JPH10206753A - 波長可変光デバイス - Google Patents

波長可変光デバイス

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JPH10206753A
JPH10206753A JP9014285A JP1428597A JPH10206753A JP H10206753 A JPH10206753 A JP H10206753A JP 9014285 A JP9014285 A JP 9014285A JP 1428597 A JP1428597 A JP 1428597A JP H10206753 A JPH10206753 A JP H10206753A
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light
wavelength
optical
grating
optical device
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JP9014285A
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Masayuki Fujita
正幸 藤田
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、波長変更動作の信頼度が高く
かつ透過中心波長を変化させても光損失変動の少ない波
長可変光デバイスを提供する。 【解決手段】 周期的に媒体の屈折率が変化するグレー
ティング部を含む光ファイバとこの光ファイバに光を入
射する光入力部と光ファイバから出射される特定の波長
の光を取出す光出力部と、グレーティング部に応力を付
与する応力付与部とを備え、圧力付与部によりグレーテ
ィング部へ付与される圧力を制御して、グレーティング
部において反射される光の波長を変化させて特定の波長
の光を選択する。本発明の波長可変光デバイスはまた、
光方向性結合器又は光サーキュレータを光入出力部に備
えている。グレーティング部の媒体の周期的な屈折率の
変化の波面法線が光ファイバの光伝搬方向に対して傾斜
させ、反射光の一部が光ファイバのコアから外部に放出
されるようにすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重光通信シ
ステム等において適用される波長可変光デバイスに関
し、例えば互いに異なる複数の波長の光が多重化された
波長多重化光信号から特定の波長の光を選択的に取出す
ために用いられる波長可変光デバイスに関する。
【０００１】
【従来の技術】相異なる波長を有する複数の光信号を１
本の光ファイバにより伝送する波長多重光通信システム
では、信号光受信部において、伝送信号光から所望の波
長の信号光を抽出するためにバンド透過フィルタが必要
となる。バンド透過フィルタの透過中心波長が固定され
ている場合、送信光源の経時的な劣化や温度変動等によ
り信号光の波長が変動すると、バンド透過フィルタの通
過損失が大幅に増加する。このため、信号光受信部に使
用するバンド透過フィルタは、その透過中心波長を変化
させ得る波長可変光デバイスであることが望ましい。
【０００２】従来、波長可変光デバイスとして、凸面ガ
ラスに誘電体多層膜をコーティングして光フィルタと
し、これを対向する２本の光ファイバ間に入れ、凸面ガ
ラスの位置を圧電アクチュエータで変化させてフィルタ
膜への光の入射角度を変えることによりフィルタ膜の透
過中心波長を変える構成のもの（特開平７−１９８９３
６号公報）がある。
【０００３】また、対向する２本の光ファイバ間に光フ
ィルタ板と光路補正板を挿入し、光フィルタの回転によ
り光の入射角度を変えて透過中心波長を変え、光フィル
タ板の回転による光ビームの位置変化を光路補正板の回
転により補正するもの（特開平５−００５８０５号公報
がある）。
【０００４】さらに、旋光性物質の旋光角度が光の波長
によって異なることを利用するもの（特開昭５６−１６
２７０１号公報）、図４に示すように、入力光を偏光分
離プリズムへ入射して特定直線偏光光のみを透過させ、
この透過光光路に光フィルタ板、１／４λ板、および反
射板を挿入することにより、光フィルタ板を回転させて
透過中心波長を変化させるもの（特開平８−１１０４８
７号）がある。
【０００５】上述の従来の構成にうち、最初の構成で
は、偏光分離プリズムの透過光は光フィルタ板を相異な
る方向に一度ずつ合計２度通過するため光路の位置変化
が補正される。したがって、光フィルタ板の回転による
入出力ファイバ間結合損失が変動しないという利点を有
する。また、光フィルタを光が２度通過するため、半値
幅の狭い急峻な透過損失スペクトラムを得ることができ
るという利点も有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の波長可変光デバイスは、次のような問題点を有して
いる。すなわち、最初の構成（特開平７−１９８９３６
号公報）では、凸面光フィルタを移動させて光の入射位
置を変えることにより実質的に光の入射角度を変える方
式であるため、光フィルタの移動により光ビームの光路
