JPH11119186A - Wavelength variable filter - Google Patents

Wavelength variable filter

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JPH11119186A
JPH11119186A JP21102998A JP21102998A JPH11119186A JP H11119186 A JPH11119186 A JP H11119186A JP 21102998 A JP21102998 A JP 21102998A JP 21102998 A JP21102998 A JP 21102998A JP H11119186 A JPH11119186 A JP H11119186A
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tunable filter
liquid crystal
wavelength
layer
light beam
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史朗 松元
Seizo Sakata
晴三 阪田
Yasuyuki Sugiyama
康之 杉山
Takayoshi Hayashi
孝好 林
Katsuhiko Hirabayashi
克彦 平林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength variable filter with which has no dependence on polarization, is high in a response speed and allows high-speed tuning by using a material dispersed with liquid crystal droplates below 150 nm in a light transparent medium as a cavity. SOLUTION: This Fabry-Perot etalon type wavelength variable filter includes the multilayered films formed by laminating first layers 102 which consist of transparent electrodes 105 and optical mirror layers 104, second layers 101 which consist of a material changed in its refractive index by an electric field and third layers 103 which consist of the transparent electrodes and the optical mirror layers in this order. The material which changed in its refractive index by the electric field is a material formed by dispersing the liquid crystal droplets of <=150 nm in diameter into the light transparent medium, such as polymer or quartz glass.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変フィルタ
に係わり、特に、波長多重光の中から特定波長の光を選
択的に分離する技術に適用して有効な技術に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength tunable filter, and more particularly to a technique effective when applied to a technique for selectively separating light of a specific wavelength from wavelength multiplexed light.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバによる光通信は大容量の情報
を高速に伝送することができるために、最近急速に実用
化されつつある。しかし現時点では、ある特定の波長の
光パルスを伝送しているのみである。多数の異なった周
波数の光パルスを伝送することができれば、さらに大容
量の情報を伝送することができる。これを波長多重(W
DM)と呼び、現在活発に研究されている。波長多重通
信においては多数の波長の光パルスの中から選択的に任
意の波長の光のみを選び出す波長可変フィルタが必要と
なる。従来この種のフィルタとして、モータで角度を制
御するグレーティングフィルタ、モータで誘電体フィル
タを移動させる波長可変フィルタ、ピエゾ素子で共振器
長を制御するエタロンフィルタがあるが、機械式制御の
ため、応答速度が遅く、モジュールが大型となり、また
価格が高いという欠点があった。上記の波長可変フィル
タの欠点を解決するため、本出願人は、ファブリーペロ
ーエタロン内にネマチック液晶を充填し、電圧を印加す
ることによりエタロンの光学的ギャップを可変するよう
にしたフィルタを考案している(特願平2−41273
6号)。
2. Description of the Related Art Optical communication using an optical fiber has recently been rapidly put into practical use because it can transmit a large amount of information at a high speed. However, at the moment, only an optical pulse of a specific wavelength is transmitted. If a large number of optical pulses of different frequencies can be transmitted, a larger amount of information can be transmitted. This is wavelength multiplexed (W
DM) and is currently being actively researched. In wavelength multiplex communication, a wavelength tunable filter for selectively selecting only light having an arbitrary wavelength from optical pulses having a large number of wavelengths is required. Conventional filters of this type include a grating filter that controls the angle with a motor, a tunable filter that moves a dielectric filter with a motor, and an etalon filter that controls the resonator length with a piezo element. The disadvantages are that the speed is slow, the module is large, and the price is high. In order to solve the above-mentioned disadvantages of the wavelength tunable filter, the present applicant has devised a filter in which a nematic liquid crystal is filled in a Fabry-Perot etalon and the optical gap of the etalon is changed by applying a voltage. (Japanese Patent Application No. 2-41273)
No. 6).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ネマチ
ック液晶を用いたフィルタは、ネマチック液晶が最高数
ミリ秒の応答速度しか持っていないため、これ以上のチ
ューニング速度を実現できないという問題がある。高速
なチューニング速度は、高速LANにおける波長分割多
重(WDM)を実現させるには欠かせない特性である。
また、液晶を用いたフィルタは電圧による液晶の配向を
利用するために、入射する光の偏光状態や偏光面の方向
によっては、屈折率の変化が一様でない。したがって、
チューニング特性が偏波面によって変化する、いわゆる
偏波依存性が生じることになり、実用的な問題が生じ
る。応答速度をあげるため、カイラルスメチックA液晶
を用いた波長可変フィルタで応答速度10μsecの高
速な応答を示すことが報告されている。しかしながら、
可変幅が狭く、偏波依存性は依然として改善されていな
い(A.Sneh and K.Johnson,”High-speed continuously
tunable liquid crystal filter for WDMnetwork, ”J.
Lightwave.Technol.vol.14,pp.1067,1996.参照)。
However, a filter using a nematic liquid crystal has a problem that the tuning speed cannot be further increased because the nematic liquid crystal has a response speed of only a maximum of several milliseconds. A high tuning speed is an essential characteristic for realizing wavelength division multiplexing (WDM) in a high-speed LAN.
Further, since a filter using liquid crystal utilizes the orientation of liquid crystal by voltage, the change in the refractive index is not uniform depending on the polarization state of incident light and the direction of the polarization plane. Therefore,
The so-called polarization dependency, in which the tuning characteristic changes depending on the plane of polarization, occurs, which causes a practical problem. It has been reported that a wavelength tunable filter using a chiral smectic A liquid crystal exhibits a high response speed of 10 μsec in order to increase the response speed. However,
The variable width is narrow and the polarization dependence has not been improved yet (A. Sneh and K. Johnson, “High-speed continuously
tunable liquid crystal filter for WDMnetwork, ”J.
Lightwave.Technol.vol.14, pp.1067, 1996.).

【0004】高速光LANでのWDMの実現のために
は、これら2つの欠点を改良した、すなわち高速性と偏
波依存性のない実用性の高い波長可変フィルタの開発が
望まれており、さらに、アレイ化による高密度化、小型
化、および低コスト化が望まれている。本発明は、前記
従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
り、本発明の目的は、波長可変フィルタにおいて、光透
過性媒体中に液晶ドロップレットが分散した材料をキャ
ビティーとして用いることにより、偏波依存性がなく、
かつ応答速度が速く、高速チューニングが可能となる技
術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
波長可変フィルタにおいて、液晶ドロップレットのサイ
ズが小さくなると、液晶ドロップレットの駆動に必要と
なる電圧が大きくなる傾向にあるが、液晶ドロップレッ
トを分散するポリマーにプラスチックの可塑化に効果の
ある可塑剤を添加することにより、液晶ドロップレット
を低電圧で駆動し、電圧あたりの波長可変フィルタの可
変幅を大きくすることが可能となる技術を提供すること
にある。また、本発明の他の目的は、波長可変フィルタ
において、従来の波長可変フィルタよりも安価であると
ともに、アレイ化した光ファイバ等と組み合わせること
により、高密度化、小型化を図ることが可能となる技術
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、波
長可変フィルタにおいて、波長可変フィルタを多数枚積
層することにより、あるいは、平面ミラー、プリズムミ
ラーを用いることにより、スペクトルの改善を図るとと
もに、波長可変域を全波長域にまで拡大することが可能
となる技術を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、波長可変フィルタにおいて、平面ミラーを用い
ることにより、簡単に、合・分波器を構成することが可
能となる技術を提供することにある。本発明の前記なら
びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面によって明らかにする。
In order to realize WDM in a high-speed optical LAN, it is desired to improve these two disadvantages, that is, to develop a wavelength tunable filter having high speed and high practicability without polarization dependence. There is a demand for higher density, smaller size, and lower cost by arraying. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to use, as a cavity, a material in which a liquid crystal droplet is dispersed in a light transmitting medium in a wavelength tunable filter. Therefore, there is no polarization dependence,
Another object of the present invention is to provide a technology that has a high response speed and enables high-speed tuning. Another object of the present invention is to
In a wavelength tunable filter, as the size of the liquid crystal droplets decreases, the voltage required to drive the liquid crystal droplets tends to increase, but a plasticizer that is effective in plasticizing plastic in the polymer dispersing the liquid crystal droplets It is an object of the present invention to provide a technique capable of driving a liquid crystal droplet at a low voltage and increasing the variable width of a wavelength tunable filter per voltage by adding a liquid crystal droplet. Another object of the present invention is to provide a wavelength tunable filter that is less expensive than a conventional wavelength tunable filter, and can be made higher in density and smaller by combining it with an arrayed optical fiber or the like. It is to provide a new technology. Another object of the present invention is to improve the spectrum by stacking a large number of tunable filters or using a plane mirror or a prism mirror in the tunable filter, and to improve the entire tunable range. It is an object of the present invention to provide a technology that can be extended to a wavelength range. It is another object of the present invention to provide a technology capable of easily configuring a multiplexer / demultiplexer by using a plane mirror in a wavelength tunable filter. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電圧印加により屈折率が変化する媒体と
して、光透過性のよいポリマーやガラス中に、粒径サイ
ズが150nm以下と極めて小さな液晶ドロップレット
を分散させた媒体を用いたことを特徴とする。この小さ
な液晶ドロップレットはバルク液晶に比べて極めて高速
な応答を示す。またこの大きさの液晶ドロップレット
は、光通信システムで通常用いられる光の波長に比べて
非常に小さいため、散乱体としては働かず、透過ロスが
小さい。150nm以下の液晶ドロップレットのこれら
の高速性と低透過損失性は、散乱を利用した表示用デバ
イスとして以前から検討されてきたμmオーダの液晶粒
子には見られない特性である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a medium whose refractive index is changed by applying a voltage, in a polymer or glass having good light transmittance, having a particle size of 150 nm or less. A medium in which extremely small liquid crystal droplets are dispersed is used. This small liquid crystal droplet has a much faster response than bulk liquid crystal. In addition, a liquid crystal droplet of this size is very small in comparison with the wavelength of light normally used in an optical communication system, so that it does not work as a scatterer and has a small transmission loss. These high speed and low transmission loss of a liquid crystal droplet of 150 nm or less are characteristics not found in liquid crystal particles of the order of μm, which have been studied as display devices using scattering before.

