JPH1062828A

JPH1062828A - 波長フィルタ

Info

Publication number: JPH1062828A
Application number: JP22094596A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Ono; 康英小野; Yukio Toyoda; 幸雄豊田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】波長多重方式による光ファイバー通信におい
て用いられる、外部分光器等を必要としない可変波長フ
ィルタを実現することを目的とする。【解決手段】周期的に屈折率変調されたコア部を有し
非線形光学効果を呈し得る光ファイバー２に制御光を照
射し、非線形光学効果を発現させて、光ファイバーのコ
ア部で反射または透過される光の波長を制御する構成を
有する波長フィルタである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長フィルタに関
し、特に波長多重方式による光ファイバー通信において
好適に用いられ得る波長フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波長多重方式による光ファイバー
通信において伝送されてきた信号光のうち所望の波長成
分のみを受信端で選択するためには、例えば、特開平６
−５１２１４号公報に開示されているような構成の波長
フィルタが挙げられる。

【０００３】図４は、このような従来の外部分光器を用
いた波長フィルタの構成を示す図である。

【０００４】図４において、複数の波長成分λ₁、λ₂を
有する信号光は、光ファイバー３０から一旦外に出射さ
れ、レンズ３１に入射されて平行光にされた後、外部分
光器３３に入射されて波長選択され、波長選択された波
長成分λ₁の信号光は、レンズ３２に入射されて絞ら
れ、光ファイバー３４に入射されて再び光ファイバー内
に戻されることになる。なお、光ファイバーとしては、
赤外波長領域において好適に用いられる単一モード光フ
ァイバーが、代表的に用いられる。

【０００５】そして、この外部分光器３３の構成として
は、エタロンや回折格子等の光分散素子を使用するもの
や、半導体素子を利用するものなどが挙げられる。

【０００６】また、光ファイバー機能素子である光ファ
イバー回折格子を光サーキュレータや光結合器等と組合
わせた構成も提案されている。

【０００７】一般に、光ファイバー回折格子は、周期的
に屈折率変調されたコア部を有する光ファイバーであ
り、この屈折率変調の周期をΛ、コア部の屈折率をｎ_c
とすると、選択される波長λ_B（ブラグ波長）は、以下
の（数１）のブラグ（Ｂｒａｇｇ）条件により表され
る。

【０００８】

【数１】

【０００９】例えば、波長λ_Bが１．５５μｍの光を選
択したい場合には、この波長領域における石英ファイバ
ーのコア部の屈折率ｎ_cが約１．４４７であるから、コ
ア部の屈折率変調の周期Λが、約０．５３６μｍである
光ファイバー回折格子を用いればよいこととなる。

【００１０】つまり、所定の信号を有した信号光がこの
光ファイバー回折格子に入力すると、λ_Bの波長の成分
の信号光はこの光ファイバー回折格子で反射され、それ
以外の波長の成分の信号光は透過する。

【００１１】このような機能を有する光ファイバー回折
格子を作製する方法の一例は、特表昭６２−５０００５
２号公報に開示されているように、紫外線照射によるも
のが挙げられる。

【００１２】このように作製した光ファイバー回折格子
を、他の光ファイバーと融着することにより、光ファイ
バーから外部に光を取り出すことなく所望の波長が選択
される波長フィルタが実現されることとなる。

【００１３】そして、所望の波長の信号光は、ファイバ
ー回折格子において反射されることにより選択されるの
で、実際の装置として用いるためには光サーキュレータ
等の光学部品と光ファイバー回折格子とを接続する必要
がある。

【００１４】図５は、光ファイバー回折格子５０に光サ
ーキュレータ４０を接続して構成した従来の波長フィル
タを示す。

【００１５】光サーキュレータ４０は、ファラデー効果
を応用した素子で、光サーキュレータ４０の入力端子４
０ａから信号光が入力されると、この信号光は、入出力
端子４０ｂより出力される一方、入出力端子４０ｂから
光が入力されるとこの光は入出力端子４０ｃより出力さ
れる機能を有する。

【００１６】図５の波長フィルタにおいては、光サーキ
ュレータ４０の入力端子４０ａから信号光が入力され、
入力された信号光は、入出力端子４０ｂより出力して光
ファイバー回折格子５０に入力される。

