JPH07209623A - 可変波長フィルタ - Google Patents
可変波長フィルタInfo
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
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- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/213—Fabry-Perot type
Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光に依存せず、また、偏光無依存領域での
波長可変域を広くすることができる可変波長フィルタを
提供する。 【構成】 ２組の２枚のガラス基板11, 21の対向面の上
にそれぞれ透明電極13,23、反射膜14, 24、配向膜15, 2
5をこの順に積層し、対向する配向膜15, 25の間に液晶1
6, 26を挟んで構成される液晶エタロン形可変波長フィ
ルタにおいて、第１の液晶層10では対向する配向膜15の
間に位置する液晶16の分子配向を、ｎを正の奇数として
ｎπ／２だけツイスト配向させ、第２の液晶層20では対
向する配向膜25の間に位置する液晶26の分子配向を、ｎ
を正の奇数として−ｎπ／２だけツイスト配向させ、こ
れら第１の液晶層10と第２の液晶層20とを重ね合わせて
構成する。この際、第１の液晶層10の出射側の液晶分子
軸と、第２の液晶層20の入射側の液晶分子軸とは互いに
直交するように配置する。
波長可変域を広くすることができる可変波長フィルタを
提供する。 【構成】 ２組の２枚のガラス基板11, 21の対向面の上
にそれぞれ透明電極13,23、反射膜14, 24、配向膜15, 2
5をこの順に積層し、対向する配向膜15, 25の間に液晶1
6, 26を挟んで構成される液晶エタロン形可変波長フィ
ルタにおいて、第１の液晶層10では対向する配向膜15の
間に位置する液晶16の分子配向を、ｎを正の奇数として
ｎπ／２だけツイスト配向させ、第２の液晶層20では対
向する配向膜25の間に位置する液晶26の分子配向を、ｎ
を正の奇数として−ｎπ／２だけツイスト配向させ、こ
れら第１の液晶層10と第２の液晶層20とを重ね合わせて
構成する。この際、第１の液晶層10の出射側の液晶分子
軸と、第２の液晶層20の入射側の液晶分子軸とは互いに
直交するように配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可変波長フィルタに関
し、特に、偏光に依存しない、液晶エタロンを使用した
可変波長フィルタに関する。
し、特に、偏光に依存しない、液晶エタロンを使用した
可変波長フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】可変波長フィルタは、光ファイバを用い
た光通信において、多数の異なった波長の光パルスを用
いて大容量の情報を伝送するために、多数の波長の光パ
ルスの中から選択的に任意の波長の光のみを選び出すた
めに使用される。
た光通信において、多数の異なった波長の光パルスを用
いて大容量の情報を伝送するために、多数の波長の光パ
ルスの中から選択的に任意の波長の光のみを選び出すた
めに使用される。
【０００３】従来の可変波長フィルタ、主として波長分
割多重通信用、としては、機械制御のグレーティング
や、マウントされた２つの調整可能な平行ミラーである
ファブリペローエタロンがあるが、サイズが大きい、高
駆動電圧が必要である、信頼性が低い、コストが高い等
の問題がある。
割多重通信用、としては、機械制御のグレーティング
や、マウントされた２つの調整可能な平行ミラーである
ファブリペローエタロンがあるが、サイズが大きい、高
駆動電圧が必要である、信頼性が低い、コストが高い等
の問題がある。
【０００４】これを解決する方法として、２枚のガラス
基板の対向面の上にそれぞれ透明電極、反射膜、配向膜
を付け、これらのガラス基板で液晶層を挟んだ構成の液
晶エタロン形可変波長フィルタが提案されている。この
液晶エタロン形可変波長フィルタは、小型、低電圧、低
コストの実現可能性を持つ。
基板の対向面の上にそれぞれ透明電極、反射膜、配向膜
を付け、これらのガラス基板で液晶層を挟んだ構成の液
晶エタロン形可変波長フィルタが提案されている。この
液晶エタロン形可変波長フィルタは、小型、低電圧、低
コストの実現可能性を持つ。
【０００５】図７は特開平４−２２０６１８号公報に開
示された従来の液晶エタロン形可変波長フィルタの構造
を示すものである。図において、１はガラス基板、２は
無反射コート、３は透明電極、４は反射膜としての誘電
体ミラー、５は液晶の配向膜、６は液晶、７はスペー
サ、８はリード線を示している。
示された従来の液晶エタロン形可変波長フィルタの構造
を示すものである。図において、１はガラス基板、２は
無反射コート、３は透明電極、４は反射膜としての誘電
体ミラー、５は液晶の配向膜、６は液晶、７はスペー
サ、８はリード線を示している。
【０００６】この例では、透明電極３、誘電体ミラー
４、および配向膜５がこの順に内側に積層されたガラス
基板１の間に液晶６が挟まれており、液晶分子が対向す
るガラス基板１の間において反平行となるようにホモジ
ニアス配向されている。
４、および配向膜５がこの順に内側に積層されたガラス
基板１の間に液晶６が挟まれており、液晶分子が対向す
るガラス基板１の間において反平行となるようにホモジ
ニアス配向されている。
【０００７】図８(a) はこの特開平４−２２０６１８号
公報に開示された可変波長フィルタへの印加電圧を変え
た時に、可変波長フィルタを透過するピーク波長の変
