ次式で決定さ
れる。
１Δλａ−Δλａ１〉Δ （３）ここ
でΔはフィルタの透過波長域の半値幅である。
でΔはフィルタの透過波長域の半値幅である。
（１）式乃至（３）式から、フィルタ長はおおよそ次式
のように決定すればよいことがわかる。
のように決定すればよいことがわかる。
または
また、分波できる信号光の数ｎは最大でとなる。ｎの値
はΔを小さくすることで拡大できる。Δは端面反射率Ｒ
１，Ｒ２が大きいほど小さくできる。
はΔを小さくすることで拡大できる。Δは端面反射率Ｒ
１，Ｒ２が大きいほど小さくできる。
次に、このような可変波長フィルタを働かせるために必
要な屈折率ｎ、の変化量Δｎ、を求める。
要な屈折率ｎ、の変化量Δｎ、を求める。
Δｎ、はビーク波長をピーク波長間隔Δλａたけシフト
できるような値であればよいから（１）式と（２）式を
等しいとして λ Δ” ２Ｌ （７）と
なる。したがって（７）式で示されるΔｎ、だけ屈折率
を変化させることができれば、最大（６）式で示される
数の信号光の中から任意の信号光を選択できる。
できるような値であればよいから（１）式と（２）式を
等しいとして λ Δ” ２Ｌ （７）と
なる。したがって（７）式で示されるΔｎ、だけ屈折率
を変化させることができれば、最大（６）式で示される
数の信号光の中から任意の信号光を選択できる。
以上は本発明の原理であるが、さらに本発明には次の利
点がある。すなわち、屈折率を変化させても、フィルタ
ーの消光比（最大透過率と最小透過率の比）と透過波長
域の半値幅Δがほとんど変化しないことである。それは
消光比と半値幅Δが主として端面反射率Ｒ１，Ｒ２だけ
に依存するからである。したがって屈折率変化によって
、同時に吸収損失が変化し、透過光強度が変化した場合
でも、フィルタとして最も重要な消光比と半値幅Δはほ
とんど変化しない。
点がある。すなわち、屈折率を変化させても、フィルタ
ーの消光比（最大透過率と最小透過率の比）と透過波長
域の半値幅Δがほとんど変化しないことである。それは
消光比と半値幅Δが主として端面反射率Ｒ１，Ｒ２だけ
に依存するからである。したがって屈折率変化によって
、同時に吸収損失が変化し、透過光強度が変化した場合
でも、フィルタとして最も重要な消光比と半値幅Δはほ
とんど変化しない。
（実施例）
第３図は本発明の第１の実施例を示す模式的な断面図で
ある。この可変波長フィルタは導波路型のファブリーベ
ロー干渉計であり、入射光は、多重量子井戸（ＭＱＷ）
から成る光ガイド層３０３に入射する。ＭＱＷ光ガイド
層３０３に電界をかけることにより、この層の等偏屈折
率を変え、フィルタ特性を変化させることができる。以
下具体的に素子の製作法と特性について述べる。
ある。この可変波長フィルタは導波路型のファブリーベ
ロー干渉計であり、入射光は、多重量子井戸（ＭＱＷ）
から成る光ガイド層３０３に入射する。ＭＱＷ光ガイド
層３０３に電界をかけることにより、この層の等偏屈折
率を変え、フィルタ特性を変化させることができる。以
下具体的に素子の製作法と特性について述べる。
製作は、ｎ−ＩｎＰ基板３０１の上に有機金属気相成長
法を用いてｎ−ＩｎＰクラッド層３０２．ノンドープＭ
ＱＷ光ガイド層３０３．ｐ−ＩｎＰクラッド層３０４．
ｐ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐキャブ１層３０５を順次に成
長する。ここでＭＱＷは６ｎｌｌのＩ ｎＧａＡｓ井戸
層と１０ｎｌのＩｎＰｎラバ９フ 期は２０周期である．成長後、横モード制御のために、
導波路をいわゆるリッジガイド型に加工した後、ｐ側と
ｎｒＭに電極３０６ 、 ３０７を形成する０次にへき
開によって素子を切り出し、両端面にアモルファスシリ
コンと５ｉｏｔの多層膜で高反射膜３１０を形成する。
法を用いてｎ−ＩｎＰクラッド層３０２．ノンドープＭ
ＱＷ光ガイド層３０３．ｐ−ＩｎＰクラッド層３０４．
ｐ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐキャブ１層３０５を順次に成
長する。ここでＭＱＷは６ｎｌｌのＩ ｎＧａＡｓ井戸
層と１０ｎｌのＩｎＰｎラバ９フ 期は２０周期である．成長後、横モード制御のために、
導波路をいわゆるリッジガイド型に加工した後、ｐ側と
ｎｒＭに電極３０６ 、 ３０７を形成する０次にへき
開によって素子を切り出し、両端面にアモルファスシリ
コンと５ｉｏｔの多層膜で高反射膜３１０を形成する。
反射率は両端面とも約９０％とした．（作用）の欄で述
べたようにフィルタ長は信号光の波長間隔でほぼ決定さ
れる。ここでは中心波長λ。１．５５１ｍ。
べたようにフィルタ長は信号光の波長間隔でほぼ決定さ
れる。ここでは中心波長λ。１．５５１ｍ。
波長間隔Δλ．３ｎｌ，信号光の数１０の場合の分波特
性について述べる。このとき、（５）式から、必要な長
さは、ｎ ＊ ＝３． ２ 、Δλ．＝３ｎｎ，Δ＝０
