JPH10190111A - 光学素子、光フィルタ及び光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子、光フィルタ及び光増幅器に関し、
光フィルタと光増幅器の構成を簡略化し、光フィルタと
光増幅器の透過特性の調整を容易にする光学素子と、該
光学素子を適用することにより構成が簡略化され、且つ
調整が容易になる光フィルタ及び光増幅器を提供する。 【解決手段】 光学素子は、光透過性を有する物質より
なる基板の一の面にフィルタ膜を形成し、該基板の該フ
ィルタ膜を形成する面に対向する面に反射膜を形成す
る。光フィルタは、前記光学素子の、前記フィルタ膜が
形成される面から信号光を入射させ、前記反射膜が形成
される面において該信号光を反射させ、該フィルタ膜が
形成される面から該信号光を出射させることによって構
成する。入力信号光のレベルをモニタする前段モジュー
ルと、該信号光を増幅する光増幅段と、該光増幅段の出
力光から該信号光を抽出する後段モジュールとからなる
光増幅器は、該前段モジュール又は該後段モジュールに
前記光フィルタを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、光フィ
ルタ及び光増幅器に係り、特に、光フィルタと光増幅器
の構成を簡略化し、光フィルタと光増幅器の透過特性の
調整を容易にする光学素子と、該光学素子を適用するこ
とにより構成が簡略化され、且つ調整が容易になる光フ
ィルタ及び光増幅器に関する。

【０００２】光増幅器は、入力信号光のレベルをモニタ
する前段モジュールと、該信号光を増幅する光増幅手段
と、該光増幅手段の出力光から該信号光を抽出する後段
モジュールとから構成される。実用的な光増幅器におい
ては、これらのどの部位も欠くことができないが、光伝
送路での信号対雑音比を高く保って、光デジタル通信に
おいては符号誤り率を確保するために、又、光アナログ
通信においては雑音自体を少なくするために光増幅手段
の出力光から該信号光を抽出する後段モジュールの役割
は大きい。

【０００３】後段モジュールにおいて光増幅手段の出力
光から該信号光を抽出するために帯域通過型の光フィル
タが用いられる。この光フィルタに対しては、波長選択
性が良好であることと、良好な波長選択性を得るための
構成が簡略なこと及び波長選択性の調整が容易なことが
要請される。そして、光フィルタの構成が簡略化され、
その調整が容易になれば、光増幅器の構成も簡略化さ
れ、その調整も容易になって、そのコストが低減され
る。

【０００４】従って、このような光フィルタ及び光増幅
器を実現することができる光学素子の実用化と、該光学
素子を適用することによって構成が簡略化される光フィ
ルタ及び光増幅器の実用化が待たれている。

【０００５】ところで、光増幅器には、稀土類元素のイ
オン特にエルビウム・イオンを添加した光ファイバを光
増幅段に用いる光ファイバ増幅器と、化合物半導体中で
の光増幅作用を利用した半導体光増幅器とがある。

【０００６】いずれのタイプにおいても、光増幅器は入
力信号光のレベルをモニタする前段モジュールと、該信
号光を増幅する光増幅段と、該光増幅段の出力光から該
信号光を抽出する後段モジュールとから構成される。従
って、以降においては、既に実用化が着々と進んでいる
光ファイバ増幅器を例にして本発明の技術を説明するこ
とにしたい。

【０００７】

【従来の技術】図９は、前方励起型の光ファイバ増幅器
の構成を示すものである。図９において、１は前段モジ
ュールで、入力される信号光の一部を分岐する光カプラ
１１と、該光カプラ１１において分岐される光を変換し
て入力される信号光のレベルをモニタするための電気信
号を生成する光ダイオード１２と、光増幅段以降からの
反射光や自然放出光を入力側に伝えないためのアイソレ
ータ１３とからなる。