化、即ち、ピーク波長の印加電圧依存性を示すものであ
る。この図から分かるように、電圧を可変波長フィルタ
に印加することにより、ピーク波長が高い方から低い方
にシフトすることが分かる。
公報に開示された可変波長フィルタへの印加電圧を変え
た時に、可変波長フィルタを透過するピーク波長の変
化、即ち、ピーク波長の印加電圧依存性を示すものであ
る。この図から分かるように、電圧を可変波長フィルタ
に印加することにより、ピーク波長が高い方から低い方
にシフトすることが分かる。
【０００８】一方、米国特許公報（ＵＳＰ５，０６８，
７４９号）にも可変波長フィルタが開示されており、こ
の可変波長フィルタは、対向するガラス基板の間に充填
された液晶分子がｎπ／２（ｎは正の奇数）捩じれたツ
イスト配向であるという点を除けば、その構造は特開平
４−２２０６１８号公報に開示された可変波長フィルタ
と同じである。
７４９号）にも可変波長フィルタが開示されており、こ
の可変波長フィルタは、対向するガラス基板の間に充填
された液晶分子がｎπ／２（ｎは正の奇数）捩じれたツ
イスト配向であるという点を除けば、その構造は特開平
４−２２０６１８号公報に開示された可変波長フィルタ
と同じである。
【０００９】図８(b) はこのＵＳＰ５，０６８，７４９
号に開示された可変波長フィルタのピーク波長の印加電
圧依存性を示すものである。この図から分かるように、
電圧を可変波長フィルタに印加することにより、ピーク
波長が高い方から低い方にシフトすることが分かる。
号に開示された可変波長フィルタのピーク波長の印加電
圧依存性を示すものである。この図から分かるように、
電圧を可変波長フィルタに印加することにより、ピーク
波長が高い方から低い方にシフトすることが分かる。
【００１０】なお、図８(a) ，(b) の中に□、■でプロ
ットした曲線は、入射光に対して各々液晶エタロンの出
力を透過波長対印加電圧について示したものである。こ
の場合、入射光がいかなる偏光状態においても、２種類
の出力が得られる（ただし、入射光が直線偏光で液晶分
子に対し平行又は垂直入射した場合は１種類の出力とな
る）。２つの出力が得られる原因は、液晶分子に屈折率
異方性があるからであり、液晶分子の長軸方向の屈折率
と短軸方向の屈折率が異なっているからである。従っ
て、入射した光は各々の屈折率によって液晶層を伝搬
し、２つの直線偏光となって出力される。これらが□と
■でプロットした曲線であり、偏光に依存しない場合は
いかなる偏光状態においても出力は１種類となる。
ットした曲線は、入射光に対して各々液晶エタロンの出
力を透過波長対印加電圧について示したものである。こ
の場合、入射光がいかなる偏光状態においても、２種類
の出力が得られる（ただし、入射光が直線偏光で液晶分
子に対し平行又は垂直入射した場合は１種類の出力とな
る）。２つの出力が得られる原因は、液晶分子に屈折率
異方性があるからであり、液晶分子の長軸方向の屈折率
と短軸方向の屈折率が異なっているからである。従っ
て、入射した光は各々の屈折率によって液晶層を伝搬
し、２つの直線偏光となって出力される。これらが□と
■でプロットした曲線であり、偏光に依存しない場合は
いかなる偏光状態においても出力は１種類となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−２２０６１８号公報に開示された可変波長フィルタ
では、ピーク波長の印加電圧依存性を示す図８(a) の波
長選択特性から分かるように、入射光に対し出力光は２
種類の曲線が認められ、明らかに偏光に依存しており、
これを偏光に依存しない偏光無依存とするためには、偏
光ビームスプリットやプリズム等が必要であり、装置の
大型化やコスト高となる問題点がある。また、ＵＳＰ
５，０６８，７４９号に開示された可変波長フィルタ
は、図８(b) に示す波長選択特性から分かるように、高
電圧部のみ２種の曲線が重なり、ほぼ偏光無依存となる
が、低電圧部では偏光に依存するため、偏光無依存領域
での波長可変域が約１５ｎｍと狭くなるという問題点が
ある。
４−２２０６１８号公報に開示された可変波長フィルタ
では、ピーク波長の印加電圧依存性を示す図８(a) の波
長選択特性から分かるように、入射光に対し出力光は２
種類の曲線が認められ、明らかに偏光に依存しており、
これを偏光に依存しない偏光無依存とするためには、偏
光ビームスプリットやプリズム等が必要であり、装置の
大型化やコスト高となる問題点がある。また、ＵＳＰ
５，０６８，７４９号に開示された可変波長フィルタ
は、図８(b) に示す波長選択特性から分かるように、高
電圧部のみ２種の曲線が重なり、ほぼ偏光無依存となる
が、低電圧部では偏光に依存するため、偏光無依存領域
での波長可変域が約１５ｎｍと狭くなるという問題点が
ある。
【００１２】また、上述した従来の波長可変フィルタを
分光測定器に適用した場合を考えてみる。分光測定器
は、測定光を分光し、該測定光の波長成分、その波長の
強度を測定する。そこで、分光測定器では、測定光を広
範囲の波長域で、かつ、測定光から個々の波長を分光す
る必要がある。
分光測定器に適用した場合を考えてみる。分光測定器
は、測定光を分光し、該測定光の波長成分、その波長の
強度を測定する。そこで、分光測定器では、測定光を広
範囲の波長域で、かつ、測定光から個々の波長を分光す
る必要がある。
【００１３】そこで、分光測定器では、透過波長が各々
異なり、かつ各透過波長がほぼ連続している複数のバン
ドパスフィルタをアレイ状に並べてグレーティングを構
成し、該グレーディングにより測定光を分光している。
各バンドパスフィルタは、単一波長のみを取り出せるよ
うに、例えば、それぞれの選択波長を８００ｎｍ，８１