が変化し、入出力ファイバ間結合損失が増加するという
欠点を有している。また、誘電体多層膜による光フィル
タは一般に、光の入射角度が大きくなると、入射光の偏
光状態変化に対して透過率が変動するようになる。つま
り、光の入射角度が大きくなるにつれ、入射光の偏光状
態変化に伴う光フィルタの通過損失変動（ＰＤＬ：Ｐｏ
ｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｌｏｓ
ｓ）が大きくなるという欠点も有している。
【０００７】また、特開平５−００５８０５号公報の構
成では、光フィルタ板に加えて光路補正板を必要とする
ため構成が複雑になる。また、光フィルタ板の回転量に
対応して光路補正板の回転角度を調整する必要があり、
調整制御が複雑になるという欠点を有している。また、
最初の構成と同様に、光フィルタおよび光路補正板への
光の入射角度が大きくなるにつれてＰＤＬが大きくなる
という欠点も有している。
【０００８】さらに、特開昭５６−１６２７０１号公報
に記載の構成では、旋光性物質の旋光角の波長依存性に
よる波長分離の分解能は数ｎｍが限界である。したがっ
て、このような方式の波長可変光デバイスでは、波長多
重光通信システムのように０．１〜１ｎｍ程度の波長間
隔で並んだ信号光から特定波長の信号光のみを抽出する
ことは困難である。
【０００９】特開平８−１１０４８７号公報に記載の構
成では、入力光を偏光分離プリズムに入射して、特定方
向に偏光した直線偏光光のみを取り出す構成となってい
るため、入力光が円偏光、楕円偏光、あるいは無偏光光
である場合には、偏光分離プリズムでの損失が大きくな
るという欠点を有している。また、光ファイバを伝送さ
れて来る信号光の偏光状態は、時間的に変動するため、
偏光分離プリズムでの光の損失量も時間的に変動してし
まうという欠点も有している。また、構成光部品の数が
多く構成が複雑である。
【００１０】さらに、上述した従来の構成ではいずれ
も、光フィルタ等の光学素子を機械的に動かす必要があ
り、高い信頼度を実現するのが困難であるという欠点が
ある。
【００１１】本発明は、構造が簡単で、波長変更動作の
信頼度が高く、かつ透過中心波長を変化させても光損失
変動の無い波長可変光デバイスを実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の波長可変光デバ
イスは、従来の光デバイスがもつ上記問題を解決するた
めに、周期的に媒体の屈折率が変化するグレーティング
部を含む光ファイバと、光ファイバに光を入射する光入
力部と、光ファイバから出射される特定の波長の光を取
出す光出力部と、グレーティング部に応力を付与する応
力付与部とを備えている。そして、波長可変光デバイス
は、さらに、圧力付与部によりグレーティング部へ付与
される圧力を制御して、グレーティング部において反射
される光の波長を変化させて特定の波長の光を選択する
ことを特徴とする。ここで、応力付与部は、グレーティ
ング部の両端に固定された圧電素子であることを特徴と
している。圧電素子として適用可能なものには、ＰＺＴ
を含む圧電セラミックがある。
【００１３】また、本発明の波長可変光デバイスは、さ
らに、光入力部に第１の光入出力端が接続され、第２の
光入出力端からグレーティング部からの反射光を取出す
光結合部を備えている。光結合部は、光方向性結合器、
又は第３の光入出力端から入射された光を第１の光入出
力端から出射し、第１の光入出力端から入射された光を
第２の光入出力端から出射する光サーキュレータである
ことを特徴としている。
【００１４】本発明の波長可変光デバイスは、さらに、
圧電素子によりグレーティング部へ付与される圧力を制
御して、グレーティング部において反射される光の波長
を変化させて特定の波長の光を選択する波長選択部を備
えていることを特徴とする。
【００１５】上記構成において、グレーティング部は、
特定波長の光を反射する特性を有している。したがっ
て、グレーティング部で反射された光を光カプラにより
取り出すことにより、特定波長の光を抽出することがで
きる。グレーティング部で反射する光の波長は、グレー
ティング部の屈折率と屈折率変化の周期により決まる。
ここで、圧電素子によりグレーティング部に応力を付与
すると、グレーティング部のコア部およびクラッド部の
屈折率が変化し、反射波長が変化する。反射波長の変化
量は、圧電素子への印加電圧を変えて、発生応力を変化
させることにより調整することができる。
【００１６】本発明の波長可変光デバイスはまた、周期
的に媒体の屈折率が変化するグレーティング部を含む光
ファイバと、この光ファイバに特定波長の光を含む光を
入射する光入力部と、光ファイバから出射される特定波
長の光を取出す光出力部とを備え、さらに、グレーティ
ング部に応力を付与して、特定波長の光の減衰量を制御
する減衰量制御部とを備えていることを特徴としてい
る。このように構成することにより、特定波長の光に対
して、可変光減衰機能を有する光デバイスとしても用い
ることができるようになる。
【００１７】ここで、グレーティング部は、媒体の周期
的な屈折率の変化の波面法線が光ファイバの光伝搬方向