【0006】図2は、本発明における、電圧印加により
屈折率が変化する媒体の構造と動作原理を説明するため
の図であり、ナノサイズの液晶ドロップレット201に
光の入射と同じ方向に電圧を印加したときの液晶ドロッ
プレットのディレクターの向きを誘電異方性が正のネマ
チック液晶を例にとって摸式的に示したものである。な
お、図2において、202は高分子層、203は電極、
204は駆動電源である。電圧を印加しないときは、液
晶ドロップレット201の向きはそれぞれランダムであ
り、かつ、液晶ドロップレット201の大きさは光の波
長よりずっと小さいので、光の波長のオーダでは面内で
の異方性はない。したがって、入射光のどの偏波に対し
ても媒体は等価と見なされ、入射光のどの偏波に対して
も媒体の屈折率は等しいと見なされる。また、電圧を印
加したときは、液晶ドロップレット201のディレクタ
ーの向きは面に対して垂直になろうとするが、この場合
にも、入射光のどの偏波に対しても液晶ドロップレット
201のディレクターの向きは同じように変化するた
め、入射光のどの偏波に対しても媒体の屈折率はの変化
は等しくなる。したがって、電圧による媒体の屈折率の
変化には偏波依存性はなく、波長可変フィルタの特性に
も偏波依存性は生じない。
FIG. 2 is a diagram for explaining the structure and operating principle of a medium in which the refractive index changes by applying a voltage according to the present invention. The voltage is applied to the nano-sized liquid crystal droplet 201 in the same direction as the incidence of light. 1 schematically shows the direction of the director of a liquid crystal droplet when is applied, taking a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy as an example. In FIG. 2, 202 is a polymer layer, 203 is an electrode,
Reference numeral 204 denotes a driving power supply. When no voltage is applied, the directions of the liquid crystal droplets 201 are random, and the size of the liquid crystal droplets 201 is much smaller than the wavelength of light. There is no. Thus, the medium is considered equivalent for any polarization of the incident light and the index of refraction of the medium is considered equal for any polarization of the incident light. When a voltage is applied, the direction of the director of the liquid crystal droplet 201 tends to be perpendicular to the surface. In this case, the director of the liquid crystal droplet 201 is also directed to any polarization of the incident light. Changes in the same manner, the change in the refractive index of the medium becomes equal for any polarization of the incident light. Therefore, the change in the refractive index of the medium due to the voltage has no polarization dependence, and the characteristics of the tunable filter do not have polarization dependence.

【0007】図1は、本発明の波長可変フィルタの基本
構造を説明するための図である。同図において、101
は第2の層、102は第1の層、103は第3の層、1
04は光学ミラー(誘電体ミラー)膜、105は透明電
極、106は透明基板、107はARコート膜(無反射
コート膜)である。透明基板106は通常合成石英の表
面荒さ精度λ/10以下のものが用いられる。この第2
の層101は、電場により屈折率が変化する材料であ
り、ポリマー(高分子)あるいは石英ガラス等の光透過
性媒体中に直径が150nm以下の液晶ドロップレット
が分散されてなる材料である。この場合に、第2の層1
01は、使用波長帯で透明である必要がある。図1に示
す本発明の波長可変フィルタによれば、第2の層101
に電圧を印加しない時、および電圧を印加した時に、第
2の層101の屈折率の変化には偏波依存性がないの
で、本発明の波長可変フィルタの特性にも偏波依存性は
生じない。この液晶ドロップレットが分散されるマトリ
クス媒体は、光透過性の材料であればよく、特に、限定
されるものではないが、光透過性がよく光学的に異方性
のないポリマー、例えば、PMMA系ポリマー、ポリス
チレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、熱硬
化あるいは光硬化性のアクリル系ポリマー、エポキシ系
ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリイソシアネー
ト系、ポリエンポリチオール系、またはガラスなどがあ
げられる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the basic structure of a tunable filter according to the present invention. In FIG.
Is the second layer, 102 is the first layer, 103 is the third layer, 1
04 is an optical mirror (dielectric mirror) film, 105 is a transparent electrode, 106 is a transparent substrate, and 107 is an AR coating film (anti-reflection coating film). As the transparent substrate 106, a synthetic quartz having a surface roughness accuracy of λ / 10 or less is usually used. This second
The layer 101 is a material whose refractive index is changed by an electric field, and is a material in which liquid crystal droplets having a diameter of 150 nm or less are dispersed in a light transmitting medium such as a polymer (polymer) or quartz glass. In this case, the second layer 1
01 needs to be transparent in the used wavelength band. According to the tunable filter of the present invention shown in FIG.
When no voltage is applied and when a voltage is applied, the change in the refractive index of the second layer 101 does not depend on the polarization. Absent. The matrix medium in which the liquid crystal droplets are dispersed may be any material as long as it is a light-transmitting material, and is not particularly limited, but a polymer having good light-transmitting properties and having no optical anisotropy, for example, PMMA System polymers, polystyrene polymers, polycarbonate polymers, thermosetting or photocurable acrylic polymers, epoxy polymers, polyurethane polymers, polyisocyanate systems, polyenepolythiol systems, and glass.

【0008】この第2の層101を製作する方法として
は、マトリクス媒体がポリマーである場合には、例え
ば、マトリクスポリマーと液晶を有機溶媒に溶解し、溶
媒を除くことによって、液晶ドロップレットをマトリク
スポリマーから分離させる方法、あるいは、熱硬化性あ
るいは光硬化性のプレポリマーに液晶を溶解させてお
き、熱あるいは光照射によって、液晶ドロップレットを
硬化したマトリクスポリマーから分離させる方法等のよ
うに、ポリマーあるいはポリマー前駆体と液晶の混合物
から、液晶を層分離させて得る方法が一般的であるが、
光硬化性のポリマーが作製上好ましい。また、いずれの
方法にしても、本発明で規定した大きさの液晶ドロップ
レットを得るには、急速な溶媒の除去あるいは急速なプ
レポリマーの硬化によって、相分離を急速に行わせる必
要がある。一方、マトリクス媒体がガラスの場合は、本
発明で規定した液晶ドロップレットの大きさに相当した
孔径を有する多孔性のガラスを液晶中に浸漬することに
よって、作製することができる。
As a method of manufacturing the second layer 101, when the matrix medium is a polymer, for example, the matrix polymer and liquid crystal are dissolved in an organic solvent, and the solvent is removed to form a liquid crystal droplet. A method such as a method of separating liquid crystal from a polymer or a method of dissolving liquid crystal in a thermosetting or photocurable prepolymer and separating liquid crystal droplets from a cured matrix polymer by heat or light irradiation. Alternatively, from a mixture of a polymer precursor and a liquid crystal, a method of obtaining the liquid crystal by layer separation is generally used,
Photocurable polymers are preferred for fabrication. In any method, in order to obtain a liquid crystal droplet having the size specified in the present invention, it is necessary to rapidly remove the solvent or rapidly cure the prepolymer to rapidly perform phase separation. On the other hand, when the matrix medium is glass, it can be produced by immersing porous glass having a pore size corresponding to the size of the liquid crystal droplet specified in the present invention in the liquid crystal.

【0009】液晶としては、ネマチック液晶、コレステ
リック液晶、強誘電性液晶などがあげられるが、配向の
変化により屈折率変化の大きいネマチック液晶が望まし
い。また、粒状の液晶ドロップレットの大きさは150
nm以下が適当である。これは、150nmより大きい
場合には液晶ドロップレットと媒体との屈折率差による
散乱が大きく、光透過率が十分ではないからであり、ま
た100nm以下ならば散乱ロスがきわめて小さくなる
からである。また、液晶ドロップレットサイズが小さく
なると、応答速度は速くなる傾向にあるが、液晶の駆動
に必要な電圧が大きくなるので、液晶ドロップレットサ
イズは実用的な印加電圧が保てる数nm以上であること
が望ましい。この小さな液晶ドロップレットはバルク液
晶に比べて極めて高速な応答(10μsec以下)を示
す。またこの大きさの液晶ドロップレットは、光通信シ
ステムで通常用いられる光の波長に比べて非常に小さい
ため、散乱体としては働かず、透過ロスが小さい(1か
ら2dB/cm)。
Examples of the liquid crystal include a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and a ferroelectric liquid crystal. A nematic liquid crystal having a large change in refractive index due to a change in orientation is desirable. The size of the granular liquid crystal droplet is 150
nm or less is appropriate. This is because if the diameter is larger than 150 nm, scattering due to the difference in the refractive index between the liquid crystal droplet and the medium is large, and the light transmittance is not sufficient, and if it is 100 nm or less, the scattering loss is extremely small. In addition, the response speed tends to increase as the size of the liquid crystal droplet decreases, but the voltage required for driving the liquid crystal increases. Therefore, the liquid crystal droplet size must be several nm or more to maintain a practical applied voltage. Is desirable. This small liquid crystal droplet has an extremely fast response (10 μsec or less) as compared with the bulk liquid crystal. In addition, since the liquid crystal droplet of this size is very small in comparison with the wavelength of light normally used in an optical communication system, it does not work as a scatterer and has a small transmission loss (1 to 2 dB / cm).

【0010】第1の層102および第3の層103にお
ける、透明電極105と光学ミラー膜104との積層順
序は、どちらが前後でも構わないが、望ましくは、光学
ミラー膜104が、第2の層101に近いほう、すなわ
ち内側にあることが好ましい。これは、光学ミラー膜1
04から光学ミラー膜104までの共振部の透過損失を
少なくしたほうが性能の良い波長可変フィルタが得られ
るからである。また、第1の層102および第3の層1
03の一部を構成する透明電極105は、同じものでも
別種のものでも構わず、特に限定されるものではない。
透明電極105の材質としては、酸化スズをドープした
酸化インジウムや酸化スズの薄膜を用いることができ
る。これは、蒸着やスパッタリングにより作製される。
さらに、第1の層102および第3の層103の一部を
構成する光学ミラー膜104は、同じものでも別種のも
のでも構わず、所定の波長において所望の反射率が得ら
れるものであればよく、その場合に、反射率として95
%程度以上が好ましい。赤外領域用のものとしては、T
e−KBr,Al−Ge−SiO,Cu−Ge−Si
O,Au−Ge−SiO,TiO2−SiO2の多層膜が
例としてあげられる。これらは、蒸着やスパッタリング
により作製される。
The order of lamination of the transparent electrode 105 and the optical mirror film 104 in the first layer 102 and the third layer 103 may be any order, but preferably, the optical mirror film 104 is It is preferably closer to 101, that is, inside. This is the optical mirror film 1
This is because a wavelength tunable filter with better performance can be obtained by reducing the transmission loss of the resonance section from the optical mirror film 104 to the optical mirror film 104. Further, the first layer 102 and the third layer 1
The transparent electrode 105 constituting a part of No. 03 may be the same or a different type, and is not particularly limited.
As a material of the transparent electrode 105, a thin film of indium oxide or tin oxide doped with tin oxide can be used. This is produced by vapor deposition or sputtering.
Further, the optical mirror films 104 constituting a part of the first layer 102 and the third layer 103 may be the same or different types, as long as a desired reflectance can be obtained at a predetermined wavelength. Well, in that case, a reflectivity of 95
% Or more is preferable. For the infrared region, T
e-KBr, Al-Ge-SiO, Cu-Ge-Si
A multilayer film of O, Au-Ge-SiO, TiO 2 -SiO 2 is given as an example. These are produced by vapor deposition or sputtering.

