JPH10260334A - 波長多重伝送用光スイッチ付き光波長フィルタ - Google Patents
波長多重伝送用光スイッチ付き光波長フィルタInfo
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- JPH10260334A JPH10260334A JP6716197A JP6716197A JPH10260334A JP H10260334 A JPH10260334 A JP H10260334A JP 6716197 A JP6716197 A JP 6716197A JP 6716197 A JP6716197 A JP 6716197A JP H10260334 A JPH10260334 A JP H10260334A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】オプチカル・ネットワーク・ユニットなどに用
いる光波長用フィルタにおいて、３以上の多重波長の光
を受光素子１個で受信できるような素子および構造を提
供することにより、光ユニットの低価格を図る。 【解決手段】誘電体多層膜を両側に配したシングルハー
フウェーブ型光フィルタの中間層に、上下電極部を有す
る圧電体から成る圧電層を配置した構成とし、この圧電
層への電圧印加によって中間層の距離を変えて光スイッ
チングを行う機能を有する光波長フィルタを基本素子と
して提供する。また、この素子を複数個組み合わせるこ
とによって、多重波長の光を受光素子１個で受信できる
構成が可能となり、光モジュールの低価格を目指した本
課題を達成できる。
いる光波長用フィルタにおいて、３以上の多重波長の光
を受光素子１個で受信できるような素子および構造を提
供することにより、光ユニットの低価格を図る。 【解決手段】誘電体多層膜を両側に配したシングルハー
フウェーブ型光フィルタの中間層に、上下電極部を有す
る圧電体から成る圧電層を配置した構成とし、この圧電
層への電圧印加によって中間層の距離を変えて光スイッ
チングを行う機能を有する光波長フィルタを基本素子と
して提供する。また、この素子を複数個組み合わせるこ
とによって、多重波長の光を受光素子１個で受信できる
構成が可能となり、光モジュールの低価格を目指した本
課題を達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用に使用さ
れる光波長フィルタ及びこの素子を使用した光モジュー
ルの構成方法に関する。
れる光波長フィルタ及びこの素子を使用した光モジュー
ルの構成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速インターネットやビデオ・オン・デ
マンドなどのサービスまたはデジタル・テレビなどの家
庭内における利用の期待が高まるにつれ、高速伝送技術
が加入者系にも必要になってきている。データを高速で
伝送する場合、光を使った通信が最も優れた方法であ
り、すでに幹線系では約７割の伝送線が光ファイバに置
き代わっているが、加入者系の光化は今後の課題として
残っている。
マンドなどのサービスまたはデジタル・テレビなどの家
庭内における利用の期待が高まるにつれ、高速伝送技術
が加入者系にも必要になってきている。データを高速で
伝送する場合、光を使った通信が最も優れた方法であ
り、すでに幹線系では約７割の伝送線が光ファイバに置
き代わっているが、加入者系の光化は今後の課題として
残っている。
【０００３】加入者系の光化には、加入者宅に光・電気
変換装置の設置が必要な条件であるが、従来はこの装置
が非常に高価であったため、普及するまでには至らなか
った。しかし、最近のインターネットの爆発的普及によ
る高速伝送や多種類のサービスの要求は、伝送信号の高
周波化を加速し、現状の銅ケーブル系では将来の高速伝
送には対応できないことが明白である。
変換装置の設置が必要な条件であるが、従来はこの装置
が非常に高価であったため、普及するまでには至らなか
った。しかし、最近のインターネットの爆発的普及によ
る高速伝送や多種類のサービスの要求は、伝送信号の高
周波化を加速し、現状の銅ケーブル系では将来の高速伝
送には対応できないことが明白である。
【０００４】こうした背景を基に、最近光ファイバを加
入者宅に導入するのに必要な光・電気変換装置であるオ
プチカル・ネットワーク・ユニット（以下ＯＮＵと記
載）の開発が積極的に行われている。ＯＮＵは、図４に
示すように、光モジュール、アナログフロントエンド、
論理ＬＳＩとインターフェースから構成されている。こ
のＯＮＵを如何に低価格にできるかが開発の大きな課題
であり、その中でも非常に高価な光モジュールの低価格
化が技術的な課題となっている。従来に比べて、現状の
光ケーブル系のコストは銅ケーブル系の数倍にまでに低