０ｎｍ，８２０ｎｍ，……，８７０ｎｍとする透過特性
を有している。
異なり、かつ各透過波長がほぼ連続している複数のバン
ドパスフィルタをアレイ状に並べてグレーティングを構
成し、該グレーディングにより測定光を分光している。
各バンドパスフィルタは、単一波長のみを取り出せるよ
うに、例えば、それぞれの選択波長を８００ｎｍ，８１
０ｎｍ，８２０ｎｍ，……，８７０ｎｍとする透過特性
を有している。
【００１４】分光測定器による分光は、上記グレーディ
ングを機械制御により移動させて、測定光が照射される
バンドパスフィルタを順次変えるか、または、グレーデ
ィング全体に測定光を照射することにより行われる。
ングを機械制御により移動させて、測定光が照射される
バンドパスフィルタを順次変えるか、または、グレーデ
ィング全体に測定光を照射することにより行われる。
【００１５】しかしながら、従来の分光測定器におい
て、測定光を広範囲の波長域で、かつ、測定光から単一
波長の光を分光するためには、グレーディングを高精度
で移動させる必要があり、また、バンドパスフィルタの
波長選択性の精度を高くする必要がある。このため、分
光測定器の装置が大きくなったり、コストアップにつな
がるという欠点があった。
て、測定光を広範囲の波長域で、かつ、測定光から単一
波長の光を分光するためには、グレーディングを高精度
で移動させる必要があり、また、バンドパスフィルタの
波長選択性の精度を高くする必要がある。このため、分
光測定器の装置が大きくなったり、コストアップにつな
がるという欠点があった。
【００１６】また、上記分光測定器に前述した従来の可
変波長フィルタを用いたとしても、測定光の偏光に依存
するため、十分な波長選択特性を得ることができず、偏
光無依存とするためには、前述したように偏光ビームス
プリットや、プリズムが必要となったり、波長可変域が
狭くなるので、分光測定器に適用することが困難になる
という問題がある。
変波長フィルタを用いたとしても、測定光の偏光に依存
するため、十分な波長選択特性を得ることができず、偏
光無依存とするためには、前述したように偏光ビームス
プリットや、プリズムが必要となったり、波長可変域が
狭くなるので、分光測定器に適用することが困難になる
という問題がある。
【００１７】そこで、本発明は、入射光の偏光状態に依
存せず、従って、偏光ビームスプリットや、プリズムを
使用する必要がなく、また、偏光無依存領域での波長可
変域を広くすることができ、また、容易に単一波長のみ
を選択的に透過させることができる可変波長フィルタを
提供することを目的とする。
存せず、従って、偏光ビームスプリットや、プリズムを
使用する必要がなく、また、偏光無依存領域での波長可
変域を広くすることができ、また、容易に単一波長のみ
を選択的に透過させることができる可変波長フィルタを
提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の可変波長フィルタは、２枚のガラス基板の対向面の
上にそれぞれ透明電極、反射膜、配向膜をこの順に積層
し、対向する配向膜の間に液晶を挟んで構成される液晶
エタロン形可変波長フィルタであって、対向する前記配
向膜の間に位置する前記液晶の分子配向を、ｎを正の奇
数としてｎπ／２だけツイスト配向させた第１の液晶層
と、対向する前記配向膜の間に位置する前記液晶の分子
配向を、ｎを正の奇数としてツイスト方向が逆の−ｎπ
／２だけツイスト配向させた第２の液晶層とを備え、こ
れら第１の液晶層と第２の液晶層とを、第１の液晶層の
出射側の液晶分子軸と、第２の液晶層の入射側の液晶分
子軸とは互いに直交するように重ね合わせて構成される
ことを特徴としている。
明の可変波長フィルタは、２枚のガラス基板の対向面の
上にそれぞれ透明電極、反射膜、配向膜をこの順に積層
し、対向する配向膜の間に液晶を挟んで構成される液晶
エタロン形可変波長フィルタであって、対向する前記配
向膜の間に位置する前記液晶の分子配向を、ｎを正の奇
数としてｎπ／２だけツイスト配向させた第１の液晶層
と、対向する前記配向膜の間に位置する前記液晶の分子
配向を、ｎを正の奇数としてツイスト方向が逆の−ｎπ
／２だけツイスト配向させた第２の液晶層とを備え、こ
れら第１の液晶層と第２の液晶層とを、第１の液晶層の
出射側の液晶分子軸と、第２の液晶層の入射側の液晶分
子軸とは互いに直交するように重ね合わせて構成される
ことを特徴としている。
【００１９】なお、前記第１の液晶層と第２の液晶層の
重ね合わされる部分の隣り合うガラス基板は１枚のガラ
ス基板で兼用させても良い。
重ね合わされる部分の隣り合うガラス基板は１枚のガラ
ス基板で兼用させても良い。
【００２０】また、前記第１の液晶層と前記第２の液晶
層との厚さに異ならせて、双方において共通の透過波長
を１つだけ残るように、選択波長をずらしても良い。
層との厚さに異ならせて、双方において共通の透過波長
を１つだけ残るように、選択波長をずらしても良い。
【００２１】
【作用】本発明の可変波長フィルタによれば、対向する
前記配向膜の間に位置する液晶層の分子配向を、ｎを正
の奇数としてｎπ／２だけツイスト配向させた第１の液
晶層と、対向する前記配向膜の間に位置する液晶層の分
子配向を、ｎを正の奇数としてツイスト方向が逆の−ｎ
π／２だけツイスト配向させた第２の液晶層とを重ね合
わせた結果、各可変波長フィルタの１層ずつの透過特性
は偏光に依存するが、第１と第２の液晶層とを重ねたフ
ィルタを透過する光の透過スペクトルは１本になり、そ
の透過特性が入射光の偏光に依存しなくなる。
前記配向膜の間に位置する液晶層の分子配向を、ｎを正
の奇数としてｎπ／２だけツイスト配向させた第１の液
