JPH0961612A - 光フィルタ - Google Patents

光フィルタ

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JPH0961612A
JPH0961612A JP7214732A JP21473295A JPH0961612A JP H0961612 A JPH0961612 A JP H0961612A JP 7214732 A JP7214732 A JP 7214732A JP 21473295 A JP21473295 A JP 21473295A JP H0961612 A JPH0961612 A JP H0961612A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光フィルタに関し、所望の波長特性
を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供を目
的とする。 【解決手段】 入力光ファイバ14と出力光ファイバ1
5の間にレンズ16、複屈折楔板11、複屈折平板1
2、複屈折楔板13及びレンズ17をこの順に配置し、
特定ビーム26及び28のみが出力光ファイバ15に結
合し、他のビーム27及び29は光路から逸れて除去さ
れるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過率と波長の関
係を表す波長特性が可変な光フィルタに関する。近年、
波長1.55μm帯の信号光を増幅するエルビウムドー
プファイバ増幅器(EDFA)を始めとする光ポンピン
グ型の光増幅器が実用化レベルにある。光ポンピング型
の光増幅器においては、希土類元素がドープされた光増
幅媒体へ信号光及びポンプ光が導き入れられ、ポンプ光
のパワーによって信号光が増幅される。
【0002】この種の光増幅器においては、いろいろな
目的で光フィルタが用いられる。例えば、光増幅媒体で
増幅された信号光以外の光(自然放出光やポンプ光)を
遮断するために、狭い通過帯域を有するバンドパス光フ
ィルタが使用される。また、光増幅器を波長分割多重
(WDM)システムに適用する場合には、広帯域な利得
が要求されるので、利得と波長の関係を表す光増幅器の
利得特性をフラットにするために、利得特性と逆の波長
特性を有する光フィルタが使用される。
【0003】光増幅器の利得特性や信号光の波長は必ず
しも常に一定ではないので、波長特性が可変である光フ
ィルタが要望されている。
【0004】
【従来の技術】従来、波長特性が可変な光フィルタとし
て、機械的な可動部分を有する光フィルタが知られてい
る。この種の光フィルタにおいては、例えば、入力ビー
ムの光学干渉膜や回折格子への入射角度を機械的に変化
させることで、波長特性を可変にしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】機械的な可動部分を有
する光フィルタは、高速な動作が困難でありまた信頼性
に欠けるという欠点を有している。
【0006】また、長距離伝送の光中継器に適用される
光増幅器においては、入力ビームの偏波状態が確定しな
いので、光中継器の出力を一定にするためには、透過率
が入力ビームの偏波状態に依存しない偏波無依存の光フ
ィルタの使用が不可欠である。
【0007】よって、本発明の目的は、偏波無依存の光
フィルタを提供することにある。本発明の他の目的は、
波長特性が可変な偏波無依存の光フィルタを提供するこ
とにある。
【0008】本発明の更に他の目的は、機械的可動部分
を用いることなしに波長特性が可変な偏波無依存の光フ
ィルタを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の側面によ
ると、第1、第2及び第3の主軸をそれぞれ有する第
1、第2及び第3の複屈折エレメントと、第2の複屈折
エレメントの複屈折の大きさを変化させる調整手段とを
備えた光フィルタが提供される。
【0010】第1の複屈折エレメントにおいて、入力ビ
ームは、第1の主軸に直交する偏波面を有する第1のビ
ーム(このエレメントの常光に相当)と、第1の主軸に
平行な偏波面を有する第2のビーム(このエレメントに
おける異常光に相当)とに分離される。
【0011】第2の主軸は第1の主軸に対して傾斜して
いる。即ち、第2の主軸は第1の主軸に直交せず且つ平
行でない。第2の複屈折エレメントは、第1のビーム及
び第2のビームを受けそれぞれの偏波状態を変換して第
3のビーム及び第4のビームとして出力する。
【0012】第3の複屈折エレメントは、第2の複屈折
エレメントに対して第1の複屈折エレメントとほぼ対称
に設けられる。第3の複屈折エレメントは、第3のビー
ムを受けこれを第3の主軸に直交する偏波面を有する第
5のビーム(このエレメントの常光に相当)と第3の主
軸に平行な偏波面を有する第6のビーム(このエレメン
トの異常光に相当)とに分離して出力するとともに、第
4のビームを受けこれを第3の主軸に直交する偏波面を
有する第7のビーム(このエレメントの常光に相当)と
第3の主軸に平行な偏波面を有する第8のビーム(この
エレメントの異常光に相当)とに分離して出力する。
【0013】第1、第2及び第3の複屈折エレメント
は、入力ポートから出力ポートに至る光路上にこの順に
配置される。入力ポート及び出力ポートは、例えば、そ
れぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端であ
る。
【0014】上記光路は、第1、第3及び第5のビーム
を含む第1の光路と、第2、第4及び第8のビームを含
