JPH04248515A - Variable wavelength filter - Google Patents

Variable wavelength filter

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JPH04248515A
JPH04248515A JP3013575A JP1357591A JPH04248515A JP H04248515 A JPH04248515 A JP H04248515A JP 3013575 A JP3013575 A JP 3013575A JP 1357591 A JP1357591 A JP 1357591A JP H04248515 A JPH04248515 A JP H04248515A
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liquid crystal
polarized
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light
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克彦 平林
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
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Abstract

PURPOSE:To obtain the variable wavelength filter having no dependency on polarized waves. CONSTITUTION:Incident light is separated to two pieces of polarized beams p, s by a double refractive prism DRP 1. The p polarized light is made incident on a liquid crystal LCb parallel in orientation direction with the electric field vector thereof and the s polarized light is similarly made incident on the liquid crystal layer LCa, where the impressed voltages by AC power sources ASa, ASb are so controlled as to match the resonance wavelengths of the respective cavities to obtain the same resonance wavelength to two pieces of the polarized beams p, s. The p polarized and s polarized past the respective liquid crystal layers LCb, LCa are synthesized by the double refractive prism DRP 1 and are outputted as one piece of the light beam.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、波長多重された光信号
から任意の波長の光信号を選択的に、かつ、可変に取り
出す可変波長フィルタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable wavelength filter that selectively and variably extracts optical signals of arbitrary wavelengths from wavelength-multiplexed optical signals.

【0002】0002

【従来の技術】光ファイバによる光通信は、大容量の情
報を高速に伝送することができるために、最近急速に実
用化されつつあるが、現時点では、ある特定の波長の光
パルスを伝送しているのみである。理想的には、多数の
異なった周波数の光パルスを伝送することができれば、
さらに大容量の情報を伝送することができる。これを周
波数多重通信(FDM)と呼び、現在活発に研究されて
いる。この周波数多重通信においては、多数の周波数の
光パルスの中から選択的に任意の周波数の光のみを選び
出す可変波長フィルタが必要となる。
[Background Art] Optical communication using optical fibers has been rapidly put into practical use because it is capable of transmitting large amounts of information at high speed. There are only Ideally, it would be possible to transmit light pulses of many different frequencies.
Furthermore, a large amount of information can be transmitted. This is called frequency division multiplexing (FDM), and is currently being actively researched. This frequency multiplexing communication requires a variable wavelength filter that selectively selects only light of an arbitrary frequency from among optical pulses of a large number of frequencies.

【0003】以下に、この種フィルタの複数の従来例に
ついて、図面を参照しながら順を追って説明する。
[0003] Hereinafter, a plurality of conventional examples of this type of filter will be explained in order with reference to the drawings.

【0004】図2は、第1の従来例の構成図で、ピエゾ
素子によりエタロンの共振器長を変化させて、共振器波
長を変化させる従来の可変波長フィルタを用いた可変波
長フィルタモジュ−ルを示している。図2において、F
1,F2は光ファイバ、L1,L2はレンズ、M1,M
2はミラ−、PZはピエゾ素子であり、2つのミラ−M
1,M2によりエタロンを構成している。
FIG. 2 is a configuration diagram of a first conventional example, which is a variable wavelength filter module using a conventional variable wavelength filter that changes the resonator wavelength by changing the resonator length of an etalon using a piezo element. It shows. In Figure 2, F
1, F2 are optical fibers, L1, L2 are lenses, M1, M
2 is a mirror, PZ is a piezo element, and two mirrors M
1 and M2 constitute an etalon.

【0005】このモジュ−ルでは、ミラ−M2をピエゾ
素子PZにより光進行方向に移動させることにより、ミ
ラ−M1,M2からなるエタロンの共振器長を変化させ
て、その共振器波長を変化させる。
[0005] In this module, by moving mirror M2 in the light traveling direction by piezo element PZ, the resonator length of the etalon consisting of mirrors M1 and M2 is changed, and the resonator wavelength is changed. .

【0006】また、図3は、第2の従来例の構成図で、
エタロンを機械的に回転させて共振器波長を変化させる
従来の可変波長フィルタを用いた可変波長フィルタモジ
ュ−ルを示している。図において、ETLがエタロンで
あり、図示しない回転機構により回転作用を受ける。
FIG. 3 is a configuration diagram of a second conventional example.
This figure shows a variable wavelength filter module using a conventional variable wavelength filter that changes the resonator wavelength by mechanically rotating an etalon. In the figure, the ETL is an etalon, which is rotated by a rotation mechanism (not shown).