【００１７】そして、光ファイバー回折格子５０におい
て、所定の波長の光のみが選択的に反射され、再び光サ
ーキュレータ４０の入出力端子４０ｂに入力され、光サ
ーキュレータ４０の出力端子４０ｃより出力される。

【００１８】一方で、所定の波長以外の波長の信号光
は、光ファイバー回折格子５０を透過して外部へ出射さ
れる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、信号光
を光ファイバーから一旦外に出して外部分光器で波長選
択する場合には、光ファイバーの外に外部分光器を配置
する必要があるため、波長フィルター全体としての装置
規模は大きくなってしまう。

【００２０】さらに、信号光を光ファイバーから取り出
す時と戻す際に、各々整形レンズ及び集光レンズが必要
になるなど、部品点数も増加せざるを得ない。

【００２１】一方、光ファイバー回折格子を用いたとし
ても、選択波長が可変の波長フィルタとして機能させる
場合には、屈折率変調の周期Λ又はコア部の屈折率ｎ_c
を可変にする必要があるが、これらのパラメータを可変
とすることは、実際上きわめて困難である。

【００２２】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、光ファイバーを構成する材質が呈する非
線形光学効果を用いることにより、光ファイバー回折格
子を用いた可変波長フィルタを提供するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の波長フィルタは、周期的に屈折率変調さ
れたコア部を有し非線形光学効果を呈し得る光ファイバ
ーに制御光を照射し、非線形光学効果を発現させて、光
ファイバーのコア部で反射または透過される光の波長を
制御する構成を有する。

【００２４】このような構成により、波長フィルタの選
択波長が可変の可変波長フィルタを提供するものであ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の本発明は、周期
的に屈折率変調されたコア部を有し非線形光学効果を呈
し得る光ファイバーと、前記光ファイバーのコア部に到
達する制御光を出射するための光源とを有し、前記光フ
ァイバーのコア部に制御光を到達させることによる非線
形光学効果を利用して、前記光ファイバー内を伝搬し前
記光ファイバーのコア部で反射または透過される光の波
長を制御する波長フィルタである。

【００２６】このような構成により、制御光が周期的に
屈折率変調されたコア部に照射されると、光ファイバー
のコア部を伝搬する信号光等の光の強度に応じてその照
射された部分の屈折率が変化し、信号光等の光が感じる
屈折率変調の周期が変化することになる。これにより、
波長フィルタの選択波長を可変とする。

【００２７】ここで、請求項２記載のように、制御光
は、光ファイバーの屈折率変調されたコア部に外方から
照射される構成であってもよく、この場合には、制御光
を効率よく光ファイバーの屈折率変調されたコア部に照
射できるように、請求項３記載のような制御光のビーム
形状を整形するための光学系を有することが好ましい。

【００２８】さらに、具体的には、請求項４記載のよう
に、屈折率変調されたコア部を有する光ファイバーに連
絡した光導波手段を有し、光は、前記光導波手段を第１
の光路で伝搬し、前記光ファイバー内に入射されて前記
屈折率変調されたコア部により所定波長成分が反射さ
れ、前記光導波手段を第２の光路で伝搬して出射される
構成を有することが好適である。

【００２９】一方で、請求項５記載のように、制御光
は、光ファイバーの屈折率変調されたコア部に前記光フ
ァイバー内を伝搬させて照射される構成を採ることも可
能である。

【００３０】この場合、請求項６記載のように、さら
に、第１の光導波手段と、前記第１の導波手段に連絡し
た第２の導波手段とを有し、光ファイバーの屈折率変調
されたコア部により波長が制御される光及び制御光は、
前記第１の導波手段で光路を同一とし、前記第２の導波
手段の第１の光路を介して、光ファイバーの屈折率変調
されたコア部に到達し、前記制御される光の所定波長成
分は反射され、前記第２の光導波手段を第２の光路で伝
搬して出射される構成を有してもよい。

【００３１】ここで、請求項７記載のように、光ファイ
バーの屈折率変調されたコア部に到達した制御光は、前
記コア部で透過され、外部へと出射されることが好適で
ある。