晶層と、対向する前記配向膜の間に位置する液晶層の分
子配向を、ｎを正の奇数としてツイスト方向が逆の−ｎ
π／２だけツイスト配向させた第２の液晶層とを重ね合
わせた結果、各可変波長フィルタの１層ずつの透過特性
は偏光に依存するが、第１と第２の液晶層とを重ねたフ
ィルタを透過する光の透過スペクトルは１本になり、そ
の透過特性が入射光の偏光に依存しなくなる。
【００２２】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００２３】図１(a) は本発明の一実施例の可変波長フ
ィルタ１００の構成を示す断面図である。この実施例の
可変波長フィルタ１００は、第１の液晶層１０と第２の
液晶層２０が重ね合わされて構成されている。
ィルタ１００の構成を示す断面図である。この実施例の
可変波長フィルタ１００は、第１の液晶層１０と第２の
液晶層２０が重ね合わされて構成されている。
【００２４】第１の液晶層１０は、外側の面に無反射コ
ート１２が施された２枚のガラス基板１１の対向面の上
に、それぞれ透明電極１３、反射膜としての誘電体ミラ
ー１４、配向膜１５がこの順に積層されており、対向す
る配向膜１５の間に液晶１６が挟まれて構成されてい
る。一方、第２の液晶層２０は、外側の面に無反射コー
ト２２が施された２枚のガラス基板２１の対向面の上
に、それぞれ透明電極２３、反射膜としての誘電体ミラ
ー２４、配向膜２５がこの順に積層されており、対向す
る配向膜２５の間に液晶２６が挟まれて構成されてい
る。１７，２７はスペーサ、１８，２８はリード線を示
している。
ート１２が施された２枚のガラス基板１１の対向面の上
に、それぞれ透明電極１３、反射膜としての誘電体ミラ
ー１４、配向膜１５がこの順に積層されており、対向す
る配向膜１５の間に液晶１６が挟まれて構成されてい
る。一方、第２の液晶層２０は、外側の面に無反射コー
ト２２が施された２枚のガラス基板２１の対向面の上
に、それぞれ透明電極２３、反射膜としての誘電体ミラ
ー２４、配向膜２５がこの順に積層されており、対向す
る配向膜２５の間に液晶２６が挟まれて構成されてい
る。１７，２７はスペーサ、１８，２８はリード線を示
している。
【００２５】第１の液晶層１０と第２の液晶層２０とは
それぞれ単独で図５に示した従来の液晶エタロン形可変
波長フィルタと同等の構造であるが、２枚のガラス基板
１１に挟まれた液晶１６と、２枚のガラス基板２１に挟
まれた液晶２６の液晶分子の配向処理状態が異なる。
それぞれ単独で図５に示した従来の液晶エタロン形可変
波長フィルタと同等の構造であるが、２枚のガラス基板
１１に挟まれた液晶１６と、２枚のガラス基板２１に挟
まれた液晶２６の液晶分子の配向処理状態が異なる。
【００２６】即ち、本発明の第１の液晶層１０において
は、対向する配向膜１５の間に位置する液晶１６の分子
配向が、ｎを正の奇数としてｎπ／２だけツイスト配向
させられており、また、本発明の第２の液晶層２０にお
いては、対向する配向膜２６の間に位置する液晶２６の
分子配向が、ｎを正の奇数として、ツイスト方向が逆の
−ｎπ／２だけツイスト配向させられている。
は、対向する配向膜１５の間に位置する液晶１６の分子
配向が、ｎを正の奇数としてｎπ／２だけツイスト配向
させられており、また、本発明の第２の液晶層２０にお
いては、対向する配向膜２６の間に位置する液晶２６の
分子配向が、ｎを正の奇数として、ツイスト方向が逆の
−ｎπ／２だけツイスト配向させられている。
【００２７】そして、例えば、図１(a) の実施例におい
ては、第１の液晶層１０は９０°ツイスト（９０°左ね
じり）の配向処理が施されており、第２の液晶層２０は
−９０°ツイスト（９０°右ねじり）の配向処理が施さ
れている。また、この第１の液晶層１０の出射側の液晶
分子軸と、第２の液晶層２０の入射側液晶分子軸とは互
いに直交するように配置されている。
ては、第１の液晶層１０は９０°ツイスト（９０°左ね
じり）の配向処理が施されており、第２の液晶層２０は
−９０°ツイスト（９０°右ねじり）の配向処理が施さ
れている。また、この第１の液晶層１０の出射側の液晶
分子軸と、第２の液晶層２０の入射側液晶分子軸とは互
いに直交するように配置されている。
【００２８】以上のように対向基板間の液晶層の分子配
向がｎπ／２（ｎは正の奇数）ツイスト配向された２枚
の液晶層１０，２０を２枚重ねることにより、入射光の
偏光状態に依存しない可変波長フィルタが実現する。こ
れを図２を用いて説明する。図２(a) から(e) は図１
(a) のように構成された可変波長フィルタ１００の電圧
無印加時の楕円偏光を入射光とした時の透過特性（透過
率）を示すものである。図２(a) は第１の液晶層１０
（図には第１層と記載）のみの光の透過率を示してお
り、図２(b) は第２の液晶層２０（図には第２層と記
載）のみの光の透過率を示している。図２(a),(b) から
分かるように、液晶層１０，２０の独立した透過特性は
偏光に依存し、同一波長付近に２つの透過スペクトルが
見られる。
向がｎπ／２（ｎは正の奇数）ツイスト配向された２枚
の液晶層１０，２０を２枚重ねることにより、入射光の
偏光状態に依存しない可変波長フィルタが実現する。こ
れを図２を用いて説明する。図２(a) から(e) は図１
(a) のように構成された可変波長フィルタ１００の電圧
無印加時の楕円偏光を入射光とした時の透過特性（透過
率）を示すものである。図２(a) は第１の液晶層１０
（図には第１層と記載）のみの光の透過率を示してお
り、図２(b) は第２の液晶層２０（図には第２層と記
載）のみの光の透過率を示している。図２(a),(b) から
分かるように、液晶層１０，２０の独立した透過特性は