【0011】図1に示す本発明の波長可変フィルタは、
例えば、次のような手順で作製される。始めに、使用波
長帯で透明な基板106、例えば、ガラス基板、あるい
はPMMAやポリカーボネート等のプラスチック基板を
用意し、この基板106上に、透明電極105、光学ミ
ラー膜104膜を積層し、第1の層102(あるいは第
3の層103)を形成する。次に、第1の層102(あ
るいは第3の層103)が形成された基板106上に、
光重合あるいは熱重合が可能なプレポリマーと液晶の混
合液の膜をスピンコート等の方法により形成する。この
状態で、熱あるいは光によりプレポリマーを重合固化さ
せ、相分離により、極小の液晶ドロップレットをポリマ
ー中に生成させる。次に、第1の層102(あるいは第
3の層103)上に形成された液晶ドロップレット分散
ポリマー膜に、第3の層103(あるいは第1の層10
2)、即ち、光学ミラー膜104、透明電極105が積
層された基板106を重ね密着させて、本実施の形態の
波長可変フィルタが作製される。なお、基板106の外
側の表面は、ここでの反射を小さくする意味からARコ
ート膜107で覆われていることが望ましい。
The tunable filter of the present invention shown in FIG.
For example, it is manufactured by the following procedure. First, a transparent substrate 106, for example, a glass substrate or a plastic substrate such as PMMA or polycarbonate, is prepared in the wavelength band to be used, and a transparent electrode 105 and an optical mirror film 104 are laminated on the substrate 106 to form a first substrate. Layer 102 (or third layer 103) is formed. Next, on the substrate 106 on which the first layer 102 (or the third layer 103) is formed,
A film of a liquid mixture of a prepolymer and a liquid crystal that can be photopolymerized or thermally polymerized is formed by a method such as spin coating. In this state, the prepolymer is polymerized and solidified by heat or light, and extremely small liquid crystal droplets are generated in the polymer by phase separation. Next, the third layer 103 (or the first layer 10) is added to the liquid crystal droplet dispersed polymer film formed on the first layer 102 (or the third layer 103).
2) That is, the substrate 106 on which the optical mirror film 104 and the transparent electrode 105 are laminated is brought into close contact with each other to manufacture the wavelength tunable filter of the present embodiment. Note that the outer surface of the substrate 106 is desirably covered with the AR coat film 107 from the viewpoint of reducing reflection here.

【0012】また、透明電極105と光学ミラー膜10
4が積層された2枚の基板106を所定の厚さのスペー
サを挟んで張り合わせ、スペーサによりつくられた空隙
部に光重合あるいは熱重合が可能なプレポリマーと液晶
の混合液を満たした後、熱あるいは光によりプレポリマ
ーを重合させ、相分離により、極小の液晶ドロップレッ
トをポリマー中に生成させる方法を用いることもでき
る。さらに、孔径が150nm以下の多孔性のガラス基
板を液晶に浸漬し細孔部を液晶で満たしたものを、光学
ミラー膜104、透明電極105が積層された2枚の基
板106で挟み、密着固定することによって作製するこ
とも可能である。
The transparent electrode 105 and the optical mirror film 10
After laminating the two substrates 106 with the spacers 4 having a predetermined thickness sandwiched therebetween, and filling the gaps formed by the spacers with a liquid mixture of a photopolymerizable or thermally polymerizable prepolymer and a liquid crystal, It is also possible to use a method in which a prepolymer is polymerized by heat or light, and extremely small liquid crystal droplets are formed in the polymer by phase separation. Further, a porous glass substrate having a pore size of 150 nm or less is immersed in liquid crystal, and the pores filled with liquid crystal are sandwiched between two substrates 106 on which an optical mirror film 104 and a transparent electrode 105 are laminated, and adhered and fixed. It is also possible to produce by doing.

【0013】図1に示す本発明の波長可変フィルタを構
成するそれぞれの膜の界面荒さや厚さ、大きさについて
は、実用的な範囲内であれば、特に限定されるものでは
ない。しかし、第2の層101の膜厚(キャビティー
長)は、共振する光の波長の間隔(以下、FSRと称す
る。)を決定する重要なファクターであると同時に、分
離できる光のスペクトルの半値幅にも影響を与える。し
たがって、この厚さは、フィルタの可変幅等を考慮して
決定されるものであり、普通は、数μm〜100μmで
ある。
The interface roughness, thickness, and size of each film constituting the wavelength tunable filter of the present invention shown in FIG. 1 are not particularly limited as long as they are within a practical range. However, the thickness (cavity length) of the second layer 101 is an important factor that determines the interval between the wavelengths of resonating light (hereinafter, referred to as FSR) and, at the same time, half of the spectrum of light that can be separated. It also affects the price range. Therefore, this thickness is determined in consideration of the variable width of the filter and the like, and is usually several μm to 100 μm.

【0014】図3は、本発明の波長可変フィルタの構造
と動作原理を説明するための図である。図3に示す本発
明の波長可変フィルタ基本構造は、マトリクス媒体とし
て高分子を使用し、微小な液晶ドロップレット分散ポリ
マーを、そのキャビティの中に挟んだファブリーペロー
エタロン型の波長可変フィルタである。同図において、
301は150nm以下の粒径を持つネマチック液晶ド
ロップレット、302は液晶を閉じこめる高分子層、3
03は光学ミラー(誘電体ミラー)膜、304は透明電
極、305は透明基板、306は交流電源である。ま
た、307は電圧無印加時の透過スペクトル、308は
電圧印加時の透過スペクトルを示す。図3(a)に示す
ように、電圧を印加しない場合には、液晶ドロップレッ
ト301内の液晶分子はランダムの方向を向き、微小な
液晶ドロップレット分散ポリマー層に入射した光の感じ
る屈折率は、ネマチック液晶の屈折率(ne、no)の平
均の屈折率である。また、図3(b)に示すように、電
圧を印加すると印加電界方向に液晶分子が揃い、屈折率
はnoに近づいていく。
FIG. 3 is a diagram for explaining the structure and operating principle of the tunable filter of the present invention. The basic structure of the wavelength tunable filter of the present invention shown in FIG. 3 is a Fabry-Perot etalon type wavelength tunable filter in which a polymer is used as a matrix medium and minute liquid crystal droplet dispersed polymers are sandwiched in the cavity. In the figure,
Reference numeral 301 denotes a nematic liquid crystal droplet having a particle diameter of 150 nm or less, 302 denotes a polymer layer that confines the liquid crystal,
03 is an optical mirror (dielectric mirror) film, 304 is a transparent electrode, 305 is a transparent substrate, and 306 is an AC power supply. 307 indicates a transmission spectrum when no voltage is applied, and 308 indicates a transmission spectrum when voltage is applied. As shown in FIG. 3A, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 301 are oriented in random directions, and the refractive index of light incident on the minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer is reduced. is the average refractive index of the refractive index of the nematic liquid crystal (n e, n o). Further, as shown in FIG. 3 (b), aligned liquid crystal molecules in the applied electric field direction to apply a voltage, the refractive index approaches the n o.

【0015】通常、波長633nmで、ne、noの値
は、1.7174,1.532,平均の屈折率は1.5
55程度である。したがって、ファブリーペローエタロ
ンの共振波長である透過光の波長は、図3の下側に示す
ように、電圧を印加しない時の透過光の波長(図3の3
07)から、短波側の波長(図3の308)にシフトす
る。微小な液晶ドロップレット分散ポリマーの屈折率変
化は、下記(1)式で表わされる(S.Matsumoto,M.Houl
bert,T.Hayashi and K.Kubodera,”Fine dropletsof LC
s in a transparent polymer and their response to a
n electric field,”Appl.phys.Lett.,vol.69(8),pp.10
44,1996, および,S.Matsumoto et al;Organic Thin Fil
ms for Photonic Applications,Technical Digest,P90
(1997)参照)。
[0015] Normally, the wavelength 633 nm, the value of n e, n o is 1.7174,1.532, the refractive index of the average 1.5
It is about 55. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 3, the wavelength of the transmitted light, which is the resonance wavelength of the Fabry-Perot etalon, is the wavelength of the transmitted light when no voltage is applied (3 in FIG. 3).
07) to a shorter wavelength (308 in FIG. 3). The change in the refractive index of the minute liquid crystal droplet dispersed polymer is expressed by the following equation (1) (S. Matsumoto, M. Houl)
bert, T.Hayashi and K.Kubodera, ”Fine dropletsof LC
s in a transparent polymer and their response to a
n electric field, ”Appl.phys.Lett., vol.69 (8), pp.10
44, 1996, and S. Matsumoto et al; Organic Thin Fil
ms for Photonic Applications, Technical Digest, P90
(1997)).

【0016】[0016]

【数1】 Δn=kE2 (Eの単位はV/μm) ・・・・・・・ (1) 但し、kは比例定数で、液晶ドロップレットの大きさ、
液晶ドロップレットの密度に依存する。kは通常1×1
0~5〜2×10~4程度である。また、屈折率変化と波長
シフト量Δλの関係は以下の式で表わされる。
Δn = kE 2 (E is in V / μm) (1) where k is a constant of proportionality, the size of the liquid crystal droplet,
It depends on the density of the liquid crystal droplet. k is usually 1 × 1
It is 0 ~ 5 ~2 × 10 ~ about 4. The relationship between the change in the refractive index and the wavelength shift amount Δλ is represented by the following equation.