に対して傾斜しており、グレーティング部における反射
光の少なくとも一部が光ファイバのコアから外部に放出
させるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の波長可変光デバイスにつ
いて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】図１に本発明の波長可変光デバイスの実施
の形態を示す。光ファイバ１０と、光ファイバ１０の一
部に設けられた周期的な屈折率変化を有するグレーティ
ング部２０と、グレーティング部２０の両端に固定さ
れ、グレーティング部２０に応力を付与するための圧電
素子３０と、光ファイバ１０に挿入されグレーティング
部２０からの反射光を取り出す光カプラ４０とを含んで
構成されている。
【００２０】図１を基に、本発明の実施例を以下に示
す。光ファイバ１０は単一モード光ファイバであり、グ
レーティング部２０はコア部に添加されたゲルマニウム
を周期的に拡散して屈折率変化を与えることにより作製
されるファイバグレーティングである。圧電素子３０
は、ＰＺＴを主成分とする圧電セラミックにより成る。
圧電素子３０の両端部はブロック５０および５１を介し
てグレーティング部２０の両端と機械的に固定されてい
る。圧電素子３０に電圧を印加すると、圧電素子３０の
長さ方向に応力が発生し、この応力がブロック５０，５
１を介してグレーティング部２０へ伝達される。圧電素
子３０で発生する応力は、印加電圧を増減することによ
り変化させることができる。したがって、印加電圧の大
きさによりグレーティング部２０の反射波長を変化させ
ることができる。グレーティング部２０で反射した特定
波長光は、光ファイバに挿入された光カプラ４０により
取り出される。光カプラ４０としては、光分岐カプラを
使用することができる。
【００２１】図２は、第１の実施例において、光ファイ
バ１０に挿入される光カプラ４０を光サーキュレータ６
０で置き換えた例である。光カプラ４０として光分岐カ
プラを使用した場合には、原理上、光分岐カプラの通過
損失は分岐損失を含む大きな値となる。本実施例では、
光サーキュレータ６０を用いているため、光の伝播経路
の損失を低く抑えることができる。
【００２２】第１の実施の形態で示した波長可変光デバ
イスの応用として、特定波長に対する光の損失を変化さ
せ得る可変光減衰器を構成することができる。図３に、
その実施形態を示す。図１に示す実施形態から、光カプ
ラ４０を除いた構成となっている。
【００２３】圧電素子に印加される電圧により特定波長
に対するグレーティング部２０の反射率が変化すると、
その特定波長光に対するグレーティング部２０の通過損
失が変化する。グレーティング部２０の反射中心波長が
特定波長と一致して反射率が最大となったとき、その特
定波長光に対するグレーティング部２０の通過損失は最
大となる。したがって、圧電素子への印加電圧を調整し
てグレーティング部２０の反射中心波長を変化させるこ
とにより、特定波長に対するグレーティング部２０の通
過損失を変化させることができる。
【００２４】波長多重通信システムでは、伝送品質の観
点から、伝送路に送出される波長多重信号光は、ほぼ同
一のパワーレベルを有する信号光波長成分で構成されて
いることが望ましい。しかしながら、経年変化により信
号光源出力が変動するため、長時間にわたって信号光波
長成分をすべて同一パワーレベルに維持するのは困難で
ある。このような場合、本実施例の光減衰器を光ファイ
バ伝送路に挿入すれば、特定波長に対する減衰量を調整
して、信号光波長成分のレベルを同一にすることができ
る。
【００２５】尚、図４に示されるように、グレーティン
グ部２０の周期的屈折率変化の波面法線をグレーティン
グ部２０のコア部中心軸に対して傾斜させることによ
り、グレーティング部２０による反射光が光ファイバ１
０の入力端へ戻るのを防ぐことができる。
【００２６】
【発明の効果】波長制御部がグレーティング部と圧電素
子のみで構成されるため、構造が単純である。機械的な
可動部分を有しないため、高信頼の波長変更動作を実現
するのが容易である。また、光の反射は光ファイバのコ
ア内部で起こるため、反射波長を変えても反射率の最大
値は本質的に一定であり、光損失が安定である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長可変光デバイスの第１の実施例を
示す構成を示す図である。
【図２】本発明の波長可変光デバイスの第２の実施例を
示す構成を示す図である。
【図３】本発明の波長可変光デバイスを応用した光可変
減衰器の構成を示す図である。
【図４】本発明の波長可変光デバイスを応用した光可変
減衰器の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ ２０ グレーティング部 ３０ 圧電素子 ４０ 光カプラ ５０，５１ ブロック ６０ 光サーキュレータ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周期的に媒体の屈折率が変化するグレー