【０００８】又、２は光増幅段で、エルビウム・イオン
を添加した光増幅ファイバ２１と、該光増幅ファイバで
信号光を増幅するための励起光を発生するレーザー・ダ
イオード２２と、該信号光と該励起光を結合する光カプ
ラ２３とからなる。尚、ここではレーザー・ダイオード
２２の出力を光増幅ファイバ２１に結合する手段として
ファイバ融着型のカプラを用いるタイプを想定して図示
しているが、該レーザー・ダイオード２２の出力を該光
増幅ファイバ２１に結合する手段として波長多重素子な
どの素子を用いることもできる。

【０００９】更に、３は後段モジュールで、出力側から
の反射光を光増幅段に伝えないためのアイソレータ３１
と、光増幅段の出力光から励起光と自然放出光を除去し
て信号光を取り出すための帯域通過型の光フィルタ３２
と、信号光の一部を分岐する光カプラ３８と、該光カプ
ラ３８が分岐する信号光を変換して出力される信号光の
レベルをモニタするための電気信号を生成する光ダイオ
ード３４とからなる。

【００１０】尚、後方励起型の光増幅器においても構成
は本質的には変わらず、後段モジュールに光フィルタを
備えることが必須である。又、前段モジュールにおい
て、アイソレータ１３の代わりに、信号光を通過させる
一方励起光と自然放出光を阻止する光フィルタを用いる
ことも可能である。

【００１１】図１０は、該光フィルタを構成する従来の
光学素子の原理的な構成を示すものである。図１０にお
いて、５０ｂは光学素子である。該光学素子は、光透過
性が良好な物質、最も典型的にはガラスよりなる基板５
１と、光の波長によって透過特性が異なるフィルタ膜５
２と、該基板５１と空気との間で光の透過性をよくする
透過膜５４とによって構成される。

【００１２】ここで、フィルタ膜は、通常、二酸化チタ
ンの薄膜と二酸化シリコンの薄膜を多層に積層して形成
され、多層に形成された薄膜の間の反射光と透過光によ
る複合された干渉によって波長によって異なる透過率を
呈する。

【００１３】しかし、信号光の透過率に対してそれ以外
の波長の光に対する透過率を十分に小さくするには、図
１０に示した構成の光学素子を複数使用する必要があ
る。図８は、従来の光増幅器の後段モジュールの構成例
である。

【００１４】図８において、３１はアイソレータ、３２
−２及び３２−３は光フィルタを構成する光学素子、３
２−４及び３２─５は該光学素子を接着固定する固定
板、３２−６及び３２─７は該固定板の角度を調整しつ
つ後述するケースの底面に固定するための捻子、３８は
出力光の一部を分岐する光カプラ、３４は出力される信
号光のレベルをモニタする光ダイオード、３５は後段モ
ジュールのケース、３６−１及び３６−２はそれぞれ入
力側のコネクタ及び出力側のコネクタ、３７−１及び３
７−２はそれぞれ入力側の光ファイバ及び出力側の光フ
ァイバである。尚、光フィルタ３２は二の光学素子３２
−２及び３２−３と二の固定板３２−４及び３２−５と
二の捻子３２−６及び３２−７によって構成される。

【００１５】即ち、図８に示した後段モジュールは、光
フィルタ３２を構成するために図１０に示した光学素子
を２個使用する例である。そして、ケース３５を水平に
した場合に、入力側のコネクタ３６−１とアイソレータ
３１と二の光学素子３２−２及び３２−３と光カプラ３
８及び出力側のコネクタ３６−２は同一水準に並び、且
つ、それらの部品は入力側のコネクタ３６−１から出射
された光が出力側のコネクタ３６−２に入射されるよう
な位置関係を保って固定される。ケース３５の中に描か
れている複数の線は、入力側のコネクタ３６−１とアイ
ソレータ３１と二の光学素子３２−２及び３２−３と光
カプラ３８及び出力側のコネクタ３６−２を水平線上に
並べるためにケース３５の底面の高さを変えるように行
なわれる切削部の境界を示す。