【0017】[0017]

【数2】 Δλ=1550×Δn/n(nm) ・・・・・・・・・・・・ (2) 例えば、k=4×10~5の時、20μmの厚さの微小な
液晶ドロップレット分散ポリマー層に600Vの電圧を
印加した場合、30V/μmの電界がかかり、屈折率変
化Δnは0.036であり、37nmの波長可変が期待
できる。但し、この電界は絶縁破壊限界であり、実際に
は可変幅は400V印加で最大15nm程度が期待でき
る。即ち、本発明は、透明電極と光学ミラー層とからな
る第1の層と、電場により屈折率が変化する材料からな
る第2の層と、透明電極と光学ミラー層とからなる第3
の層とがこの順番で積層されてなる多層膜を含むファブ
リーペローエタロン型波長可変フィルタであって、電場
により屈折率が変化する材料がポリマーあるいは石英ガ
ラス等の光透過性媒体中に直径が150nm以下の液晶
ドロップレットが分散されてなる材料であることを特徴
とする。また、本発明は、前記第2の層と第1の層との
界面、あるいは前記第2の層と第3の層との界面に、前
記第2の層の屈折率とほぼ等しい透明層を含むことを特
徴とする。また、本発明は、前記液晶ドロップレットが
ネマチック液晶ドロップレットであることを特徴とす
る。また、本発明は、前記ポリマーが、可塑剤を含むこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記ポリマーが、光
硬化性ポリマーであることを特徴とする。また、本発明
は、前記光硬化性ポリマーが、ポリエンポリチオール系
ポリマーであることを特徴とする。また、本発明は、キ
ャビティギャップがそれぞれ異なる2枚以上の前記波長
可変フィルタが積層されていることを特徴とする。
[Number 2] Δλ = 1550 × Δn / n ( nm) ············ (2) For example, when k = 4 × 10 ~ 5, small liquid crystal drops having a thickness of 20μm When a voltage of 600 V is applied to the let dispersion polymer layer, an electric field of 30 V / μm is applied, the refractive index change Δn is 0.036, and a wavelength tunability of 37 nm can be expected. However, this electric field is the dielectric breakdown limit, and the variable width can be expected to be about 15 nm at maximum when 400 V is applied. That is, the present invention provides a first layer composed of a transparent electrode and an optical mirror layer, a second layer composed of a material whose refractive index changes with an electric field, and a third layer composed of a transparent electrode and an optical mirror layer.
Is a Fabry-Perot etalon type wavelength tunable filter including a multilayer film formed by laminating layers in this order, wherein a material whose refractive index changes by an electric field has a diameter of 150 nm in a light transmitting medium such as a polymer or quartz glass. It is a material in which the following liquid crystal droplets are dispersed. In addition, the present invention provides a transparent layer having substantially the same refractive index as the second layer at the interface between the second layer and the first layer or the interface between the second layer and the third layer. It is characterized by including. Further, the present invention is characterized in that the liquid crystal droplet is a nematic liquid crystal droplet. Further, the present invention is characterized in that the polymer contains a plasticizer. Further, the present invention is characterized in that the polymer is a photocurable polymer. Further, the present invention is characterized in that the photocurable polymer is a polyenepolythiol-based polymer. Further, the present invention is characterized in that two or more tunable filters having different cavity gaps are stacked.

【0018】また、本発明は、前記波長可変フィルタの
他方の側に設置されるプリズムミラーあるいは平面ミラ
ーを備え、前記波長可変フィルタの一方の側から入射さ
れる光ビームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フ
ィルタを通過した後、前記プリズムミラーまたは平面ミ
ラーで反射されて前記波長可変フィルタに入射され、前
記波長可変フィルタを再び通過した後、前記波長可変フ
ィルタの一方の側から出射されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記波長可変フィルタの両側に、互いに
位置がずれて設置される2個の平面ミラーを備え、前記
波長可変フィルタの一方の側から斜めに入射される光ビ
ームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フィルタを
通過した後、前記第1の平面ミラーで反射されて前記波
長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを再
度通過した後、前記第2の平面ミラーで反射されて前記
波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを
再び通過した後、前記波長可変フィルタの他方の側から
出射されることを特徴とする。また、本発明は、前記波
長可変フィルタの一方の側に設置される平面ミラーを備
え、前記波長可変フィルタの一方あるいは他方の側から
斜めに入射される光ビームあるいは光ビームアレイが、
前記平面ミラーと、前記液晶波長可変フィルタの光学ミ
ラー層との間で多重反射して進行し、その間に、前記波
長可変フィルタの透過波長に相当する光ビームあるいは
光ビームアレイが、前記波長可変フィルタの他方の側か
ら出射されることを特徴とする。
The present invention further comprises a prism mirror or a flat mirror provided on the other side of the tunable filter, wherein the light beam or the light beam array incident from one side of the tunable filter is After passing through the wavelength tunable filter, the light is reflected by the prism mirror or the plane mirror, is incident on the wavelength tunable filter, passes through the wavelength tunable filter again, and is emitted from one side of the wavelength tunable filter. Features. Further, the present invention further comprises two plane mirrors provided on both sides of the tunable filter so as to be displaced from each other, and a light beam or a light beam array obliquely incident from one side of the tunable filter. However, after passing through the wavelength tunable filter, the light is reflected by the first plane mirror and is incident on the wavelength tunable filter. After passing through the wavelength tunable filter again, the light is reflected by the second plane mirror and is reflected by the second plane mirror. The light is incident on the tunable filter, passes through the tunable filter again, and is emitted from the other side of the tunable filter. Further, the present invention includes a plane mirror installed on one side of the tunable filter, and a light beam or a light beam array obliquely incident from one or the other side of the tunable filter,
The multi-reflection proceeds between the plane mirror and the optical mirror layer of the liquid crystal wavelength tunable filter, and a light beam or a light beam array corresponding to the transmission wavelength of the wavelength tunable filter is interposed therebetween. The light is emitted from the other side.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.

【0020】[実施の形態1]本発明の実施の形態1の
波長可変フィルタは、図3と同様の構造のファブリーペ
ローエタロン型の波長可変フィルタであり、以下の方法
により作成される。まず、石英ガラス等の基板(図3の
305)上に、ITOからなる透明電極(図3の30
4)と、光学ミラー膜(図3の303)とを蒸着により
積層した基板を用意する。なお、光学ミラー膜は、波長
1.5μmの光の反射率が97%の誘電体多層膜ミラー
膜であり、また、基板の表面研摩精度はλ/10以下が
望ましい。この基板上に、液状の紫外線硬化型のプレポ
リマー(例えば、ノーランド社製NOA81)と、ネマ
チック液晶(メルク社製BL24)との混合物の膜をス
ピンコート法により形成する。ここで、プレポリマーと
ネマチック液晶との混合割合は、樹脂100gに対して
液晶50gであり、また、膜厚は約20μmである。こ
れに、メタルハライドランプを照射し、樹脂を重合硬化
させるとともに、樹脂中に液晶ドロップレットを形成さ
せる。これに同種の基板を重ね合わせて、図3と同様の
構造のファブリーペローエタロン型の波長可変フィルタ
を作成する。
[First Embodiment] A tunable filter according to a first embodiment of the present invention is a Fabry-Perot etalon type tunable filter having the same structure as that shown in FIG. 3 and is produced by the following method. First, a transparent electrode made of ITO (30 in FIG. 3) is formed on a substrate (305 in FIG. 3) such as quartz glass.
4) A substrate is prepared by laminating an optical mirror film (303 in FIG. 3) by vapor deposition. The optical mirror film is a dielectric multilayer mirror film having a reflectance of 97% for light having a wavelength of 1.5 μm, and the substrate surface polishing accuracy is desirably λ / 10 or less. On this substrate, a film of a mixture of a liquid ultraviolet curable prepolymer (for example, NOA81 manufactured by Norland) and a nematic liquid crystal (BL24 manufactured by Merck) is formed by spin coating. Here, the mixing ratio of the prepolymer and the nematic liquid crystal is 50 g of the liquid crystal with respect to 100 g of the resin, and the film thickness is about 20 μm. This is irradiated with a metal halide lamp to polymerize and cure the resin and form liquid crystal droplets in the resin. A Fabry-Perot etalon type tunable filter having the same structure as that shown in FIG.

【0021】本実施の形態の波長可変フィルタにおい
て、基板に垂直にバンド幅の広い1.5μm帯のレーザ
ー光を入射したときの透過スペクトルを図4に示す。こ
の透過スペクトルは、入射光の偏光方向を回転しても変
化しないことを確認した。透過光のFSRは37.4n
mで半値幅0.6nmであった。また、透過ロスは2.
37dBであった。
FIG. 4 shows a transmission spectrum of a wavelength tunable filter according to the present embodiment when a laser beam of a 1.5 μm band having a wide bandwidth is incident on the substrate in a perpendicular direction. It was confirmed that this transmission spectrum did not change even if the polarization direction of the incident light was rotated. FSR of transmitted light is 37.4n
m and the half width was 0.6 nm. The transmission loss is 2.
It was 37 dB.

【0022】次に、本実施の形態の波長可変フィルタに
電圧を印加し、透過する光の波長の変化を観察した。図
5は、本実施の形態の波長可変フィルタの透過する光の
波長の電圧依存性を示すグラフである。図5から明らか
なように、本実施の形態の波長可変フィルタでは、50
0Vの印加により、透過する光の波長が12.7nmだ
け変化することがわかる。また、入射光の偏光方向を回
転しても、透過光の波長の変化量は全く変わらなかっ
た。これらの結果は、液晶ドロップレットが分散した材
料をキャビティーとして用いたファブリーペローエタロ
ンが偏波依存性のない波長可変フィルタとして機能して
いることを示している。このフィルタに400Vの矩形
パルスを印加し、フィルタの応答波形を観察したとこ
ろ、立ち上がり時間、立ち下がり時間は、数十〜数百μ
secと高速な応答を示した。
Next, a voltage was applied to the wavelength tunable filter of the present embodiment, and a change in the wavelength of transmitted light was observed. FIG. 5 is a graph showing the voltage dependence of the wavelength of light transmitted by the wavelength tunable filter of the present embodiment. As is apparent from FIG. 5, in the wavelength tunable filter of the present embodiment, 50
It can be seen that the applied light changes the wavelength of the transmitted light by 12.7 nm. Further, even if the polarization direction of the incident light was rotated, the amount of change in the wavelength of the transmitted light did not change at all. These results indicate that a Fabry-Perot etalon using a material in which liquid crystal droplets are dispersed as a cavity functions as a tunable filter having no polarization dependence. When a rectangular pulse of 400 V was applied to this filter and the response waveform of the filter was observed, the rise time and fall time were several tens to several hundreds μ.
sec and fast response.