下してきており、光ファイバ系がここ１０年以内に加入
者宅へ導入される可能性は現実味を帯びてきている。
入者宅に導入するのに必要な光・電気変換装置であるオ
プチカル・ネットワーク・ユニット（以下ＯＮＵと記
載）の開発が積極的に行われている。ＯＮＵは、図４に
示すように、光モジュール、アナログフロントエンド、
論理ＬＳＩとインターフェースから構成されている。こ
のＯＮＵを如何に低価格にできるかが開発の大きな課題
であり、その中でも非常に高価な光モジュールの低価格
化が技術的な課題となっている。従来に比べて、現状の
光ケーブル系のコストは銅ケーブル系の数倍にまでに低
下してきており、光ファイバ系がここ１０年以内に加入
者宅へ導入される可能性は現実味を帯びてきている。
【０００５】現在開発中の光モジュールの模式図の一例
を図５に示す。この図の光モジュールは、１．３／１．
５μｍの波長の光を２波多重化して使用しており、１．
５μｍの波長はＣＡＴＶ用、１．３μｍの波長は双方向
のデジタルベースバンドの送信用の仕様となっている。
双方向通信をするために、光モジュールの中には１．３
μｍの受信用フォトダイオード（以下ＰＤと記載）と送
信用レーザーダイオード（以下ＬＤと記載）が設置され
ている。
を図５に示す。この図の光モジュールは、１．３／１．
５μｍの波長の光を２波多重化して使用しており、１．
５μｍの波長はＣＡＴＶ用、１．３μｍの波長は双方向
のデジタルベースバンドの送信用の仕様となっている。
双方向通信をするために、光モジュールの中には１．３
μｍの受信用フォトダイオード（以下ＰＤと記載）と送
信用レーザーダイオード（以下ＬＤと記載）が設置され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＯＮＵ
の低価格化については、ある程度の目処がついてきつつ
あるが、更に高い機能を求めて、１本の光ファイバの伝
送で多様なサービスをさせようと研究が行われ始めてい
る。このサービスの増加には、波長多重度を２から更に
多くすること、即ちより多くの波長を分離して受光する
ことが必要になる。しかし、図５に示すような２波多重
化光モジュールを複数個使用することは、ＯＮＵ全体の
コスト高につながり、加入者系ＯＮＵへの適用は望まし
くない。このため、３以上の多重波長の光を受光素子１
個で受信できるような光学系基本素子及びこの基本素子
を使用したＯＮＵ用光モジュールの構成を提供すること
が本発明の課題となる。
の低価格化については、ある程度の目処がついてきつつ
あるが、更に高い機能を求めて、１本の光ファイバの伝
送で多様なサービスをさせようと研究が行われ始めてい
る。このサービスの増加には、波長多重度を２から更に
多くすること、即ちより多くの波長を分離して受光する
ことが必要になる。しかし、図５に示すような２波多重
化光モジュールを複数個使用することは、ＯＮＵ全体の
コスト高につながり、加入者系ＯＮＵへの適用は望まし
くない。このため、３以上の多重波長の光を受光素子１
個で受信できるような光学系基本素子及びこの基本素子
を使用したＯＮＵ用光モジュールの構成を提供すること
が本発明の課題となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、光学系の基本素子として光スイッチ機能を有する光
フィルタを提供する。図３にこの光フィルタの基本動作
の様子を示す。本発明の光スイッチ付き光フィルタはλ
0 、λ1 、λ2 、λ3 などの光波長入力に対して、特定
の波長λ0 のみを透過させる光フィルタと、電圧を印加
しないと透過光をそのまま通すが、電圧を印加すると透
過光を遮断する特性を有する光スイッチとを縦続に接続
して構成される。
に、光学系の基本素子として光スイッチ機能を有する光
フィルタを提供する。図３にこの光フィルタの基本動作
の様子を示す。本発明の光スイッチ付き光フィルタはλ
0 、λ1 、λ2 、λ3 などの光波長入力に対して、特定
の波長λ0 のみを透過させる光フィルタと、電圧を印加
しないと透過光をそのまま通すが、電圧を印加すると透
過光を遮断する特性を有する光スイッチとを縦続に接続
して構成される。
【０００８】この素子を使用した３波長のＯＮＵ用光モ
ジュールの構成図の例を図２に示す。この図で或る波長
λ1 を選択的に受光したい場合には、選択したい波長の
光フィルタＦ1 の光スイッチＳ1 のみをＯＦＦにし、そ
の他の光フィルタＦ2 、Ｆ3の光スイッチＳ2 、Ｓ3 を
ＯＮにする。光フィルタの後方のＰＤには、ＯＦＦにな
っている光フィルタＦ1 の波長の光λ1 のみが透過し、
ＰＤで検出される。この様に光フィルタの光スイッチの
開閉の制御により、任意の波長の光を１個のＰＤで受光
することが可能となり、低価格の光モジュールが実現で
きる。
ジュールの構成図の例を図２に示す。この図で或る波長