【００１６】図８の後段モジュールにおける光フィルタ
３２の透過特性の調整は、捻子３２−６及び３２−７を
仮固定した状態で信号光の光軸に対する二の固定板３２
−４及び３２−５の角度を調整する、即ち、信号光の光
軸に対する二の光学素子３２−２及び３２−３の角度を
調整することによって行なう。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、該光学素子
３２−２及び３２−３を構成する基板の寸法は、通常、
縦横が２．５mm、厚さが２mm程度であるが、フィルタ膜
やカプラ膜の蒸着はこの寸法の基板に直接行なうのでは
なく、直径２〜８インチ程度のウェハにフィルタ膜とカ
プラ膜を蒸着した後で切り出して（スクライビングとい
う。）上記の寸法にする。

【００１８】従って、ウェハの大きさは無視できないの
で、ウェハの中央部と周辺部とでは形成される膜の厚さ
には必然的なバラツキが生じ、ウェハ上の距離が近い位
置からとれた光学素子の間では膜厚のバラツキは小さ
く、同一の光学素子の上では膜厚のバラツキは無視でき
る。

【００１９】しかし、このようなウェハをスクライビン
グして各々の光学素子に分離した後に、ウェハ上の位置
関係を保ったままで各々の光学素子を管理することは極
めて面倒である。このため、後段モジュールを組み立て
る時に選択される光学素子はウェハ上の近傍の位置から
とれたものとは限らないということになる。

【００２０】さて、フィルタ膜において波長が異なる光
の透過率が異なるのは、多層の二酸化チタンと二酸化シ
リコンの薄膜の中における透過光と反射光の干渉の複合
によるが、光がフィルタ膜を通過する距離にも関係す
る。

【００２１】従って、フィルタ膜の厚さにバラツキがあ
る場合には、各々の光学素子における透過光の波長にバ
ラツキが生ずる。しかも、各々がどのような透過特性で
あるかが判らないまま二の光学素子が選択されて、１つ
ずつ固定板に固定されることになる。

【００２２】このため、光フィルタとして透過率の調整
を行なう際には、二の光学素子を固定した固定板３２−
４及び３２−５を捻子３２─６及び３２−７によってケ
ース３５に仮固定した後で、双方の固定板３２−４及び
３２−４の光軸に対する角度を別々に調整してみて、所
望の透過率特性になる角度を求めるという作業をしなけ
ればならない。これでは、所望の透過率特性に収斂させ
るために各々の光学素子の角度を何回も調整しなければ
ならないということに遭遇することが常である。

【００２３】上記より簡単な調整法として、光学素子を
固定した一の固定板だけを後段モジュールに仮固定し
て、信号光の光軸に対するその角度を調整して透過率特
性の最もよい点を探した後で残りの光学素子を固定した
固定板も仮固定し、次は後で仮固定した固定板の角度だ
けを調整して光フィルタ全体としての透過率特性を最適
化する方法もある。こうすれば、二の光学素子に関する
角度調整を、いったりきたり何回も行なう必要がなくな
るが、これでも２段階の調整が必要である。

【００２４】このように、従来の後段モジュールにおい
ては、光フィルタの調整に難点がある。しかも、光学素
子を複数使う必要があり、光フィルタ及び光増幅器の構
成の簡略化を阻害をする。

【００２５】本発明は、かかる問題点に鑑み、光フィル
タと光増幅器の構成を簡略化し、光フィルタと光増幅器
の透過特性の調整を容易にする光学素子と、該光学素子
を適用することにより構成が簡略化され、且つ調整が容
易になる光フィルタ及び光増幅器を提供することを目的
とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の光学素
子の構成を示す原理図である。図１において、５０は光
学素子で、透過性が良好な材質、典型的にはガラスから
なる基板５１と、フィルタ膜５２と光カプラ膜５３によ
って構成されている。

【００２７】そして、基板５１は縦横２．５mm、厚さ２
mm程度であるから、フィルタ膜５２の厚さは基板表面で
一定であり、その屈折率も一定にできる。尚、図１には
最も基本的な構成として基板５１の厚さが一定な場合を
示している。