【0023】[実施の形態2]本発明の実施の形態2の
波長可変フィルタも、図3と同様の構造のファブリーペ
ローエタロン型の波長可変フィルタであり、以下の方法
により作成される。図6は、本実施の形態の波長可変フ
ィルタの製造方法を説明するための図である。始めに、
図6(a)に示すように、石英ガラス等の基板601上
に、ITOからなる透明電極602と、光学ミラー膜6
03とを蒸着により積層した基板を用意する。なお、光
学ミラー膜603は、波長1.5μmの光の反射率が9
7%の誘電体多層膜ミラー膜であり、また、基板601
の表面研摩精度はλ/10以下が望ましい。この基板上
に、紫外線硬化型樹脂にネマチック液晶を混合したもの
を、スピナーで回転塗布し、膜厚が約20μmの、紫外
線硬化型樹脂とネマチック液晶との混合物の膜を形成す
る。ここで、紫外線硬化型樹脂とネマチック液晶との混
合割合は樹脂100gに対して液晶50gである。これ
に、メタルハライドランプを用いて均一な紫外線606
を照射し、樹脂を重合硬化させるとともに、樹脂(高分
子)層605中に液晶ドロップレット604を形成さ
せ、微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層を形成す
る。次に、図6(b)に示すように、微小な液晶ドロッ
プレット分散ポリマー層の基板の緑の部分(図に示す6
07の部分)を削り取る。
[Second Embodiment] A tunable filter according to a second embodiment of the present invention is also a Fabry-Perot etalon type tunable filter having the same structure as that shown in FIG. 3, and is manufactured by the following method. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the wavelength tunable filter according to the present embodiment. At the beginning,
As shown in FIG. 6A, a transparent electrode 602 made of ITO and an optical mirror film 6 are formed on a substrate 601 made of quartz glass or the like.
03 is prepared by vapor deposition. The optical mirror film 603 has a reflectance of 9 μm for light having a wavelength of 1.5 μm.
A dielectric multilayer mirror film of 7%;
Is preferably λ / 10 or less. On this substrate, a mixture of an ultraviolet-curable resin and a nematic liquid crystal is spin-coated with a spinner to form a film of a mixture of the ultraviolet-curable resin and the nematic liquid crystal having a thickness of about 20 μm. Here, the mixing ratio of the ultraviolet-curable resin and the nematic liquid crystal is 100 g of the resin and 50 g of the liquid crystal. Then, a uniform ultraviolet ray 606 is applied using a metal halide lamp.
To polymerize and cure the resin, and form liquid crystal droplets 604 in the resin (polymer) layer 605 to form fine liquid crystal droplet dispersed polymer layers. Next, as shown in FIG. 6B, the green portion of the substrate of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer (6 in FIG. 6).
07 part).

【0024】次に、図6(c)に示すように、微小な液
晶ドロップレット分散ポリマー層が削除された部分の一
部に接着剤608を塗布し、さらに、その上に対となる
基板を、光学ミラー膜603が平行になるように、対向
する光学ミラー膜603間で発生する干渉縞を観測しな
がら、干渉縞が少なくなるように接着する。この対とな
る基板は、石英ガラス等の基板601上に、ITOから
なる透明電極602と、光学ミラー膜603とが蒸着に
より積層された基板である。この時場合によっては、上
側の基板と微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層の
間に空隙ができ、さらに微小な液晶ドロップレット分散
ポリマーを削り取った部分607は空隙になる。そのた
め、図6(d)に示すように、微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層と光学ミラー膜603面の隙間に、微
小な液晶ドロップレット分散ポリマーと屈折率の一致し
た接着剤(またはマッチングオイル)609を毛細管減
少で流しこむ。最後に、図6(e)に示すように、周囲
を封止剤610で封止する。このように、本実施の形態
では、微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層と光学
ミラー膜603との一方の界面に、微小な液晶ドロップ
レット分散ポリマーの屈折率とほぼ等しい透明層(接着
剤またはマッチングオイル609)を挿入するようにし
たので、不要な光反射を防止して特性の改善を図ること
が可能となる。
Next, as shown in FIG. 6C, an adhesive 608 is applied to a part of the portion where the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer has been removed, and a pair of substrates is further placed thereon. Then, while observing interference fringes generated between the opposing optical mirror films 603 so that the optical mirror films 603 are parallel to each other, adhesion is performed so that the interference fringes are reduced. This paired substrate is a substrate in which a transparent electrode 602 made of ITO and an optical mirror film 603 are laminated on a substrate 601 made of quartz glass or the like by vapor deposition. At this time, depending on the case, a gap is formed between the upper substrate and the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer, and a portion 607 from which the fine liquid crystal droplet dispersed polymer is removed becomes a void. Therefore, as shown in FIG. 6D, an adhesive (or matching oil) having the same refractive index as the minute liquid crystal droplet dispersed polymer is provided in the gap between the minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer and the surface of the optical mirror film 603. 609 is poured by capillary reduction. Finally, as shown in FIG. 6E, the periphery is sealed with a sealant 610. As described above, in the present embodiment, a transparent layer (adhesive or matching) having substantially the same refractive index as the minute liquid crystal droplet dispersed polymer is provided on one interface between the minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer and the optical mirror film 603. Since the oil 609) is inserted, it is possible to prevent unnecessary light reflection and improve the characteristics.

【0025】[実施の形態3]前記実施の形態1の波長
可変フィルタ、即ち、ナノサイズの液晶ドロップレット
を分散させたポリマーをキャビティ材料に用いたファブ
リペローエタロン型波長可変フィルタにおいては、液晶
ドロップレットのサイズが小さくなると、液晶ドロップ
レットの駆動に必要となる電圧が大きくなる傾向にあ
る。そのため、本実施の形態の波長可変フィルタでは、
液晶ドロップレットを分散するポリマーにプラスチック
の可塑化に効果のある物質(可塑剤)を添加することに
より、液晶ドロップレットを低電圧で駆動し、電圧あた
りの波長可変フィルタの可変幅を大きくするようにした
ものである。この可塑剤としては、例えば、ジブチルフ
タレート、ジーnーオクチルフタレート、ジー(2ーエ
チルヘキシル)フタレート、ジノニルフレート、ジラウ
リルフタレート、ブチルベンジルフレート、アジピン酸
ジ(2ーエチルヘキシル)、セバシン酸ジ(2ーエチル
ヘキシル)、リン酸トリクレジル、リン酸トリ(2ーエ
チルヘキシル)、ポリエチレングリコールエステル、エ
ポキシ脂肪酸エステルン等があげられる。
[Third Embodiment] In the wavelength tunable filter of the first embodiment, that is, a Fabry-Perot etalon type tunable filter using a polymer in which nano-sized liquid crystal droplets are dispersed as a cavity material, a liquid crystal drop As the size of the droplet decreases, the voltage required to drive the liquid crystal droplet tends to increase. Therefore, in the wavelength tunable filter of the present embodiment,
By adding a substance (plasticizer) that has the effect of plasticizing plastic to the polymer that disperses the liquid crystal droplet, the liquid crystal droplet is driven at a low voltage, and the variable width of the wavelength tunable filter per voltage is increased. It was made. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate, di-n-octyl phthalate, di (2-ethylhexyl) phthalate, dinonyl flate, dilauryl phthalate, butyl benzyl phthalate, di (2-ethylhexyl) adipate, and di (2-ethylhexyl) sebacate. 2-ethylhexyl), tricresyl phosphate, tri (2-ethylhexyl) phosphate, polyethylene glycol esters, epoxy fatty acid esters and the like.

【0026】本実施の形態の波長可変フィルタは、以下
の方法により作成される。まず、石英ガラス等の基板
(図3の305)上に、ITOからなる透明電極(図3
の304)と、光学ミラー膜(図3の303)とを蒸着
により積層した基板を用意する。なお、光学ミラー膜
は、波長1.5μmの光の反射率が97%の誘電体多層
膜ミラー膜であり、また、基板の表面研摩精度はλ/1
0以下が望ましい。この基板上に、液状の紫外線硬化型
のポリエンポリチオール系プレポリマー(例えば、ノー
ランド社製NOA81)、ネマチック液晶(例えば、メ
ルク社製BL24)、および可塑剤から成る混合物の膜
をスピンコート法により形成する。これに、メタルハラ
イドランプを照射し、樹脂を重合硬化させるとともに、
樹脂中に液晶ドロップレットを形成させる。これに同種
の基板を重ね合わせて、図3と同様の構造のファブリー
ペローエタロン型の波長可変フィルタを作成する。
The tunable filter of the present embodiment is created by the following method. First, a transparent electrode (FIG. 3) made of ITO is formed on a substrate (305 in FIG. 3) such as quartz glass.
(304) and an optical mirror film (303 in FIG. 3) are prepared by vapor deposition. The optical mirror film is a dielectric multilayer mirror film having a reflectance of 97% for light having a wavelength of 1.5 μm, and the surface polishing accuracy of the substrate is λ / 1.
0 or less is desirable. On this substrate, a film of a mixture composed of a liquid ultraviolet-curable polyenepolythiol-based prepolymer (for example, NOA81 manufactured by Norland), a nematic liquid crystal (for example, BL24 manufactured by Merck), and a plasticizer is formed by spin coating. I do. This is irradiated with a metal halide lamp to polymerize and cure the resin,
A liquid crystal droplet is formed in the resin. A Fabry-Perot etalon type tunable filter having the same structure as that shown in FIG.

【0027】本実施の形態の波長可変フィルタを実際に
作成し、この作成した波長可変フィルタに電圧を印加
し、透過する光の波長シフト量を測定した。測定結果を
図7に示す。この図7は、本実施の形態の波長可変フィ
ルタの透過する光の波長シフト量の電圧依存性を示すグ
ラフである。図7において、―●―で示すグラフは、可
塑剤としてアジピン酸ジ(2ーエチルヘキシル)を添加
した本実施の形態の波長可変フィルタ、―□―で示すグ
ラフは、可塑剤としてリン酸トリクレジルを添加した本
実施の形態の波長可変フィルタ、―▲―で示すグラフ
は、可塑剤の添加のない波長可変フィルタ(前記実施の
形態1の波長可変フィルタ)である。ここで、可塑剤と
してアジピン酸ジ(2ーエチルヘキシル)を添加した本
実施の形態の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割
合は、樹脂100gに対して液晶60g、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとアジピン酸ジ(2ーエチル
ヘキシル)との混合割合は、樹脂100gに対して液晶
7gであり、また、膜厚は約20μmである。同様に、
可塑剤としてリン酸トリクレジルを添加した本実施の形
態の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリチオール
系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割合は、樹
脂100gに対して液晶60g、ポリエンポリチオール
系のプレポリマーとリン酸トリクレジルとの混合割合
は、樹脂100gに対して液晶7gであり、また、膜厚
は約20μmである。また、可塑剤の添加のない前記実
施の形態1の波長可変フィルタにおいて、ポリエンポリ
チオール系のプレポリマーとネマチック液晶との混合割
合は、樹脂100gに対して液晶60gであり、また、
膜厚は約20μmである。この図7から明らかなよう
に、アジピン酸ジ(2ーエチルヘキシル)、およびリン
酸トリクレジルのような可塑剤を添加した本実施の形態
の波長可変フィルタでは、可塑剤を加えない前記実施の
形態1の波長可変フィルタに比べて、低電圧で大きな波
長シフト量を得ることができる。
The wavelength tunable filter of the present embodiment was actually prepared, a voltage was applied to the prepared wavelength tunable filter, and the amount of wavelength shift of transmitted light was measured. FIG. 7 shows the measurement results. FIG. 7 is a graph showing the voltage dependence of the wavelength shift amount of light transmitted by the wavelength tunable filter of the present embodiment. In FIG. 7, the graph indicated by-●-is a wavelength tunable filter of the present embodiment to which di (2-ethylhexyl) adipate is added as a plasticizer, and the graph indicated by-□-is tricresyl phosphate as a plasticizer. The tunable filter of the present embodiment to which the additive is added, and the graph indicated by-▲-are the tunable filters without the addition of the plasticizer (the tunable filter of the first embodiment). Here, in the wavelength tunable filter of the present embodiment to which di (2-ethylhexyl) adipate is added as a plasticizer, the mixing ratio of the polyenepolythiol-based prepolymer and the nematic liquid crystal is such that the liquid crystal is 60 g per 100 g of the resin, The mixing ratio of the polyenepolythiol prepolymer and di (2-ethylhexyl) adipate is 100 g of the resin, 7 g of the liquid crystal, and the film thickness is about 20 μm. Similarly,
In the wavelength tunable filter of the present embodiment to which tricresyl phosphate is added as a plasticizer, the mixing ratio of the polyene polythiol-based prepolymer and the nematic liquid crystal is such that the liquid crystal 60 g per 100 g of the resin, the polyene polythiol-based prepolymer and the phosphorus The mixing ratio with tricresyl acid is 100 g of resin, 7 g of liquid crystal, and the film thickness is about 20 μm. In the wavelength tunable filter according to the first embodiment without the addition of a plasticizer, the mixing ratio of the polyene polythiol-based prepolymer and the nematic liquid crystal is 100 g of the resin, and 60 g of the liquid crystal.
The thickness is about 20 μm. As is apparent from FIG. 7, in the wavelength tunable filter of this embodiment to which a plasticizer such as di (2-ethylhexyl) adipate and tricresyl phosphate is added, the first embodiment in which no plasticizer is added is used. As compared with the wavelength tunable filter described above, a large wavelength shift amount can be obtained at a low voltage.