、２ｎｉ 、を用いてＬｊ１３４ＩＩｍとなる．ここで
はＬ＝１４０１Ｊｍとした．また、（７）式より必要な
屈折率変化量は５．５ｘｌＯ→となる．この値は、ＭＱ
Ｗへの電界印加によって用意に得られる．フィルタ特性
としては、印加電圧を０〜１０ｖまで変化させることに
よって１０波長の信号光を順次に選択できた．消光比は
１５ｄＢ以上が得られ、この値はフィルタの透過波長を
変化させてもほぼ一定に保持されていた。
性について述べる。このとき、（５）式から、必要な長
さは、ｎ ＊ ＝３． ２ 、Δλ．＝３ｎｎ，Δ＝０
、２ｎｉ 、を用いてＬｊ１３４ＩＩｍとなる．ここで
はＬ＝１４０１Ｊｍとした．また、（７）式より必要な
屈折率変化量は５．５ｘｌＯ→となる．この値は、ＭＱ
Ｗへの電界印加によって用意に得られる．フィルタ特性
としては、印加電圧を０〜１０ｖまで変化させることに
よって１０波長の信号光を順次に選択できた．消光比は
１５ｄＢ以上が得られ、この値はフィルタの透過波長を
変化させてもほぼ一定に保持されていた。
第４図は、本発明の第２の実施例を示す模式的な断面図
である．基本的には第１の実施例と同じであるが、こち
らは、入射光が基板に対してほぼ垂直に入射する構造と
なっている．したがって、第２図の構造は、フィルタへ
の入射光の結合が容易であり、また２次元のアレーを構
成することも可能である．製作法は第１の実施例とほぼ
同じである．異る点はＭＱＷ層４０３の周期が２００周
期と多いこと、および電ｆ！４０６，４０７は入射と出
射部分で除去され、この部分に高反射ＷＡ４１０が形成
されている点である．この素子の場合、長さを任意に制
御することは困難なこと、また屈折率変化を起こすＭＱ
Ｗ層がフィルタ長に比べて短いから、全体としての屈折
率変化が小さいことなどのため、分波できる波長数はあ
まり大きくできない．しがし、第１の実施例と同じ信号
光を入射したとき５波まで分波可能であった。
である．基本的には第１の実施例と同じであるが、こち
らは、入射光が基板に対してほぼ垂直に入射する構造と
なっている．したがって、第２図の構造は、フィルタへ
の入射光の結合が容易であり、また２次元のアレーを構
成することも可能である．製作法は第１の実施例とほぼ
同じである．異る点はＭＱＷ層４０３の周期が２００周
期と多いこと、および電ｆ！４０６，４０７は入射と出
射部分で除去され、この部分に高反射ＷＡ４１０が形成
されている点である．この素子の場合、長さを任意に制
御することは困難なこと、また屈折率変化を起こすＭＱ
Ｗ層がフィルタ長に比べて短いから、全体としての屈折
率変化が小さいことなどのため、分波できる波長数はあ
まり大きくできない．しがし、第１の実施例と同じ信号
光を入射したとき５波まで分波可能であった。
実施例では、屈折率を電気的に変化させる方法としてＭ
ＱＷの電界印加を用いたが、その他キャリア注入による
屈折率変化を用いても同様の効果が得られる．このとき
には、例えば第１の実施例のＭＱＷ光ガイド層３０３を
入射光に対して透明なＩｎＧａＡｓＰ層とし、この層に
キャリアを注入すればよい．また第１の実施例では導波
路の横モード制御構造としてリッジガイド型を用いたが
、埋め込み構造など他の構造でもよい．また、本発明は
実施例で説明した製作法以外の他の結晶成長法、例えば
液相エピタキシャル成長法を用いても実現可能であり、
さらにＧａＡｌＡｓ系など他の材料系にも適用できる。
ＱＷの電界印加を用いたが、その他キャリア注入による
屈折率変化を用いても同様の効果が得られる．このとき
には、例えば第１の実施例のＭＱＷ光ガイド層３０３を
入射光に対して透明なＩｎＧａＡｓＰ層とし、この層に
キャリアを注入すればよい．また第１の実施例では導波
路の横モード制御構造としてリッジガイド型を用いたが
、埋め込み構造など他の構造でもよい．また、本発明は
実施例で説明した製作法以外の他の結晶成長法、例えば
液相エピタキシャル成長法を用いても実現可能であり、
さらにＧａＡｌＡｓ系など他の材料系にも適用できる。
（発明の効果）
以上に述べてきたように、本発明によれば、可変波長範
囲が広く、かつ、フィルタ特性が大きく変化しない可変
波長フィルタが実現できる０例えば、ＭＱＷの電界効果
を利用した導波路型フィルタでは、波長間隔３ｎ１１の
１０波長の信号光を分波することが可能であった。また
、そのフィルタの消光比は１５ｄＢ以上とれた。
囲が広く、かつ、フィルタ特性が大きく変化しない可変
波長フィルタが実現できる０例えば、ＭＱＷの電界効果
を利用した導波路型フィルタでは、波長間隔３ｎ１１の
１０波長の信号光を分波することが可能であった。また
、そのフィルタの消光比は１５ｄＢ以上とれた。
第１図は本発明の原理的な構造を示す図、第２図はフィ
ルタの透過特性と信号光の波長の関係を示す図、第３図
は本発明の第１の実施例を示す模式的な断面図、第４図
は本発明の第２実施例を示す模式的な断面図である。 図において、３０１．４０１は基板、３０２．４０２は
