JPH10133162A

JPH10133162A - 波長可変フィルタ装置

Info

Publication number: JPH10133162A
Application number: JP29152696A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamaura; 均山浦; Yuko Nakayama; 祐子中山; Kingo Kasama; 金吾笠間
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑なアライメント作業を簡略化し、より高
精度に所望の光信号を取り出せるようにする。【解決手段】ＬＣ−ＦＰＩ１１は、入射光Ｌを構成す
る常光線および異常光線に対する各共振波長λ₀および
λ₁の光を透過させ、光Ｌ₀₁として入射光Ｌの延長線上
に出射させる一方、共振波長λ₀およびλ₁以外の成分
の光を９０°反射させ、光Ｌ₀₂として出射する。光Ｌ₀₁
のうちＰ偏光成分のみが検光子１２を通過し、ミラー１
３で反射してＰＢＳ１４に送られる。一方、光Ｌ₀₂は、
ミラー１６で反射して１／４波長板１５を往復し、偏波
面が９０°回転して光Ｌ₀₅としてＬＣ−ＦＰＩ１１に再
入射する。ＬＣ−ＦＰＩ１１は、光Ｌ₀₅のうち、共振波
長λ ₀およびλ₁の光を透過させ、光Ｌ₀₆として出射す
る。光Ｌ₀₆は、検光子１７でＰ偏光成分のみが光Ｌ₀₇と
して通過し、半波長板１８で偏波面が９０°回転し、Ｓ
偏波の光Ｌ₀₈としてＰＢＳ１４で光Ｌ₀₃と合成され、出
射光Ｌ_Xとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波長多重された光信
号から任意の光信号を取り出す波長可変フィルタ装置に
関し、特に波長可変フィルタのデバイスとして液晶波長
可変フィルタを用いた波長可変フィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信において、伝送容量の高密
度化のために波長多重通信（ＷＤＭ）の研究が盛んに行
われている。この波長多重通信においては、波長可変フ
ィルタが重要なデバイスとなる。波長可変フィルタに
は、メカニカルグレーティング、マッハツェンダー干渉
計、音響光学フィルタ、液晶を充填したファブリペロー
干渉計等がある。この中で、ホモジニアスに配向した液
晶を充填したファブリペロー干渉計は、液晶波長可変フ
ィルタと呼ばれ、広可変帯域、小型、低電圧駆動等、優
れた特徴を有している。

【０００３】ただし、この液晶波長可変フィルタの特性
は、入射光の偏光状態によって大きく変化する。このた
め、従来は、特開平４−１４０７１４号公報に示される
ように、偏波無依存性を図った波長可変フィルタ装置が
考えられている。この波長可変フィルタ装置は、波長可
変フィルタに光線を入射させる光を、Ｐ偏光の光とＳ偏
光の光とに分離する装置である。分離された光のうちＰ
偏光の光は、そのまま波長可変フィルタを透過させ、一
方、Ｓ偏光の光は、その偏波面を半波長板によって９０
°回転させてＰ偏光に変換してから波長可変フィルタを
透過させる。そして、透過させた２つのＰ偏光の光のう
ち、一方の光の偏波面を半波長板によって９０°回転さ
せてＳ偏光に変換し、両者を合成して出力する。

【０００４】しかし、この特開平４−１４０７１４号公
報の波長可変フィルタ装置では、２つのＰ偏光の光が波
長可変フィルタを透過するとき、両者の光路が異なって
いた。このとき、両者の光路長が大きく異なってしまう
と、波長可変フィルタを透過した後の光の波長にズレが
生じてしまう。このため、両者の光路長を等しくするた
めの波長可変フィルタの高度な加工精度が要求されてい
た。

【０００５】そこで、本出願人は、特願平８−０３５１
８６号によって、このような欠点を改善する波長可変フ
ィルタ装置を発明している。図１４は特願平８−０３５
１８６号による波長可変フィルタ装置の構成を示す概略
図である。この波長可変フィルタ装置５０では、入射用
光ファイバ５１のコリメートレンズ５１ａから光Ｌが出
射されると、この光Ｌは、偏光分離素子５３に入射し、
そこでＰ偏光成分の偏光光Ｌ_Pと、Ｓ偏光成分の偏光光
Ｌ_Sとに分離される。

【０００６】偏光光Ｌ_Pは、偏光分離素子５５をそのま
ま透過して直進し、ファラデー素子５９を通過する。こ
のとき、偏光光Ｌ_Pは、ファラデー素子５９の作用によ
って偏波面がπ／４回転し、偏光光Ｌ_P1となる。この偏
光光Ｌ_P1は、ミラー５４およびミラー５５で反射して液
晶波長可変フィルタ５８を透過する。液晶波長可変フィ
ルタ５８は、偏光光Ｌ_P1を波長分波して偏光光Ｌ_P2とす
る。この偏光光Ｌ_P2は、ミラー５６およびミラー５７で
反射してファラデー素子６０を透過する。このとき、偏
光光Ｌ_P2は、ファラデー素子６０の作用によって偏波面
がπ／４回転してＳ偏光の偏光光Ｌ_P3となり、半波長板
６１を通過する。そして、半波長板６１によって、偏光
光Ｌ_P3はその偏波面がπ／２回転してＰ偏波に戻り、偏
光光Ｌ_P4となって偏光光Ｌ_Pと直角に偏光分離素子５３
に入射する。

【０００７】一方、光Ｌから分離した偏光光Ｌ_Sは、偏
光光Ｌ_Pと直角な方向に反射して進み、半波長板６１を
通過するときに偏波面がπ／２回転してＰ偏波の偏光光
Ｌ_S1となる。偏光光Ｌ_S1は、次にファラデー素子６０を
通過し、このときに偏波面がπ／４回転して偏光光Ｌ_S2
となる。この時点で、偏光光Ｌ_S2の偏波面は、前述した
偏光光Ｌ_P1と同じ方向の偏光面となっている。偏光光Ｌ
_S2は、ミラー５７およびミラー５６で反射して、液晶波
長可変フィルタ５８を透過する。