λ1 を選択的に受光したい場合には、選択したい波長の
光フィルタＦ1 の光スイッチＳ1 のみをＯＦＦにし、そ
の他の光フィルタＦ2 、Ｆ3の光スイッチＳ2 、Ｓ3 を
ＯＮにする。光フィルタの後方のＰＤには、ＯＦＦにな
っている光フィルタＦ1 の波長の光λ1 のみが透過し、
ＰＤで検出される。この様に光フィルタの光スイッチの
開閉の制御により、任意の波長の光を１個のＰＤで受光
することが可能となり、低価格の光モジュールが実現で
きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光スイッチ付き光
フィルタの具体的構成を図１に基づいて説明する。光ス
イッチ付き光フィルタの素子構造は、通常使われる誘電
体多層膜の典型的な形であるシングルハーフウエーブ型
光フィルタ（以下Ｓ．Ｈ．Ｗ．型光フィルタと記載）の
中間層部分に、距離が電界で変化する圧電物質を挿入す
ることを特徴としている。
フィルタの具体的構成を図１に基づいて説明する。光ス
イッチ付き光フィルタの素子構造は、通常使われる誘電
体多層膜の典型的な形であるシングルハーフウエーブ型
光フィルタ（以下Ｓ．Ｈ．Ｗ．型光フィルタと記載）の
中間層部分に、距離が電界で変化する圧電物質を挿入す
ることを特徴としている。
【００１０】ここで、Ｓ．Ｈ．Ｗ．型光フィルタは、誘
電体多層膜を用いて〔λ／４型多層膜〕と〔ｎλ／２中
間層〕と〔λ／４型多層膜〕とを積層して構成される。
構成要素の〔λ／４型多層膜〕は、屈折率の高い誘電体
層（以下Ｈ層と記載）と屈折率が低い誘電体層（以下Ｌ
層と記載）を光学波長λの１/ ４の膜厚で交互に堆積さ
せた膜で、この構造でλで反射率が最大となる多層膜が
作製できる。図６はλ／４型多層膜の反射スペクトルの
周波数依存性を示した例で、層数をｑとして、ｑが大き
いほど反射帯域が狭くなる。この図６の例ではＨ層（Ｔ
ｉＯ2 ）は屈折率２．３、Ｌ層（ＭｇＦ2 ）は屈折率
１．３８で基板はガラス（屈折率１．５２）である。
電体多層膜を用いて〔λ／４型多層膜〕と〔ｎλ／２中
間層〕と〔λ／４型多層膜〕とを積層して構成される。
構成要素の〔λ／４型多層膜〕は、屈折率の高い誘電体
層（以下Ｈ層と記載）と屈折率が低い誘電体層（以下Ｌ
層と記載）を光学波長λの１/ ４の膜厚で交互に堆積さ
せた膜で、この構造でλで反射率が最大となる多層膜が
作製できる。図６はλ／４型多層膜の反射スペクトルの
周波数依存性を示した例で、層数をｑとして、ｑが大き
いほど反射帯域が狭くなる。この図６の例ではＨ層（Ｔ
ｉＯ2 ）は屈折率２．３、Ｌ層（ＭｇＦ2 ）は屈折率
１．３８で基板はガラス（屈折率１．５２）である。
【００１１】また、このλ／４型多層膜を上下に挟んだ
図７のような構造では、中間層の厚さにより反射率が変
化する。この様な構造の光フィルタを通常Ｓ．Ｈ．Ｗ．
型光フィルタと呼び、このＳ．Ｈ．Ｗ．型光フィルタ反
射率Ｒ（γ）は次式で表わされる。
図７のような構造では、中間層の厚さにより反射率が変
化する。この様な構造の光フィルタを通常Ｓ．Ｈ．Ｗ．
型光フィルタと呼び、このＳ．Ｈ．Ｗ．型光フィルタ反
射率Ｒ（γ）は次式で表わされる。
【００１２】
【数１】
【００１３】この式で、Ｒ2P+1,0はλ／４型多層膜から
の反射率で、またｄ0 、ｎ0 は多層膜間にある中間層の
厚さと屈折率である。図８には、Ｒ2P+1,0が０．７３
１、０．８、０．９の時の反射率の依存性のシミュレー
ション結果を示す。Ｒ2P+1.0＞０．９ではｄ0 の値が
０．０２５λ変化しただけで反射率が１００％近くにな
ることがわかる。
の反射率で、またｄ0 、ｎ0 は多層膜間にある中間層の
厚さと屈折率である。図８には、Ｒ2P+1,0が０．７３
１、０．８、０．９の時の反射率の依存性のシミュレー
ション結果を示す。Ｒ2P+1.0＞０．９ではｄ0 の値が
０．０２５λ変化しただけで反射率が１００％近くにな
ることがわかる。
【００１４】本発明の光スイッチ付き光フィルタでは、
この反射率が中間層の厚さｄ0 に依存する性質をスイッ
チに利用したもので、光フィルタ構造の中間層にあたる
〔ｎλ／２中間層〕に薄い透明電極を挟んだ圧電層を使
用して、電圧印加の有無により厚さｄ0 を変化させて光
のスイッチングを行う。この素子は、電極に電圧を印加
しない場合には通常のＳ．Ｈ．Ｗ．型フィルタとして作
用し、λ／４で規定される波長の光のみを透過させる。
透過光を減らすためには電極間に電圧をかけ、圧電層に
ひずみを生じさせ厚さｄ0 を変化させる。わずかなｄ0
の変化で図８に示したように反射が１００％になりフィ
ルタを通過していた光が遮断できる。
この反射率が中間層の厚さｄ0 に依存する性質をスイッ
チに利用したもので、光フィルタ構造の中間層にあたる
〔ｎλ／２中間層〕に薄い透明電極を挟んだ圧電層を使
