JPH06148587A - 可変波長フィルタ装置 - Google Patents

可変波長フィルタ装置

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JPH06148587A
JPH06148587A JP29599692A JP29599692A JPH06148587A JP H06148587 A JPH06148587 A JP H06148587A JP 29599692 A JP29599692 A JP 29599692A JP 29599692 A JP29599692 A JP 29599692A JP H06148587 A JPH06148587 A JP H06148587A
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wavelength filter
variable wavelength
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filter
optical fiber
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Katsuhiko Hirabayashi
克彦 平林
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光ファイバを透過する波長・周波
数多重された光信号のなかで、任意の波長・周波数の光
信号を選択的かつ可変的に取り出すことが可能な可変波
長フィルタ装置に関するもので、一枚の可変波長フィル
タでもって多段に接続された可変波長フィルタと同様な
効果を得ることが可能な可変波長フィルタ装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 本発明の可変波長フィルタ装置は、液晶可変
波長フィルタと、このフィルタの表面に近接して設けら
れた入射用光ファイバおよび出射用光ファイバと、その
フィルタの裏面に配置された反射手段(好ましくは高反
射ミラーまたはプリズム)とを有するもので、入射用光
ファイバから照射された入射光の所定波長域の光は液晶
可変波長フィルタを透過して反射ミラーによって反射さ
れた後に、再び液晶可変波長フィルタを透過することに
より出射光として出射用光ファイバに入射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを透過する
波長・周波数多重された光信号のなかで、任意の波長・
周波数の光信号を選択的かつ可変的に取り出すことが可
能な可変波長フィルタ装置に関する。
【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。しかし、現時点では、ある特定の波
長・周波数の光パルスを伝送しているのみである。多数
の異なった波長・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。
一般にこのような伝送方式は波長多重(WDM)・周波
数多重通信(FDM)と呼ばれており、現在活性に研究
されている。
【0003】波長・周波数多重通信においては多数の波
長・周波数の光パルスの中から選択的に任意の波長、周
波数の光のみを選び出す可変波長フィルタがキーデバイ
スとなる。このため各種の可変波長フィルタが研究さ
れ、実用化されている。例えば、エタロンキャビティ内
に液晶を充填し、電圧を印加することにより、液晶の屈
折率を変化させ、エタロンの光学的ギャップを可変する
ようにしたフィルタがある(Stephen R.Ma
llinson,Applied OpticsVo
l.23,No.3(1987)p430)。
【0004】そこで、可変波長フィルタとしての好まし
い条件を説明する。
【0005】光の波長を横軸にとり、透過率を縦軸にと
ることによって描かれる透過スペクトル曲線が、共振波
長で透過率が最大となりまた共振波長近傍では透過率の
変化が緩やかとなる一方で、共振波長から離れるにした
がって透過率の変化が急峻となるような曲線となること
が望ましい(以下、このような透過スペクトル曲線形状
を概略矩形波的形状と呼ぶ)。なぜなら、透過スペクト
ル曲線形状が概略矩形波的形状である場合は一定の波長
幅を有する入射光の選択精度を向上させるための制御が
容易となるからである。