【０００８】液晶波長可変フィルタ５８は、偏光光Ｌ_S2
を波長分波して偏光光Ｌ_S3とする。このとき、偏光光Ｌ
_S2は、液晶波長可変フィルタ５８内では逆方向から透過
する偏光光Ｌ_P1と同一の光路を通る。このため、偏光光
Ｌ_S2および偏光光Ｌ_P1は、その光路長、偏波面方向等の
条件が同じ状態で液晶波長可変フィルタ５８を透過す
る。したがって、両者の波長分波特性はほぼ一致する。

【０００９】液晶波長可変フィルタ５８を透過した偏光
光Ｌ_S3は、ミラー５５およびミラー５４で反射してファ
ラデー素子５９を通過する。このとき、偏光光Ｌ_S3は、
偏波面がπ／４回転してＳ偏波に戻り、偏光光Ｌ_S4とな
る。偏光光Ｌ_S4は、偏光光Ｌ _Pと逆向きに偏光分離素子
５３に入射する。

【００１０】偏光分離素子５３は、偏光光Ｌ_S4を９０°
反射させるとともに、偏光光Ｌ_S4と直角に入射したＰ偏
波の偏光光Ｌ_P4を直進させる。これにより、偏光光Ｌ_S4
および偏光光Ｌ_P4が合波して光Ｌ_Mとなり、出射用光フ
ァイバ５２のコリメートレンズ５２ａに入射する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
波長可変フィルタ装置５０では、２本の光Ｌ_Pおよび光
Ｌ_Sが全く同じ光路を通るようにする必要がある。しか
し、光軸のアライメントを行うとき、一つのミラーを調
整すると、光Ｌ_Pおよび光Ｌ_Sが両方とも動いてしまう
ので、調整が困難であり、熟練を必要とするという問題
があった。

【００１２】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、複雑なアライメント作業を簡略化し、より高
精度に所望の光信号を取り出すことのできる波長可変フ
ィルタ装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、波長多重された光信号から任意の光信号
を取り出す波長可変フィルタ装置において、異常光線に
対する共振波長のチューニングが可能であり、前記波長
多重された入射光のうち共振状態にある常光線と異常光
線とを透過させる一方、非共振状態にある波長成分を所
定角度で反射させるように構成された液晶ファブリペロ
ー共振器と、前記液晶ファブリペロー共振器を透過した
前記常光線と前記異常光線のうち前記異常光線のみを透
過させる第１の検光子と、前記液晶ファブリペロー共振
器によって反射された光線の偏波面を９０°回転させる
とともに、前記液晶ファブリペロー共振器に前記所定方
向から再入射させる再入射手段と、前記液晶ファブリペ
ロー共振器に再入射して透過した共振状態の常光線およ
び異常光線のうち、前記異常光線のみを透過させる第２
の検光子と、前記第１の検光子を透過した光線の偏波面
と前記第２の検光子を透過した光線の偏波面とが互いに
直交するように変換する偏波面変換手段と、前記偏波面
が互いに直交するように変換された２つの光線を合成し
て出力する合成出力手段と、を有することを特徴とする
波長可変フィルタ装置が、提供される。

【００１４】このような構成の波長可変フィルタ装置で
は、波長多重された光が液晶ファブリペロー共振器に入
射すると、そのうち共振器と共振状態にある常光線と異
常光線とが透過する一方、非共振状態にある波長成分が
所定角度で反射する。液晶ファブリペロー共振器を透過
した常光線と異常光線は、第１の検光子に入射して、異
常光線のみが透過する。一方、液晶ファブリペロー共振
器によって反射された光線は、再入射手段によって、そ
の偏波面が９０°回転し、液晶ファブリペロー共振器に
所定方向から再入射する。

【００１５】再入射手段を介して液晶ファブリペロー共
振器に再入射した光のうち、共振状態の常光線および異
常光線が透過する。この透過した光のうち、異常光線の
みを第２の検光子が透過させる。偏波面変換手段は、第
１の検光子を透過した光線の偏波面と第２の検光子を透
過した光線の偏波面とが、互いに直交するように変換す
る。そして、偏波面が互いに直交するように変換された
２つの光線を、合成出力手段が合成して出力する。

【００１６】これにより、波長多重された光を液晶ファ
ブリペロー共振器でＰ偏波とＳ偏波に分離した後は、両
者の光を別の光路で変換して任意の光信号を取り出し、
合成して出力するので、複雑なアライメント作業が簡略
化される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面を参
照して説明する。図１は本発明の第１の形態の波長可変
フィルタ装置の構成を示す概略図である。波長可変フィ
ルタ装置１は、ＬＣ−ＦＰＩ（液晶ファブリペロー共振
器）１１、検光子１２，１７、ミラー１３，１６，１
９、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１４、１／４波長
板１５、および半波長板１８から構成されている。ここ
では、ＬＣ−ＦＰＩ１１に入射する入射光Ｌは、偏光し
ておらず、スペクトルが連続して大きく広がっているも
のとする。

【００１８】図２はＬＣ−ＦＰＩ１１の構造を示す側断
面図である。ＬＣ−ＦＰＩ１１の基板１１１，１１１と
しては、等辺が１０ｍｍの石英製の三角プリズムが使用
されている。基板１１１，１１１の斜面には、厚さ６０
ｎｍの透明導電膜１１２，１１２がスパッタ法により積
層されている。また、透明導電膜１１２，１１２の上に
は、ＴｉＯ₂とＳｉＯ₂との多層膜よりなる誘電体ミラ
ー１１３，１１３が蒸着法により積層され、さらにその
上には、ラビング処理された厚さ約６０ｎｍの液晶配向
膜１１４，１１４が積層されている。