用して、電圧印加の有無により厚さｄ0 を変化させて光
のスイッチングを行う。この素子は、電極に電圧を印加
しない場合には通常のＳ．Ｈ．Ｗ．型フィルタとして作
用し、λ／４で規定される波長の光のみを透過させる。
透過光を減らすためには電極間に電圧をかけ、圧電層に
ひずみを生じさせ厚さｄ0 を変化させる。わずかなｄ0
の変化で図８に示したように反射が１００％になりフィ
ルタを通過していた光が遮断できる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明における具体的な２件の実施例
を示す。 〔実施例１〕基板にガラス（屈折率１．１５）を用い、
またＨ層にはＴｉＯ2 （屈折率２．３）Ｌ層にはＭｇＦ
2 （屈折率１．３８）を用いてＴｉＯ2 ／ＭｇＦ2 ６層
重ねとした〔（ＨＬ６）λ／４型多層膜〕を作製した。
このとき多層膜の反射率は０．８９であった。この多層
膜にＳｎＯ2 を含むＩｎ2 Ｏ3 から成る薄いＩＴＯの電
極を挟んで、ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 の固溶体から
成るＰＺＴ層を光学距離がλ／２になるように堆積させ
た。図９にはＩＴＯ電極に電圧を印加したときとしない
ときの光フィルタ特性を示す。オフ時には通常の光フィ
ルタとして作用するが、電圧を印加すると光フィルタ波
長の光が透過しなくなることがこの図から判る。
を示す。 〔実施例１〕基板にガラス（屈折率１．１５）を用い、
またＨ層にはＴｉＯ2 （屈折率２．３）Ｌ層にはＭｇＦ
2 （屈折率１．３８）を用いてＴｉＯ2 ／ＭｇＦ2 ６層
重ねとした〔（ＨＬ６）λ／４型多層膜〕を作製した。
このとき多層膜の反射率は０．８９であった。この多層
膜にＳｎＯ2 を含むＩｎ2 Ｏ3 から成る薄いＩＴＯの電
極を挟んで、ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 の固溶体から
成るＰＺＴ層を光学距離がλ／２になるように堆積させ
た。図９にはＩＴＯ電極に電圧を印加したときとしない
ときの光フィルタ特性を示す。オフ時には通常の光フィ
ルタとして作用するが、電圧を印加すると光フィルタ波
長の光が透過しなくなることがこの図から判る。
【００１６】〔実施例２〕実施例１で作製した素子を図
２のように配置し、３波多重用の光モジュールを作製し
た。本実施例では光導波路に石英のＰＬＣ（平面型光導
波路）回路を用いた。作製した光モジュールは電圧をか
けていない光フィルタの波長のみ選択的に透過し、光フ
ィルタ後方部のＰＤでベースバンド信号を受信すること
ができた。すなわち後方の１つのＰＤで複数の波長の信
号を一つ一つ受信することができた。更に多くの波長を
多重化する場合にも、本方法により対応が可能である。
２のように配置し、３波多重用の光モジュールを作製し
た。本実施例では光導波路に石英のＰＬＣ（平面型光導
波路）回路を用いた。作製した光モジュールは電圧をか
けていない光フィルタの波長のみ選択的に透過し、光フ
ィルタ後方部のＰＤでベースバンド信号を受信すること
ができた。すなわち後方の１つのＰＤで複数の波長の信
号を一つ一つ受信することができた。更に多くの波長を
多重化する場合にも、本方法により対応が可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明により今まで複数個の受光回路が
必要であった光波長多重方式の光モジュールを受光回路
１つで構成することができるため、光モジュールの低コ
スト化がはかれるようになった。
必要であった光波長多重方式の光モジュールを受光回路
１つで構成することができるため、光モジュールの低コ
スト化がはかれるようになった。
【図１】本発明の光スイッチ付き光フィルタの模式図
【図２】本発明のＯＮＵ用光モジュール構成図
【図３】本発明の光スイッチ付き光フィルタの動作説明
図
図
【図４】ＯＮＵの構成図（橋本ら、“経済化の鍵を握る
光トランシーバモジュールと低電力ＬＳＩ”、OPTRONIC
S(11),146(1996) より転載）
光トランシーバモジュールと低電力ＬＳＩ”、OPTRONIC
S(11),146(1996) より転載）
【図５】現在開発中の光モジュール例の模式図（出典は
図４と同じ）
図４と同じ）
【図６】λ／４多層膜の反射スペクトル周波数依存性を
示す図（吉田貞史、矢嶋弘義著、“薄膜・光デバイ
ス”、p156東京大学出版会(1994)より転載）
示す図（吉田貞史、矢嶋弘義著、“薄膜・光デバイ
ス”、p156東京大学出版会(1994)より転載）
【図７】Ｓ．Ｈ．Ｗ．型フィルタの構成図（藤原史郎
編、“光学薄膜”、p31 共立出版より転載）
編、“光学薄膜”、p31 共立出版より転載）
【図８】コンピュータシミュレーションによるＳ．Ｈ．
Ｗ．型フィルタ反射率のｄ0 依存性を示す図