【００２８】そして、光学素子のフィルタ膜５２の側か
ら信号光を入射角θ₁ で入射するものとし、光学素子の
外側の物質（通常空気である。以降、空気だけを考慮し
て説明する。）の屈折率をｎ₁ とし、フィルタ膜５２の
屈折率をｎ₂ とし、基板５１の屈折率をｎ₃ とすると、
基板５１の法線に対するフィルタ膜中の光の角度θ
₂は、 ｎ₁ Sin θ₁ ＝ｎ₂ Sin θ₂ （１） によって求められる角度となる。

【００２９】式（１）によって求められる角度θ₂ で光
が基板５１に入射すると、基板５１にたてた法線に対す
る基板５１中の光の角度θ₃ は、 ｎ₂ Sin θ₂ ＝ｎ₃ Sin θ₃ （２） によって求められる角度となる。

【００３０】該基板５１中の光は該基板５１とカプラ膜
５３の界面に上記θ₃ なる角度で入射し、一部はカプラ
膜５３を通って空気中に出射され、大部分は基板５１と
カプラ膜５３の界面で反射される。

【００３１】従って、反射光は基板５１にたてた法線に
対してθ₃ なる角度で基板５１中を伝播してフィルタ膜
５２に達する。フィルタ膜５２と基板５１の屈折率の関
係は上記と同じであるから、光は基板５１にたてた法線
に対して上記θ₂ の角度でフィルタ膜５２中を伝播して
空気とフィルタ膜５２との界面に達する。

【００３２】フィルタ膜５２と空気の屈折率の関係は上
記と同じであるから、光は基板５１にたてた法線に対し
て上記θ₁ の角度で空気中に出射される。つまり、入射
された光はフィルタ膜５２を２回通って空気中に出射さ
れ、しかも、フィルタ膜５２への入射角とフィルタ膜５
２からの出射角が等しくなる。

【００３３】従って、図１の光学素子を使うことによっ
て、特性が全く同じにできている従来の光学素子を２個
使用するのと同じ透過率特性を得ることができる。即
ち、先に述べたように、基板５１上のフィルタ膜５２の
厚さは一定であるから、光が１回目にフィルタ膜５２を
実際に伝播する距離と、光が１回目にフィルタ膜５２を
実際に伝播する距離とは等しくなる。従って、光が１回
目にフィルタ膜５２を通過する際の透過率特性と、光が
２回目にフィルタ膜５２を通過する際の透過率特性とは
等しくなる。

【００３４】つまり、従来のタイプの光フィルタにおい
て、二の光学素子の透過率特性にバラツキがない場合に
相当する特性が得られる。しかも、フィルタ膜を透過す
る光の波長は、光が該フィルタ膜中を伝搬する距離によ
って可変にできるので、透過光の波長は光の入射角θ₁
を調整することによって容易に調整することができる。

【００３５】従って、図１の光学素子を後段モジュール
に適用すれば、光学素子の信号光の光軸に対する角度を
調整して透過率特性を調整する場合、調整すべき光学素
子は１個となり、光学素子への入射角と光学素子からの
出射角が必ず等しくなるので、その調整は極めて容易に
なる。

【００３６】尚、空気の屈折率は約１であり、基板にガ
ラスを使用する場合にその屈折率は約１．５であり、フ
ィルタ膜の等価屈折率は２強であるので、空気から光学
素子への入射角θ₁ を設定すれば、θ₂ 及びθ₃ の目安
をつけることができるので、これらを参照することによ
って前記光学素子の大きさを設計することが可能にな
る。

【００３７】図２は、後段モジュールの原理的構成を示
すものである。図２において、３１はアイソレータ、３
２−１は本発明の光学素子、３３は光リフレクタ、３４
は出力光のレベルをモニタするための電気信号を生成す
る光ダイオードである。尚、後段モジュールを構成する
光コネクタや光ファイバは図示を省略している。

【００３８】図２に示した後段モジュールの原理的構成
において、後段モジュールに入力される信号光はアイソ
レータ３１を通過した後に光リフレクタ３３に入射さ
れ、光リフレクタ３３によって反射されて光学素子３２
−１に入射される。