【００１９】２つの基板１１１，１１１は、１２μｍの
スペーサ１１６を混ぜたシール剤を介して互いに貼り合
わされている。このスペーサ１１６と基板１１１，１１
１との間には、液晶配向膜１１４，１１４によってホモ
ジニアス配向されたネマティック液晶１１５が封じ込め
られている。透明導電膜１１２，１１２間には、電源回
路１１７が接続されており、この電源回路１１７からの
供給電圧に応じて、ネマティック液晶１１５の屈折率が
変化し、透過できる光の波長（共振波長）が変化する。

【００２０】基板１１１，１１１を貼り合わせるときに
は、貼り合わせ面が平行になるように調整した後、１５
０°Ｃの環境に９０分置くことにより接着し、ネマティ
ック液晶１１５を充填し、電源回路１１７との間にリー
ド線を接続することにより、ＬＣ−ＦＰＩ１１全体が完
成する。

【００２１】このような構成のＬＣ−ＦＰＩ１１では、
ネマティック液晶１１５の配向面に対して４５°の角度
で入射光Ｌが入射するように設置される。ＬＣ−ＦＰＩ
１１は、電源回路１１７から電圧を印加することによ
り、異常屈折率が変化して、入射光Ｌに含まれる異常光
線に対する共振波長が変化する。これにより、透過光Ｌ
₀₁の異常光線成分の波長を制御することができる。以
後、本形態では、紙面に垂直なＳ偏波光を常光線、紙面
と平行なＰ偏波光を異常光線と定義する。

【００２２】また、ＬＣ−ＦＰＩ１１の常屈折率は、電
圧の印加による影響は受けない。このため、常光線に対
する共振波長は常に一定なので、透過光Ｌ₀₁の常光線成
分の波長は常に一定である。

【００２３】一方、入射光Ｌのうち透過できなかった光
線成分は、ネマティック液晶１１５で反射して９０°向
きが変化し、反射光Ｌ₀₂として出力される。図１に戻
り、波長可変フィルタ装置１では、ＬＣ−ＦＰＩ１１
が、その配向面１１ａが入射光Ｌに対して、４５°傾斜
する向きに設けられている。このＬＣ−ＦＰＩ１１は、
入射光Ｌを構成する常光線および異常光線に対する各共
振波長λ ₀およびλ₁の光を透過させ、光Ｌ₀₁として入
射光Ｌの延長線上に出射させる。また、ＬＣ−ＦＰＩ１
１は、入射光Ｌのうち共振波長λ₀およびλ₁以外の成
分の光を９０°反射させ、光Ｌ₀₂として出射する。

【００２４】ＬＣ−ＦＰＩ１１の光Ｌ₀₁の出射側には、
光Ｌ₀₁と垂直な面を持つ検光子１２が設けられている。
検光子１２は、光Ｌ₀₁のうちＰ偏光成分のみを抽出し、
光Ｌ ₀₃として通過させる。検光子１２の後段には、ミラ
ー１３が設けられている。ミラー１３は、その反射面１
３ａが光Ｌ₀₃に対して４５°傾くように、すなわち、光
Ｌ₀₃を９０°に反射させられるように設けられている。
反射後の光Ｌ₀₃の延長上には、ＰＢＳ１４が設けられて
いる。

【００２５】一方、ＬＣ−ＦＰＩ１１の光Ｌ₀₂の出射側
には、光Ｌ₀₂の光軸と垂直な面を持つ１／４波長板１５
およびミラー１６が設けられている。１／４波長板１５
は、光Ｌ₀₂の偏波面を４５°だけ回転させ、光Ｌ₀₄とし
て通過させる。また、１／４波長板１５は、ミラー１６
で反射した光Ｌ₀₄の偏波面をさらに４５°回転させて、
光Ｌ₀₅としてＬＣ−ＦＰＩ１１に再入射させる。

【００２６】ＬＣ−ＦＰＩ１１は、再入射した光Ｌ₀₅の
うち、共振波長λ₀およびλ₁の光を透過させ、光Ｌ₀₆
として光Ｌ₀₅の延長線上に出射させる。光Ｌ₀₅の延長線
上には、光Ｌ₀₆と垂直な面を持つ検光子１７および半波
長板１８が設けられている。検光子１７は、光Ｌ₀₆のう
ちＰ偏光成分のみを抽出し、光Ｌ₀₇として通過させる。
半波長板１８は、光Ｌ₀₇の偏波面を９０°回転させてＳ
偏波の光Ｌ₀₈として通過させる。

【００２７】半波長板１８の後方には、ミラー１９が設
けられている。ミラー１９は、その反射面１９ａが光Ｌ
₀₈に対して４５°傾くように、すなわち、光Ｌ₀₈を９０
°に反射させられるように設けられている。反射後の光
Ｌ₀₈の延長上には、ＰＢＳ１４が設けられている。ＰＢ
Ｓ１４は、光Ｌ₀₃および光Ｌ₀₈を合成して出射光Ｌ_Xを
出射する。

【００２８】次に、このような構成を有する波長可変フ
ィルタ装置１の具体的な作用について説明する。図３は
図１の各部の光の特性を示す図である。また、図４も同
様に図１の各部の光の特性を示す図である。図３および
図４では、光Ｌ₀₁等の特性を、Ｓ偏波成分とＰ偏波成分
とに分けて示している。これら図３および図４と、図１
に基づいて、波長可変フィルタ装置１の具体的な作用を
説明する。まず、ＬＣ−ＦＰＩ１１に入射する入射光Ｌ
は、図３に示すように共振波長λ₀およびλ₁を含む波
長多重された光である。この入射光ＬがＬＣ−ＦＰＩ１
１に入射すると、点１１ｂにて透過光Ｌ₀₁と反射光Ｌ₀₂
とに分離される（図１参照）。

