JPH03274509A

JPH03274509A - 光周波数フィルタ

Info

Publication number: JPH03274509A
Application number: JP2073256A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tatsuta; 立田　光廣; Tsuneo Horiguchi; 常雄堀口; Izumi Mikawa; 泉三川; Hiroshi Ishihara; 石原　浩志
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2685620B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分針〉本発明は光周波数フィルタに関し、低損失で光学的結合
を実現し得るよう工夫したものである。

〈従来の技術〉光周波数フィルタは各踵レーザの特性評価、光の吸収・
放出現象を伴なう重々の光学現象の分光測定、光周波数
多重通信における分波手段、若しくは微弱信号光の高精
度測定等のために必要である。

従来技術に係る代表的な光周波数フィルタとしてファブ
リ・ベロ・エタロンと呼称されるものが周知である。こ
のファブリ・ベロ・エタロンは、平行度の高い平面板の
２つの反射面における光の多重反射現象を利用するもの
である。第６図はその原理説明図であって、符号工はエ
タロン材料である。エタロン材料１の屈折寧をｎ１厚さ
をＩとすると、エタロン材料１の入射端面１−１上の１
点０から入射した波長λの光の一部は、光線ＯＣＡ、と
なってエタロン材料１を透過するが、一部はエタロン材
料１内部で反射し、光＠　ＯＣＢ　Ａ　Ａ。

等の多重反射光を生じる。

１往復だけ光路差のある２つの出射光線の位相差δは、
エタロン材料１内の屈折角θを用いて次式であられされ
る。

δ冨４π！１１（至）θ／λ　　　　　　・（１１した
がって透過率最大の条件は５ｍを任意の整数として、 δ＝２ｍ７　　　　　　　　　　　　　　中（２）と示
される。ここで光速度を０１光周波数をνとすれば、Ｃ＝νλ　　　　　　　　　　　・・・（３）の関係よ
り、ｎ次の透過光周波数υ７は次式であられされる。

ν＝　ｍ　Ｃ／　２　ｎ　ｌ慟θ　　　　　　　・・（
４）第７図はエタロン材料１の入射端面１−１と出射端
面１−２における反射率Ｒを考慮して計算されたファブ
リ・ペロ・エタロンの透過特性を示したグラフであり、
横軸は光の周波数、縦軸は透過率が採っである（Ｍ、Ｂ
ｏｒｎ　ａｒｉｄＥ、　Ｗｏｌｆ、　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌ
ｅｓ　ｏｆ　０ｐｔｉｃｓ、　３ｄ　Ｅｄ、　Ｎｅｗ　
Ｙｏｒｋ。

Ｐｅｒｇａｍｏｎ、　１９６５．　Ｃｈａｐ、　７より
）。

この理論特性は多くの実験によって確認されており、フ
ァブリ・ベロ・エタロンはすぐれた光周波数フィルタど
して広く用いられている。

〈発明が解決しようとするｌｌ！題〉前記ファブリ・ペロ・エタロンは多重反射時の光損失を
小さくするために２つの反射面の平行度をきわめて良好
にする必要があり、用いる光束の太さに比べて十分大き
い反射面を必要としていた。また、入射光は平行光束で
ある必要があるため、光フアイバ出射光の分光に用いる
ためにはコリメータ　（放射光を平行光に変換するレン
ズ系）を必要とし、挿入損失が増大するという問題があ
った。

かかる問題点を解決するためにファイバ・ファブリ・ベ
ロ干渉計なるものが提案されている（Ｊ、５ｔｏｎｅ　
ｅｔ　ａｌ、、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、ＬｅｔｔＪｏｌ、２
３＆　Ｉｓ、　ｐｐ、　７１Ｎ−７８３，１９８７）。

このファイバ・フアブリ・ペロ干渉計は、第８図に示す
ように、フェルール０１，０２で固定された光ファイバ
０３の両端面を鏡面０４．Ｏ５に加工することにより多
重反射干渉計を構成するもので、光ファイバ０３の光電
磁界とじこめ効果により、光ファイバ０３の端面の平行
度の要求値が緩和されている。また、外径０．１ｍ程度
の光ファイバ０３を用いているため、全体の寸法はきわ
めて小型化されている。

ところが、このファイバ・ファブリ・ペロ干渉計への光
の入・出射手段については依然として未解決であり、先
人出射手段を含めた寸法、並びに挿入損失は勇足できる
ものではなかった。