【００３９】尚、光学素子３２−１は基板上にフィルタ
膜とカプラ膜を形成したものである。該光リフレクタ３
３で反射された信号光はフィルタ膜側から光学素子３２
−１に入射される。該信号光は光学素子３２−１の中で
屈折と反射をされて、その大部分は光学素子３２−１の
フィルタ膜側に出射されて出力光となる。

【００４０】従って、光フィルタに入射される光に含ま
れている励起光成分と光増幅部において発生する自然放
出光は減衰を受けて光フィルタから出射され、出力光に
おける信号対雑音比が改善される。

【００４１】一方、該信号光の一部は光学素子３２−１
のカプラ膜で分岐され、光学素子３２−１から出射され
て光ダイオード３４に入射され、該光ダイオード３４に
よって信号光のレベルをモニタするための電気信号に変
換される。

【００４２】従って、従来の後段モジュールにおいては
信号光の光軸上に４個の光部品を必要としたのに対し
て、本発明の後段モジュールにおいては信号光の光軸上
に３個の光部品を配置すればよく、後段モジュールの構
成を簡略化することができる。

【００４３】尚、後述するように、信号光がフィルタ膜
を通過する回数を増やす必要性が高くなるにつれて、上
記簡略化の効果は大きくなる。

【００４４】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の光フィルタの特
性の実測例である。図３は、本発明の光学素子を１個使
用して構成した光フィルタにおいて、信号光を該光学素
子のフィルタ膜を２回通過させる時の総合の透過率特性
を、信号光を該光学素子のフィルタ膜を１回通過させる
時の単位の透過率特性と共に表示している。透過率をデ
シベルで表しているので、総合の透過率特性は単位の透
過率特性の２倍の透過率になっていることが判る。

【００４５】尚、図３においては通過波長に対する透過
率を０デシベルとして表示しているが、これは透過率が
最高の波長における透過率を基準にして表示しているた
めで、実際にはフィルタ膜と基板の損失及びカプラ膜に
おける分岐損失を加算した損失が生ずる。この損失は、
通常１デシベル以下程度で実現される。

【００４６】ところで、図１又は図２に示した原理構成
においては、本発明の光学素子において信号光がフィル
タ膜を２回通過する構成を例示して説明したが、信号光
がフィルタ膜を通過する回数は２回には限定されない。

【００４７】即ち、例えば図２の構成において、信号光
が光学素子３２−１から空気中に出射される点の付近に
反射膜を形成しておけば、信号光は反射されて再びフィ
ルタ膜５２と基板５１を通ってカプラ膜５３に達し、再
びカプラ膜５３にて反射されて基板５１とフィルタ膜５
２とを通ってフィルタ膜と空気との界面に達する。この
点では反射膜を形成してないものとすれば、信号光は合
計４回フィルタ膜を通過して光学素子から出射される。
上記のようにすることによって後段モジュールの構成の
簡略さと光フィルタの調整の容易さを変えないで光フィ
ルタの透過率特性を更に急峻にすることができる。

【００４８】尚、信号光がフィルタ膜を通過する回数を
増やすための反射膜は、フィルタ膜と空気との界面（フ
ィルタ膜の上）に形成してもフィルタ膜と基板の界面
（フィルタ膜の下）に形成してもよいし、フィルタ膜と
反射膜を重ねて形成せずに、基板上の領域によってフィ
ルタ膜と反射膜とを選択的に形成してもよい。

【００４９】又、図１及び図２に示した光学素子におい
て、フィルタ膜を形成する面に対向する面にはカプラ膜
を形成する例を示したが、フィルタ膜を形成する面に対
向する面に形成する膜はカプラ膜には限定されない。こ
こにカプラ膜を形成する理由は、カプラ膜を通して信号
光の一部をモニタ光として取り出す目的のためである
が、モニタ光を取り出す必要がない場合には、フィルタ
膜を形成する面に対向する面には全反射膜を形成すれば
よい。いずれにしても、フィルタ膜を形成する面と対向
する面には反射特性を有する膜を形成すればよい。そし
て、後者の場合には、反射損失する際に損失が生じない
ので、光フィルタの通過波長に対する絶対損失は小さく
なる。