【００２９】透過光Ｌ₀₁は、図３に示すように、入射光
Ｌの中のＳ偏波（常光線）については波長λ₀の光成分
のみを、またＰ偏波（異常光線）については波長λ₁の
光成分のみを有している。この透過光Ｌ₀₁は、検光子１
２を通過するときに、Ｓ偏波、すなわち波長λ₀の光成
分がカットされ、波長λ₁のＰ偏波のみが透過して、光
Ｌ₀₃となる。光Ｌ₀₃は、ミラー１３で９０°反射して、
ＰＢＳ１４に入射する。

【００３０】一方、ＬＣ−ＦＰＩ１１で反射した反射光
Ｌ₀₂は、波長λ₀の光成分がカットされたＳ偏波と、波
長λ₁の光成分がカットされたＰ偏波とで構成される。
この反射光Ｌ₀₂は、１／４波長板１５を通過することに
より、その偏波面が４５°回転し、光Ｌ₀₄となる。そし
て、光Ｌ₀₄は、ミラー１６で反射して再び１／４波長板
１５を通過する。これにより、光Ｌ₀₄は、偏波面がさら
に４５°回転して、光Ｌ₀₂の状態から偏波面が９０°回
転した状態の光Ｌ₀₅となる。すなわち、光Ｌ₀₅のＳ偏波
とＰ偏波の特性は、光Ｌ₀₂のＳ偏波とＰ偏波の特性を入
れ替えたものになる。

【００３１】この光Ｌ₀₅は、直進してＬＣ−ＦＰＩ１１
の点１１ｂに再入射する。そこで、図４に示すように、
光Ｌ₀₅は、そのＳ偏波の波長λ₀の光成分とＰ偏波の波
長λ ₁の光成分のみが透過して、光Ｌ₀₆となる。光Ｌ₀₆
は、検光子１７を通過して、Ｓ偏波、すなわち波長λ₀
の光成分がカットされ、Ｐ偏波、すなわち波長λ₁の光
成分のみが透過して光Ｌ₀₇となる。そして、光Ｌ₀₇は、
半波長板１８によって、その偏波面が９０°回転して波
長λ₁のみのＳ偏波の光Ｌ₀₈となる。この光Ｌ ₀₈は、ミ
ラー１９で９０°反射して、ＰＢＳ１４に入射する。

【００３２】ＰＢＳ１４は、ミラー１３側から入射した
波長λ₁のＰ偏波の光Ｌ₀₃と、ミラー１９側から入射し
た波長λ₁のＳ偏波の光Ｌ₀₈とを合成して、出射光Ｌ_X
を出射する。こうして、所望の波長λ₁の光を、Ｓ偏波
成分およびＰ偏波成分ともに取り出すことができる。

【００３３】このように、本形態では、ＬＣ−ＦＰＩ１
１によって入射光Ｌから光Ｌ₀₁を透過させて、一方の偏
波光（Ｐ偏波光）の波長λ₁の成分を抽出するととも
に、ＬＣ−ＦＰＩ１１で反射した光Ｌ₀₂をミラー１６で
反射して光Ｌ₀₅としてＬＣ−ＦＰＩ１１に再入射させ、
他方の偏波光（Ｓ偏波光）の波長λ₁の成分を抽出し
て、両者を合成するようにしたので、偏波に依存するこ
となく所望の波長を抽出することができる。また、ミラ
ー１３，１６等は、１本の光に対してのみアライメント
を行えばよいので、その作業が簡単になり、より高精度
に所望の光信号を取り出すことが可能となる。

【００３４】また、本形態では、光Ｌ₀₅をＬＣ−ＦＰＩ
１１に再入射させる手段としてのミラー１６を、反射面
が光Ｌ₀₂の光軸と垂直になるように設けたので、光Ｌ₀₂
が反射した点１１ｂに正確に光Ｌ₀₅を入射させることが
できる。よって、より高精度な光信号の抽出が行える。

【００３５】なお、１／４波長板１５およびミラー１６
を、ＬＣ−ＦＰＩ１１の面に接着固定することにより、
アライメント作業を簡単にすることができ、精度も向上
する。さらに、検光子１２、検光子１７、および半波長
板１８もＬＣ−ＦＰＩ１１の面に接着固定すれば、アラ
イメント作業をより簡単にすることができ、精度もさら
に向上する。

【００３６】また、本形態では、ＬＣ−ＦＰＩ１１とし
て三角プリズムを使用する例を示したが、他の形状のも
のでも実施可能である。さらに、本形態では、入射光Ｌ
として、連続なスペクトルを持つ光線を使用する例を示
したが、狭スペクトルである多波長からなる光線を使用
しても、同様の効果を得ることができる。

【００３７】また、入射光Ｌと出射光_Xとを、光ファイ
バを介してＬＣ−ＦＰＩ１１に入射または出射させるよ
うにすれば、外部との接続を容易にできる。次に、上記
第１の形態の変形例について説明する。

【００３８】図５、図６、および図７は第１の形態の変
形例を示す概略図であり、図５の（Ａ）は第１の変形例
を示す図、（Ｂ）は第２の変形例を示す図、（Ｃ）は第
３の変形例を示す図、図６の（Ａ）は第４の変形例を示
す図、（Ｂ）は第５の変形例を示す図、（Ｃ）は第６の
変形例を示す図、（Ｄ）は第７の変形例を示す図、図７
の（Ａ）は第８の変形例を示す図、（Ｂ）は第９の変形
例を示す図である。