む第2の光路とからなる。第6及び第7のビームはそれ
ぞれ第1及び第2の光路から逸れて除去される。
【0015】本発明の第1の側面による光フィルタにお
いては、第5及び第6のビームのパワー比率と第7及び
第8のビームのパワー比率が第2の複屈折エレメントの
複屈折の大きさと入力ビームの波長とに依存するので、
波長特性が可変になる。また、一定波長の入力ビームに
対しては、入力ビームの偏波状態にかかわらず第5及び
第8のビームのトータルパワーは一定であるので、偏波
無依存の光フィルタの提供が可能になる。
【0016】本発明の第2の側面によると、カスケード
接続される複数のフィルタユニットを備え、該各フィル
タユニットは、それぞれ、本発明の第1の側面による構
成を有している光フィルタが提供される。
【0017】本発明の第2の側面によると、各フィルタ
ユニットの波長特性を合成した波長特性が得られるの
で、光増幅器の利得特性等に応じて任意の光フィルタの
波長特性を設定するのが容易になる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面に
従って詳細に説明する。まず、本発明の光フィルタの動
作を理解する上で有用と思われるので、図1により複屈
折フィルタを説明する。複屈折フィルタは、第1の偏光
子1と、複屈折エレメント2と、第2の偏光子3とを透
過光の光路上にこの順に配置して構成される。
【0019】以下の説明では、透過光の光路に平行なZ
軸を有し、偏光子1の透過軸(透過する直線偏波の振動
方向)に平行なY軸と、Y軸及びZ軸に直交するX軸と
を有するXYZ座標系を採用する。
【0020】複屈折エレメント2の両端面及び主軸(光
学軸)CはXY平面に平行であり、主軸CとY軸がなす
角度は45°である。偏光子3の透過軸は例えば偏光子
1の透過軸に平行である。
【0021】偏光子1を透過した偏波面がYZ平面に平
行な直線偏波が複屈折エレメント2に入射すると、この
直線偏波は偏波面が主軸Cに直交する常光成分と偏波面
が主軸Cに平行な異常光成分とに分離されて複屈折エレ
メント2の内部を伝搬する。これら常光成分及び異常光
成分は複屈折エレメント2から出力するときに波長に応
じた位相差をもって合成され、その合成の結果は、波長
に応じて、偏波面がYZ平面に平行な直線偏波であるか
も知れないし、偏波面がXZ平面に平行な直線偏波であ
るかも知れないし、円偏波又は楕円偏波であるかも知れ
ない。
【0022】偏光子3の透過軸がY軸に平行である場
合、偏波面がYZ平面に平行な直線偏波に対する偏光子
3の透過率は原理的には100%であり、偏波面がXZ
面に平行な直線偏波に対する偏光子3の透過率は原理的
には0%であり、円偏光に対する偏光子3の透過率は原
理的には50%であり、楕円偏波に対する偏光子3の透
過率は当該楕円率に応じたものとなる。従って、この複
屈折フィルタの透過率は波長に依存するものとなる。
【0023】図2は図1の複屈折フィルタの波長特性の
一例を示す図であり、縦軸は透過率横軸は波長を表して
いる。波長が増大するのにしたがって、透過率の極大値
及び極小値が交互に出現している。
【0024】透過率が極大値になるのは、常光成分と異
常光成分との間の位相差が2nπのときであり、透過率
が極小値になるのは、同位相差が(2n+1)πのとき
である。ここでnは整数である。
【0025】図2に示された波長特性では、波長の変化
に対して透過率は周期的には変化しないが、図1の複屈
折エレメント2の厚みが波長に対して或いは位相差の波
長換算値に対して十分大きい場合には、波長の変化に対
して透過率はほぼ周期的に変化する。
【0026】図1の複屈折フィルタがもし複屈折エレメ
ント2の複屈折の大きさを変化させる手段を付加的に有
しているとすると、図2の波長特性を波長軸方向に変位
させることができるので、複屈折エレメント2の複屈折
の大きさによって所望の波長特性(例えばバンドパス光
フィルタの通過帯域の中心波長)を得ることができる。
【0027】しかしながら、偏光子1への入力ビームが
任意の偏波状態を有している場合、偏光子1を透過する
のはYZ平面に平行な偏波面を有する直線偏波成分だけ
であるので、図1の複屈折フィルタの出力パワーは入力
ビームの偏波状態に依存することとなり、実用上の不都
合が生じる。このような不都合は、本発明の光フィルタ
に於ける偏波無依存性により解決される。
【0028】図3は本発明の第1実施例を示す光フィル
タの構成図、図4は第1実施例における主要部の斜視図
である。この光フィルタは、第1、第2及び第3の複屈
折エレメントとして、それぞれ複屈折結晶からなる楔板
11、平板12及び楔板13を備えている。複屈折結晶
は、例えば、ルチル、方解石或いはリチウムナイオベー
トである。
【0029】楔板11は、厚みが小さい頂部11Aと厚
みが大きい底部11Bを有している。符号11Cは楔板
11の入射面を表している。ここで、入射面という語句
は対象物体に入射する光が通過する面という意味で使用
される。
【0030】また、符号C11及びC12はそれぞれ楔
板11の主軸の入射面11C及び底部(底面)11Bへ
の投影を表している。この実施例では、入力ビームに平
行なZ軸と、楔板11の光学軸に平行なX軸とを有する
XYZ座標系が用いられる。
【0031】楔板11の楔角θはYZ平面と平行な平面
上で定義される。楔板11、平板12及び楔板13はZ
軸上にこの順で配置される。符号C21は平板12の主
軸の入射面12Aへの投影を表し、符号C22及びC2
3はそれぞれこの主軸の側面12B及び12Cへの投影
を表している。
【0032】平板12の主軸はX軸に対して傾斜してお