【００３２】そして、請求項８記載のように、第１の光
導波手段が、波長が制御される光の波長領域で所定のパ
ワー分岐比を有する光ファイバー結合器であり、第２の
光導波手段が、光サーキュレータであってもよく、また
は、請求項９記載のように、第１及び第２の光導波手段
が、各々波長が制御される光の波長領域で所定のパワー
分岐比を有する光ファイバー結合器であってもよい。

【００３３】以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施
の形態について説明をする。（実施の形態１）まず、本発明の実施の形態１につい
て、図１を参照しながら詳細に説明する。

【００３４】図１において、１は、光サーキュレータで
あり、入力端子１ａ、入出力端子１ｂ、出力端子１ｃを
有する。そして、光サーキュレータ１の入出力端子１ｂ
には、所定の周期でコア部に屈折率変調を施した光ファ
イバー回折格子２が接続され、さらに外部に光ファイバ
ー回折格子２に制御光を入射すべく、光源３及びビーム
形状整形光学系４が設けられている。この光源３として
は、例えば、半導体レーザが用いられ、ビーム形状整形
光学系４は、例えば円筒レンズが用いられ、光源３から
出射された光のビーム形状を整形し、光ファイバー回折
格子２の周期的に屈折率変調されたコア部に効率的に光
を照射するために設けられたものである。

【００３５】ここで、光ファイバーには、赤外波長領域
において用いられる単一モード光ファイバーを用いるこ
とが好適である。但し、通信用以外の用途の場合には、
赤外領域に限定する必要はなく、また、場合によって
は、マルチモードの光ファイバーを用いてもよい。

【００３６】また、光ファイバー回折格子２は、当初、
波長λ₁の信号光を選択的にブラグ反射するように、そ
のコア部が屈折率変調されているものとする。

【００３７】このような光ファイバー回折格子２のコア
部に側面から高強度の制御光を照射すると、そのコア部
に非線形光学効果が生じ、コア部の屈折率を変化させる
ことができる。この「コア部に側面から」とは、信号光
の伝搬方向とほぼ垂直な方向からが好ましいという程度
の意味であり、制御光の照射方向を一定の方向のみに限
定する意図ではない。

【００３８】また、ここでいう非線形効果とは以下のよ
うなものである。一般的に、媒質中を伝搬する光のその
媒質に対する屈折率ｎは波長λ及び伝搬する光のもつ電
場Ｅの大きさに依存して変化する。すなわち、屈折率ｎ
は電場Ｅを用いて次の（数２）のように表される。

【００３９】

【数２】

【００４０】ここでｎ₀は伝搬する光の波長λに依存す
る項、ｎ_k（ｋ＝１，２，３．．．）は｜Ｅ｜^kに比例す
る項の係数である。

【００４１】そして、電場Ｅが小さいときにはｎ_k（ｋ
＝１，２，３．．．）が非常に小さいために、ｎは近似
的に以下の（数３）のように表される。

【００４２】

【数３】

【００４３】一方、伝搬する光のもつ電場Ｅが大きくな
ってくると、電場の１次や２次の効果が無視できなくな
る。通信用として一般的に用いられる石英ファイバーの
場合、石英の分子レベルでの空間対称性からｎ₁＝０で
ある。またｎ_kはｋが大きくなるにつれて非常に小さく
なるので、ｎは近似的に以下の（数４）で表される。

【００４４】

【数４】

【００４５】このように屈折率等が電場の強度に比例す
る効果を２次の非線形光学効果、又は光カー効果と呼ば
れており、本実施の形態では、このような非線形光学効
果を利用したものである。

【００４６】さて、本実施の形態では、光源３から出射
された制御光を、前述したようにビーム形状整形光学系
４に入射しているが、より詳細には、このビーム形状整
形光学系４は、以下の理由により設けられている。

【００４７】というのは、一般に、光ファイバー回折格
子２において屈折率変調されている領域の長さは約１ｃ
ｍ程度、コア部の直径は約１０μｍ程度であり、非線形
効果を生じさせたい領域は、約０．０１ｃｍ²の小面積
に過ぎず、この領域に実際に非線形光学効果を生じさせ
るためには、光源３から出射した光を集光して少ないパ
ワーでも局所的に高強度の光を作り出すことが必要であ
るためである。また、仮に、光源３が半導体レーザの場
合であっても、出射光の強度は、電流により制御するこ
とができるとはいえ、ビーム形状整形光学系４を設けた
方がより好適でもある。