【0007】また、図4は、第3の従来例の構成図で、
ブラッグリフレクタ−をもつ半導体光導波路を用いた可
変波長フィルタを示している。図4において、ARCは
無反射コ−ト膜、Sは基板、Gはブラッグリフレクタ−
を構成するグレ−ティング、ACTは活性層、E1〜E
3は電極である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a third conventional example.
A tunable wavelength filter using a semiconductor optical waveguide with a Bragg reflector is shown. In Figure 4, ARC is an anti-reflection coating film, S is a substrate, and G is a Bragg reflector.
ACT is the active layer, E1 to E
3 is an electrode.

【0008】この波長フィルタは、図中に示したX,Y
,Zの各領域への注入電流を制御することで、透過波長
帯を制御するものである。
[0008] This wavelength filter is
, Z to control the transmission wavelength band.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
従来例では、ピエゾ素子PZを駆動するために高電圧が
必要となり、大型の駆動電源を要し、装置の小型化、軽
量化が困難であるという欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the first conventional example, a high voltage is required to drive the piezo element PZ, a large drive power source is required, and it is difficult to make the device smaller and lighter. There was a drawback.

【0010】また、第2の従来例の場合も、エタロンを
機械的に駆動するため、装置の小型化、軽量化が困難で
あるという欠点があった。
[0010] Also, in the case of the second conventional example, since the etalon is mechanically driven, it is difficult to reduce the size and weight of the device.

【0011】さらに、第3の従来例では、波長掃引幅が
たかだか5nmと少ないという欠点を有している。
Furthermore, the third conventional example has the disadvantage that the wavelength sweep width is as small as 5 nm.

【0012】そこで、上記第1および第2の従来例に示
す機械式フィルタや第3の従来例に示す半導体光導波路
フィルタの欠点を解決するため、エタロン内に液晶を充
填し、これに電圧を印加することによりエタロンの光学
的ギャップを変化させるようにした可変波長フィルタが
提案されている。
Therefore, in order to solve the drawbacks of the mechanical filters shown in the first and second conventional examples and the semiconductor optical waveguide filter shown in the third conventional example, an etalon is filled with liquid crystal and a voltage is applied to it. A variable wavelength filter has been proposed in which the optical gap of an etalon is changed by applying a voltage.

【0013】ここで、第4の従来例として、液晶を充填
したエタロンを用いた可変波長フィルタを図5に示し、
併せて図6および図7を用いてその動作原理について説
明する。
As a fourth conventional example, a variable wavelength filter using an etalon filled with liquid crystal is shown in FIG.
The principle of operation will be explained with reference to FIGS. 6 and 7.

【0014】図5は、液晶を充填したエタロンを有する
可変波長フィルタの構成図である。図5において、GS
1,GS2はガラス基板、ARC1,ARC2は無反射
コ−ト膜、TEL1,TEL2は透明電極、M1,M2
は誘電体ミラ−、ORL1,ORL2は液晶配向膜、L
Cは液晶、SP1,SP2はスペ−サ、EW1,EW2
は液晶に電圧を印加するためのリ−ド線である。ミラ−
M1,M2を蒸着したガラス基板GS1,GS2(裏面
に無反射コ−トARC1,2が施されている)を間隔L
で平行に配置すると、透過率の波長依存性は次の式で表
される。
FIG. 5 is a block diagram of a tunable wavelength filter having an etalon filled with liquid crystal. In Figure 5, GS
1, GS2 is a glass substrate, ARC1, ARC2 are anti-reflection coating films, TEL1, TEL2 are transparent electrodes, M1, M2
is a dielectric mirror, ORL1 and ORL2 are liquid crystal alignment films, and L
C is liquid crystal, SP1 and SP2 are spacers, EW1 and EW2
is a lead wire for applying voltage to the liquid crystal. mirror
The glass substrates GS1 and GS2 on which M1 and M2 have been deposited (non-reflective coatings ARC1 and ARC2 are applied to the back surfaces) are separated by a distance L.
When arranged in parallel, the wavelength dependence of transmittance is expressed by the following equation.