り、傾斜角はこの実施例では45°である。平板12の
主軸のX軸に対する傾斜角は45°以外の角度であって
も本発明を実施可能であり、本発明は、平板12の主軸
がX軸と平行又は垂直でないことのみによって限定され
る。
【0033】楔板13は平板12に対して楔板11とほ
ぼ対称に設けられる。即ち、楔板13の頂部13A及び
底部13Bはそれぞれ楔板11の底部11B及び頂部1
1Aに対向する。
【0034】符号C31は楔板13の主軸の入射面13
Cへの投影を表し、符号C32はこの主軸の頂部(頂
面)13Aへの投影を表している。楔板13の主軸はこ
の実施例ではX軸と平行である。楔板13は楔板11と
同じ材質で同じ楔角である。
【0035】図3に示されるように、この光フィルタの
入力ポートは入力光ファイバ14の励振端14Aであ
り、出力ポートは出力光ファイバ15の励振端15Aで
ある。励振端14A及び15A間には2つの光路が形成
される。これらの光路は後述する動作原理に従って理解
される。これらの光路をそれぞれコリメート系にするた
めに、入力光ファイバ14の励振端14Aに対向してレ
ンズ16が設けられ、また、出力光ファイバ15の励振
端15Aに対向してレンズ17が設けられている。ま
た、平板12の複屈折の大きさを変化させるために、平
板12の温度を変化させるためのヒータ(又はクーラ)
18が設けられている。
【0036】入力光ファイバ14の励振端14Aから放
射された光は、レンズ16によってコリメートされて平
行光ビームになる。このビームはビーム太さを無視して
符号21で表される。ビーム21は、楔板11において
その常光に相当するビーム22と異常光に相当するビー
ム23とに分離される。
【0037】ビーム22及び23は楔板11が楔角を有
していることにより楔板11から互いに異なる方向に出
力する。ビーム22及び23は平板12を通過してそれ
ぞれビーム24及び25になる。ビーム24及び25の
偏波状態は、平板12の複屈折の大きさによって決定さ
れる。平板12の複屈折の大きさはヒータ(又はクー
ラ)18によって変化させられる平板12の温度に依存
する。
【0038】ビーム24は楔板13においてその常光及
び異常光にそれぞれ相当するビーム26及び27に分離
される。また、ビーム25は楔板13においてその異常
光及び常光にそれぞれ相当するビーム28及び29に分
離される。
【0039】ビーム26乃至29がそれぞれ受けてきた
屈折の履歴と楔板11及び13の対応する面同士が互い
に平行になるように配置されていることとを考慮する
と、ビーム26及び28は互いに平行であり、ビーム2
7及び29は互いに平行でない。従って、ビーム26乃
至29のうちビーム26及び28のみをレンズ17によ
り絞り込んで出力光ファイバ15の励振端15Aに結合
することができる。
【0040】前述した2つの光路のうちの一方は、ビー
ム22,24及び26を含み、他方はビーム23,25
及び28を含む。ビーム27及び29はこれらの光路か
ら逸れることによって除去されている。
【0041】さて、出力光ファイバ15に結合するビー
ム26及び28のトータルパワーの入力ビームパワーに
対する比は、この光フィルタの透過率に相当し、この透
過率は平板12における複屈折の大きさ及び入力ビーム
の波長に依存する。即ち、図2に示されるのと同じよう
な波長特性が得られるのである。従って、ヒータ(又は
クーラ)18によって平板12の温度を変化させ、これ
により平板12の複屈折の大きさを変化させることによ
って、図2の波長特性を波長軸方向に変位させることが
でき、所望の波長特性を得ることができる。
【0042】一方、平板12における複屈折の大きさが
一定である状態にあっては、ビーム26及び28のトー
タルパワーは、入力ビームの偏波状態に依存しない。従
って、本実施例によると、所望の波長特性を得ることが
できる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になる。ま
た、平板12の複屈折の大きさを変化させるために機械
的な可動部分を要しないので、信頼性の高い光フィルタ
の提供が可能になる。尚、この実施例においてコリメー
ト系が採用されているのは、出力光ファイバへの結合効
率がビームの方向に対して敏感だからである。
【0043】図5は本発明の第2実施例を示す光フィル
タの構成図、図6は第2実施例における主要部の斜視図
である。図6に示されるように、第1、第2及び第3の
複屈折エレメントとして、それぞれ、複屈折結晶からな
る平板31,12及び33が用いられている。XYZ座
標系において、Z軸は入射ビームの方向と平行である。
図6の各平板31,12及び33の表面に示される矢印
はそれぞれの主軸の当該面への投影である。
【0044】各平板31,12及び33の入射面はXY
平面と平行に配置される。平板31の主軸は、Z軸に対
してほぼ45°傾斜している。平板31への入力ビーム
は、YZ平面において2つのビームに分離して出力され
る。
【0045】平板12の主軸はY軸に対してほぼ45°
傾斜している。平板33の主軸は平板12に対して平板
31の主軸とほぼ対称になるようにされている。図5に
示されるように、入力ポートとなる入力光ファイバ14
の励振端14Aと出力ポートとなる出力光ファイバ15
の励振端15Aとの間には、後述する2つの光路が設定
される。これらの光路をそれぞれ収束系にするために、
入力光ファイバ14の励振端14Aに対向してレンズ3
4が、出力光ファイバ15の励振端15Aに対向してレ
ンズ35が設けられている。この実施例で収束系が採用
されているのは、出力光ファイバ15への結合効率がビ