【００４８】以上のような構成において、まず、光源３
から出射した制御光を光ファイバー回折格子２のコア部
に照射しない場合の動作を説明する。

【００４９】複数の波長成分λ₁、λ₂を有する信号光
は、入力端子１ａより光サーキュレータ１に入力され、
入力された信号光は、一旦入出力端子１ｂから光ファイ
バー回折格子２へと入射される。

【００５０】そして、光ファイバー回折格子２で、波長
λ₁の信号光のみが選択的にブラグ反射され、再び入出
力端子１ｂを介して、光サーキュレータ１の作用により
出力端子１ｃより出力される。

【００５１】一方、波長λ₂の信号光は、光ファイバー
回折格子２において何の作用も受けずそのまま透過し外
部へと出射される。

【００５２】このように、入射する複数の波長成分を有
する信号光のうち、特定の波長の信号光のみが選択され
たこととなる。

【００５３】次に、以上の選択した波長と異なる波長を
もつ信号光、すなわち波長λ₂の信号光をこの可変波長
フィルタで選択する場合の動作を説明する。

【００５４】この場合には、光源３から出射した制御光
が、ビーム形状整形光学系４を介して光ファイバー回折
格子２のコア部に側面から照射される。

【００５５】すると、非線形光学効果により、コア部の
屈折率が照射された制御光の強度に応じて変化し、その
結果光ファイバー回折格子２に入力した信号光が感じる
屈折率変調の実効的周期が変化する。この際、光源３か
ら出射される制御光の強度は、上述のブラグ条件と非線
形光学効果による屈折率変化の式より、波長λ₂がブラ
グ波長となるように調節しておく。

【００５６】そして、このように、光ファイバー回折格
子２において信号光が感じる屈折率変調の実効的周期が
変化すると、波長λ₂の信号光が選択的にブラグ反射さ
れ、再び入出力端子１ｂを介して、光サーキュレータ１
の作用により、出力端子１ｃより出力されることとな
る。一方、波長λ₁の信号光は、光ファイバー回折格子
２において何の作用も受けないのでそのまま透過し、外
部へと出射される。

【００５７】よって、以上の動作より、本実施形態にお
ける波長フィルタは、選択波長が可変される波長可変フ
ィルタとしての機能を有することわかる。

【００５８】以上のように、本実施の形態の波長フィル
タにおいては、光ファイバー回折格子に直接制御光を導
入することにより、従来実現されていなかった選択波長
を可変することのできる波長可変フィルタを実現したも
のである。

【００５９】さらに、選択波長を可変とするための制御
光は、光ファイバーの側面から照射されるため、信号光
と共に光ファイバーのコア中を伝搬することがなく、不
要な干渉等は生ぜず、高精度の波長フィルタを実現す
る。

【００６０】そして、従来例において必要とされていた
外部分光器やそれに伴うレンズ系はもちろん不要であ
り、装置規模をコンパクト化できる。

【００６１】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について、図２を参照しながら詳細に説明する。

【００６２】図２において、５は、光ファイバー結合器
であり、入力端子５ａ、５ｂ、出力端子５ｃ、５ｄを有
し、この光ファイバー結合器を介して信号光と制御光を
入射すること以外は、実施の形態１と同様の構成を有す
る。

【００６３】ここで、信号光は、入力端子５ａから入力
され、一方制御光は、光源３から入力端子５ｂを介して
入射される。

【００６４】また、光ファイバー結合器５は、信号光の
波長領域において、５ａから入力した光のパワーが２つ
の出力端子５ｃ、５ｄにおいて１０：０に分岐される構
成となっている。そして、この２つの出力端子における
パワー分岐比は、光ファイバー結合器５に入力する信号
光の波長を決めた場合に、２本の光ファイバーの間の結
合長の調節により決定されるものであり、本実施の形態
において使用される光ファイバー結合器５では、信号光
の波長がλ₁、λ₂である場合に、結合長がこのパワー分
岐比を実現するように調節されている。