【0015】               T=1/{1+F si
n2 (2πnL/λ)}        …(1) 
                         
F=4r/(1−r)2              
 …(2)ここで、nはエタロンキャビティの屈折率、
λは波長である。
T=1/{1+F si
n2 (2πnL/λ)} …(1)

F=4r/(1-r)2
...(2) Here, n is the refractive index of the etalon cavity,
λ is the wavelength.

【0016】また、図6は透過スペクトルを示しており
、図6に示すように、図5の可変波長フィルタでは鋭い
ピ−クが何本も現れる。このピ−クの半値幅は、ミラ−
M1,M2の反射率に依存し、通常反射率99%のミラ
−の場合、フィネス200以上の鋭いピ−クとなる。 ピ−クの波長λres は λres =m/nL               
   …(3)で表される。
Further, FIG. 6 shows a transmission spectrum, and as shown in FIG. 6, many sharp peaks appear in the variable wavelength filter of FIG. The half-width of this peak is the mirror
It depends on the reflectance of M1 and M2, and in the case of a mirror with a normal reflectance of 99%, it will have a sharp peak with a finesse of 200 or more. The peak wavelength λres is λres = m/nL
...It is expressed as (3).

【0017】ミラ−M1,M2上に配向膜を塗布して、
反平行ラビング処理を施し、ネマチック形液晶を充填す
ると、図7の(a)に示すように液晶LCが配向する。 なお、LCMは液晶分子である。液晶分子LCMは大き
な誘電異方性(ne ,no )を持ち、入射光の偏光
方向が液晶LCの配向方向と一致すると、この光はne
 の屈折率を感じる。この状態で電圧を印加すると、図
7の(b)に示すように液晶分子LCMが立ち上がり、
偏光は屈折率がne→no へ変化するのを感じる。こ
のため、上記式(3)によりピ−ク波長は液晶層LCへ
の電圧を印加することによりシフトしていく。
[0017] An alignment film is applied on the mirrors M1 and M2,
When antiparallel rubbing treatment is performed and nematic liquid crystal is filled, the liquid crystal LC is oriented as shown in FIG. 7(a). Note that LCM is a liquid crystal molecule. Liquid crystal molecules LCM have large dielectric anisotropy (ne, no), and when the polarization direction of incident light matches the orientation direction of liquid crystal LC, this light has ne
Feel the refractive index. When a voltage is applied in this state, the liquid crystal molecules LCM rise as shown in FIG. 7(b).
We feel that the refractive index of polarized light changes from ne to no. Therefore, according to the above equation (3), the peak wavelength is shifted by applying a voltage to the liquid crystal layer LC.

【0018】しかし、この液晶を用いた可変波長フィル
タを光ファイバに接続しようとした場合、p,s偏光に
対して2本のピ−クが現れ、その透過率が光の偏波の方
向に大きく依存するため、偏波保持ファイバ等の特殊な
ファイバを用いなくてはならないという欠点があった。
However, when trying to connect a variable wavelength filter using this liquid crystal to an optical fiber, two peaks appear for p and s polarized light, and the transmittance changes in the direction of the polarization of the light. This has the disadvantage that special fibers such as polarization-maintaining fibers must be used.

【0019】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、偏波依存性のない可変波長フィ
ルタを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a variable wavelength filter without polarization dependence.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明では、透明基板、透明電極、ミラ−、液晶用配
向膜、液晶層、液晶用配向膜、ミラ−、透明電極、透明
基板を表記した順に積層した可変波長フィルタにおいて
、前記液晶層を、ホモジニアス配向され、かつ、配向方
向が互いに直交するようにして並列に配置された二つの
層から構成すると共に、液晶層の両側に配置される透明
電極を各液晶層毎に対応して別個に設け、かつ、前記各
透明基板の光入出射面に対向して配置され、入射光を電
界方向が互いに直交する二つの偏光に分離し、各偏光を
それぞれその電界ベクトルと一致する配向方向の液晶層
へ入射させる一方、各液晶層から出射した二つの偏光を
合成する手段と、前記各液晶層を個別に駆動する交流電
源とを設けた。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, an alignment film for liquid crystal, a liquid crystal layer, an alignment film for liquid crystal, a mirror, a transparent electrode, a transparent substrate. In the variable wavelength filter laminated in the order indicated, the liquid crystal layer is composed of two layers that are homogeneously oriented and arranged in parallel with the orientation directions perpendicular to each other, and the liquid crystal layer is arranged on both sides of the liquid crystal layer. A transparent electrode is separately provided corresponding to each liquid crystal layer, and is arranged opposite to the light input/output surface of each transparent substrate, and separates the incident light into two polarized lights whose electric field directions are orthogonal to each other. , a means for making each polarized light incident on the liquid crystal layer in an alignment direction that corresponds to the electric field vector thereof, and a means for synthesizing the two polarized lights emitted from each liquid crystal layer, and an AC power source for individually driving each of the liquid crystal layers. Ta.