【0006】一方、共振波長付近では透過率の変化が急
峻でありまた共振波長から離れるにしたがって透過率の
変化が穏やかとなるような透過スペクトル曲線(以下、
このような透過スペクトル曲線形状を概略ラムダ波的形
状と呼ぶ)となる場合、高い透過率を得るためには、特
定の波長幅の中でも特定の波長を選択せざるをえなくな
り、可変波長フィルタの波長選択精度を高くする必要が
生じる。
【0007】さらに、非選択波長の光に対しては、透過
スペクトル曲線の描く形状が概略矩形波的形状となるよ
うな可変波長フィルタを用いた方が、消光比を高くする
ことが可能となる。
【0008】一般に電気回路に使用されるフィルタで
は、各種のデジタル技術を用いて透過スペクトル曲線の
描く形状を概略矩形波的形状とすることが可能である
が、光学系のフィルタでは透過スペクトル曲線の描く形
状を概略矩形波的形状とすることは困難である。そこ
で、透過スペクトル曲線の描く形状を概略矩形波的形状
とするために、可変波長フィルタを多段に接続すること
が考えられる。
【0009】その一例を以下説明する。
【0010】一枚のファブリーペロー形のフィルタを通
過する光の透過スペクトルを
【0011】
【数1】
【0012】とする。ここでλは共振波長からのずれの
波長、FWHMは透過スペクトルの半値幅、T0 は共振
波長での透過率である。従って2枚重ねた場合の透過ス
ペクトルは
【0013】
【数2】
【0014】となる。
【0015】この具体例として、FWHM=0.4nm
のフィルタ一枚とFWHM=1.33nmフィルタを2
枚重ねた場合について比較する。
【0016】キャビティギャップは15μm、ミラーの
反射率はそれぞれ99%,93%、可変幅は50nm、
そしてそれぞれのT0 は60%および90%である。
【0017】このような条件下におけるフィルタの透過
スペクトル曲線を図5に示す。
【0018】横軸は、波長を表すもので、共振波長のと
ころを0とした。また、縦軸は透過率を表す。共振波長
における最大透過率を1とした。参照符号A’1は、フ
ィルタを一枚のみ用いた場合、A’2はフイルタを2枚
重ねて用いた場合の透過スペクトル曲線である。一枚の
フィルタの最大透過率は60%であり、また2枚重ねた
場合の透過率は90%である。どちらのフィルタとも共
振波長から2nm離れた場合、20dBの消光比を持つ
ものとなる。しかし2枚重ねた方が、透過スペクトル曲
線の形状が概略矩形波的形状に近く、また2nm以上離
れた波長では2枚重ねの方が消光比が高くなる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の可変波
長フィルタを多段に接続すると、個々のフィルタに対し
て波長制御する必要が生じるため、多段に接続された可
変波長フィルタ全体の制御が非常に複雑になるという問
題が生ずる。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、可変波長フィルタ装置を、液晶可変波
長フィルタと、このフィルタの一面に近接して設けられ
た入射用光ファイバおよび出射用光ファイバと、その他
面に配置された反射手段(好ましくは高反射ミラーまた
はプリズム)とを有するものとし、入射用光ファイバか
ら照射された入射光のうち所定波長域の光のみが液晶可
変波長フィルタを透過して反射ミラーによって反射され
た後に、再び液晶可変波長フィルタを透過することによ
り出射光として出射用光ファイバに入射されるように
し、また好ましくは入射用光ファイバおよび出射用光フ
ァイバと液晶可変フィルタとの間に1/2波長板と複屈
折プリズムまたは偏光ビームスプリッタとを配設するよ
うにし、さらに好ましくは液晶可変波長フィルタの面上
に入射光および出射光のみを透過するスリットを設ける
ようにした。
【0021】
【作用】本発明によれば、入射用光ファイバから照射さ
れた光のうち、所定波長域の光のみが液晶可変波長フィ
ルタを透過して反射手段によって反射され、そして反射
された光は再び液晶可変波長フィルタを透過して出射光
として出射用光ファイバに捉えられるので、光の波長制
御を容易化し、また可変波長フィルタの透過率を改善し
て透過スペクトル曲線の形状を共振波長から離れるにし
たがって透過率の変化が急峻となるような曲線とする。
【0022】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
【0023】図1は、本発明に基づく可変波長フィルタ