なお、第８図中、０６，０７はフェルールＯｎ、０２に
固着されたスペーサリングであり、これらスペーサリン
グ０６，０７に跨がってピエゾ素子０８が固着しである
。かくて、ピエゾ素子０８に対する電圧の印加によりス
ペーサリング０６，０７ｒＩ４の距離を伸長し、この間
の光ファイバ０３の長さを変化させることにより共振周
波数を変化させるようになっている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、小型にして装
着が容易であり、しかも結合損失が小さい光周波数フィ
ルタを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉上記目的を達成する本発明の構成は、（１）　　中心軸に沿って光ファイバが配設されるとと
もに、両端面に夫々反射膜を有する柱状のファイバ・フ
アブリ・ペロ干渉素子と、周面の一部を軸方向に切欠い
て形成した溝を有するとともに、中央部に前記ファイバ
・ファブリ・ベロ干渉素子を挿入してアダプタハウジン
グ内に収納した筒状の割りスリーブと、ファイバ・フアブリ・ペロ干渉素子の光ファイバの両端
面と第１及び第２の光ファイバの夫々の端面とが夫々相
対向するよう割りスリーブの再開口端からこの割りスリ
ーブに夫々押入されるとともに、夫々の中心軸に沿って
前記第１及び第２の光ファイバが配設されている第１及
び第２の光コネクタフェルールとを有すること、（２）第１及び第２の光コネクタフェルールと、アダプ
タハウジング及び割りスリーブとは相互に着脱可能であ
ること、（３）　　アダプタハウジングは、ファイバ・フアブリ
・ペロ干渉素子の温度を測定する感温素子と、感温素子
が検出した温度に基づきこの温度が設定目標温度になる
ようファイバ・ファブリ・ベロ干渉素子を加熱若しくは
冷却する加熱冷却素子とを内蔵することを特徴とする。

く作　　　用〉上記構成の本発明によれば、ファイバ・ファブリ・ベロ
干渉素子と第１及び第２の光コネクタフェルールとが割
レスリーブの調心作用により低損失で光結合される。即
ち、コリメート系、光入射光学系を用いることな（低損
失な光結合が可能となる。

また、ファイバ・フアブリ・ペロ干渉素子は常に一定の
周波数特性を有するようその温度が制御される。

〈実　施　例〉以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を概念的に示す説明図で
ある。同図中、２はアダプタハウジング、３は割りスリ
ーブ、４−１．４−２は第１及び第２の光コネクタフェ
ルール、５−１，５−２は光入射あるいは出射用の光フ
ァイバ、６はファイバ・フアブリ・ペロ干渉素子である
。

第２図は上記実施例を構成する各部品を示す説明図であ
る。同図に示すように、アダプタハウジング２はパイプ
形状の部材で、ステンレス等、剛性の大きい材質ででき
ているため、人が指で扱う程度の外力（数１０〜ｖｉ、
１００グラム）によっては太き（は変形しない。割りス
リーブ３はリン青銅等の弾力性の大きい材質でできたパ
イプであって、軸方向に一部切り欠いた構造をしており
、後に述べろように、この内部に収納される円柱状物体
である光コネクタフェルール４−１，４−２及びファイ
バ・フアブリ・ペロ干渉素子６の軸合を実現する。光コ
ネクタフェルール４−１゜４−２は、光ファイバ５−１
．５−２の端部に円柱状の７エルールを取りつけたもの
であって、光ファイバ５−１．５−２がフェルールの中
心軸に沿うよう調整されており、現在ＦＣコネクタ、Ｐ
Ｃコネクタ等の名称で広く用いられている光フアイバコ
ネクタ端末と同一の構造となっている。ファイバ・フア
ブリ・ペロ干渉素子６は中心軸に沿って光ファイバ７が
配設されたフェルールを適当な長さ！に切断した後両端
面に高反射率加工をほどこしたものである。その長さＩ
はフリー・スペクトラル・レンジ（ＦＳＲ）とよばれろ
共振周波数間隔、すなわち、第７図に示した（シフ＋、
−ν、、）の値をどの程度に設計するかにより、（４）
式から定められる。１例をあげれば、石英系光ファイバ
を用いる場合には、Ｉ＝４−とすると、波長１３μｍに
おいてＦＳＲ＝２６Ｇ）ｌｚとなる。

ファイバ・フアブリ・ペロ干渉計の両端面の反射率は透
過域・周波数幅の設計値により定められる。すなわち、
第７図に示したように、反射率Ｒが大きくなるほど透過
域の周波数幅は狭くなるため、目的に応じてＲの値が適
切に選択すれば良い。因に、現在誘電体多層膜の蒸着技
術により、反射率９０％以上の加工も容易に実現されて
いる。

かかる本実施例において、光コネクタフエｙ’ｂ−ル４
−１　、４−２　、及びファイバ・フアブリ・ペロ干渉
素子６の外径はほぼ同一であるので、これらを割りスリ
ーブ３内に押入すると、割りスリーブ３の弾力性を利用
した調心効果によりこれら３つの円柱形状部品である光
コネクタフェルール４−１．４−２及びファイバ・ファ
ブリ・ペロ干渉素子６の軸が高精度に一致する。かかる
作用は本質的には現在実用に供されている光フアイバコ
ネクタのアダプタ内の嵌合、調心性用と同じである。