【0021】[0021]

【作用】本発明によれば、当該可変波長フィルタへの入
射光は、2本の電界方向が直交する偏光ビ−ムに分離さ
れる。分離された各偏光ビ−ムは、それぞれの電界ベク
トルと配向方向が一致する液晶層への光路へ導かれ、さ
らに、透明基板、透明電極、ミラ−および液晶配向膜を
通過して各液晶層へ入射される。
According to the present invention, the light incident on the variable wavelength filter is separated into two polarized beams whose electric field directions are perpendicular to each other. Each separated polarized beam is guided to an optical path to the liquid crystal layer whose electric field vector and alignment direction match, and then passes through a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, and a liquid crystal alignment film to reach each liquid crystal layer. is incident on the

【0022】ここで、それぞれのキャビティの共振波長
が一致するように、各透明電極を介して各液晶層に印加
される交流電源による印加電圧が制御される。これによ
り、2本の偏光ビ−ムに対して共振波長が全く同じにな
る。
[0022] Here, the voltage applied by the AC power supply to each liquid crystal layer via each transparent electrode is controlled so that the resonance wavelengths of the respective cavities coincide. This makes the resonance wavelengths of the two polarized beams exactly the same.

【0023】各液晶層を通過した偏光ビ−ムは、液晶配
向膜、ミラ−、透明電極および透明基板を通過した後、
合成され1本の光ビ−ムとして当該可変波長フィルタか
ら出射される。
After passing through each liquid crystal layer, the polarized beam passes through a liquid crystal alignment film, a mirror, a transparent electrode, and a transparent substrate.
The light beams are combined and output from the variable wavelength filter as a single light beam.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、本発明に係る可変波長フィルタの第
1の実施例を示す構成図である。図1において、GS1
,GS2はガラス基板、TEL1a,TEL2a,TE
L1b,TEL2bは透明電極、M1,M2は誘電体ミ
ラ−、ORL1a,ORL2a,ORL1b,ORL2
bは液晶配向膜、LCa,LCbは例えばネマチック液
晶からなる液晶層、SPa,SPbはスペ−サ、DRP
1,DRP2は複屈折プリズム、ASa,ASbは駆動
用交流電源、EWa,EWbは交流電源ASa,ASb
と透明電極TEL1a,TEL2aおよびTEL1b,
TEL2bとを接続するリ−ド線である。また、図中の
黒丸「●」はp偏光を、縦線「|」はs偏光を示してい
る。なお、図1において、図面の簡単化のため断面を示
すハッチングを省略している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a variable wavelength filter according to the present invention. In Figure 1, GS1
, GS2 is a glass substrate, TEL1a, TEL2a, TE
L1b, TEL2b are transparent electrodes, M1, M2 are dielectric mirrors, ORL1a, ORL2a, ORL1b, ORL2
b is a liquid crystal alignment film, LCa and LCb are liquid crystal layers made of, for example, nematic liquid crystal, SPa and SPb are spacers, and DRP.
1, DRP2 is a birefringent prism, ASa, ASb are driving AC power supplies, EWa, EWb are AC power supplies ASa, ASb
and transparent electrodes TEL1a, TEL2a and TEL1b,
This is a lead wire that connects to TEL2b. Further, the black circle "●" in the figure indicates p-polarized light, and the vertical line "|" indicates s-polarized light. Note that, in FIG. 1, hatching indicating a cross section is omitted for simplification of the drawing.