【００５０】図４は、本発明の光フィルタを適用した後
段モジュールの構成を示すものである。図４において、
３１はアイソレータ、３２−１は本発明の光学素子、３
２−４は該光学素子を固定する固定板、３２−６は該固
定板を後述するケースに固定する捻子、３３は光リフレ
クタ、３４は信号光のレベルをモニタするための電気信
号を生成する光ダイオード、３５はケース、３６−１及
び３６−２はそれぞれ入力側のコネクタ及び出力側のコ
ネクタ、３７−１及び３７−２はそれぞれ入力側の光フ
ァイバ及び出力側の光ファイバである。

【００５１】そして、ケース３５を水平にした場合に、
入力側のコネクタ３６−１とアイソレータ３１と光学素
子３２−１と光リフレクタ３３及び出力側のコネクタ３
６−２は同一水準に並び、且つ、それらの部品は入力側
のコネクタ３６−１から出射された光が出力側のコネク
タ３６−２に入射されるような位置関係を保って固定さ
れる。ケース３５の中に描かれている複数の線は、入力
側のコネクタ３６−１とアイソレータ３１と光学素子３
２−１と光リフレクタ３３及び出力側のコネクタ３６−
２を同一水準で並べるためにケース３５の底面の高さを
変えるように行なう切削部の境界を示している。

【００５２】従って、図４に示した後段モジュールの構
成において、後段モジュールに入力される信号光はアイ
ソレータ３１を通過した後に光リフレクタ３３に入射さ
れ、光リフレクタ３３によって反射されて光学素子３２
−１に入射される。

【００５３】そして、信号光はフィルタ膜側から光学素
子３２−１に入射され、該信号光は光学素子３２−１の
中で屈折と反射をされて、その大部分は光学素子３２−
１のフィルタ膜側に出射されて出力光となる。

【００５４】従って、光フィルタに入射される光に含ま
れている励起光成分と光増幅部において発生する自然放
出光は減衰を受けて光フィルタから出射され、出力光に
おける信号対雑音比が改善される。

【００５５】一方、該信号光の一部は光学素子３２−１
のカプラ膜を通って光学素子３２−１から出射されて光
ダイオード３４に入射され、該光ダイオード３４によっ
て信号光のレベルをモニタするための電気信号に変換さ
れる。

【００５６】該光ダイオードに入射される光はフィルタ
膜を１回通過している。従って、該光ダイオードに入射
される光においても励起光成分と自然放出光は図３の単
位の透過率特性に等しい減衰を受けるので、該信号光を
モニタするための電気信号においても信号対雑音比が改
善されている。

【００５７】図４に示した後段モジュールにおいて、光
フィルタの透過率特性を調整するのは、光学素子３２−
１を固定した固定板３２−４を捻子３２−６によって仮
固定した状態で、該固定板３２−４が信号光の光軸とな
す角度だけを調整すればよい。

【００５８】光学素子３２−１上のフィルタ膜の厚さは
一定であり、信号光が実際にフィルタ膜中を伝播する距
離は通過の度に同じであるので、該固定板３２−４が信
号光の光軸となす角度がどうなっていても、光フィルタ
としての透過率特性はフィルタ膜を１回通過する時の透
過率特性を加算（透過率をデシベル単位で表現した場
合）した特性になる。従って、光フィルタの特性を所望
の特性に調整することは極めて容易である。

【００５９】尚、図４の構成のボーナス的な利点は、光
リフレクタ３３によって信号光の光路を折り曲げるため
に、後段モジュールの入力側から出力側までの長さを短
くできる点にある。この、光リフレクタによる光路折り
曲げの角度を適切に選択することによって、後段モジュ
ールの幅をあまり大きくしないでもすむので、後段モジ
ュールの小型化が可能である。

【００６０】ところで、図４の後段モジュールにおいて
は、出力光のレベルをモニタするための光ダイオードの
みを備えているが、光学素子３２−１から出射される出
力光の逆延長上に光ダイオードを備えれば、出力側の光
ファイバが断線したり、出力側のコネクタが外れた時の
反射光をモニタすることも可能になる。