＋０すなわち、フェルール外径２．５００　　ｏ、ｏ３ｗｍ
、ファイバ偏心０．５μｍＡＪ下の２つの光コネクタフ
ェルール４−１．４−２を割リスリーブ３内で結合する
場合、平均結合損失０．２ｄＢす下が実現されている。

本実施例においてはこの割りスリーブ３によるフェルー
ル内ファイバの調心効果を２段階用いている。すなわち
、第１の光コネクタフェルール４−１とファイバ・ファ
ブリ・ペロ干渉素子６の結合、及びファイバ・ファブリ
・ペロ干渉素子６と第２の光コネクタフェルール４−２
の結合を同一の割りスリーブ３の中で実現している。ま
た、アダプタハウジング２は、割りスリーブ３に無理な
外力が加わって軸ずれが生じるのを防ぐ。

第３図は本発明の第２の実施例を示す斜視図である。同
図に示すように、本実施例においては、光コネクタフェ
ルール４−１．４−２とアダプタハウジング２が互いに
ネジ固定可能な構造となっている。

すなわち１、アダプタハウジング２は光コネクタフェル
ール４−２と共に光ファイバ５−２に取り付けられたカ
ップリングナツト８−２と結合するためのネジがきざま
れた２つの外枠９−１ｐ９−２と、この２つの外枠９−
１ｐ９−２の内側に収納された２つの割りスリーブ収納
筒１０−１．１０−２の、合計４つの部品で構成されて
いる。２つの外枠９−１゜９−２は各々に設けられた穴
を用いて、図示していないネジにより固定され一体化さ
れる。

このとき割りスリーブ収納１ｊｌｏ−１，１０−２は外
枠９−１．９−２の内部に固定され、また割咋スリーブ
３は割りスリーブ収納筒１０−１゜１０−２の内部に適
当な隙間を含んで収納され、この中央部にファイバ・フ
ァブリ・ペロ干渉素子６が割りスリーブ３の弾性とまさ
っ力により固定、収納される。一方、光ファイバ５−２
側は、通常の光フアイバコネクタと同様に、アダプタハ
ウジング外枠９−２に刻設されたネジと結合するための
カップリングナツト８−２と、光コネクタフェルール４
−２に適当な押しつけ力を与えるためのスプリング１１
−２等をそなえており、全体として光フアイバコネクタ
プラグを構成している。

第３図には光ファイバ５−２を含むコネクタプラグのみ
が図示されているが、図示されていない光ファイバ５−
１についても光コネクタフ二ルール４−１、カップリン
グナツト、スプリング等がとりつけられ、光コネクタプ
ラグと同一の構造となっている。

本実施例の構成において、光入射、出射用ファイバの端
末には一般に用いられている光フアイバコネクタプラグ
規格品を用いることができる。すなわちファイバ・ファ
ブリ・ペロ干渉素子６と、これを収納する割りスリーブ
３、並びにこれを収納するアダプタハウジング２を任意
の２つの光フアイバコネクタプラグと組み合せて、容易
に脱着して光周波数フィルタとすることができる。

第４図は上記第２の実施例の特性の実測例である。ファ
イバ・ファブリ・ペロ干渉素子６の長さＩは４ｍとし、
反射膜加工はイオンアシスト法による醜電体多層膜作成
により、反射率９７％とした。実測された共振周波数間
隔（フリースベクトラルレンジ）は波長１．３１９μｍ
の光に対して２４．７　ＧＨｚであり、設計値２５．６
　ＧＨｚとほぼ一致している。

フィルタ透過特性は第４図にみちれるように、半値全幅
４８０ＭＨｚが得られている。

第８図は本発明の第３の実施例を概念的に示す説明図で
ある。同図中、１１は加熱冷却素子、１２は感温素子、
１３は制御装置である。

周知の通り、媒質の光路長（屈折率と長さの積）は温度
とともに変化する。従って、光周波数フィルタの透過周
波数も温度とともに変化する。そこで、光周波数フィル
タの透過周波数を所望の値に設定するため、あるいは一
定の値に固定するためには、フィルタの温度を所定の値
だけ変化させたり、一定の値に固定する必要がある。

本発明の第３の実施例はそのような機能をそなえた光周
波数フィルタである。すなわち、アダプタハウジング２
内に内蔵された感温素子１２によりファイバ・ファブリ
・ペロ干渉素子６の温度を測定するようになっている。

このとき、感温素子１２としてはサーミスタなどが用い
られ、測定された温度信号は制御装置１３に入力される
。制御装置１３では測定温度と設定目標温度により、加
熱あるいは冷却用の電流あるいは電圧を設定し、これを
加熱冷却素子１１に出力する。加熱冷却素子１１として
はベルチェ素子が小型であり適している。