【００３９】まず、図５（Ａ）の第１の変形例は、図１
の第１の形態における検光子（Ａ）１７と半波長板（λ
／２）１８との前後位置を入れ替えたものである。図５
（Ｂ）の第２の変形例は、図１の第１の形態における半
波長板１８を検光子１２の後段に設けたものである。こ
れにより、ＰＢＳ１４に入射する光Ｌ₀₃と光Ｌ₀₈は、図
１や図５（Ａ）の場合と偏波面が反対になる。ただし、
出射光Ｌ_Xは当然同じ特性を持つ。図５（Ｃ）の第３の
変形例は、図５（Ｂ）の第２の変形例における半波長板
１８および検光子１２の位置を入れ替えたものである。

【００４０】次いで、図６（Ａ）の第４の変形例は、図
１の第１の形態における１／４波長板１５をファラデー
素子２０に代えたものである。図６（Ｂ）の第５の変形
例は、図６（Ａ）の第４の変形例における検光子１７と
半波長板１８との前後位置を入れ替えたものである。図
６（Ｃ）の第６の変形例は、第４の変形例における半波
長板１８を検光子１２の後段に設けたものである。これ
により、ＰＢＳ１４に入射する光Ｌ₀₃と光Ｌ₀₈は、図１
や図６（Ａ）の場合と偏波面が反対になる。ただし、出
射光Ｌ_Xは当然同じ特性を持つ。図６（Ｄ）の第７の変
形例は、図６（Ｃ）の第６の変形例における半波長板１
８および検光子１２の位置を入れ替えたものである。

【００４１】図７（Ａ）の第８の変形例は、図６（Ａ）
の第４の変形例における検光子１７をファラデー素子２
０とミラー（Ｍ）１６の間に設け、さらに半波長板１８
を検光子１２の後段に設けたものである。また、図７
（Ｂ）の第９の変形例は、図７（Ａ）の第８の変形例に
おける半波長板１８および検光子１２の位置を入れ替え
たものである。

【００４２】なお、ファラデー素子２０としては、磁性
ガーネット薄膜を使用することにより、永久磁石等の磁
場発生手段が不要となり、装置全体を小型にでき、アラ
イメントも容易となる。

【００４３】さらに、図８に第１の形態の第１０の変形
例を示す。この変形例では、入射側にレンズ２１を、ま
た、検光子１２とミラー１３との間と、半波長板１８と
ミラー１９との間にそれぞれレンズ２２およびレンズ２
３を、さらに１／４波長板（λ／４）１５とミラー１６
との間にレンズ２４を設けたものである。入射側のレン
ズ２１は、入射光Ｌを絞ってＬＣ−ＦＰＩ１１の点１１
ｂに焦点を合わせるレンズである。ここでは、例えば２
０ｍｍの焦点距離を持つものとする。また、レンズ２２
およびレンズ２３も同様に、２０ｍｍの焦点距離を持
ち、点１１ｂに焦点が合うように配置されている。一
方、レンズ２４は、焦点距離５ｍｍのレンズであり、点
１１ｂから約１７ｍｍ、ミラー１６から約７ｍｍの位置
に配置されている。

【００４４】このような構成により、第１０の変形例で
は、各光Ｌ，Ｌ₀₅が点１１ｂの位置に約７０μｍのビー
ムウエストで入射する。このため、面粗さ等の影響が受
けにくく、高いフィネスが得られる。また、ミラー１
３，１６，１９の代わりに位相共役鏡を用いれば、アラ
イメントフリーで各光を折り返すことができる。

【００４５】なお、レンズ２１等を使用する構成は、第
１の形態の第１〜第９の各変形例にも適用できる。次
に、本発明の波長可変フィルタ装置の第２の形態につい
て説明する。

【００４６】図９は本発明の第２の形態の波長可変フィ
ルタ装置の構成を示す概略図である。この波長可変フィ
ルタ装置２は、ＬＣ−ＦＰＩ（液晶ファブリペロー共振
器）３１、ファラデー素子３２，３５、検光子３３，３
６、ミラー３４，３７から構成されている。ここでは、
ＬＣ−ＦＰＩ３１に入射する入射光Ｌは、偏光しておら
ず、スペクトルが連続して大きく広がっているものとす
る。

【００４７】ＬＣ−ＦＰＩ３１は、その配向面３１ａが
入射光Ｌに対して、４５°傾斜する向きに設けられてい
る。このＬＣ−ＦＰＩ３１は、入射光Ｌを構成する常光
線および異常光線に対する各共振波長λ₀およびλ₁の
光を透過させ、光Ｌ₃₁として入射光Ｌの延長線上に出射
させる。また、ＬＣ−ＦＰＩ３１は、入射光Ｌのうち共
振波長λ₀およびλ₁以外の成分の光を９０°反射さ
せ、光Ｌ₃₂として出射する。

【００４８】ＬＣ−ＦＰＩ３１の光Ｌ₃₁の出射側には、
光Ｌ₃₁の光軸と垂直な面を持つファラデー素子３２、検
光子３３、およびミラー３４が設けられている。ファラ
デー素子３２は、光Ｌ₃₁の偏波面を４５°だけ回転さ
せ、光Ｌ₃₃として通過させる。また、ファラデー素子３
２は、検光子３３を通過し、ミラー３４で反射した光Ｌ
₃₃の偏波面をさらに４５°回転させて、光Ｌ₃₄としてＬ
Ｃ−ＦＰＩ３１に再入射させる。ＬＣ−ＦＰＩ３１に再
入射した光Ｌ₃₄は、後述するようにその偏波および波長
の特性のため、配向面３１ａで９０°反射して光Ｌ₃₅と
して出射される。