ームの位置に対して敏感だからである。
【0046】励振端14A及び15Aの間に形成される
2つの光路は、それぞれ、レンズ34及び35間でひと
つづつ焦点を結ぶ。従って、ビーム形状は円錐形となる
が、図5に示される各ビームは本来円錐形であるビーム
の中心線を表すものとして理解される。
【0047】入力光ファイバ14の励振端14Aから放
射された光は、レンズ34によってビーム41となる。
ビーム41は平板31においてその常光及び異常光にそ
れぞれ相当するビーム42及び43に分離される。ビー
ム42及び43は互いに平行であり、平板31の異なる
位置から出力する。
【0048】ビーム42及び43は、平板12を通過し
てそれぞれビーム44及び45になる。この実施例で
は、平板12の複屈折の大きさは、応力印加装置36に
よって変化させられる。応力印加装置36は平板12に
例えば一方向の応力を与え、これにより生じる応力複屈
折の付加によって、平板12の複屈折の大きさが変化さ
せられる。
【0049】ビーム44は、平板33においてその常光
及び異常光に相当するビーム46及び47にそれぞれ分
離される。ビーム45は、平板33においてその異常光
及び常光に相当するビーム48及び49にそれぞれ分離
される。
【0050】平板31及び33は互いに平行でありこれ
らの厚みは等しいので、ビーム46及び48は互いに重
なり合っている。従って、ビーム46乃至49のうちビ
ーム46及び48のみをレンズ35により絞り込んで出
力光ファイバ15の励振端15Aに結合することができ
る。
【0051】前述した2つの光路のうちの一方は、ビー
ム42,44及び46を含み、他方はビーム43,45
及び48を含む。ビーム47及び49はこれらの光路か
ら逸れて除去される。
【0052】さて、ビーム46及び48のトータルパワ
ーの入力ビームのパワーに対する比は、平板12におけ
る複屈折の大きさに依存する。このパワーの比は光フィ
ルタの透過率に相当するので、この実施例においても図
2のような波長特性が得られる。また、応力印加装置3
6によって平板12の複屈折の大きさを変化させること
によって、波長特性を波長軸方向に変位させることがで
き、所望の波長特性を得ることができる。
【0053】一方、平板12における複屈折の大きさが
一定である状態においては、ビーム46及び48のトー
タルパワーは入力ビームの偏波状態には依存しない。従
って、本実施例によると、所望の波長特性を得ることが
できる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になる。
【0054】図7は、第2の複屈折エレメント(平板1
2)の複屈折の大きさを変化させる調整手段の他の例を
示す図である。符号OPは入力ポートから出力ポートへ
至る光路を示している。
【0055】図7の(A)に示される例では、第2の複
屈折エレメントは、厚みが小さい頂部及び厚みが大きい
底部を有する第1の複屈折楔板12aと、これと同形状
の第2の複屈折楔板12bとに分割されている。第2の
複屈折楔板12bの頂部及び底部はそれぞれ第1の複屈
折楔板12aの底部及び頂部に対向している。
【0056】そして、楔板12a及び12bの少なくと
もいずれか一方を光路OPとほぼ直交する方向に変位さ
せるために、図示された例では、楔板12aの底部にピ
エゾ駆動装置51が接続されている。この構成による
と、ピエゾ駆動装置51によって楔板12aを変位させ
ることによって、光路OPが通過する第2の複屈折エレ
メントの厚みを変化させることができるので、第2の複
屈折エレメントの複屈折の大きさを変化させることがで
きる。
【0057】図7の(B)に示される例では、平板12
は光路OPとほぼ直交する軸を中心に回動可能に支持さ
れ、調整手段は、この軸を中心とした平板12の回転角
を変化させる手段を含む。具体的には次の通りである。
【0058】平板12はフレーム52に支持されてお
り、フレーム52の一端は光路OPと直交する軸部材5
3に回動可能に設けられている。そして、フレーム52
の他端をピエゾ駆動装置54で変位させることによっ
て、平板12の回転角が変化させられる。これにより平
板12を通過する光路OPの長さが変化し、複屈折の大
きさが変わる。
【0059】図7の(C)に示される例では、調整手段
は、平板12に電圧を印加する手段と、この電圧を変化
させる手段とを含む。具体的には次の通りである。図示
された例では、平板12に対して光路OPの方向に電圧
を印加するために、光路の部分に穴が空いた電極55及
び56が平板12を挟むように設けられている。
【0060】そして、電極55及び56はそれぞれ可変
電圧源57のプラス端子及びマイナス端子に接続されて
いる。この場合、印加電圧によって複屈折の大きさを効
率的に変化させるために、平板12の材質としてはKD
P等の電気光学結晶が適している。
【0061】図7の(D)に示される例では、平板12
は、光路OPに対して位置が確定される第1の複屈折平
板12cと、光路OPとほぼ平行な軸を中心に回動可能
に支持される第2の複屈折平板12dとに分割されてい
る。そして、調整手段は、この軸を中心とした第2の複
屈折平板12dの回転角を変化させる手段を含む。具体
的には次の通りである。
【0062】光路OPとほぼ平行な軸部材58を中心に
支持部材59が回動可能に支持されている。第2の複屈
折平板12dは支持部材59の一端に固定される。支持
部材59の他端にはピエゾ駆動装置60が接続されてお
り、この駆動装置60によって第2の複屈折平板12d
の回転角が変化させられる。
【0063】図8は本発明の第3実施例を示す光フィル