【0028】[実施の形態4]図8は、本発明の他の実
施の形態である波長可変フィルタの構成を示す斜視図で
ある。本実施の形態の波長可変フィルタは、本発明の波
長可変フィルタが面型デバイスであることを利用したア
レイ構成の波長可変フィルタである。同図において、7
01はアレイ構成の波長可変フィルタ、702,703
は光ビームアレイが入出力される光コリメータアレイ、
704は入力側ファイバアレイ、705は出力側ファイ
バアレイである。本実施の形態のアレイ構成の波長可変
フィルタ701は、それぞれ透明電極、光学ミラー膜が
形成された一対の透明基板間に、電場により屈折率が変
化する材料(前記各実施の形態に記載した微小な液晶ド
ロップレット分散ポリマー層等)が挟み込まれて構成さ
れる。
[Embodiment 4] FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. The tunable filter of the present embodiment is a tunable filter having an array configuration utilizing the fact that the tunable filter of the present invention is a planar device. In FIG.
Reference numeral 01 denotes a wavelength tunable filter having an array configuration, 702 and 703.
Is an optical collimator array to which the light beam array is input / output,
704 is an input side fiber array, and 705 is an output side fiber array. The wavelength tunable filter 701 having the array configuration according to the present embodiment includes a material whose refractive index changes due to an electric field between a pair of transparent substrates on which a transparent electrode and an optical mirror film are formed (the microscopic filter described in each of the above embodiments). Liquid crystal droplet dispersed polymer layer).

【0029】図9は、本実施の形態のアレイ構成の波長
可変フィルタ701における、一対の透明基板に形成さ
れる透明電極パターン例を示す図である。同図におい
て、801は一対の透明基板、802はストライプ状の
透明電極、803はマトリクス状に配置された四角形状
(以下、□状と称す。)の透明電極、804は基板全面
に形成された透明電極、806は□状の透明電極803
の端面までの引き出し電極、807は薄膜抵抗、808
は個々の□状の透明電極803に印加する電圧を調整す
る薄膜トランジスタである。図9(a)に示す透明電極
パターンでは、ストライプ状の透明電極802が互いに
直交するように形成され、当該ストライプ状の透明電極
802をマトリクス駆動することにより、当該ストライ
プ状の透明電極802が交差する点のそれぞれに、独立
に電圧を印加することができる。図9(b)に示す透明
電極パターンでは、各□状の透明電極803からそれぞ
れ引き出し電極806が基板端面まで引き出されてお
り、各□状の透明電極803にそれぞれ独立に電圧を印
加することができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a transparent electrode pattern formed on a pair of transparent substrates in the tunable filter 701 having the array configuration of the present embodiment. In the figure, reference numeral 801 denotes a pair of transparent substrates, 802 denotes a stripe-shaped transparent electrode, 803 denotes a square (hereinafter referred to as a square) transparent electrode arranged in a matrix, and 804 denotes an entire surface of the substrate. A transparent electrode 806 is a □ -shaped transparent electrode 803
Electrode 807 is a thin film resistor, 808
Is a thin film transistor for adjusting the voltage applied to each of the □ -shaped transparent electrodes 803. In the transparent electrode pattern shown in FIG. 9A, the striped transparent electrodes 802 are formed so as to be orthogonal to each other, and the striped transparent electrodes 802 intersect by driving the striped transparent electrodes 802 in a matrix. A voltage can be applied to each of the points independently. In the transparent electrode pattern shown in FIG. 9B, the extraction electrodes 806 are respectively drawn out from the respective □ -shaped transparent electrodes 803 to the end face of the substrate, and it is possible to apply a voltage to each □ -shaped transparent electrode 803 independently. it can.

【0030】図9(c)に示す透明電極パターンでは、
各□状の透明電極803が薄膜抵抗807で直列に接続
されており、先端部の□状の透明電極803と終端部の
□状の透明電極803とに印加する電圧が決定される
と、各□状の透明電極803に印加される電圧は、各薄
膜抵抗807の抵抗値によって決定される。図9(d)
に示す透明電極パターンでは、各□状の透明電極803
のそれぞれに薄膜トランジスタ808が形成され、行
(あるいは列)方向の薄膜トランジスタ808をオンと
し、それに合わせて、列(あるいは行)方向の薄膜トラ
ンジスタ808のソース(あるいはドレイン)に電圧を
印加することにより、各□状の透明電極803に独立に
電圧を印加することができる。図9(e)に示す透明電
極パターンでは、一方の透明基板801にストライプ状
の透明電極802が形成され、各ストライプ状の透明電
極802毎に独立に電圧を印加することができる。図9
(f)に示す透明電極パターンでは、一方の透明基板8
01にストライプ状の透明電極802が形成され、この
ストライプ状の透明電極802は薄膜抵抗807で直列
に接続される。したがって、先端部のストライプ状の透
明電極802と終端部のストライプ状の透明電極802
とに印加する電圧が決定されると、各ストライプ状の透
明電極802に印加される電圧は、各薄膜抵抗807の
抵抗値によって決定される。
In the transparent electrode pattern shown in FIG.
Each of the □ -shaped transparent electrodes 803 is connected in series by a thin film resistor 807, and when the voltage to be applied to the □ -shaped transparent electrode 803 at the front end and the □ -shaped transparent electrode 803 at the terminal end is determined, The voltage applied to the □ -shaped transparent electrode 803 is determined by the resistance value of each thin film resistor 807. FIG. 9D
In the transparent electrode pattern shown in FIG.
Are formed, and the thin film transistor 808 in the row (or column) direction is turned on, and in accordance with that, a voltage is applied to the source (or drain) of the thin film transistor 808 in the column (or row) direction. A voltage can be independently applied to the □ -shaped transparent electrode 803. In the transparent electrode pattern shown in FIG. 9E, a stripe-shaped transparent electrode 802 is formed on one transparent substrate 801, and a voltage can be applied independently to each stripe-shaped transparent electrode 802. FIG.
In the transparent electrode pattern shown in FIG.
01, a stripe-shaped transparent electrode 802 is formed, and the stripe-shaped transparent electrodes 802 are connected in series by a thin-film resistor 807. Therefore, the stripe-shaped transparent electrode 802 at the leading end and the stripe-shaped transparent electrode 802 at the terminal end are formed.
Is determined, the voltage applied to each stripe-shaped transparent electrode 802 is determined by the resistance value of each thin-film resistor 807.

【0031】図10は、本実施の形態の光コリメータア
レイ(702,703)の一例の概略構成を示す斜視図
である。図10(a)は、1次元の光コリメータアレイ
を示し、901はファイバアレイ、902は等間隔で形
成されたV溝アレイを備えるV溝基板、903はマイク
ロレンズアレイ、904は出力光ビームアレイである。
この光コリメータアレイでは、V溝基板902内のV溝
に光ファイバを並べ、平面マイクロレンズアレイ903
をその先端に取り付け、コリメータアレイ化している。
また、図10(b)は、2次元の光コリメータアレイを
示し、901はファイバアレイ、903はマイクロレン
ズアレイ、904は出力光ビームアレイ、905はマイ
クロフェルールを納める枠、906はマイクロフェルー
ル、907は光ファイバである。この光コリメータアレ
イでは、マイクロフェルール906内に光ファイバ90
7を挿入し、マイクロフェルール906を2次元状に並
べたものに、平面マイクロレンズアレイ903を装着
し、2次元コリメータアレイ化している。このように、
本実施の形態では、1枚の波長可変フィルタをアレイ化
でき、チャンネル当たりのコストを大幅に削減すること
が可能である。また従来の液晶波長可変フィルタは、偏
波依存性があり応答速度が遅く、実用性に欠けたのに対
し、微小な液晶ドロップレット分散ポリマーを用いる液
晶波長可変フィルタは偏波無依存、高速応答である等の
優れた特徴を有する。
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of an example of the optical collimator array (702, 703) of the present embodiment. FIG. 10A shows a one-dimensional optical collimator array, 901 is a fiber array, 902 is a V-groove substrate having V-groove arrays formed at equal intervals, 903 is a microlens array, and 904 is an output light beam array. It is.
In this optical collimator array, optical fibers are arranged in a V-groove in a V-groove substrate 902,
Is attached to the tip to form a collimator array.
FIG. 10B shows a two-dimensional optical collimator array, 901 is a fiber array, 903 is a microlens array, 904 is an output light beam array, 905 is a frame for containing a microferrule, 906 is a microferrule, 907 Is an optical fiber. In this optical collimator array, an optical fiber 90
7 are inserted, the microferrules 906 are arranged two-dimensionally, and a planar microlens array 903 is attached to form a two-dimensional collimator array. in this way,
In the present embodiment, one wavelength tunable filter can be arrayed, and the cost per channel can be significantly reduced. Conventional liquid crystal tunable filters are polarization dependent and have a slow response speed, and lack practicality, whereas liquid crystal tunable filters using fine liquid crystal droplet dispersed polymers are polarization independent and have a fast response. It has excellent features such as