Ｗ．型フィルタ反射率のｄ0 依存性を示す図
【図９】本発明のフィルタのスイッチング特性図
１： 多層膜Ｈ層（ＴｉＯ2 ） ２： 多層膜Ｌ層（ＭｇＦ2 ） ３： 圧電層 （ＰＺＴ） ４： 薄膜電極 （ＩＴＯ） ５： 波長λ0 〜λ4 の光 ６： 光スイッチの状態 １１： 光導波路 １２： 光フィルタＦ1 、Ｆ2 、Ｆ3 １３： 光スイッチＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 １４： フォトダイオード １５： レーザダイオード １６： 波長λ1 〜λ3 の光
Claims (3)
- 【請求項１】光通信における波長多重伝送に用いる光波
長フィルタにおいて、光フィルタと光スイッチとを組み
合わせることを特徴とする光スイッチ付き光波長フィル
タ。 - 【請求項２】請求項１に記載の光波長フィルタにおい
て、光フィルタと光スイッチとの組み合わせを、誘電体
多層膜を両側に配したシングルハーフウェーブ型光フィ
ルタの中間層に、上下電極部を有する圧電体から成る圧
電層を配置して構成し、該圧電層へ電圧を印加すること
によって中間層の距離を変え、光スイッチングを行う機
能を保有させることを特徴とする光スイッチ付き光波長
フィルタ。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の光スイッチ付き
光波長フィルタを複数個使用して、波長多重伝送用光モ
ジュールの受信回路を一つにすることを可能にする素子
の構成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6716197A JPH10260334A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 波長多重伝送用光スイッチ付き光波長フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6716197A JPH10260334A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 波長多重伝送用光スイッチ付き光波長フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10260334A true JPH10260334A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13336902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6716197A Pending JPH10260334A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 波長多重伝送用光スイッチ付き光波長フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10260334A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6832031B2 (en) | 2000-09-05 | 2004-12-14 | Cube Optics Ag | Optical modifier and method for the manufacture thereof |
| JP2014078918A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Nec Corp | 波長可変型光送信モジュールおよび波長選択方法 |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP6716197A patent/JPH10260334A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6832031B2 (en) | 2000-09-05 | 2004-12-14 | Cube Optics Ag | Optical modifier and method for the manufacture thereof |
| US6985658B2 (en) | 2000-09-05 | 2006-01-10 | Ingo Smaglinski | Method for the manufacture of optical modifier |
| JP2014078918A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Nec Corp | 波長可変型光送信モジュールおよび波長選択方法 |
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