装置の一実施例を示すものである。
【0024】図中の参照符号はそれぞれ以下のことを表
す。すなわ参照符号1は入射用コリメートレンズ付き光
ファイバ、2は出射用コリメートレンズ付き光ファイ
バ、3は偏光ビームスプリッタ、4は1/2波長板、5
はスリット、6は無反射コート膜、7はガラス基板、8
は透明電極、9は高反射ミラー、10は液晶用配向膜、
11はホモジニアスに配向させた液晶、12は高反射ミ
ラーである。特に9は誘電体ミラー、12は98%の金
の金属ミラーまたは100%近い反射率を持つ誘電体ミ
ラーである。参照符号6〜11までが従来の液晶可変波
長フィルタ14に相当する部分である。なお、この液晶
可変波長フィルタ14は、本発明者らが特許出願平4−
13811号に開示した可変波長フィルタであり、この
フィルタに関する詳細な説明は上述出願明細書を参照せ
よ。
【0025】入射用光ファイバ1からの出射した光B1
は、液晶可変波長フィルタ14の表面13aに対して数
度の傾きをもって入射する。この実施例では2.4度と
した。また、入射光ファイバ1から液晶可変波長フィル
タ14に入射される光ビームB1 の径は400μmであ
り、一方液晶可変波長フィルタ14の表面に設けられた
スリット5の開口幅は500μmである。入射した光B
1 は偏光ビームスプリッタ3で液晶分子の配向方向に平
行な偏光と垂直な偏光とからなる2本の偏光に分離され
る。そして、垂直な偏光4は1/2板によって液晶分子
に平行な偏光に直されて液晶可変波長フィルタ14に入
射される。これら2本のビームは液晶可変波長フィルタ
14で波長選択された後、金ミラー12で反射される。
反射された2本のビームは再度液晶可変波長フィルタ1
4に入射し、入射側と同様に、偏光ビームスプリッタ3
を通して出射光B2 として出射用光ファイバ2に入射さ
れる。
【0026】このような構成からなる本実施例の可変波
長フィルタ装置の透過スペクトル曲線を図2に示す。
【0027】横軸は、波長を表すもので、共振波長のと
ころを0とした。また、縦軸は透過率を表す。共振波長
における最大透過率を100%とした。図中符号A1
は、従来例に相当するもので、入射光が一回だけ本実施
例に用いられた液晶可変波長フィルタを通過した場合の
透過スペクトル曲線を示し、一方図中符号A2は液晶可
変波長フイルタを2枚重ねした場合と同様の効果を現す
本実施例の装置を用いた際の透過スペクトル曲線を示す
ものである。
【0028】本実施例の可変波長フィルタ装置の透過ス
ペクトル曲線は、従来のものと比べて共振波長付近では
透過曲線は揺るやかであり、共振波長から離れるに従っ
て透過スペクトルは急峻になる。また、従来のフィルタ
は最大透過率が60%であったのに対して、本発明のも
のでは最大透過率が75%であった。
【0029】以上のように、本実施例の可変波長フィル
タ装置は、一枚の液晶可変波長フィルタ14を光ビーム
が2度通過することとなるので、フィルタを2枚重ねた
と同じ効果を得ることが可能である。同じフィルタであ
るので、制御する電圧系は1つとなって制御が非常に簡
単に実施できる。
【0030】さらに、この実施例では液晶可変波長フィ
ルタにスリット5を設けているが、このスリット5の役
割は図3に示すように、液晶可変波長フィルタ14で反
射された余分な光B3 が出射側光ファイバ2に入らない
ようにすることである。
【0031】本発明では、偏光ビームスプリッタと1/
2波長板によって偏光無依存化を図ったが、これと同様
の効果は複屈折プリズムと1/2波長板とでも得られ
る。
【0032】本発明に基づく可変波長フィルタの他の実
施例を図4に示す。この実施例では第1の実施例のミラ
ー12の代わりにプリズム13を可変波長フィルタに設
けた。第1の実施例では平面ミラーを用い、入射光を可
変波長フィルタに対して傾けて入射したが、この第2の
実施例では、入射光B1 は液晶可変波長フィルタに対し
て垂直に入射している。また、フィルタ14を通過後に
プリズム13によって光のビームが横に約1mmシフト
しているので垂直に反射している。このように、プリズ
ム13をミラーとして用いると、液晶可変波長フィルタ
に対して、垂直に光を入射させることが可能となり、そ
の結果、波長の選択性が揺るやかで、透過率の高い液晶
可変波長フィルタ装置となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように液晶可変波長フィル