【００４９】一方、ＬＣ−ＦＰＩ３１の光Ｌ₃₂の出射側
には、光Ｌ₃₂の光軸と垂直な面を持つファラデー素子３
５、検光子３６、およびミラー３７が設けられている。
ファラデー素子３５は、光Ｌ₃₂の偏波面を４５°だけ回
転させ、光Ｌ₃₆として通過させる。また、ファラデー素
子３５は、検光子３６を通過し、ミラー３７で反射した
光Ｌ₃₆の偏波面をさらに４５°回転させて、光Ｌ₃₇とし
てＬＣ−ＦＰＩ３１に再入射させる。ＬＣ−ＦＰＩ３１
に再入射した光Ｌ₃₇は、後述するようにその偏波および
波長の特性のため、配向面３１ａを透過して光Ｌ₃₈とし
て出射される。

【００５０】次に、このような構成を有する波長可変フ
ィルタ装置２の具体的な作用について説明する。図１０
は図９の各部の光の特性を示す図である。また、図１１
も同様に図９の各部の光の特性を示す図である。図１０
および図１１では、光Ｌ₀₁等の特性を、Ｓ偏波成分とＰ
偏波成分とに分けて示している。これら図１０および図
１１と、図９に基づいて、波長可変フィルタ装置２の具
体的な作用を説明する。まず、ＬＣ−ＦＰＩ３１に入射
する入射光Ｌは、図１０に示すように共振波長λ₀およ
びλ₁を含む波長多重された光である。この入射光Ｌが
ＬＣ−ＦＰＩ３１に入射すると、点３１ｂにて透過光Ｌ
₃₁と反射光Ｌ₃₂とに分離される（図９参照）。

【００５１】透過光Ｌ₃₁は、図１０に示すように、入射
光Ｌの中のＳ偏波（常光線）については波長λ₀の光成
分のみを、またＰ偏波（異常光線）については波長λ₁
の光成分のみを有している。この透過光Ｌ₃₁は、ファラ
デー素子３２を通過するときに、その偏波面が４５°回
転して光Ｌ₃₃となる。そして、光Ｌ₃₃は、検光子３３を
通過するときに、Ｓ偏波、すなわち波長λ₀の光成分が
カットされ、波長λ₁のＰ偏波のみが透過し、ミラー３
４で反射し、再び検光子３３を通過してファラデー素子
３２を通過する。

【００５２】ファラデー素子３２は、光Ｌ₃₃の偏波面を
さらに４５°回転させ、光Ｌ₃₄としてＬＣ−ＦＰＩ３１
に再入射させる。光Ｌ₃₄は、検光子３３およびファラデ
ー素子３２を通過する過程で、図１０に示すように、Ｓ
偏波の波長λ₁の成分のみとなっている。このため、光
Ｌ₃₄は、ＬＣ−ＦＰＩ３１の配向面３１ａで反射され
て、光Ｌ₃₅として出射される。

【００５３】一方、ＬＣ−ＦＰＩ３１で反射した反射光
Ｌ₃₂は、図１１に示すように、波長λ₀の光成分がカッ
トされたＳ偏波と、波長λ₁の光成分がカットされたＰ
偏波とで構成される。この反射光Ｌ₃₂は、ファラデー素
子３５を通過するときに、その偏波面が４５°回転して
光Ｌ₃₆となる。そして、光Ｌ₃₆は、検光子３６を通過す
るときに、Ｓ偏波の光成分がカットされ、Ｐ偏波のみが
透過し、ミラー３７で反射し、再び検光子３６を通過し
てファラデー素子３５に通過する。

【００５４】ファラデー素子３５は、光Ｌ₃₆の偏波面を
さらに４５°回転させ、光Ｌ₃₇としてＬＣ−ＦＰＩ３１
に再入射させる。光Ｌ₃₇は、検光子３６およびファラデ
ー素子３５を通過する過程で、図１１に示すように、波
長λ₀を除いたＰ偏波の成分のみとなっている。このた
め、光Ｌ₃₇は、波長λ₁の成分のみがＬＣ−ＦＰＩ３１
の配向面３１ａを透過し、光Ｌ₃₈として出射される。

【００５５】こうして、光Ｌ₃₅および光Ｌ₃₈を合成した
光が、出射光Ｌ_Xとして抽出される。このように、第２
の形態の波長可変フィルタ装置２では、ＬＣ−ＦＰＩ３
１によって分離された光Ｌ₃₁および光Ｌ₃₂を、ともにミ
ラー３４、ミラー３７で反射して、ＬＣ−ＦＰＩ３１に
再入射させ、両者を合成して出射させるようにしたの
で、偏波に依存することなく所望の波長を抽出すること
ができる。また、ミラー３４，３７は、１本の光に対し
てのみアライメントを行えばよいので、その作業が簡単
になり、より高精度に所望の光信号を取り出すことが可
能となる。

【００５６】また、本形態では、ミラー３４，３７を、
その反射面が光Ｌ₃₁，Ｌ₃₂の各光軸と垂直になるように
設けたので、ＬＣ−ＦＰＩ３１の点３１ｂに正確に光Ｌ
₃₄，Ｌ₃₇を入射させることができる。よって、より高精
度な光信号の抽出が行える。

【００５７】なお、ファラデー素子３２、検光子３３、
およびミラー３４を、また、ファラデー素子３５、検光
子３６、およびミラー３７を、それぞれＬＣ−ＦＰＩ３
１の面に接着固定することにより、アライメント作業を
省略することができ、精度も向上する。