タの斜視図である。この光フィルタは、入力光ファイバ
61及び出力光ファイバ62と、ファイバ61及び62
のそれぞれの励振端に対向するように設けられたレンズ
63及び64と、レンズ63及び64間に配置される複
数の(この例では3つの)フィルタユニット65,66
及び67とを備えている。
【0064】フィルタユニット65,66及び67は、
それぞれ、本発明の第1の側面による光フィルタの構成
を有している。この例では、図3の光フィルタの楔板1
1、平板12、楔板13及びヒータ(又はクーラ)18
が各ユニットに適用されているものとし、ヒータ(又は
クーラ)18の図示は省略されている。
【0065】また、図3の構成が採用されることに伴
い、レンズ63及び64はファイバ61及び62間にコ
リメート系の光路が形成されるように設定される。フィ
ルタユニット65,66及び67はカスケード接続され
ている。具体的には次の通りである。
【0066】入力光ファイバ61からの光は、フィルタ
ユニット65におけるビーム21(図3参照)に相当す
る。フィルタユニット65から出力されるビーム26及
び28(図3参照)は、それぞれフィルタユニット66
におけるビーム21となる。従って、フィルタユニット
66から出力されるビーム26及び28はそれぞれ2つ
ずつあることになる。
【0067】そして、これら4つの互いに平行なビーム
がフィルタユニット67におけるビーム21となり、フ
ィルタユニット67から出力されるビーム26及び28
はそれぞれ4つずつあることになる。即ち、フィルタユ
ニット67からは原理的には8つの互いに平行なビーム
が出力されることとなり、これらがレンズ64によって
収束させられて、出力光ファイバ62へ供給されるので
ある。
【0068】この実施例では、フィルタユニット66の
楔方向(楔角が定義される平面に対応する方向)はフィ
ルタユニット65の楔方向に対して45°傾斜してお
り、フィルタユニット67の楔方向はフィルタユニット
65の楔方向に対して90°の関係にある。
【0069】このように、各フィルタユニットの楔方向
(入力側の複屈折楔板の楔方向)をそれぞれ異ならせて
おくことによって、一回光路から逸れた除去すべきビー
ム(図3のビーム27及び29参照)が後段のフィルタ
ユニットで光路に戻ることが防止され、光フィルタの所
要の特性を得ることができる。例えば、相互に楔方向を
5°ずつ傾けることによって、35個のフィルタユニッ
トの使用が可能になる。
【0070】複数のフィルタユニットをカスケード接続
することによって、所望の任意の波長特性を得ることが
できる。図9に、例えば光増幅器において必要となる波
長特性の例を示す。縦軸は透過率T(%)、横軸は波長
λ(μm)である。
【0071】例えば、波長λ1 〜λ2 の範囲で透過率が
連続的に変化する図示されるような波長特性が要求され
ることがある。このような特定の波長特性を従来技術に
よって得ることは極めて困難である。
【0072】図8の実施例において任意の波長特性を得
る方法を図10により説明する。図9のように限定され
た波長範囲において透過率が連続的に変化する場合、こ
のような波長特性は有限個の正弦波の組み合わせによっ
て近似される。光増幅器において要求される波長特性は
比較的単純であるから、2〜4個の正弦波の重ね合わせ
で十分である。
【0073】図10の(A),(B)及び(C)はそれ
ぞれ図8のフィルタユニット65,66及び67の波長
特性を示しており、それぞれ正弦波の形状をなしてい
る。正弦波の周期及び位相は、各ユニットの平板12
(第2の複屈折エレメント)の複屈折の大きさに依存す
る。また、正弦波の振幅は第1及び第2の主軸が成す角
度又は第2及び第3の主軸が成す角度に依存する。
【0074】従って、これらのパラメータを適切に設定
することによって各フィルタユニットの波長特性を決定
し、これらの波長特性の合成となる所望の波長特性を得
ることができる。
【0075】図10の(D)は図10の(A),(B)
及び(C)の波長特性を合成してなる波長特性であり、
図9に示される必要な波長特性が波長軸方向に繰り返し
得られている。従って、必要な波長帯域(λ1 〜λ2
においてこの光フィルタを用いることによって、光増幅
器の利得特性をフラットにすることができる。
【0076】一般に、誘電体多層膜を用いた光フィルタ
においては波長特性にリップルが生じ、実用上不都合で
あることがあるが、本実施例においては動作原理上リッ
プルは一切生じない。また、最大透過率を得るべき波長
において挿入損失が極めて小さい光フィルタの提供が可
能になる。
【0077】図11は本発明の第4実施例を示す光フィ
ルタの構成図である。この光フィルタは、図8の第3実
施例におけるフィルタユニット65,66及び67に代
えて、2つの特徴を有する複数の(この例では3つの)
フィルタユニット71,72及び73を有している。フ
ィルタユニット71,72及び73はそれぞれ図3の光
フィルタに準じた構成を有しており、調整手段の図示は
省略されている。
【0078】第1の特徴は、各フィルタユニット71,
72及び73における楔角を異ならせていることにあ
る。この例では、楔角は、フィルタユニット71,72
及び73の順に小さくなっている。
【0079】このように楔角を異ならせることによっ
て、図8のように各フィルタユニットの楔方向を異なら
せることなしに、一旦光路から逸れて除去されたビーム
が光路に再度戻ることを防止することができる。
【0080】第2の特徴は、フィルタユニット71,7
2及び73のそれぞれの平板12(第2の複屈折エレメ
ント)の厚みが互いに異なるようにし、各厚みが薄いも