偏光に依存し、同一波長付近に２つの透過スペクトルが
見られる。
【００２９】ところが、図１(a) に示したように、第１
の液晶層１０と第２の液晶層２０とを重ねて構成された
可変波長フィルタ１００においては、図２(c) に示すよ
うに透過スペクトルは同一波長付近において１本にな
る。
の液晶層１０と第２の液晶層２０とを重ねて構成された
可変波長フィルタ１００においては、図２(c) に示すよ
うに透過スペクトルは同一波長付近において１本にな
る。
【００３０】また、入射光を直線偏光光とし、図２(d)
に示すように液晶分子軸に垂直な偏光光を入射した場合
と、図２(e) に示すように液晶分子軸に平行な偏光光を
入射した場合のように、入射光の偏光状態を変えても、
透過スペクトルは変化しないことも分かった。
に示すように液晶分子軸に垂直な偏光光を入射した場合
と、図２(e) に示すように液晶分子軸に平行な偏光光を
入射した場合のように、入射光の偏光状態を変えても、
透過スペクトルは変化しないことも分かった。
【００３１】次に、図１(a) のように構成された実施例
の可変波長フィルタ１００のリード線１８の間、および
リード線２８の間に電圧を印加した状態の印加電圧とピ
ーク波長の特性を図３に示す。図３から分かるように、
一定の電圧を越えると、電圧の増加と共に、透過スペク
トルが変化する（３０ｎｍ以上）ことが確認できた。ま
た、この図３における透過スペクトルの変化曲線は、図
６(a),(b) に示した従来の可変波長フィルタにおける透
過スペクトルの変化曲線と異なり、１種類しか認められ
なかった。
の可変波長フィルタ１００のリード線１８の間、および
リード線２８の間に電圧を印加した状態の印加電圧とピ
ーク波長の特性を図３に示す。図３から分かるように、
一定の電圧を越えると、電圧の増加と共に、透過スペク
トルが変化する（３０ｎｍ以上）ことが確認できた。ま
た、この図３における透過スペクトルの変化曲線は、図
６(a),(b) に示した従来の可変波長フィルタにおける透
過スペクトルの変化曲線と異なり、１種類しか認められ
なかった。
【００３２】以上のことから、図１(a) の構成の可変波
長フィルタ１００は、完全に入射光の偏光状態に依存し
ないものであることが分かる。
長フィルタ１００は、完全に入射光の偏光状態に依存し
ないものであることが分かる。
【００３３】なお、図１(a) に示した実施例の可変波長
フィルタ１００においては、第１の液晶層１０と第２の
液晶層２０を別個に形成し、これらを２枚重ねて可変波
長フィルタ１００を構成しているが、図１(b) に示す変
形実施例の可変波長フィルタ１００′に示すように、無
反射コート１２，２２を無くし、２枚のガラス基板１
１，２１を光学用接着剤２９を用いて貼り合わせても良
い。また、第１の液晶層１０と第２の液晶層２０におけ
る隣接するガラス基板１１，２１は、図４に示す第２の
実施例の可変波長フィルタ２００のように、１枚のガラ
ス基板３１を用いて一体的に構成しても良い。ただし、
この場合、中央のガラス基板３１にはその両面に透明電
極１３，２３、反射膜としての誘電体ミラー１４，２
４、および配向膜１５，２５をこの順にそれぞれ積層し
なければならない。
フィルタ１００においては、第１の液晶層１０と第２の
液晶層２０を別個に形成し、これらを２枚重ねて可変波
長フィルタ１００を構成しているが、図１(b) に示す変
形実施例の可変波長フィルタ１００′に示すように、無
反射コート１２，２２を無くし、２枚のガラス基板１
１，２１を光学用接着剤２９を用いて貼り合わせても良
い。また、第１の液晶層１０と第２の液晶層２０におけ
る隣接するガラス基板１１，２１は、図４に示す第２の
実施例の可変波長フィルタ２００のように、１枚のガラ
ス基板３１を用いて一体的に構成しても良い。ただし、
この場合、中央のガラス基板３１にはその両面に透明電
極１３，２３、反射膜としての誘電体ミラー１４，２
４、および配向膜１５，２５をこの順にそれぞれ積層し
なければならない。
【００３４】また、図１(a) ，(b) に示した実施例の可
変波長フィルタ１００、および図４に示した実施例の可
変波長フィルタ２００においては、第１の液晶層１０の
液晶１６を左ねじり、第２の液晶層２０の液晶２６を右
ねじりとしたが、第１の液晶層１０の出射側と第２の液
晶層２０の入射側の液晶の分子軸が互いに直交していれ
ば、第１の液晶層１０の液晶１６を右ねじり、第２の液
晶層２０の液晶２６を左ねじりとしても良いことは言う
までもない。
変波長フィルタ１００、および図４に示した実施例の可
変波長フィルタ２００においては、第１の液晶層１０の
液晶１６を左ねじり、第２の液晶層２０の液晶２６を右
ねじりとしたが、第１の液晶層１０の出射側と第２の液
晶層２０の入射側の液晶の分子軸が互いに直交していれ
ば、第１の液晶層１０の液晶１６を右ねじり、第２の液
晶層２０の液晶２６を左ねじりとしても良いことは言う
までもない。
【００３５】このように、本発明の素子構造を持った可
変波長フィルタは、偏光に依存しないので、偏光ビーム
スプリッタやプリズムを用いて入射光を偏光成分に分割
し、個々に処理する必要がないため、装置の小型化、低
コスト化に効果があると共に、光信号処理の信頼性の向
上にもつながる。
変波長フィルタは、偏光に依存しないので、偏光ビーム
スプリッタやプリズムを用いて入射光を偏光成分に分割
し、個々に処理する必要がないため、装置の小型化、低
コスト化に効果があると共に、光信号処理の信頼性の向
上にもつながる。
【００３６】また、本発明の素子構造を持った可変波長
フィルタは、可変長範囲も従来のものに比較して少なく
とも２倍以上拡大可能なため、光通信分野においては伝
送チャネル数の増大にも寄与する。