【００５８】また、本形態では、ＬＣ−ＦＰＩ３１とし
て三角プリズムを使用する例を示したが、他の形状のも
のでも実施可能である。さらに、本形態では、入射光Ｌ
として、連続なスペクトルを持つ光線を使用する例を示
したが、狭スペクトルである多波長からなる光線を使用
しても、同様の効果を得ることができる。

【００５９】また、入射光Ｌと出射光_Xとを、光ファイ
バを介してＬＣ−ＦＰＩ３１に入射または出射させるよ
うにすれば、外部との接続を容易にできる。なお、ファ
ラデー素子３２，３５としては、磁性ガーネット薄膜を
使用することにより、永久磁石等の磁場発生手段が不要
となり、装置全体を小型にでき、アライメントも容易と
なる。

【００６０】次に、第２の形態の波長可変フィルタ装置
２の変形例について説明する。図１２は第２の形態の第
１の変形例を示す図である。この第１の変形例では、図
９で示した構成の波長可変フィルタ装置２の各光路上
に、それぞれレンズ４１，４２，４３，４４が配置され
ている。各レンズレンズ４１，４２，４３，４４は、Ｌ
Ｃ−ＦＰＩ３１の配向面３１ａの点３１ｂに焦点がくる
ように配置されている。これにより各光Ｌ、Ｌ₃₄等は、
点３１ｂの位置に約７０μｍのビームウエストで入射す
る。このため、面粗さ等の影響が受けにくく、高いフィ
ネスが得られる。あるいは、ミラー１３，１６，１９の
代わりに位相共役鏡を用いれば、アライメントフリーで
各光を折り返すことができる。

【００６１】図１３は第２の形態の第２の変形例を示す
図である。この第２の変形例では、ＬＣ−ＦＰＩ３１の
配向面３１ａを、入射光Ｌに対して直角の向きに配置す
る。これにより、入射光Ｌから分離された光Ｌ₃₁，Ｌ₂₁
は、入射光Ｌと平行になる。このため、当然、ファラデ
ー素子３２，３５、検光子３３，３６、およびミラー３
４，３７の各配置もそれに応じた位置になっている。こ
のような構成にすることにより、入射光ＬのＬＣ−ＦＰ
Ｉ３１への入射角を小さくできるので、高いフィネスが
得られる。また、出射光Ｌ_Xと入射光Ｌとを同じ光軸上
に設定できるので、アライメントや実装が容易となる。

【００６２】なお、ＬＣ−ＦＰＩ３１の基板形状は、直
角三角形である必要はない。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、波長多
重された光を液晶ファブリペロー共振器でＰ偏波とＳ偏
波に分離した後は、両者の光を別の光路で変換して任意
の光信号を取り出し、合成して出力するようにしたの
で、複雑なアライメント作業を簡略化し、より高精度に
所望の光信号を取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態の波長可変フィルタ装置の
構成を示す概略図である。

【図２】ＬＣ−ＦＰＩの構造を示す側断面図である。

【図３】図１の各部の光の特性を示す図である。

【図４】図１の各部の光の特性を示す図である。

【図５】第１の形態の変形例を示す概略図であり、
（Ａ）は第１の変形例を示す図、（Ｂ）は第２の変形例
を示す図、（Ｃ）は第３の変形例を示す図である。

【図６】第１の形態の変形例を示す概略図であり、
（Ａ）は第４の変形例を示す図、（Ｂ）は第５の変形例
を示す図、（Ｃ）は第６の変形例を示す図、（Ｄ）は第
７の変形例を示す図である。