【0032】[実施の形態5]図11は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。同図において、1001は150nm以下
の粒径を持つネマチック液晶ドロップレット、1002
は高分子層、1003は光学ミラー(誘電体ミラー)
膜、1004は透明電極、1005は透明ガラス基板、
1006はARコート膜(無反射コート膜)である。前
記各実施の形態で説明した波長可変フィルタは、そのま
までは可変幅が10nm程度と小さく、また駆動電圧が
500Vと高いという欠点を有している。本実施の形態
の波長可変フィルタは、上記欠点を改善するものであ
る。図11(a)に示すように、本実施の形態の波長可
変フィルタは、第1の波長可変フィルタ1020と、第
2の波長可変フィルタ1021との2枚の波長可変フィ
ルタを重ね合わせたものである。この2枚の波長可変フ
ィルタ(1020,1021)のキャビティギャップは
少し異なっている。図11(b)は、積層した波長可変
フィルタの個々の1本のスペクトルと積層されたフィル
タの1本のスペクトルを示したものである。1007は
第1の波長可変フィルタ1020の一本の透過スペクト
ルの一本を示したものであり、また、1008は第2の
波長可変フィルタ1021の一本の透過スペクトルを示
したものであり、さらに、1009は2枚のフィルタを
通過した一本の透過スペクトルを示したものである。図
11から明らかなように、2つの透過スペクトルが重な
った場合、出力の透過スペクトルは、急峻になり、クロ
ストークが低減でき、さらにピークの先端部が平坦にな
ることが分かる。この効果は、波長可変フィルタの枚数
を多くするほど、スペクトルが急峻になり、クロストー
クの低減を図ることができる。また、同じ半値幅を持つ
1枚のフィルタと比較するとスペクトルの先端部が平坦
になり、波長選択のトレランスが大きくなるという利点
がある。
[Embodiment 5] FIG. 11 is a cross-sectional view of a principal part showing a configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1001 denotes a nematic liquid crystal droplet having a particle size of 150 nm or less;
Is a polymer layer, 1003 is an optical mirror (dielectric mirror)
Film, 1004 is a transparent electrode, 1005 is a transparent glass substrate,
Reference numeral 1006 denotes an AR coat film (anti-reflection coat film). The wavelength tunable filters described in the above embodiments have the disadvantage that the tunable width is as small as about 10 nm and the driving voltage is as high as 500 V as it is. The tunable filter according to the present embodiment improves the above-described disadvantage. As shown in FIG. 11A, the tunable filter of the present embodiment is obtained by superposing two tunable filters, that is, a first tunable filter 1020 and a second tunable filter 1021. is there. The cavity gaps of the two tunable filters (1020, 1021) are slightly different. FIG. 11B shows one spectrum of each of the stacked tunable filters and one spectrum of the stacked filters. 1007 shows one transmission spectrum of the first wavelength tunable filter 1020, 1008 shows one transmission spectrum of the second wavelength tunable filter 1021, and , 1009 show one transmission spectrum passing through two filters. As is apparent from FIG. 11, when the two transmission spectra overlap, the transmission spectrum of the output becomes sharp, crosstalk can be reduced, and the tip of the peak becomes flat. With this effect, as the number of tunable filters increases, the spectrum becomes steeper, and crosstalk can be reduced. Further, as compared with a single filter having the same half width, there is an advantage that the front end of the spectrum is flat and the tolerance for wavelength selection is increased.

【0033】図11(c)は、キャビティギャップが若
干異なる2枚の液晶波長可変フィルタ(1020,10
21)毎の複数の透過スペクトル、その波長可変の様
子、およびキャビティギャップが若干異なる2つの液晶
波長可変フィルタを2枚積層した波長可変フィルタの1
本の透過スペクトルの波長可変の様子を示している。1
011は第1の波長可変フィルタ1020の等間隔で現
われる透過スペクトル群を示したものであり、また、1
012は第2の波長可変フィルタ1021の等間隔で現
われる透過スペクトル群を示したものであり、さらに、
1013は2枚の波長可変フィルタを重ねた場合の1本
の透過スペクトルを示したものである。ファブリーペロ
ーエタロン型フィルタでは、図11(c)の上の2つに
示すように等間隔の透過波長ピークが現われる。キャビ
ティギャップが大きい方が、ピーク間隔(FSR)が狭
い。従って、キャビティギャップが異なる2つの波長可
変フィルタ(1020,1021)は、そのピーク間隔
(FSR)が異なる。
FIG. 11C shows two liquid crystal tunable filters (1020, 1020) having slightly different cavity gaps.
21) One of the wavelength tunable filters obtained by laminating two liquid crystal wavelength tunable filters each having a plurality of transmission spectra, a tunable state thereof, and a slightly different cavity gap.
7 shows how the wavelength of a transmission spectrum of a book is variable. 1
Reference numeral 011 denotes a transmission spectrum group appearing at equal intervals of the first tunable filter 1020.
Reference numeral 012 denotes a group of transmission spectra appearing at equal intervals of the second wavelength tunable filter 1021.
Reference numeral 1013 denotes one transmission spectrum when two wavelength tunable filters are superimposed. In the Fabry-Perot etalon filter, transmission wavelength peaks appear at equal intervals, as shown in the upper two parts of FIG. The larger the cavity gap, the narrower the peak interval (FSR). Therefore, the two wavelength tunable filters (1020, 1021) having different cavity gaps have different peak intervals (FSR).

【0034】2つの波長可変フィルタ(1020,10
21)の中の1本のピークを同じ波長に合わせると、他
の透過ピークは一致しないため、2枚積層した場合、1
本の透過ピークのみが現われる。第1波長帯で、2つの
透過波長ピークを一致させて可変すると第1波長帯全域
に渡って透過波長ピークを可変できる。次に、第2波長
帯で同様のことを行うと、第2波長帯全波長域を可変で
きることになる。同様に第3、第4波長帯でも、可変さ
せることができる。個々の波長可変フィルタは、高々1
0nmしか可変できないが、キャビティギャップの若干
異なる2つの波長可変フィルタを積層することにより、
見かけ上数10nmの波長域を可変できる。なお、本実
施の形態では、キャビティギャップが異なる2つの波長
可変フィルタ(1020,1021)を2枚積層した例
を示したが、3枚以上でも、同様の効果がある。このよ
うに、本実施の形態では、波長可変フィルタを多数枚を
積層することにより、スペクトルを急峻にしてクロスト
ークの低減を図るとともに、スペクトル先端部の平坦化
を図ることが可能となる。また、それぞれのフィルタの
透過波長の組み合わせを制御することにより、波長可変
幅を大幅に増大することが可能となる。
Two tunable filters (1020, 1020)
If one of the peaks in 21) is adjusted to the same wavelength, the other transmission peaks do not match.
Only book transmission peaks appear. In the first wavelength band, if the two transmission wavelength peaks are matched and varied, the transmission wavelength peak can be varied over the entire first wavelength band. Next, when the same operation is performed in the second wavelength band, the entire wavelength range of the second wavelength band can be changed. Similarly, it can be varied in the third and fourth wavelength bands. Each tunable filter has at most one
Although only 0 nm can be changed, by stacking two tunable filters with slightly different cavity gaps,
The apparent wavelength range of several tens of nm can be varied. In this embodiment, an example is shown in which two tunable filters (1020, 1021) having different cavity gaps are stacked, but the same effect can be obtained with three or more filters. As described above, in the present embodiment, by stacking a large number of tunable filters, it is possible to sharpen the spectrum to reduce crosstalk and to flatten the front end of the spectrum. Further, by controlling the combination of the transmission wavelengths of the respective filters, the wavelength variable width can be greatly increased.

【0035】[実施の形態6]図12は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す分解斜
視図である。本実施の形態の波長可変フィルタは、前記
実施の形態4のファイバアレイコリメータの代わりに、
入出力部にコア拡大(TEC)ファイバを用いたもので
ある同図において、1101は光ファイバのコア、11
02は透明電極、1103は光学ミラー(誘電体ミラ
ー)膜、1105は微小な液晶ドロップレット分散ポリ
マー層、1106はSCコネクタのスリーブ、1107
は入力側光ファイバ、1108は出力側光ファイバ、1
109は取り出し電極、1110はフェルール、111
1はフェルール1110後部の金属部分、1112は微
小な液晶ドロップレット分散ポリマーを充填するために
スリーブ1106にあけた穴である。この透明電極11
02はフェルール1110全体を覆い金属部1111に
つながっている。コア拡大ファイバをギャップを設けて
対向させた場合、そのギャップが数10μmから100
μm程度の場合には、非常に低いカップリングロスで、
レンズなしで、フリースペースに光を伝搬させて、光フ
ァイバ間の光のカップリングが可能である。この特性を
利用し、TECファイバとSCコネクタのスリーブ11
06を用いて超小型波長可変フィルタを実現できる。
[Embodiment 6] FIG. 12 is an exploded perspective view showing a configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. The tunable filter of the present embodiment is different from the fiber array collimator of the fourth embodiment in that
In the figure, a core-expanded (TEC) fiber is used for the input / output unit.
02 is a transparent electrode, 1103 is an optical mirror (dielectric mirror) film, 1105 is a minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer, 1106 is an SC connector sleeve, 1107
Is an input optical fiber, 1108 is an output optical fiber, 1
109 is an extraction electrode, 1110 is a ferrule, 111
Reference numeral 1 denotes a metal portion at the rear of the ferrule 1110, and 1112 denotes a hole formed in the sleeve 1106 to fill a minute liquid crystal droplet dispersed polymer. This transparent electrode 11
02 covers the entire ferrule 1110 and is connected to the metal part 1111. When the core-enlarged fibers are opposed to each other with a gap, the gap may be several tens μm to 100 μm.
In the case of about μm, with very low coupling loss,
It is possible to couple light between optical fibers by propagating light to free space without a lens. Utilizing this characteristic, the TEC fiber and the SC connector sleeve 11
06 can be used to realize an ultra-small tunable filter.