フィルタは、可変長範囲も従来のものに比較して少なく
とも２倍以上拡大可能なため、光通信分野においては伝
送チャネル数の増大にも寄与する。
【００３７】ここで、上述した本発明による可変波長フ
ィルタを分光測定器に適用した場合について図５を参照
して説明する。なお、図において、図４に対応する部分
には同一の符号を付けて説明を省略する。当該第２実施
例の可変波長フィルタ２００’は、測定光を分光するた
めの分光器として用いられており、一方から照射された
測定光から選択的に任意の波長の光のみを透過させ、他
方に設けられた受光器２１０へ出射するようになってい
る。
ィルタを分光測定器に適用した場合について図５を参照
して説明する。なお、図において、図４に対応する部分
には同一の符号を付けて説明を省略する。当該第２実施
例の可変波長フィルタ２００’は、測定光を分光するた
めの分光器として用いられており、一方から照射された
測定光から選択的に任意の波長の光のみを透過させ、他
方に設けられた受光器２１０へ出射するようになってい
る。
【００３８】上記可変波長フィルタ２００’の各液晶１
６，２６の分子配向は、前述した通りであるが、単一波
長のみを選択的に透過させるために、液晶１６，２６の
厚さｄを、各々、ｄ1 、ｄ2 と異ならせたことを特徴と
している。
６，２６の分子配向は、前述した通りであるが、単一波
長のみを選択的に透過させるために、液晶１６，２６の
厚さｄを、各々、ｄ1 、ｄ2 と異ならせたことを特徴と
している。
【００３９】可変波長フィルタ２００’が透過し得る波
長λは、λ＝２ｎｄ／ｍで表される共振条件によって決
定される。ここでｎは液晶の屈折率である。この共振条
件によれば、可変波長フィルタ２００’は、電圧無印加
時、および印加の状態において、次数ｍに応じた複数の
波長の光を透過する。そこで、本実施例では、２層の液
晶１６，２６の厚さｄを異ならせることにより、各液晶
の共振条件を変えて透過波長をずらし、双方において共
通の透過波長を１つだけ残るようにしている。そして、
上記共通の波長のみが２層の液晶１６，２６を通過する
ことになる。
長λは、λ＝２ｎｄ／ｍで表される共振条件によって決
定される。ここでｎは液晶の屈折率である。この共振条
件によれば、可変波長フィルタ２００’は、電圧無印加
時、および印加の状態において、次数ｍに応じた複数の
波長の光を透過する。そこで、本実施例では、２層の液
晶１６，２６の厚さｄを異ならせることにより、各液晶
の共振条件を変えて透過波長をずらし、双方において共
通の透過波長を１つだけ残るようにしている。そして、
上記共通の波長のみが２層の液晶１６，２６を通過する
ことになる。
【００４０】なお、上記厚さｄ1 とｄ2 との関係は、ｄ
1 ／ｍ1 ＝ｄ2 ／ｍ2 ＝λ／（２ｎ）であり、ｍ1 ，ｍ
2 は整数で、かつｍ1 ／ｍ2 ≠整数であることを条件と
する。例えば、可視域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の測
定光に対する分光器として用いる場合には、電圧無印加
状態で屈折率ｎ＝１．７１の液晶において、ｄ1 ＝９．
１８μｍ、ｍ1 ＝２６、ｄ2 ＝６．８１μｍ，ｍ2 ＝１
７とすることにより、単一波長の光を透過させることが
確認された。
1 ／ｍ1 ＝ｄ2 ／ｍ2 ＝λ／（２ｎ）であり、ｍ1 ，ｍ
2 は整数で、かつｍ1 ／ｍ2 ≠整数であることを条件と
する。例えば、可視域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の測
定光に対する分光器として用いる場合には、電圧無印加
状態で屈折率ｎ＝１．７１の液晶において、ｄ1 ＝９．
１８μｍ、ｍ1 ＝２６、ｄ2 ＝６．８１μｍ，ｍ2 ＝１
７とすることにより、単一波長の光を透過させることが
確認された。
【００４１】この様子を図６に示す。図６(a) は厚さｄ
1 とした液晶１６の波長−透過率を示す特性図であり、
図６(b) は厚さｄ2 とした液晶２６の波長−透過率を示
す特性図、そして、図６(c) は双方の液晶１６，１６を
透過し得る波長の透過率を示す特性図である。図６(a)
および同図(b) に示すように、各液晶１６，２６が透過
し得る波長は、中央部の波長λc を除いて異なってい
る。言い換えると、中央の波長λc のみが双方の液晶１
６，２６で共通しており、この結果、該波長λcの光の
みが、偏光に依存することなく、双方の液晶１６，２６
を通過することになる。
1 とした液晶１６の波長−透過率を示す特性図であり、
図６(b) は厚さｄ2 とした液晶２６の波長−透過率を示
す特性図、そして、図６(c) は双方の液晶１６，１６を
透過し得る波長の透過率を示す特性図である。図６(a)
および同図(b) に示すように、各液晶１６，２６が透過
し得る波長は、中央部の波長λc を除いて異なってい
る。言い換えると、中央の波長λc のみが双方の液晶１
６，２６で共通しており、この結果、該波長λcの光の
みが、偏光に依存することなく、双方の液晶１６，２６
を通過することになる。
【００４２】また、前述したように、印加電圧が一定の
電圧を越えると、電圧の増加と共に、透過スペクトルが
変化するため、従来のように、機械的な駆動部や、高精
度のバンドパスフィルタを用いなくても、測定光を広範
囲の波長域で、かつ、狭い半値幅で分光できるようにな
る。この結果、小型化、軽量化、さらにはローコスト化
をも図れる。
電圧を越えると、電圧の増加と共に、透過スペクトルが
変化するため、従来のように、機械的な駆動部や、高精
度のバンドパスフィルタを用いなくても、測定光を広範
囲の波長域で、かつ、狭い半値幅で分光できるようにな
る。この結果、小型化、軽量化、さらにはローコスト化