以上の説明かられかるように、Ｗｔ温素子１２、加熱冷
却素子１１ともにファイバ・ファブリ・ペロ干渉素子６
の温度の制御のためのものであるから、可能な限りファ
イバ・ファブリ・ペロ干渉素子６の近くに配置されるの
が望ましい。また、アダプタハウジング２は熱伝導度が
大きく、ファイバ・ファブリ・ペロ干渉素子６の全体の
温度が均一になるようにするものであることが望ましい
。

制訂装置１３はその機能上、アダプタハウジング２内に
内蔵されていてもよいし、あるいは第５図に示すように
アダプタハウジング２とは別個に配置され、電力・信号
ｓ１４゜１５により加熱冷却素子１１、感温素子１２と
接続してもよい。

かかる構造とすることにより、ファイバ・ファブリ・ペ
ロ干渉素子６の温度を所望の値に変更、固定することが
できる。このため、光周波数フィルタの透過周波数域を
所望の値に変更・固定することができる。

本発明の第２の実施例において、アダプタハウジング２
にコネクタプラグ固定用ネジをもうけることにより、規
格品として広く流通している光フアイバコネクタプラグ
との互換性が得られることを述べたが、この利点につい
ては実施例においても同様である。すなわち、アダプタ
ハウジング２を第３図に示すようにネジを刻設した外枠
８−１，８−２、割りスリーブ収納筒１０−１．１０−
２の４部品構成とすることができる。その場合には感温
素子１２、加熱冷却素子１１は割りスリーブ収納［１０
−１，１０−２内に内蔵するのが好適である。

〈発明の効果〉以上実施例とともに具体的に説明した通り、本発明によ
れば、ファイバ・ファブリ・ペロ干渉素子を用いてその
光周波数フィルタとしての特性を利用しているが、ファ
イバ・ファブリ・ペロ干渉素子のフェルール径を先入・
出射用光ファイバに取りつけた第１及び第２の光コネク
タフェルールと同一径とし、かつ、同一の割りスリーブ
内に入射光ファイバコネクタフェルール、ファイバ・フ
ァブリ・ペロ干渉素子、出射光ファイバコネクタフエル
−ルをこの順序で挿入することにより低損失で、かつ簡
便に光学的結合を＊現でき、従来品のようにコリメータ
や集光光学系を一切必要としないという利点がある。ま
た、入・出射光ファイバ端末を標準光ファイバコネクタ
プラグと同一構造とし、アダプタハウジングの構造を標
準光ファイバコネクタアダプタと同様にコネクタプラグ
をネジ止め固定可能とすることにより、任意の光フアイ
バコネクタプラグ間に容易に挿入して所望の光学結合を
得ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を概念的に示す説明図、
第２図はその各部品を示す説明図、第３図は本発明の第
２の実施例を示す斜視図、第４図ｔよその透過率特性を
示すグラフ、第５図は本発明の第３の実施例をａ金的に
示す説明図、第６図はファブリ・ペロ・エタロンの原理
を説明するための説明図、第７図はその透過率特性を示
すグラフ、第８図はファイバ・フアブリ・ペロ干渉計を
概念的に示す説明図である。図面中、２はアダプタハウジング、３は割りスリーブ、４−１．４−２は第１及び第２の光コネクタフェルール
へ５−１．５−２は光ファイバ、６はファイバ・フアブリ・ペロ干渉素子、１１は加熱冷
却素子、１２は感温素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心軸に沿って光ファイバが配設されるとともに
、両端面に夫々反射膜を有する柱状のファイバ・フアブ
リ・ペロ干渉素子と、周面の一部を軸方向に切欠いて形
成した溝を有するとともに、中央部に前記ファイバ・フ
ァブリ・ペロ干渉素子を挿入してアダプタハウジング内
に収納した筒状の割りスリーブと、ファイバ・フアブリ
・ペロ干渉素子の光ファイバの両端面と第１及び第２の
光ファイバの夫々の端面とが夫々相対向するよう割りス
リーブの再開口端からこの割りスリーブに夫々挿入され
るとともに、夫々の中心軸に沿って前記第１及び第２の
光ファイバが配設されている第１及び第２の光コネクタ
フェルールとを有することを特徴とする光周波数フィル
タ。
（２）第１及び第２の光コネクタフェルールと、アダプ
タハウジング及び割りスリーブとは相互に着脱可能であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光周
波数フィルタ。
（３）アダプタハウジングは、ファイバ・ファブリ・ペ
ロ干渉素子の温度を測定する感温素子と、感温素子が検
出した温度に基づきこの温度が設定目標温度になるよう
ファイバ・フアブリ・ペロ干渉素子を加熱若しくは冷却
する加熱冷却素子とを内蔵することを特徴とする特許請
求の範囲第１項及び第２項に記載の光周波数フィルタ。