【００６１】図５は、光学素子への光の入射角の変動に
よる通過帯域の中心波長の変動、即ち、光学素子への光
の入射角の変動による通過帯域のずれを示すものであ
る。光の入射角の変動によって通過帯域がずれるのは、
入射角の変動によって光がフィルタ膜の中を実際に伝播
する距離が変わるためである。実は、この通過帯域の変
動が、図１０に示した光学素子を複数使った光フィルタ
における透過率特性の調整を困難にしていた。

【００６２】しかし、本発明の光学素子を使用する光フ
ィルタにおいては、光の入射角の変動によって通過帯域
がずれる現象を積極的に使って、光フィルタの透過率特
性のフィギャーを自由に決めることができるようにな
る。このための構成を図６に示す。

【００６３】図６は、図１の構成において厚さが変化す
る基板を用いた光学素子を示すものである。この場合に
は、基板とフィルタ膜の界面にたてた法線に対してカプ
ラ膜への入射角とカプラ膜からの反射角が異なる角度に
なるために、フィルタ膜から基板への出射角φ₃ と基板
からフィルタ膜への入射角φ₅ が異なる角度になる。

【００６４】従って、空気からフィルタ膜への出射角φ
₂ とフィルタ膜から空気への入射角φ₆ が異なる角度に
なり、空気からフィルタ膜に入射される光がフィルタ膜
中を伝搬する距離と、フィルタ膜から空気に出射される
光がフィルタ膜中を伝搬する距離が異なるようになる。

【００６５】即ち、図６の構成によって、異なる透過率
特性の光フィルタを２段縦属接続した光フィルタを得る
ことができる。従って、その透過率特性は図１の構成に
よって得られる特性とは異なるものになる。

【００６６】そして、図６に示した光学素子への入射角
を変えることによって図５に示した現象を任意に利用す
ることができるので、光フィルタとしての透過率特性を
自由に決めることができる。

【００６７】図７は、図６の構成を適用した光フィルタ
の透過率特性の例である。図７において、破線で示した
特性は図６における入射側の特性、一点鎖線で示した特
性は図６における出射側の特性で、実線で示した特性は
その総合特性である。

【００６８】図７の総合特性を見れば明らかなように、
通過波長域は図３の特性より狭くなり、減衰波長域での
透過率は図３の特性とほぼ同じになる。この特性は、フ
ィルタ膜を形成する面とカプラ膜を形成する面の角度及
びフィルタ膜への光の入射角の特定の値に対応して決ま
るので、フィルタ膜を形成する面とカプラ膜を形成する
面の角度及びフィルタ膜への光の入射角を異なる値にす
ることによって任意のフィルタ特性を得ることが可能に
なる。

【００６９】しかも、フィルタ膜側に反射膜を形成して
光がフィルタ膜を通過する回数を増やす構成や、カプラ
膜を反射膜にする構成を適用できることは、図１の構成
の場合と同じである。

【００７０】そして、光フィルタや光増幅器の構成を簡
略化できること、及び、光フィルタや光増幅器としての
調整を容易にすることができることも、図１の構成と全
く同じである。

【００７１】尚、基板の厚さを一定にして、フィルタ膜
の厚さを基板表面上で変化させて形成しても同じ作用を
実現することができる。しかし、こうするためには蒸着
チャンバー中又は基板表面に電位分布を形成するなどの
技術が必要であり、光学素子の製造に若干の困難性が生
ずる。一方、基板の厚さを基板面上で変化させるには厚
さが一定な基板を研磨することによって実現できるの
で、基板の厚さを変化させてフィルタ膜とカプラ膜を形
成する方が容易である。

【００７２】さて、上記においては一貫して光ファイバ
増幅器を例にして本発明の技術を説明してきた。しか
し、光増幅器としては、半導体光増幅器も開発されつつ
あり、いずれは実用化されよう。その半導体光増幅器に
おいても、増幅中に生ずる雑音成分を除去して出力光の
信号対雑音比を高く確保すべきことは光ファイバ増幅器
の場合と変わりがない。従って、本発明の光学素子、該
光学素子を適用した光フィルタが半導体光増幅器におい
ても同じ効果を奏することは全く同じである。