をも図れる。
【００４３】なお、上述した可変波長フィルタ２００’
は、図４に示す可変波長フィルタ２００の構造を基にし
たが、これに限らず、図１(a) ，(b) に示す構造のもの
であってもよい。
は、図４に示す可変波長フィルタ２００の構造を基にし
たが、これに限らず、図１(a) ，(b) に示す構造のもの
であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏光に依存せず、従って、偏光ビームスプリットやプリ
ズムを使用する必要がないという効果がある。更に、偏
光無依存領域での波長可変域を広くすることができると
いう効果がある。また、装置を大きくすることなく、簡
単な構成で、容易に、単一波長のみを選択的に透過させ
ることができるという効果がある。
偏光に依存せず、従って、偏光ビームスプリットやプリ
ズムを使用する必要がないという効果がある。更に、偏
光無依存領域での波長可変域を広くすることができると
いう効果がある。また、装置を大きくすることなく、簡
単な構成で、容易に、単一波長のみを選択的に透過させ
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】(a) は本発明の一実施例の可変波長フィルタの
構成を示す断面図、(b) は(a)の変形実施例の可変長フ
ィルタの構成を示す断面図である。
構成を示す断面図、(b) は(a)の変形実施例の可変長フ
ィルタの構成を示す断面図である。
【図２】図１(a) のように構成された可変波長フィルタ
１００の電圧無印加時の光の透過率を示す線図であり、
(a) は第１の液晶層のみの光の透過率を示し、(b) は第
２の液晶層のみの光の透過率を示し、(c) は第１の液晶
層と第２の液晶層とを重ねて構成された可変波長フィル
タにおける無偏光光の透過率を示し、(d) は第１の液晶
層と第２の液晶層とを重ねて構成された可変波長フィル
タにおける液晶分子軸に垂直な偏光光を入射した場合の
光の透過率を示し、(e) は第１の液晶層と第２の液晶層
とを重ねて構成された可変波長フィルタにおける液晶分
子軸に平行な偏光光を入射した場合の光の透過率を示す
線図である。
１００の電圧無印加時の光の透過率を示す線図であり、
(a) は第１の液晶層のみの光の透過率を示し、(b) は第
２の液晶層のみの光の透過率を示し、(c) は第１の液晶
層と第２の液晶層とを重ねて構成された可変波長フィル
タにおける無偏光光の透過率を示し、(d) は第１の液晶
層と第２の液晶層とを重ねて構成された可変波長フィル
タにおける液晶分子軸に垂直な偏光光を入射した場合の
光の透過率を示し、(e) は第１の液晶層と第２の液晶層
とを重ねて構成された可変波長フィルタにおける液晶分
子軸に平行な偏光光を入射した場合の光の透過率を示す
線図である。
【図３】図１(a) の可変波長フィルタの各リード線間に
電圧を印加した状態の印加電圧とピーク波長の特性を示
す特性図である。
電圧を印加した状態の印加電圧とピーク波長の特性を示
す特性図である。
【図４】本発明の別の実施例の可変波長フィルタの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】本発明の可変波長フィルタを分光測定器に適用
した場合の構成を示す断面図である。
した場合の構成を示す断面図である。
【図６】図５に示す可変波長フィルタのピーク波長−透
過率を示す特性図であり、(a)は厚さｄとした液晶１６
のピーク波長−透過率を示す特性図、図６(b) は厚さ
ｄ’とした液晶２６のピーク波長−透過率を示す特性
図、そして、図６(c) は双方の液晶１６，２６を透過し
得るピーク波長の透過率を示す特性図である。
過率を示す特性図であり、(a)は厚さｄとした液晶１６
のピーク波長−透過率を示す特性図、図６(b) は厚さ
ｄ’とした液晶２６のピーク波長−透過率を示す特性
図、そして、図６(c) は双方の液晶１６，２６を透過し
得るピーク波長の透過率を示す特性図である。
【図７】従来の液晶エタロン形可変波長フィルタの構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】(a) ，(b) は共に従来の液晶エタロン形可変波
長フィルタのピーク波長の印加電圧依存性を示す線図で
ある。
長フィルタのピーク波長の印加電圧依存性を示す線図で
ある。
１０ 第１の液晶層 １１，２１ ガラス基板 １２，２２ 無反射コート １３，２３ 透明電極 １４，２４ 反射膜 １５，２５ 配向膜 １６，２６ 液晶 １７，２７ スペーサ １８，２８ リード線 ２０ 第２の液晶層 ３１ ガラス基板 １００ 一実施例の可変波長フィルタ ２００ 他の実施例の可変波長フィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】 ２枚のガラス基板の対向面の上にそれぞ
れ透明電極、誘電体ミラー、配向膜をこの順に積層し、
対向する配向膜の間に液晶を挟んで構成される液晶エタ
ロン形可変波長フィルタであって、 対向する前記配向膜の間に位置する前記液晶の分子配向
を、ｎを正の奇数としてｎπ／２だけツイスト配向させ
た第１の液晶層と、 対向する前記配向膜の間に位置する前記液晶の分子配向
を、ｎを正の奇数として、ツイスト方向が逆の−ｎπ／
２だけツイスト配向させた第２液晶層とを備え、 これら第１の液晶層と第２の液晶層とを、第１の液晶層
の出射側の液晶分子軸と、第２の液晶層の入射側の液晶
分子軸とは互いに直交するように重ね合わせて構成され
ることを特徴とする可変波長フィルタ。 - 【請求項２】 前記第１の液晶層と前記第２の液晶層の
重ね合わされる部分の隣り合うガラス基板を１枚のガラ