【００６５】なお、このように、２本の互いに独立な光
ファイバーが、結合領域を通じてエネルギー交換を行い
パワー分岐比を決定する現象は、光波結合理論により説
明され、例えば、”Ａ．Ｙａｒｉｖ，Ｃｏｕｐｌｅｄ
ＭｏｄｅＴｈｅｏｒｙｆｏｒＧｕｉｄｅｄ−Ｗａ
ｖｅＯｐｔｉｃｓ，ＩＥＥＥ，ＪＱＥ，ＱＥ−９，ｐ
ｐ．９１９／９３３，１９７３−０９” に詳細に説明
されている。

【００６６】なお、より多くの信号光が出力端子５ｃか
ら出力されることが望ましいが、パワー分岐比はこれに
限られるものではない。

【００６７】また、２つの入力端子、２つの出力端子を
有する光ファイバー結合器に限定されるものではなく、
２つの入力端子と１つの出力端子の光ファイバー結合器
を用いること等もできる。

【００６８】また、光源３としては、信号光とは異なる
波長、好ましくは信号光より短波長で強い強度を呈し得
る光源が望ましく、例えば半導体レーザが好適には用い
られる。

【００６９】とういのは、光源３から出射される制御光
は、光ファイバー結合器５の入力端子５ｂから光ファイ
バー結合器５に入力されるが、仮に制御光が信号光と同
程度の波長の光であると、この制御光にとっては光ファ
イバー結合器５における２つの出力端子５ｃ、５ｄのパ
ワー分岐比は、信号光の場合とは逆に、０：１０とな
り、ほとんどの制御光がこの波長フィルタにおいて何の
機能も果たさぬまま出力端子５ｄから出射されてしまう
からである。さらに、仮に信号光と制御光との波長が同
程度であると、両者の間で干渉を起こす可能性が極めて
高いからである。

【００７０】そこで、光源３は、光ファイバー結合器５
における２本の光ファイバーの結合長との関係から、パ
ワー分岐比が出力端子５ｃの方が、出力端子５ｄより大
きくなるような波長の制御光を出射する必要がある。

【００７１】また、本実施の形態において使用される光
ファイバーも、信号光の波長領域、主に赤外波長領域、
に最適化された単一モード光ファイバーであることが好
適であり、制御光の波長は、信号光の波長より短波長で
あることが望ましい。

【００７２】このような構成において、まず光源３から
制御光が出射されない場合の動作を説明する。

【００７３】まず、複数の波長成分λ₁、λ₂を有する信
号光は、入力端子５ａより光ファイバー結合器５に入力
され、入力された信号光のほとんどは、出力端子５ｃか
ら出力される。

【００７４】ついで、出力端子５ｃから出力した信号光
は、入力端子１ａより光サーキュレータ１に入力され、
入出力端子１ｂを介して光ファイバー回折格子２に入力
される。

【００７５】そして、光ファイバー回折格子２において
は、波長λ₁の信号光のみが選択的にブラグ反射され、
再び入出力端子１ｂを介して光サーキュレータ１に入力
され、出力端子１ｃより出力される。一方で、波長λ₂
の信号光は光ファイバー回折格子２において何の作用も
受けず、そのまま透過して外部へ出射される。

【００７６】次に、この波長と異なる波長の信号光を、
選択する場合の動作を説明する。この場合には、信号光
とともに、光源３から出射された制御光が、入力端子５
ｂより光ファイバー結合器に入射される。

【００７７】ついで、入力端子５ｂより入射された制御
光は、実質的に出力端子５ｃから出射される。というの
は、制御光は、出力端子５ｄからも出射されるが、光フ
ァイバー結合器５のパワー分岐比は、出力端子５ｃの方
が、出力端子５ｄに比べて大きくなるような波長の制御
光の光源を使用するためである。

【００７８】このように、出力端子５ｃから出射した信
号光及び制御光は、光サーキュレータ１に入力端子１ａ
より入射され、入出力端子１ｂを介して光ファイバー回
折格子２に入射される。

【００７９】そして、光ファイバー回折格子２では、制
御光は、光ファイバー回折格子２のブラグ波長から十分
離れた波長をもつので、ファイバー回折格子２において
反射されることはなく全て透過するが、制御光は高強度
の光であるから、光ファイバー回折格子２のコア部を通
過するときに非線形効果を誘発する。