のから順に比を2とする等比数列をなすようにしている
ところにある。この例では、フィルタユニット71にお
ける平板12の厚みがtであるときに、フィルタユニッ
ト72及び73のそれぞれの平板12の厚みは2t及び
4tである。各ユニットは平板の厚みが薄い順に配置さ
れているが、この配置順序は任意である。
【0081】図12は図11の光フィルタの波長特性を
示す図である。符号81は最も薄い平板12を有するフ
ィルタユニット71の波長特性を表し、符号82は次の
平板12を有するフィルタユニット72の波長特性を表
し、符号83は最も厚い平板12を有するフィルタユニ
ット73の波長特性を表している。
【0082】図12において符号84は図11の光フィ
ルタ全体の波長特性を表しており、この特性は符号8
1,82及び83で表される特性を合成したものに他な
らない。
【0083】このようにカスケード接続される各フィル
タユニットにおける平板の厚みが等比数列をなすように
しておくことによって、最も薄い平板を含むフィルタユ
ニットの波長特性を選択し、且つ、そのチャネルスペク
トルのピークを極めて尖鋭にすることができる。
【0084】図13は本発明の第5実施例を示す光フィ
ルタの構成図である。入力光ファイバ61及び出力光フ
ァイバ62間には、図3の構成に準じた構成の複数の
(この例では3つの)フィルタユニット91,92及び
93が配置されている。各フィルタユニット91,92
及び93をそれぞれ独立にコリメート系にするために、
各ユニットの入力側及び出力側にはそれぞれレンズ94
及び95が配置されている。
【0085】そして、光路から一旦逸れて除去されたビ
ームが再び光路に戻ることを防止するために、各ユニッ
トの間にはピンホール96Aを有する遮蔽板96が設け
られている。
【0086】このような空間フィルタの機能をなす遮蔽
板を用いることによって、図8のように楔方向を異なら
せたり図11のように楔角を異ならせることなしに、所
要の波長特性を得ることができる。
【0087】尚、この実施例においても、各ユニットの
平板12の複屈折の大きさを調整する手段の図示は省略
されている。図14は本発明の第6実施例を示す光フィ
ルタの構成図である。この実施例では、入力光ファイバ
61及び出力光ファイバ62間に収束系の光路を形成す
るためのレンズ101及び102を設け、これらの間に
図5に準じた構成を有するフィルタユニット103,1
04及び105を設けている。
【0088】一旦光路から逸れて除去されたビームが再
び光路に戻ることを防止するために、この例では、各フ
ィルタユニット103,104及び105の複屈折平板
31の厚みを異ならせている。
【0089】また、図11の第4実施例におけるのと同
じ目的で、各第2の複屈折エレメントの厚みが等比数列
をなすようにしている。尚、一旦光路から逸れて除去さ
れたビームが再び光路へ戻ることを防止するために、各
フィルタユニット間の間隔を各フィルタユニットの長さ
よりも十分大きくしてもよい。
【0090】以上説明した実施例では、第2の複屈折エ
レメントの複屈折の大きさを調整することによって、波
長特性を可変しているが、予め所望の波長特性が得られ
るように第2の複屈折エレメントの複屈折の大きさを設
定しておくことによって、複屈折の大きさを変化させる
調整手段は不要である。
【0091】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の側
面によると、所望の波長特性を得ることができる偏波無
依存の光フィルタの提供が可能になるという効果が生じ
る。
【0092】本発明の第1の側面において調整手段を省
いた場合には、偏波無依存の光フィルタの提供が可能に
なるという効果が生じる。本発明の第1の側面に従う特
定の実施態様によると、機械的可動部分を用いることな
しに所望の波長特性を得ることができる偏波無依存の光
フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【0093】本発明の第2の側面によると、所望の任意
の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタ
の提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複屈折フィルタの説明図である。
【図2】複屈折フィルタの動作特性(波長特性)の説明
図である。
【図3】本発明の第1実施例を示す光フィルタの構成図
である。
【図4】本発明の第1実施例における光フィルタの主要
部の斜視図である。
【図5】本発明の第2実施例を示す光フィルタの構成図
である。
【図6】本発明の第2実施例における光フィルタの主要
部の斜視図である。
【図7】調整手段の他の例を示す図である。
【図8】本発明の第3実施例を示す光フィルタの主要部
の斜視図である。
【図9】光増幅器において要求される波長特性の例を示
す図である。
【図10】任意の波長特性を得る方法の説明図である。
【図11】本発明の第4実施例を示す光フィルタの主要
部の構成図である。
【図12】図11の光フィルタの波長特性の説明図であ
る。
【図13】本発明の第5実施例を示す光フィルタの主要
部の構成図である。
【図14】本発明の第6実施例を示す光フィルタの主要
部の構成図である。
【符号の説明】
11,13 複屈折楔板 12,31,33 複屈折平板 14,61 入力光ファイバ 15,62 出力光ファイバ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の主軸を有し、入力ビームを上記第