クラッド層、３０３．３０４はＭＱＷ層、３０４，４０
４はクラッド層、３０５，４０５はキャップ層、３０６
，３０７，４０６，４０７は′ｒ４＠、３１０．４１０
は高反射膜である。
ルタの透過特性と信号光の波長の関係を示す図、第３図
は本発明の第１の実施例を示す模式的な断面図、第４図
は本発明の第２実施例を示す模式的な断面図である。 図において、３０１．４０１は基板、３０２．４０２は
クラッド層、３０３．３０４はＭＱＷ層、３０４，４０
４はクラッド層、３０５，４０５はキャップ層、３０６
，３０７，４０６，４０７は′ｒ４＠、３１０．４１０
は高反射膜である。
Claims (1)
- 互いの波長間隔Δλ＿ａがほぼ一定の複数の信号光を分
波する波長フィルタにおいて、２つの平行な反射鏡から
なるファブリーベロー干渉計の構造からなり、前記反射
鏡の間に屈折率が電気的に変化する物質が含ませてあり
、前記ファブリーベロー干渉計の透過波長間隔Δλ＿ｆ
が前記信号光の波長間隔Δλ＿ａとわずかに異なること
を特徴とする可変波長フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29548587A JPH01136116A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 可変波長フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29548587A JPH01136116A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 可変波長フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136116A true JPH01136116A (ja) | 1989-05-29 |
Family
ID=17821220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29548587A Pending JPH01136116A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 可変波長フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01136116A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04211220A (ja) * | 1989-12-12 | 1992-08-03 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光フィルタ |
| JPH06347734A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-22 | Nec Corp | 面型光スイッチ |
| JP2001013471A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-19 | Agilent Technol Inc | 光導素子 |
| US7162109B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-01-09 | Nec Corporation | Optical modulator and method of manufacturing same |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP29548587A patent/JPH01136116A/ja active Pending
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH04211220A (ja) * | 1989-12-12 | 1992-08-03 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光フィルタ |
| JPH06347734A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-22 | Nec Corp | 面型光スイッチ |
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| US7162109B2 (en) | 2004-03-30 | 2007-01-09 | Nec Corporation | Optical modulator and method of manufacturing same |
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