【００８０】すなわち、光ファイバー回折格子２のコア
部の屈折率が、制御光の強度に応じて変化し、屈折率変
調の実効的周期が変化する。

【００８１】この際、光源から出力される制御光の強度
は、上述のブラグ条件と非線形光学効果による屈折率変
化の式より、波長λ₂がブラグ波長となるように調節さ
れているため、光ファイバー回折格子２において、波長
λ₂の信号光のみが選択的に反射され、再び入出力端子
５ｂを介して光サーキュレータ１に入力され、出力端子
１ｃより出力される。一方、波長λ₁の信号光は、光フ
ァイバー回折格子２において何の作用も受けずそのまま
透過され、制御光とともに外部へと出射される。

【００８２】よって、本実施形態の波長フィルタも、選
択波長が可変の波長可変フィルタとして機能することと
なる。

【００８３】以上のように、本実施の形態の波長フィル
タにおいては、光ファイバー回折格子に信号光を伴って
制御光を導入することにより、従来実現されていなかっ
た選択波長を可変することのできる波長可変フィルタを
実現したものである。

【００８４】さらに、光ファイバーの導波路部、すなわ
ちコア部の断面積は、コア径が通信用の単一モード光フ
ァイバーのように１０μｍの場合、約７８．５μｍ²と
非常に小さいため、制御光の強度をより高めて非線形光
学効果を強めることができるという利点がある。

【００８５】また、制御光は、光ファイバー回折格子２
をそのまま透過するため、不必要な反射を起こして戻り
光が発生することはなく、信号光と制御光との波長が全
く異なるので、波長フィルタ内において不要な干渉は生
ぜず、高精度の波長フィルタを実現する。

【００８６】また、光ファイバー結合器は、光サーキュ
レータよりも価格が低いので、より安価な装置を提供す
ることができる。

【００８７】そして、従来例において必要とされていた
外部分光器やそれに伴うレンズ系はもちろん不要であ
り、装置規模をコンパクト化できる。

【００８８】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について、図３を参照しながら詳細に説明する。

【００８９】図２において、６は、光ファイバー結合器
であり、光ファイバー結合器６は、端子６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄを有し、この光ファイバー結合器を光サーキュ
レータの代わりに使用すること以外は、実施の形態２と
同様の構成を有する。

【００９０】具体的には、光ファイバー結合器６の端子
６ａには、光ファイバー結合器５の出力端子５ｃが連絡
し、端子６ｂには、光ファイバー回折格子２が連絡し、
端子６ｃが、出力端子となる。

【００９１】この光ファイバー結合器６は、信号光の波
長領域において、端子６ａから入射した光のパワーが、
２つの端子６ｂ、６ｄにおいて５：５に分岐されるもの
を使用する。このようなパワー分岐比は、光ファイバー
結合器５、６における２本の光ファイバーの間の用いる
光の波長に対する結合長の調節により、実現されるもの
であり、本実施の形態では、信号光の波長がλ₁、λ₂で
ある場合に、結合長がこのようなパワー分岐比を実現す
るように調節されている。もちろん、パワー分岐比の値
は、一例にすぎず、これに限られるものではない。

【００９２】以上のような構成において、まず、光源３
から制御光が出射されない場合の本波長フィルタの動作
を説明する。

【００９３】複数の波長成分λ₁、λ₂の信号光は、第１
の入力端子５ａより光ファイバー結合器５に入力され、
出力端子５ｃから出力され、光ファイバー結合器６に端
子６ａから入力される。ここで、信号光は出力端子５ｄ
からも出力するが、光ファイバー結合器５のパワー分岐
比が出力端子５ｃ、５ｄ間で１０：０なので、大部分の
信号光は出力端子５ｃから出力する。

【００９４】ついで、光ファイバー結合器６に入力され
た信号光は、端子６ｂ、６ｄ間で５：５に分岐する。

【００９５】この一方の端子６ｂより出力された信号光
が、光ファイバー回折格子２に入力し、波長λ₁の信号
光のみが選択的にブラグ反射され、再び端子６ｂを介し
て光ファイバー結合器６に入力される。