タにミラーまたはプリズムを張り付け、一度透過した光
をミラーまたはプリズムで反射させるという単純な方法
により、制御が簡単で、フィルタの透過率、透過スペク
トル形状を大幅に改善できるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづく可変波長フィルタ装置の第一
の実施例の概略的構成を説明するための図である。
【図2】図1に示した本発明にもとづく可変波長フィル
タ装置の透過スペクトル曲線を表す図である。
【図3】図1の可変波長フィルタ装置におけるスリット
の役割を説明するための図である。
【図4】本発明にもとづく可変波長フィルタの第二の実
施例の概略的構成を説明するための図である。
【図5】従来の可変波長フィルタの透過スペクトル曲線
を表す図である。
【符号の説明】
1 入射用コリメートレンズ付き光ファイバ 2 出射用コリメートレンズ付き光ファイバ 3 偏光ビームスプリッタ 4 1/2波長板 5 スリット 6 無反射コート膜 7 ガラス基板 8 透明電極 9 高反射ミラー 10 液晶用配向膜 11 液晶 12 高反射ミラー 13 プリズム 14 液晶可変波長フィルタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶可変波長フィルタと、 前記液晶可変フィルタの表面に近接して設けられかつ前
    記液晶可変波長フィルタに光を入射させるための入射用
    光ファイバと、 前記可変波長フィルタの裏面に配置されかつ前記液晶可
    変波長フィルタを透過する所定波長域の光を反射させて
    再び前記液晶可変波長フィルタへ入射させるための反射
    手段と、そして前記反射手段によって反射された前記所
    定波長域の光を再び前記液晶可変波長フィルタに透過さ
    せることによって得られる前記液晶可変波長フィルタか
    らの出射光が入射する出射用光ファイバとからなること
    を特徴とする可変波長フィルタ装置。
  2. 【請求項2】 前記反射手段は高反射ミラーであること
    を特徴とする請求項1記載の可変波長フィルタ装置。
  3. 【請求項3】 前記反射手段はプリズムであることを特
    徴とする請求項1記載の可変波長フィルタ装置。
  4. 【請求項4】 前記可変波長フィルタ装置は、さらに前
    記入射用光ファイバおよび前記出射用光ファイバと前記
    液晶可変フィルタとの間に、複屈折プリズムと1/2波
    長板とが配設されていることを特徴とする請求項1ない
    し3のいずれか一項記載の可変波長フィルタ装置。
  5. 【請求項5】 前記可変波長フィルタ装置は、さらに前
    記入射用光ファイバおよび前記出射用光ファイバと前記
    液晶可変フィルタとの間に、偏光ビームスプリッタと1
    /2波長板とが配設されていることを特徴とする請求項
    1ないし3のいずれか一項記載の可変波長フィルタ装
    置。
  6. 【請求項6】 前記可変波長フィルタ装置は、さらに前
    記液晶可変波長フィルタの前記表面上に前記入射光およ
    び前記出射光のみを透過するスリットが設けられている
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項記載
    の可変波長フィルタ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202781A (ja) * 2005-01-17 2006-08-03 Eudyna Devices Inc 波長選択ミラーユニット、レーザ装置、ビームスプリッタおよび光センサ
CN112717281A (zh) * 2021-01-14 2021-04-30 重庆翰恒医疗科技有限公司 一种医疗机器人平台及控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202781A (ja) * 2005-01-17 2006-08-03 Eudyna Devices Inc 波長選択ミラーユニット、レーザ装置、ビームスプリッタおよび光センサ
CN112717281A (zh) * 2021-01-14 2021-04-30 重庆翰恒医疗科技有限公司 一种医疗机器人平台及控制方法

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