【0025】図1の可変波長フィルタは、後記する作製
工程を経ることにより、複屈折プリズムDPR1、ガラ
ス基板GS1、透明電極TEL1(a,b)、誘電体ミ
ラ−M1、液晶配向膜ORL1(a,b)、液晶層LC
(a,b)、液晶配向膜ORL2(a,b)、誘電体ミ
ラ−M2、透明電極TEL2(a,b)、ガラス基板G
S2および複屈折プリズムDRP2を表記した順に積層
するようにして構成されている。なお、添字a,bをカ
ッコ内に付した部材、すなわち透明電極TEL1aとT
EL1b、液晶配向膜ORL1aと,ORL1b、液晶
層LCaとLCb、液晶配向膜ORL2aとORL2b
並びに透明電極TEL2aとTEL2bとは、光進行方
向に対して互いに並列に配置されている。
The variable wavelength filter shown in FIG. 1 includes a birefringent prism DPR1, a glass substrate GS1, transparent electrodes TEL1 (a, b), a dielectric mirror M1, and a liquid crystal alignment film ORL1 (a) through the manufacturing process described later. ,b), liquid crystal layer LC
(a, b), liquid crystal alignment film ORL2 (a, b), dielectric mirror M2, transparent electrode TEL2 (a, b), glass substrate G
S2 and birefringent prism DRP2 are stacked in the order shown. In addition, the members with subscripts a and b in parentheses, that is, the transparent electrodes TEL1a and T
EL1b, liquid crystal alignment films ORL1a and ORL1b, liquid crystal layers LCa and LCb, liquid crystal alignment films ORL2a and ORL2b
Furthermore, the transparent electrodes TEL2a and TEL2b are arranged in parallel with each other in the light traveling direction.

【0026】また、液晶層LCは、ホモジニアス配向さ
れ、液晶配向膜ORL1a,ORL2aと液晶配向膜O
RL1b,ORL2bとの表面処理の違いにより、配向
方向が互いに直交するように配向処理されて、二つの層
LCa,LCbに区分けされている。具体的には、液晶
層LCaにおける液晶分子の方向はs偏光の電界ベクト
ル方向と一致し、液晶層LCbにおける液晶分子の方向
はp偏光の電界ベクトル方向と一致する。このため、p
偏光およびs偏光は電圧無印加時には液晶の屈折率ne
 を感じ、電圧を印加していくと屈折率がne →no
 へ減少するのを感じる。
Further, the liquid crystal layer LC is homogeneously aligned, and the liquid crystal alignment films ORL1a, ORL2a and the liquid crystal alignment film O
Due to the difference in surface treatment between RL1b and ORL2b, they are aligned so that their alignment directions are perpendicular to each other, and are divided into two layers LCa and LCb. Specifically, the direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LCa matches the electric field vector direction of s-polarized light, and the direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LCb matches the electric field vector direction of p-polarized light. For this reason, p
Polarized light and s-polarized light have the refractive index ne of the liquid crystal when no voltage is applied.
, and as voltage is applied, the refractive index changes from ne → no
I feel it decreasing.

【0027】複屈折プリズムDRP1,DRP2は、外
部からの入射光をp偏光とs偏光とに分離し、p偏光を
液晶層LCbに入射させると共に、s偏光を液晶層LC
aに入射させ、一方、各液晶層LCaおよびLCbを通
過したp偏光およびs偏光を合成する。
The birefringent prisms DRP1 and DRP2 separate incident light from the outside into p-polarized light and s-polarized light, make the p-polarized light enter the liquid crystal layer LCb, and make the s-polarized light enter the liquid crystal layer LC.
On the other hand, the p-polarized light and the s-polarized light that have passed through each liquid crystal layer LCa and LCb are combined.

【0028】交流電源ASa,ASbは、液晶層LCa
,LCbに対して個別に電圧印加制御を行うために設け
られている。これは、本可変波長フィルタの2本のビ−
ムに対するキャビティギャップが正確に同じであれば、
2本のs,p偏光ビ−ムに対して共振波長は全く同じと
なり、偏波依存性の無い可変波長フィルタを実現できる
が、実際には、キャビティギャップを広い面積に亘って
均一に制御するのは困難であるとの理由に基づき、二つ
の液晶層LCa,LCbを個別に駆動することにより、
両者の共振波長を一致させるために設けられている。
[0028] The AC power supplies ASa and ASb are connected to the liquid crystal layer LCa.
, LCb are provided to individually control voltage application. This is the two beams of this variable wavelength filter.
If the cavity gap is exactly the same for the
The resonant wavelengths are exactly the same for the two s- and p-polarized beams, making it possible to create a tunable wavelength filter with no polarization dependence, but in reality, the cavity gap must be uniformly controlled over a wide area. By driving the two liquid crystal layers LCa and LCb individually,
This is provided to match the resonance wavelengths of both.