【００７３】更に、図９に示した光ファイバ増幅器の構
成を主な例にして説明してきたので、光ファイバ増幅器
の後段モジュールに本発明の光学素子を適用した光フィ
ルタを設けることを主に想定してきたが、従来の技術の
説明の最後に記載したように、図９の前段モジュールに
おいてアイソレータ１３の代わりに光フィルタを設けて
もよいので、本発明の光学素子を適用した光フィルタを
設けることができるのは後段モジュールには限定されな
い。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、光フ
ィルタと光増幅器の構成を簡略化し、光フィルタと光増
幅器の透過特性の調整を容易にする光学素子と、該光学
素子を適用することにより構成が簡略化され、且つ調整
が容易になる光フィルタ及び光増幅器が実現できる。特
に、光フィルタ及び光増幅器としての調整が容易になる
ことは、光フィルタ及び光増幅器のコスト低減に大きく
寄与する。

【００７５】又、本発明によって、光フィルタとしての
特性を任意に決めることができるようになる。しかも、
透過率特性が減衰波長域で急峻な光フィルタを実現する
ことも容易に可能になる。この場合には、光フィルタと
光増幅器の構成を簡略化できる効果が大きくなる。

【００７６】しかも、本発明の技術は、光ファイバ増幅
器に限らず、光半導体増幅器にも同様に適用することが
できる。従って、本発明は広い範囲の光増幅器の特性の
改善と調整の容易化と構成の簡略化のために貢献するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光学素子の構成を示す原理図。

【図２】 後段モジュールの原理的構成。

【図３】 本発明の光フィルタの特性の実測例。

【図４】 本発明の光フィルタを適用した後段モジュー
ルの構成。

【図５】 光学素子への光の入射角の変動による通過帯
域のずれ。

【図６】 図１の構成において厚さが変化する基板を用
いた光学素子。

【図７】 図６の構成を適用した光フィルタの透過率特
性の例。

【図８】 従来の光増幅器の後段モジュールの構成例。

【図９】 前方励起型の光ファイバ増幅器の構成

【図１０】 光フィルタを構成する従来の光学素子の原
理的な構成。

【符号の説明】

１ 前段モジュール ２ 光増幅段 ３ 後段モジュール １１ 光カプラ １２ 光ダイオード １３ アイソレータ ２１ 光増幅ファイバ ２２ 励起レーザー・ダイオード ２３ 光カプラ ３１ アイソレータ ３２ 光フィルタ ３２−１ 本発明の光学素子 ３２−２、３２−３ 従来の光学素子 ３２−４、３２−５ 固定板 ３２−６、３２−７ 捻子 ３４ 光ダイオード ３５ ケース ３６−１ 入力側のコネクタ ３６−２ 出力側のコネクタ ３７−１ 入力側の光ファイバ ３７−２ 出力側の光ファイバ ３８ 光カプラ ５０ 光学素子 ５０ａ 光学素子 ５０ｂ 光学素子 ５１ 基板 ５２ フィルタ膜 ５３ カプラ膜 ５４ 透過膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 浩明 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性を有する物質よりなる基板の一
   の面にフィルタ膜を形成し、 該基板の該フィルタ膜を形成する面に対向する面に反射
   性の膜を形成することを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学素子の、前記フィル
   タ膜が形成される面から信号光を入射させ、 前記反射性の膜が形成される面において該信号光を反射
   させ、 該フィルタ膜が形成される面から該信号光を出射させる
   ことを特徴とする光フィルタ。
3. 【請求項３】 入力信号光のレベルをモニタする前段モ
   ジュールと、該信号光を増幅する光増幅段と、該光増幅
   段の出力光から該信号光を抽出する後段モジュールとか
   らなる光増幅器において、 該前段モジュール又は後段モジュールに請求項２記載の
   光フィルタを備えることを特徴とする光増幅器。