【００９６】そして、光ファイバー結合器６は、この信
号光を出力端子６ａ、６ｃ間で５：５に分岐し、最終的
に端子６ｃからの信号光が出力となる。また、波長λ₂
の信号光は、光ファイバー回折格子２において何の作用
も受けずそのまま透過し、外部に出射される。

【００９７】次に、λ₂の信号光を波長フィルタで選択
する場合の動作を説明する。この場合、信号光ととも
に、光源３からの制御光が、入力端子５ｂより光ファイ
バー結合器５に入射され、出力端子５ｃを介して光ファ
イバー結合器６に入射される。ここで、制御光として
は、光ファイバー結合器５のパワー分岐比が、出力端子
５ｃが出力端子５ｄに比べて大きくなるような波長を使
用しているので、大部分は出力端子５ｃから出力する。

【００９８】ついで、出力端子５ｃから出力された信号
光及び制御光は、光ファイバー結合器６の端子６ａから
端子６ｂを介して、光ファイバー回折格子２に到達され
る。ここで、制御光は、光ファイバー回折格子２のブラ
グ波長から十分離れた波長をもつので、ファイバー回折
格子２において反射されることはなく、全て透過されて
外部に出射される。

【００９９】そして、制御光は、ブラグ条件、非線形光
学効果による屈折率変化の式、光ファイバー結合器５、
６の制御光の波長に関するパワー分岐比より計算して、
波長λ₂がブラグ波長となるように調節された高強度の
光であり、光ファイバー回折格子２のコア部を通過する
際に非線形効果を誘発し、光ファイバー回折格子２のコ
ア部の屈折率が制御光の強度に応じて変化する。

【０１００】その結果、光ファイバー回折格子２のコア
部の屈折率変調の実効的周期が変化して、波長λ₂の信
号光のみが選択的に反射されて、再び入出力端子６ｂを
介して、光ファイバー結合器６に入力される。

【０１０１】そして、ファイバー結合器６は、この信号
光を端子６ａ、６ｃ間で５：５に分岐し、最終的に端子
６ｃから出力される信号光が出力となる。一方、波長λ
₁の信号光は、光ファイバー回折格子２において何の作
用も受けずそのまま透過し、外部に出射される。

【０１０２】よって、本実施形態の波長フィルタも、選
択波長が可変の波長可変フィルタとして機能することと
なる。

【０１０３】以上のように、本実施の形態の波長フィル
タにおいては、光ファイバー回折格子に信号光を伴って
制御光を導入することにより、従来実現されていなかっ
た選択波長を可変することのできる波長可変フィルタを
実現したものである。

【０１０４】さらに、光ファイバーの導波路部、すなわ
ちコア部の断面積は、コア径が通信用の単一モード光フ
ァイバーのように１０μｍの場合、約７８．５μｍ²と
非常に小さいため、制御光の強度をより高めて非線形光
学効果を強めることができるという利点もある。

【０１０５】また、制御光は、光ファイバー回折格子２
をそのまま透過するため、不必要な反射を起こして戻り
光が発生することはなく、信号光と制御光との波長が全
く異なるので、波長フィルタ内において不要な干渉は生
ぜず、高精度の波長フィルタを実現する。

【０１０６】また、光ファイバー結合器は、光サーキュ
レータよりも価格が低いので、より安価な装置を提供す
ることができる。

【０１０７】そして、従来例において必要とされていた
外部分光器やそれに伴うレンズ系はもちろん不要であ
り、装置規模をコンパクト化できる。

【０１０８】なお、以上の全実施形態において、光ファ
イバー回折格子が形成されているコア部に、エルビウム
等の物質が添加された光ファイバーを用いると、非線形
光学効果を発揮させるためのパワー敷値がさらに下がる
ので、光源の消費電力を低減することができる。