    1の主軸に直交する偏波面を有する第1のビームと、上
    記第1の主軸に平行な偏波面を有する第2のビームとに
    分離して出力する第1の複屈折エレメントと、 上記第1の主軸に対して傾斜した第2の主軸を有し、上
    記第1のビーム及び第2のビームを受けそれぞれの偏波
    状態を変換して第3のビーム及び第4のビームとして出
    力する第2の複屈折エレメントと、 該第2の複屈折エレメントに対して上記第1の複屈折エ
    レメントとほぼ対称に設けられ、第3の主軸を有し、上
    記第3及び第4のビームを受け、上記第3のビームを上
    記第3の主軸に直交する偏波面を有する第5のビームと
    上記第3の主軸に平行な偏波面を有する第6のビームと
    に分離して出力し、上記第4のビームを上記第3の主軸
    に直交する偏波面を有する第7のビームと上記第3の主
    軸に平行な偏波面を有する第8のビームとに分離して出
    力する第3の複屈折エレメントと、 上記第2の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化さ
    せる調整手段とを備え、 上記第1、第2及び第3の複屈折エレメントは入力ポー
    トから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、 該光路は、上記第1、第3及び第5のビームを含む第1
    の光路と、上記第2、第4及び第8のビームを含む第2
    の光路とからなり、 上記第6及び第7のビームは上記光路から逸れて除去さ
    れる光フィルタ。
  2. 【請求項2】 上記第1の複屈折エレメントは、上記第
    1及び第2のビームを互いに異なる方向に出力するため
    の楔角を有する第1の複屈折楔板からなり、 上記第1の主軸は上記入力ビームにほぼ直交し、 上記第3の複屈折エレメントは、上記第1の複屈折楔板
    と同じ材質で同じ楔角の第2の複屈折楔板からなり、 上記第5及び第8のビームは互いに平行である請求項1
    に記載の光フィルタ。
  3. 【請求項3】 上記入力ポート及び上記出力ポートはそ
    れぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端であ
    り、 上記第1及び第2の光路をそれぞれコリメート系にする
    ための少なくとも2つのレンズをさらに備え、 上記第5及び第8のビームは上記出力光ファイバに最も
    近いレンズによって上記出力光ファイバの励振端に導入
    される請求項2に記載の光フィルタ。
  4. 【請求項4】 上記第1の複屈折エレメントは、上記第
    1及び第2のビームを互いに異なる位置から互いに平行
    に出力するための均一の厚みを有する第1の複屈折平板
    からなり、 上記第1の主軸は上記入力ビームに対してほぼ45°傾
    斜し、 上記第3の複屈折エレメントは、上記第1の複屈折平板
    と同じ材質で同じ厚みの第2の複屈折平板からなり、 上記第5及び第8のビームは互いに重なり合っている請
    求項1に記載の光フィルタ。
  5. 【請求項5】 上記入力ポート及び上記出力ポートはそ
    れぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端であ
    り、 上記第1及び第2の光路をそれぞれ収束系にするための
    少なくとも2つのレンズをさらに備え、 上記第5及び第8のビームは上記出力光ファイバに最も
    近いレンズによって上記出力光ファイバの励振端に導入
    される請求項4に記載の光フィルタ。
  6. 【請求項6】 上記第2の複屈折エレメントは、厚みが
    小さい頂部及び厚みが大きい底部を有する第1の複屈折
    楔板と、該第1の複屈折楔板の頂部及び底部にそれぞれ
    対向する底部及び頂部を有する第2の複屈折楔板とから
    なり、 上記調整手段は、上記第1及び第2の複屈折楔板の少な
    くともいずれか一方を上記第1及び第2の光路とほぼ直
    交する方向に変位させる手段を含む請求項1に記載の光
    フィルタ。
  7. 【請求項7】 上記第2の複屈折エレメントは上記第1
    及び第2の光路とほぼ直交する軸を中心に回動可能に支
    持され、 上記調整手段は上記軸を中心とした上記第2の複屈折エ
    レメントの回転角を変化させる手段を含む請求項1に記
    載の光フィルタ。
  8. 【請求項8】 上記調整手段は、上記第2の複屈折エレ
    メントに応力を与える手段と、該応力を変化させる手段
    とを含む請求項1に記載の光フィルタ。
  9. 【請求項9】 上記調整手段は、上記第2の複屈折エレ
    メントの温度を変化させる手段を含む請求項1に記載の
    光フィルタ。
  10. 【請求項10】 上記調整手段は、上記第2の複屈折エ
    レメントに電圧を印加する手段と、該電圧を変化させる
    手段とを含む請求項1に記載の光フィルタ。
  11. 【請求項11】 上記第2の複屈折エレメントは、上記
    第1及び第2の光路に対して位置が確定される第1の複
    屈折平板と、上記第1及び第2の光路とほぼ平行な軸を
    中心に回動可能に支持される第2の複屈折平板とからな
    り、 上記調整手段は上記軸を中心とした上記第2の複屈折平
    板の回転角を変化させる手段を含む請求項1に記載の光
    フィルタ。
  12. 【請求項12】 カスケード接続される複数のフィルタ