    ティング部を含む光ファイバと、 前記光ファイバに光を入射する光入力部と、 前記光ファイバから出射される特定の波長の光を取出す
    光出力部と、 前記グレーティング部に応力を付与する応力付与手段と
    を備えていることを特徴とする波長可変光デバイス。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の波長可変光デバイスであ
    って、 前記波長可変光デバイスは、さらに、 前記圧力付与手段により前記グレーティング部へ付与さ
    れる圧力を制御して、前記グレーティング部において反
    射される光の波長を変化させて特定の波長の光を選択す
    る波長選択手段を備えていることを特徴とする波長可変
    光デバイス。
  3. 【請求項３】 前記応力付与手段は、 前記グレーティング部の両端に固定された圧電素子であ
    ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の波長可
    変光デバイス。
  4. 【請求項４】 前記圧電素子は、 ＰＺＴを含む圧電セラミックであることを特徴とする請
    求項３記載の波長可変光デバイス。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれかの
    請求項に記載の波長可変光デバイスであって、 前記波長可変光デバイスは、さらに、 前記光入力部に第１の光入出力端が接続され、第２の光
    入出力端から前記グレーティング部からの反射光を取出
    す光結合手段を備えていることを特徴とする波長可変光
    デバイス。
  6. 【請求項６】 前記光結合手段は、 光方向性結合器であることを特徴とする請求項５記載の
    波長可変光デバイス。
  7. 【請求項７】 前記光結合手段は、 第３の光入出力端から入射された光を前記第１の光入出
    力端から出射し、 前記第１の光入出力端から入射された光を前記第２の光
    入出力端から出射する光サーキュレータであることを特
    徴とする請求項５記載の波長可変光デバイス。
  8. 【請求項８】 請求項３から請求項７までのいずれかの
    請求項に記載の波長可変光デバイスであって、 前記波長可変光デバイスは、さらに、 前記圧電素子により前記グレーティング部へ付与される
    圧力を制御して、前記グレーティング部において反射さ
    れる光の波長を変化させて特定の波長の光を選択する波
    長選択手段を備えていることを特徴とする波長可変光デ
    バイス。
  9. 【請求項９】 周期的に媒体の屈折率が変化するグレー
    ティング部を含む光ファイバと、 前記光ファイバに特定波長の光を含む光を入射する光入
    力部と、 前記光ファイバから出射される前記特定波長の光を取出
    す光出力部と、 前記グレーティング部に応力を付与して、前記特定波長
    の光の減衰量を制御する減衰量制御手段とを備えている
    ことを特徴とする波長可変光デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記グレーティング部は、 前記媒体の周期的な屈折率の変化の波面法線が前記光フ
    ァイバの光伝搬方向に対して傾斜しており、 前記グレーティング部における反射光の少なくとも一部
    が前記光ファイバのコアから外部に放出されることを特
    徴とする請求項９記載の波長可変光デバイス。
JP9014285A 1997-01-28 1997-01-28 波長可変光デバイス Pending JPH10206753A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9014285A JPH10206753A (ja) 1997-01-28 1997-01-28 波長可変光デバイス
US09/013,909 US6031950A (en) 1997-01-28 1998-01-27 Wavelength-selective optical device having an adjustable grating for reducing transmission losses
EP98300621A EP0855608A1 (en) 1997-01-28 1998-01-28 Optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9014285A JPH10206753A (ja) 1997-01-28 1997-01-28 波長可変光デバイス

Publications (1)

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JP9014285A Pending JPH10206753A (ja) 1997-01-28 1997-01-28 波長可変光デバイス

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Country Link
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