【０１０９】また、以上の全実施形態において、光ファ
イバー回折格子からの反射光を出力光としたが、透過光
を出力光として構成してもよい。

【０１１０】また、以上の実施の形態２または３におい
て、光ファイバー回折格子２で反射され、光ファイバー
結合器を介して再び信号光の光源側に戻る戻り光が問題
となる場合には、光通信システムに通常備えられる光ア
イソレータにより遮断してもよい。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように、本発明に基づいた波長フ
ィルタは、基本的に光ファイバーから一旦信号光を取り
出し、外部分光器で波長選択して再び光ファイバー内に
戻す構成を排し、制御光を光ファイバー回折格子に導入
することによる非線形光学効果を利用して、選択波長を
自由度高く可変できる可変波長フィルタを実現したもの
であり、コンパクトであって、用いる光のパワー損失の
少ない構成を実現したものである。

【０１１２】さらに、非線形光学効果自体は、制御光源
を駆動する電流や電圧という比較的制御が容易なパラメ
ータにより制御が可能であるため、選択波長はきわめて
精度よく選択可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の波長フィルタを示す説
明図

【図２】本発明の実施の形態２の波長フィルタを示す説
明図

【図３】本発明の実施の形態３の波長フィルタを示す説
明図

【図４】従来の外部分光器を用いた波長フィルタの説明
図

【図５】従来の光ファイバー回折格子を用いた波長フィ
ルタの説明図

【符号の説明】

１光サーキュレータ１ａ光サーキュレータの入力端子１ｂ光サーキュレータの入出力端子１ｃ光サーキュレータの出力端子２光ファイバー回折格子３光源４ビーム形状整形光学系５光ファイバー結合器５ａ光ファイバー結合器の入力端子５ｂ光ファイバー結合器の入力端子５ｃ光ファイバー結合器の出力端子５ｄ光ファイバー結合器の出力端子６光ファイバー結合器６ａ光ファイバー結合器の端子６ｂ光ファイバー結合器の端子６ｃ光ファイバー結合器の端子６ｄ光ファイバー結合器の端子３０光ファイバー３１集光レンズ３２集光レンズ３３分光器３４光ファイバー４０光サーキュレータ５０光ファイバー回折格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期的に屈折率変調されたコア部を有し
非線形光学効果を呈し得る光ファイバーと、前記光ファ
イバーのコア部に到達する制御光を出射するための光源
とを有し、前記光ファイバーのコア部に制御光を到達さ
せることによる非線形光学効果を利用して、前記光ファ
イバー内を伝搬し前記光ファイバーのコア部で反射また
は透過される光の波長を制御する波長フィルタ。
【請求項２】制御光は、光ファイバーの屈折率変調さ
れたコア部に外方から照射される請求項１記載の波長フ
ィルタ。
【請求項３】さらに、制御光のビーム形状を整形する
ための光学系を有する請求項２記載の波長フィルタ。
【請求項４】さらに、屈折率変調されたコア部を有す
る光ファイバーに連絡した光導波手段を有し、光は、前
記光導波手段を第１の光路で伝搬し、前記光ファイバー
内に入射されて前記屈折率変調されたコア部により所定
波長成分が反射され、前記光導波手段を第２の光路で伝
搬して出射される請求項３記載の波長フィルタ。
【請求項５】制御光は、光ファイバーの屈折率変調さ
れたコア部に前記光ファイバー内を伝搬させて照射され
る請求項１記載の波長フィルタ。
【請求項６】さらに、第１の光導波手段と、前記第１
の導波手段に連絡した第２の導波手段とを有し、光ファ
イバーの屈折率変調されたコア部により波長が制御され
る光及び制御光は、前記第１の導波手段で光路を同一と
し、前記第２の導波手段の第１の光路を介して、光ファ
イバーの屈折率変調されたコア部に到達し、前記制御さ
れる光の所定波長成分は反射され、前記第２の光導波手
段を第２の光路で伝搬して出射される請求項５記載の波
長フィルタ。
【請求項７】光ファイバーの屈折率変調されたコア部
に到達した制御光は、前記コア部で透過され、外部へと
出射される請求項６記載の波長フィルタ。
【請求項８】第１の光導波手段が、波長が制御される
光の波長領域で所定のパワー分岐比を有する光ファイバ
ー結合器であり、第２の光導波手段が、光サーキュレー
タである請求項６または７記載の波長フィルタ。
【請求項９】第１及び第２の光導波手段が、各々波長
が制御される光の波長領域で所定のパワー分岐比を有す
る光ファイバー結合器である請求項６または７記載の波
長フィルタ。