    ユニットを備え、 該各フィルタユニットは、それぞれ、 第1の主軸を有し、入力ビームを上記第1の主軸に直交
    する偏波面を有する第1のビームと、上記第1の主軸に
    平行な偏波面を有する第2のビームとに分離して出力す
    る第1の複屈折エレメントと、 上記第1の主軸に対して傾斜した第2の主軸を有し、上
    記第1のビーム及び第2のビームを受けそれぞれの偏波
    状態を変換して第3のビーム及び第4のビームとして出
    力する第2の複屈折エレメントと、 該第2の複屈折エレメントに対して上記第1の複屈折エ
    レメントとほぼ対称に設けられ、第3の主軸を有し、上
    記第3及び第4のビームを受け、上記第3のビームを上
    記第3の主軸に直交する偏波面を有する第5のビームと
    上記第3の主軸に平行な偏波面を有する第6のビームと
    に分離して出力し、上記第4のビームを上記第3の主軸
    に直交する偏波面を有する第7のビームと上記第3の主
    軸に平行な偏波面を有する第8のビームとに分離して出
    力する第3の複屈折エレメントと、 上記第2の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化さ
    せる調整手段とを含み、 上記第1、第2及び第3の複屈折エレメントは入力ポー
    トから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、 該光路は、上記第1、第3及び第5のビームを含む第1
    の光路と、上記第2、第4及び第8のビームを含む第2
    の光路とからなり、 上記第6及び第7のビームは上記光路から逸れて除去さ
    れる光フィルタ。
  13. 【請求項13】 上記各フィルタユニットの各第2の複
    屈折エレメントの厚みは互いに異なり、該各厚みは薄い
    ものから順に比を2とする等比数列をなす請求項12に
    記載の光フィルタ。
  14. 【請求項14】 上記各フィルタユニットの各第1の複
    屈折エレメントは、上記第1及び第2のビームを互いに
    異なる方向に出力するための楔角を有する第1の複屈折
    楔板からなり、 上記各フィルタユニットの各第1の主軸は上記入力ビー
    ムにほぼ直交し、 上記各フィルタユニットの各第3の複屈折エレメント
    は、上記第1の複屈折楔板と同じ材質で同じ楔角の第2
    の複屈折楔板からなり、 上記各フィルタユニットの各第5及び第8のビームは互
    いに平行である請求項12に記載の光フィルタ。
  15. 【請求項15】 上記各フィルタユニットの各第1の複
    屈折楔板の楔方向はそれぞれ異なる請求項14に記載の
    光フィルタ。
  16. 【請求項16】 上記各フィルタユニットの各第1の複
    屈折楔板の楔角はそれぞれ異なる請求項14に記載の光
    フィルタ。
  17. 【請求項17】 上記各フィルタユニットは、それぞ
    れ、上記第1及び第2の光路をそれぞれコリメート系に
    するための少なくとも2つのレンズをさらに備え、 上記各フィルタユニットの間で上記第6及び第7のビー
    ムを除去するピンホールを有する少なくとも1つの遮蔽
    板をさらに備えた請求項14に記載の光フィルタ。
  18. 【請求項18】 上記各フィルタユニットの各第1の複
    屈折エレメントは、上記第1及び第2のビームを互いに
    異なる位置から互いに平行に出力するための均一の厚み
    を有する第1の複屈折平板からなり、 上記各フィルタユニットの各第1の主軸は上記入力ビー
    ムに対してほぼ45°傾斜し、 上記各フィルタユニットの各第3の複屈折エレメント
    は、上記第1の複屈折平板と同じ材質で同じ厚みの第2
    の複屈折平板からなり、 上記各フィルタユニットの各第5及び第8のビームは互
    いに重なり合っている請求項12に記載の光フィルタ。
  19. 【請求項19】 第1の主軸を有し、入力ビームを上記
    第1の主軸に直交する偏波面を有する第1のビームと、
    上記第1の主軸に平行な偏波面を有する第2のビームと
    に分離して出力する第1の複屈折エレメントと、 上記第1の主軸に対して傾斜した第2の主軸を有し、上
    記第1のビーム及び第2のビームを受けそれぞれの偏波
    状態を変換して第3のビーム及び第4のビームとして出
    力する第2の複屈折エレメントと、 該第2の複屈折エレメントに対して上記第1の複屈折エ
    レメントとほぼ対称に設けられ、第3の主軸を有し、上
    記第3及び第4のビームを受け、上記第3のビームを上
    記第3の主軸に直交する偏波面を有する第5のビームと
    上記第3の主軸に平行な偏波面を有する第6のビームと
    に分離して出力し、上記第4のビームを上記第3の主軸
    に直交する偏波面を有する第7のビームと上記第3の主
    軸に平行な偏波面を有する第8のビームとに分離して出
    力する第3の複屈折エレメントとを備え、 上記第1、第2及び第3の複屈折エレメントは入力ポー
    トから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、 該光路は、上記第1、第3及び第5のビームを含む第1
    の光路と、上記第2、第4及び第8のビームを含む第2
    の光路とからなり、 上記第6及び第7のビームは上記光路から逸れて除去さ
    れる光フィルタ。
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