【図７】第１の形態の変形例を示す概略図であり、
（Ａ）は第８の変形例を示す図、（Ｂ）は第９の変形例
を示す図である。

【図８】第１の形態の第１０の変形例を示すである。

【図９】本発明の第２の形態の波長可変フィルタ装置の
構成を示す概略図である。

【図１０】図９の各部の光の特性を示す図である。

【図１１】図９の各部の光の特性を示す図である。

【図１２】第２の形態の第１の変形例を示す図である。

【図１３】第２の形態の第２の変形例を示す図である。

【図１４】特願平８−０３５１８６号による波長可変フ
ィルタ装置の構成を示す図概略である。

【符号の説明】

１，２波長可変フィルタ装置１１ＬＣ−ＦＰＩ（液晶ファブリペロー共振器）１２検光子１３ミラー１４ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１５１／４波長板１６ミラー１７検光子１８半波長板１９ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長多重された光信号から任意の光信号
を取り出す波長可変フィルタ装置において、異常光線に対する共振波長のチューニングが可能であ
り、前記波長多重された入射光のうち共振状態にある常
光線と異常光線とを透過させる一方、非共振状態にある
波長成分を所定角度で反射させるように構成された液晶
ファブリペロー共振器と、前記液晶ファブリペロー共振器を透過した前記常光線と
前記異常光線のうち前記異常光線のみを透過させる第１
の検光子と、前記液晶ファブリペロー共振器によって反射された光線
の偏波面を９０°回転させるとともに、前記液晶ファブ
リペロー共振器に前記所定方向から再入射させる再入射
手段と、前記液晶ファブリペロー共振器に再入射して透過した共
振状態の常光線および異常光線のうち、前記異常光線の
みを透過させる第２の検光子と、前記第１の検光子を透過した光線の偏波面と前記第２の
検光子を透過した光線の偏波面とが互いに直交するよう
に変換する偏波面変換手段と、前記偏波面が互いに直交するように変換された２つの光
線を合成して出力する合成出力手段と、を有することを特徴とする波長可変フィルタ装置。
【請求項２】前記液晶ファブリペロー共振器は、配向
面が前記入射光に対して４５°の角度となるように配置
されていることを特徴とする請求項１記載の波長可変フ
ィルタ装置。
【請求項３】前記第１の検光子、前記再入射手段、前
記第２の検光子、および前記偏波面変換手段は、前記液
晶ファブリペロー共振器の面に接着固定され、一体にさ
れていることを特徴とする請求項１記載の波長可変フィ
ルタ装置。
【請求項４】前記再入射手段は、１／４波長板と、前
記液晶ファブリペロー共振器との間で前記１／４波長板
を挟み、かつ反射面が前記１／４波長板を通過した光の
光軸と垂直になるように配置されるミラーと、を有する
ことを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ装
置。
【請求項５】前記再入射手段は、前記液晶ファブリペ
ロー共振器によって反射された光の偏波面を４５°回転
させるファラデー素子と、前記液晶ファブリペロー共振
器との間で前記ファラデー素子を挟み、かつ反射面が前
記ファラデー素子を通過した光と垂直になるように配置
されるミラーと、を有することを特徴とする請求項１記
載の波長可変フィルタ装置。
【請求項６】前記偏波面変換手段は、半波長板である
ことを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ装
置。
【請求項７】前記合成出力手段は、前記偏波面が互い
に直交するように変換された２つの光線をそれぞれ反射
して交差させるように配置される２つのミラーと、前記
２つの光線の交差する位置に配置されて両者を合成する
偏光素子と、を有することを特徴とする請求項１記載の
波長可変フィルタ装置。
【請求項８】前記液晶ファブリペロー共振器を通る各
光路上には、前記液晶ファブリペロー共振器上の各光の
通過点にビームウエストが位置するレンズが配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ
装置。
【請求項９】前記液晶ファブリペロー共振器に前記入
射光を導入する光ファイバを有することを特徴とする請
求項１記載の波長可変フィルタ装置。
【請求項１０】波長多重された光信号から任意の光信
号を取り出す波長可変フィルタ装置において、異常光線に対する共振波長のチューニングが可能であ
り、前記波長多重された入射光のうち共振状態にある常
光線と異常光線とを透過させる一方、非共振状態にある
波長成分を所定角度で反射させるように構成された液晶
ファブリペロー共振器と、前記液晶ファブリペロー共振器を透過した前記常光線と
前記異常光線のうち前記異常光線のみを透過させる第１
の検光子と、前記液晶ファブリペロー共振器によって反射された光線
の偏波面を４５°回転させるファラデー素子と、前記液晶ファブリペロー共振器に対して前記ファラデー
素子よりも後段に配置され、前記ファラデー素子を通過
する前の段階では前記異常光線であった成分のみを通過
させる第２の検光子と、前記ファラデー素子および前記第２の検光子を通過した
光を再び前記ファラデー素子および前記第２の検光子を
通過させ、前記異常光線の状態で前記液晶ファブリペロ
ー共振器に前記所定方向から再入射させるミラーと、前記第１の検光子を透過した光線の偏波面と、前記ミラ
ーによって前記液晶ファブリペロー共振器に再入射して
透過した光線の偏波面とが互いに直交するように変換す
る偏波面変換手段と、前記偏波面が互いに直交するように変換された２つの光
線を合成して出力する合成出力手段と、を有することを特徴とする波長可変フィルタ装置。
【請求項１１】前記第１の検光子、前記ファラデー素
子、前記第２の検光子、および前記偏波面変換手段は、
前記液晶ファブリペロー共振器の面に接着固定され、一
体にされていることを特徴とする請求項１０記載の波長
可変フィルタ装置。
【請求項１２】波長多重された光信号から任意の光信
号を取り出す波長可変フィルタ装置において、異常光線に対する共振波長のチューニングが可能であ
り、前記波長多重された入射光のうち共振状態にある常
光線と異常光線とを透過させる一方、非共振状態にある
波長成分を所定角度で反射させるように構成された液晶
ファブリペロー共振器と、前記液晶ファブリペロー共振器を透過した光線の偏波面
を４５°回転させる第１のファラデー素子と、前記液晶ファブリペロー共振器に対して前記第１のファ
ラデー素子よりも後段に配置され、前記第１のファラデ
ー素子を通過する前の段階では前記異常光線であった成
分のみを通過させる第１の検光子と、前記第１のファラデー素子および前記第１の検光子を通
過した光を、再び前記第１ファラデー素子および前記第
１の検光子を通過させ、前記常光線の状態で前記液晶フ
ァブリペロー共振器に再入射させる第１のミラーと、前記液晶ファブリペロー共振器で反射された光線の偏波
面を４５°回転させる第２のファラデー素子と、前記液晶ファブリペロー共振器に対して前記第２のファ
ラデー素子よりも後段に配置され、前記第２のファラデ
ー素子を通過する前の段階では前記常光線であった成分
のみを通過させる第２の検光子と、前記第２のファラデー素子および前記第２の検光子を通
過した光を、再び前記第２ファラデー素子および前記第
２の検光子を通過させ、前記異常光線の状態で前記液晶
ファブリペロー共振器に前記所定角度から再入射させる
第２のミラーと、を有することを特徴とする波長可変フィルタ装置。
【請求項１３】前記第１のファラデー素子、前記第１
の検光子、前記第２のファラデー素子、および前記第２
の検光子は、前記液晶ファブリペロー共振器の面に接着
固定され、一体にされていることを特徴とする請求項１
２記載の波長可変フィルタ装置。
【請求項１４】前記液晶ファブリペロー共振器を通る
各光路上には、前記液晶ファブリペロー共振器上の各光
の通過点にビームウエストが位置するレンズが配置され
ていることを特徴とする請求項１２記載の波長可変フィ
ルタ装置。
【請求項１５】前記液晶ファブリペロー共振器に前記
入射光を導入する入射用光ファイバと、前記液晶ファブ
リペロー共振器から出射光を導出する出射用光ファイバ
と、を有することを特徴とする請求項１２記載の波長可
変フィルタ装置。