【0029】次に、図1の可変波長フィルタの作製方法
について説明する。
Next, a method for manufacturing the variable wavelength filter shown in FIG. 1 will be explained.

【0030】まず、面精度λ/20、厚さ6mmを有す
る一対のガラス基板GS1,GS2上全面に、インジウ
ムチンオキサイド(ITO)を50nm厚にスパッタ法
によって形成する。次いで、フォト加工によって、IT
Oの中心部を10μmエッチングし電気的にコンタクト
しないITOの2面を作製する。次に、全面に1.52
μm帯において反射率99%の誘電体ミラ−を形成する
First, indium tin oxide (ITO) is formed to a thickness of 50 nm over the entire surface of a pair of glass substrates GS1 and GS2 having a surface precision of λ/20 and a thickness of 6 mm by sputtering. Next, through photo processing, IT
The central part of the O layer is etched by 10 .mu.m to form two surfaces of the ITO that are not in electrical contact. Next, 1.52 on the entire surface
A dielectric mirror with a reflectance of 99% in the μm band is formed.

【0031】次に、SiO2 斜方蒸着膜を全面に蒸着
する。その際、ガラス基板GS1,GS2を対向させた
時、その斜方軸の方向が反平行になるようにする。次に
、フォト加工によって片方のITOの上に乗っているS
iO2 をエッチングにより除去する。レジスト膜を乗
せた状態で、さらに、SiO2 膜を蒸着する。その際
、斜方蒸着膜の斜方方向は前に付けた膜と直交し、さら
に、ガラス基板GS1,GS2を対向させた場合、反平
行になるようにする。その後、リフトオフしてレジスト
上のSiO2 を取り除く。その結果、一枚のガラス基
板GS1またはGS2上には、互いに斜方軸の方向が直
角になるような二つの斜方膜が形成されることになる。
Next, an SiO2 obliquely deposited film is deposited over the entire surface. At this time, when the glass substrates GS1 and GS2 are opposed to each other, the directions of their oblique axes are made to be antiparallel. Next, the S that is placed on top of one ITO by photo processing
Remove iO2 by etching. With the resist film placed thereon, a SiO2 film is further deposited. At this time, the oblique direction of the obliquely deposited film is perpendicular to the previously deposited film, and furthermore, when the glass substrates GS1 and GS2 are opposed, they are made antiparallel. Thereafter, the SiO2 on the resist is removed by lift-off. As a result, two orthorhombic films whose orthorhombic axes are perpendicular to each other are formed on one glass substrate GS1 or GS2.

【0032】次に、15μmの液晶用スペ−サSP1,
SP2を紫外線硬化接着剤に混ぜ、これをガラス基板G
S1,GS2の端に塗布し、2枚のガラスを張り合わせ
る。その際、対向するミラ−M1,M2面が互いに平行
となるように調整し、紫外線を照射して接着を完了する
。その後、ネマチック形の液晶を充填する。その後11
0℃で熱処理する。この時点で二つの液晶層LCa,L
Cbの液晶分子は各層でホモジニアス配向し、その方向
は互いに直交する。次に、複屈折プリズムDRP1,D
RP2を各ガラス基板GS1,GS2の外側面(光入射
出端面)に取り付ける。
Next, 15 μm liquid crystal spacer SP1,
Mix SP2 with UV curing adhesive and apply this to glass substrate G.
Apply it to the edges of S1 and GS2 and bond the two glasses together. At this time, the opposing mirror surfaces M1 and M2 are adjusted so that they are parallel to each other, and ultraviolet rays are irradiated to complete the adhesion. Then, it is filled with nematic liquid crystal. then 11
Heat treatment at 0°C. At this point, two liquid crystal layers LCa, L
Cb liquid crystal molecules are homogeneously aligned in each layer, and the directions are orthogonal to each other. Next, birefringent prisms DRP1,D
RP2 is attached to the outer surface (light input/output end surface) of each glass substrate GS1, GS2.