ス基板で兼用させたことを特徴とする請求項１に記載の
可変波長フィルタ。 - 【請求項３】 前記第１の液晶層と前記第２の液晶層と
の厚さを異ならせて、双方において共通の透過波長を１
つだけ残るように、選択波長をずらしたことを特徴とす
る請求項１記載の可変波長フィルタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130516A JP2925064B2 (ja) | 1993-12-02 | 1994-06-13 | 可変波長フィルタ |
| US08/353,205 US5592314A (en) | 1993-12-02 | 1994-12-01 | Tunable wavelength filter formed by 2 lcds in series having opposite twist angles of n*π/2 and a dielectric mirror layer on each substrate |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-303042 | 1993-12-02 | ||
| JP30304293 | 1993-12-02 | ||
| JP6130516A JP2925064B2 (ja) | 1993-12-02 | 1994-06-13 | 可変波長フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209623A true JPH07209623A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2925064B2 JP2925064B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=26465631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6130516A Expired - Fee Related JP2925064B2 (ja) | 1993-12-02 | 1994-06-13 | 可変波長フィルタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5592314A (ja) |
| JP (1) | JP2925064B2 (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002277856A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Citizen Watch Co Ltd | 液晶表示装置 |
| WO2005036241A1 (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-21 | Shoei Kataoka | 波長可変フィルタ及びその製造方法 |
| JP2010243956A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Sony Corp | 液晶シャッター及び画像表示観察システム |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5909303A (en) * | 1996-01-04 | 1999-06-01 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical modulator and optical modulator array |
| US5801797A (en) * | 1996-03-18 | 1998-09-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image display apparatus includes an opposite board sandwiched by array boards with end portions of the array boards being offset |
| GB9608636D0 (en) * | 1996-04-25 | 1996-07-03 | Secr Defence | A tuneable filter |
| US5799231A (en) * | 1996-07-25 | 1998-08-25 | International Business Machines Corporation | Variable index distributed mirror |
| US6608685B2 (en) * | 2000-05-15 | 2003-08-19 | Ilx Lightwave Corporation | Tunable Fabry-Perot interferometer, and associated methods |
| US6721468B2 (en) | 2001-06-08 | 2004-04-13 | Ilx Lightwave Corporation | Resonantly driven fiber polarization scrambler |
| US6885782B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-04-26 | Ilx Lightwave Corporation | Feedback polarization controller |
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