【0033】次に、コリメ−タレンズ付きのシングルモ
−ド光ファイバを当該可変波長フィルタの光入射側(例
えば複屈折プリズムDRP1側)と出射側(例えば複屈
折プリズムDRP2側)に取り付け、出射光強度が最大
になるように、複屈折プリズムDRP1,DRP2およ
び光ファイバの位置を調整する。
Next, a single mode optical fiber with a collimator lens is attached to the light input side (for example, the birefringent prism DRP1 side) and the output side (for example, the birefringent prism DRP2 side) of the variable wavelength filter, and the intensity of the output light is adjusted. The positions of the birefringent prisms DRP1, DRP2 and the optical fiber are adjusted so that the

【0034】実際に、上記した方法により作製した可変
波長フィルタの特性を測定した。このとき、光源として
1.5 μm帯のス−パ−ルミネセントダイオ−ドを用
い、出射側には光スペクトルアナライザを配置した。
The characteristics of the variable wavelength filter manufactured by the method described above were actually measured. At this time, a 1.5 μm band superluminescent diode was used as a light source, and an optical spectrum analyzer was placed on the output side.

【0035】図8の(a) は、この測定において電圧
を印加していない場合の透過スペクトルを示している。 同図に示すように、電圧無印加の場合には、A,B1対
の非常に鋭いピ−クが50nm間隔で観測された。この
A,Bのピ−クは、それぞれp偏光およびs偏光に対応
している。
FIG. 8(a) shows the transmission spectrum when no voltage is applied in this measurement. As shown in the figure, when no voltage was applied, a pair of very sharp peaks A and B were observed at intervals of 50 nm. The A and B peaks correspond to p-polarized light and s-polarized light, respectively.

【0036】次に、5Vの電圧を交流電源ASa,AS
Bによって液晶層LCa,LCbに対し印加した。図8
の(b) は、この時の透過スペクトルを示している。 同図に示すように、両層に5Vの電圧を印加した場合に
は、各ピ−クは15nm短波長側へシフトした。
Next, the voltage of 5V is applied to the AC power supplies ASa, AS
B was applied to the liquid crystal layers LCa and LCb. Figure 8
(b) shows the transmission spectrum at this time. As shown in the figure, when a voltage of 5 V was applied to both layers, each peak shifted to the shorter wavelength side by 15 nm.

【0037】次に、交流電源ASaによる印加電圧を変
えて、A,Bのピ−クが重なるように調整した。この時
の交流電源ASaの電圧は5.3 Vであった。図8の
(c) は、この時の透過スペクトルを示している。同
図に示すように、一方の液晶層LCaへの印加電圧を変
化させた場合には、A,Bのピ−クが重なっており、1
本のピ−クとなる。
Next, the voltage applied by the AC power source ASa was changed so that the peaks of A and B overlapped. The voltage of the AC power supply ASa at this time was 5.3V. FIG. 8(c) shows the transmission spectrum at this time. As shown in the figure, when the voltage applied to one liquid crystal layer LCa is changed, the peaks of A and B overlap, and 1
This is the peak of the book.

【0038】この時、光ファイバに対し多少の曲げを与
える等して偏波の状態を変化させても、透過スペクトル
に変化は見られなかった。
At this time, even if the state of polarization was changed by bending the optical fiber to some extent, no change was observed in the transmission spectrum.

【0039】以上説明したように、本第1の実施例によ
れば、偏波の方向に依存しない可変波長フィルタを実現
できる。
As explained above, according to the first embodiment, a variable wavelength filter that does not depend on the direction of polarization can be realized.

【0040】図9は、本発明に係る可変波長フィルタの
第2の実施例を示す構成図である。本第2の実施例が前
記第1の実施例と異なる点は、p偏光およびs偏光の分
離・合成に複屈折プリズムを用いる代わりに、p偏光は
透過させs偏光は入射方向に対して90度の方向へ反射
する偏光ビ−ムスプリッタPBS1,PBS2と、反射
ミラ−RM1,RM2を用いたことにある。
FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the variable wavelength filter according to the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that instead of using a birefringent prism to separate and combine p-polarized light and s-polarized light, p-polarized light is transmitted and s-polarized light is transmitted at a 90° angle with respect to the incident direction. This is because polarizing beam splitters PBS1, PBS2 which reflect light in the direction of degrees and reflecting mirrors RM1, RM2 are used.

【0041】このような構成を有する第2の実施例にお
いても、前記第1の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
The second embodiment having such a configuration can also provide the same effects as the first embodiment.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明してように、本発明によれば、
入射光を2つの電界方向が直交する偏光に分離し、それ
ぞれの電界ベクトルと液晶分子の配向方向を一致させた
二つの液晶層を設け、これに光ファイバからの光を入射
させて、各層の電圧を制御することによりそれぞれの光
ビ−ムに対して共振波長を一致させ、その後再び二つの
光ビ−ムを合成するようにしたので、偏波の方向に依存
しない可変波長フィルタを実現できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
The incident light is separated into two polarized lights whose electric field directions are perpendicular to each other, and two liquid crystal layers are provided in which the electric field vectors and the alignment directions of the liquid crystal molecules match. Light from an optical fiber is made incident on these layers, and each layer is By controlling the voltage, the resonant wavelengths of each light beam are matched, and then the two light beams are combined again, making it possible to create a tunable wavelength filter that does not depend on the direction of polarization. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係るの可変波長フィルタの第1の実施
例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a variable wavelength filter according to the present invention.

【図2】第1の従来例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a first conventional example.

【図3】第2の従来例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second conventional example.

【図4】第3の従来例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third conventional example.

【図5】第4の従来例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth conventional example.

【図6】図5の可変波長フィルタの透過スペクトルを示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the transmission spectrum of the variable wavelength filter of FIG. 5;

【図7】図5の可変波長フィルタの動作説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the variable wavelength filter in FIG. 5;

【図8】図1の可変波長フィルタの透過スペクトルを示
す図である。
8 is a diagram showing a transmission spectrum of the variable wavelength filter of FIG. 1. FIG.

【図9】本発明に係る可変波長フィルタの第2の実施例
を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a second embodiment of a variable wavelength filter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

GS1,GS2…ガラス基板 TEL1a,TEL1b,TEL2a,TEL2b…透
明電極 M1,M2…誘電体ミラ− ORL1a,ORL1b,ORL2a,ORL2b…液
晶配向膜 LCa,LCb…液晶層 DRP1,DRP2…複屈折プリズム ASa,ASb…駆動用交流電源 PBS1,PBS2…偏光ビ−ムスプリッタRM1,R
M2…反射ミラ−
GS1, GS2...Glass substrate TEL1a, TEL1b, TEL2a, TEL2b...Transparent electrode M1, M2...Dielectric mirror ORL1a, ORL1b, ORL2a, ORL2b...Liquid crystal alignment film LCa, LCb...Liquid crystal layer DRP1, DRP2...Birefringent prism ASa, ASb...driving AC power supply PBS1, PBS2...polarizing beam splitter RM1, R
M2...Reflection mirror

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  透明基板、透明電極、ミラ−、液晶用
配向膜、液晶層、液晶用配向膜、ミラ−、透明電極、透
明基板を表記した順に積層した可変波長フィルタにおい
て、前記液晶層を、ホモジニアス配向され、かつ、配向
方向が互いに直交するようにして並列に配置された二つ
の層から構成すると共に、液晶層の両側に配置される透
明電極を各液晶層毎に対応して別個に設け、かつ、前記
各透明基板の光入出射面に対向して配置され、入射光を
電界方向が互いに直交する二つの偏光に分離し、各偏光
をそれぞれその電界ベクトルと一致する配向方向の液晶
層へ入射させる一方、各液晶層から出射した二つの偏光
を合成する手段と、前記各液晶層を個別に駆動する交流
電源とを設けたことを特徴とする可変波長フィルタ。
1. A variable wavelength filter in which a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, a liquid crystal alignment film, a liquid crystal layer, a liquid crystal alignment film, a mirror, a transparent electrode, and a transparent substrate are laminated in the stated order, wherein the liquid crystal layer is laminated in the stated order. , consists of two layers that are homogeneously oriented and arranged in parallel with the orientation directions perpendicular to each other, and transparent electrodes are arranged on both sides of the liquid crystal layer separately for each liquid crystal layer. A liquid crystal is provided, and is arranged opposite to the light input/output surface of each of the transparent substrates, separates the incident light into two polarized lights whose electric field directions are orthogonal to each other, and each polarized light has an alignment direction that corresponds to its electric field vector. 1. A variable wavelength filter comprising means for combining two polarized lights incident on the liquid crystal layer and emitted from each liquid crystal layer, and an AC power source for individually driving each of the liquid crystal layers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005522731A (en) * 2002-04-12 2005-07-28 エクステラス インコーポレイテッド Tunable optical filter
CN110366699A (en) * 2017-04-20 2019-10-22 松下知识产权经营株式会社 Optical scanning device, optical receiving device and optical detection system

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