【0036】本実施の形態の波長可変フィルタは、以下
のようにして作成される。まず、TECファイバ(11
07,1108)をフェルール1110に挿入し先端を
研磨する。次に、スパッタ装置内でフェルール1110
全体及びフェルール1110後部の金属部分1111を
覆うように、ITOからなる透明電極1102を形成す
る。次に、フェルール1110およびTECファイバ
(1107,1108)の先端に光学ミラー膜1103
をコートする。次に、SCコネクタのスリーブ1106
の両側から、入力側光ファイバ1107および出力側光
ファイバ1108のフェルール1110を挿入し、その
ギャップが平行で数μmから数10μmになるように調
整する。次に、SCコネクタのスリーブ1106の上の
液晶挿入用の穴1112から、紫外線硬化型樹脂に液晶
を混合したものを挿入し、紫外線照射によって樹脂を硬
化させるとともに液晶ドロップレットを分散させる。さ
らに、フェルール1110後部の金属部分1111に取
り出し電極1109を取り付ける。このように、本実施
の形態では、コア拡大ファイバとSCコネクタを用い
て、構造が単純な偏波無依存、高速変調可変フィルタ
を、簡単に、かつ低コストで製作することが可能とな
る。
The tunable filter according to the present embodiment is prepared as follows. First, the TEC fiber (11
07, 1108) is inserted into the ferrule 1110 and the tip is polished. Next, the ferrule 1110 is set in the sputtering apparatus.
A transparent electrode 1102 made of ITO is formed so as to cover the whole and the metal part 1111 at the rear of the ferrule 1110. Next, an optical mirror film 1103 is provided on the tip of the ferrule 1110 and the TEC fiber (1107, 1108).
Coat. Next, the sleeve 1106 of the SC connector is used.
The ferrules 1110 of the input side optical fiber 1107 and the output side optical fiber 1108 are inserted from both sides, and the gap is adjusted so that the gap is several μm to several tens μm in parallel. Next, a mixture of liquid crystal and ultraviolet curable resin is inserted into the liquid crystal insertion hole 1112 on the SC connector sleeve 1106, and the resin is cured by ultraviolet irradiation and the liquid crystal droplets are dispersed. Further, an extraction electrode 1109 is attached to the metal portion 1111 at the rear of the ferrule 1110. As described above, in the present embodiment, a polarization-independent, high-speed modulation variable filter having a simple structure can be easily and inexpensively manufactured using the core-expanded fiber and the SC connector.

【0037】[実施の形態7]本発明の他の実施の形態
である波長可変フィルタは、TECファイバで構成され
るファイバアレイを用いたアレイ構成の波長可変フィル
タである。図13は、本実施の形態のアレイ構成の波長
可変フィルタの製造方法を説明するための図である。以
下、図13を用いて、本実施の形態の波長可変フィルタ
の製造方法を説明する。始めに、図13(a)に示すよ
うに、TECファイバ1201を用意し、そのコア拡大
部で切断し、その端面を研磨する。次に、スパッタ法に
より、コア拡大ファイバの先端部およびそこから数cm
に渡った部分を覆うようにITOからなる透明電極12
02を形成する。さらに、TECファイバ1201の先
端部分に光学ミラー(誘電体ミラー)膜1203を形成
する。次に、図13(b)に示すように、等間隔で形成
されたV溝アレイを備えるV溝基板1204を用意し、
V溝基板1204のV溝に、TECファイバ1201
を、TECファイバ1201とV溝基板1204の端面
とが同じ面になるように配列し、接着剤で接着・固定す
る。次に、図13(c)に示すように、V溝基板120
4のV溝にTECファイバ1201が配列・固定された
ファイバアレイを2個用意し、当該2個のファイバアレ
イを、スペーサ1205を挟んで対向させ、TECファ
イバ1201の軸が一致し、対向面が平行になるように
調整し、固定する。その際のギャップは20から30μ
mとする。次に、図13(d)に示すように、スペーサ
1205により形成されるギャップの中に紫外線硬化型
樹脂とネマチック液晶を混合したものを流し込み、紫外
線を照射して、固化させ、微小な液晶ドロップレット分
散ポリマー層1206を形成する。また、TECファイ
バ1201の側面に取り出し電極1207を取り付け
る。このように、本実施の形態では、コア拡大ファイバ
で構成されるファイバアレイを用いて、構造が単純で、
アレイ構成の偏波無依存、高速変調可変フィルタを、簡
単に、かつ低コストで製作することが可能となる。
[Seventh Embodiment] A tunable filter according to another embodiment of the present invention is a tunable filter having an array configuration using a fiber array composed of TEC fibers. FIG. 13 is a diagram for explaining a method of manufacturing the tunable filter having the array configuration according to the present embodiment. Hereinafter, a method for manufacturing the wavelength tunable filter according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 13A, a TEC fiber 1201 is prepared, cut at the enlarged core portion, and its end surface is polished. Next, by the sputtering method, the tip of the core-enlarged fiber and several cm from it
Transparent electrode 12 made of ITO so as to cover the portion
02 is formed. Further, an optical mirror (dielectric mirror) film 1203 is formed on the tip of the TEC fiber 1201. Next, as shown in FIG. 13B, a V-groove substrate 1204 having V-groove arrays formed at equal intervals is prepared.
The V-groove of the V-groove substrate 1204 has TEC fiber 1201
Are arranged such that the TEC fiber 1201 and the end face of the V-groove substrate 1204 are on the same plane, and are bonded and fixed with an adhesive. Next, as shown in FIG.
Four fiber arrays in which the TEC fibers 1201 are arranged and fixed in the V groove of No. 4 are prepared, and the two fiber arrays are opposed to each other with a spacer 1205 interposed therebetween. Adjust so that it is parallel and fix. The gap is 20 to 30μ
m. Next, as shown in FIG. 13D, a mixture of an ultraviolet curable resin and a nematic liquid crystal is poured into a gap formed by the spacer 1205, and is irradiated with ultraviolet light to be solidified, and a minute liquid crystal drop is formed. A let dispersed polymer layer 1206 is formed. Further, an extraction electrode 1207 is attached to the side surface of the TEC fiber 1201. As described above, in the present embodiment, the structure is simple using the fiber array constituted by the core expanded fibers,
A polarization-independent, high-speed modulation variable filter having an array configuration can be manufactured easily and at low cost.

【0038】[実施の形態8]図14は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。本実施の形態の波長可変フィルタは、1枚
の波長可変フィルタとミラー膜とを組み合わせて、前記
実施の形態5と同様、スペクトルの急峻化、クロストー
クの低減化、ピーク先端部の平坦化を図ったものであ
る。同図において、1301は150nm以下の液晶ド
ロップレットを持つ微小な液晶ドロップレット分散ポリ
マー層を備える波長可変フィルタ、1302はプリズム
ミラー、1303は入力側コリーメートファイバ、13
04は出力側コリメートファイバ、1305は平面ミラ
ーである。図14(a)はプリズムミラー1304を用
いた場合を示し、図14(b)は平面ミラー1305を
用いた場合を示している。両者とも入射した光ビームは
ミラー(1304,1305)によって反射されて、2
枚積層したのと同じ効果がある。但し、図14(b)で
は、光ビームが波長可変フィルタ1301に対して斜め
に入射するため、若干の偏波依存性(0.数dB以下)
が生じるが、これは大きな問題とはならない。また、斜
め入射のため微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層
の屈折率変化に伴って屈折角が変化し、出射ビームの位
置ずれが生ずるが、波長可変フィルタの厚み約5mmに
対しビーム径は200μmあり、角度として約2度の余
裕があり、図14(b)において、入射角は88度から
89度で組むためビームの位置ずれはほとんど問題にな
らない。
[Eighth Embodiment] FIG. 14 is a cross-sectional view of a principal part showing a configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. The wavelength tunable filter of the present embodiment combines one wavelength tunable filter and a mirror film to achieve sharpening of the spectrum, reduction of crosstalk, and flattening of the peak end, similarly to the fifth embodiment. It is intended. In the figure, reference numeral 1301 denotes a wavelength tunable filter including a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer having a liquid crystal droplet of 150 nm or less, 1302 denotes a prism mirror, 1303 denotes an input collimate fiber, 13
Reference numeral 04 denotes an output side collimating fiber, and reference numeral 1305 denotes a plane mirror. FIG. 14A shows a case where a prism mirror 1304 is used, and FIG. 14B shows a case where a plane mirror 1305 is used. The light beams incident on both are reflected by mirrors (1304, 1305) and
It has the same effect as stacking multiple sheets. However, in FIG. 14B, since the light beam is obliquely incident on the wavelength tunable filter 1301, the polarization dependence is slightly (less than 0.1 dB).
However, this is not a serious problem. In addition, since the angle of refraction changes due to the change in the refractive index of the liquid crystal droplet dispersed polymer layer due to oblique incidence, the position of the output beam shifts. However, the beam diameter is 200 μm for the thickness of the tunable filter of about 5 mm. There is a margin of about 2 degrees for the angle, and in FIG. 14B, the incident angle is set between 88 degrees and 89 degrees, so that the beam position shift hardly causes a problem.

【0039】図14(c)は、2枚の位置を若干ずらし
た平面ミラー1305で、波長可変フィルタ1301を
挟み、光ビームが、若干傾いて波長可変フィルタ130
1に入射され、2枚の位置を若干ずらした平面ミラー1
305で2回反射されて、計3回波長可変フィルタ13
01を通過する構造となっている。これにより、1枚の
波長可変フィルタ1301で3枚の波長可変フィルタ1
301にフィルタを重ねた効果がある。ここでは、コリ
メートファイバは1本のみを示したが、フィルタアレイ
とコリメートファイバアレイを用いて、アレイ化しても
同様の効果がある。このように、本実施の形態では、平
面ミラー、プリズムミラーを用いることにより、入射光
が波長可変フィルタを通過する回数を2回以上として、
スペクトルを急峻にしてクロストークの低減を図るとと
もに、スペクトル先端部の平坦化を図ることが可能とな
る。
FIG. 14C shows a plane mirror 1305 whose two positions are slightly shifted from each other, sandwiching the wavelength tunable filter 1301 and causing the light beam to be slightly inclined and
1 is a plane mirror 1 in which the positions of the two mirrors are slightly shifted
The wavelength tunable filter 13 is reflected twice by 305 and is totally three times.
01. As a result, three wavelength tunable filters 1 are
There is an effect that a filter is superimposed on 301. Although only one collimating fiber is shown here, the same effect can be obtained by forming an array using a filter array and a collimating fiber array. As described above, in the present embodiment, by using the plane mirror and the prism mirror, the number of times that the incident light passes through the wavelength tunable filter is set to two or more times.
It is possible to sharpen the spectrum to reduce crosstalk and to flatten the front end of the spectrum.

【0040】[実施の形態9]図15は、本発明の他の
実施の形態である波長可変フィルタの構成を示す要部断
面図である。本実施の形態は、微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層を備える波長可変フィルタを用いて、
可変の合・分波器を作成したものである。同図におい
て、1401はアレイ化された微小な液晶ドロップレッ
ト分散ポリマー層を備える波長可変フィルタ、1402
は入力側コリメートファイバ、1403は出力側コリメ
ートファイバアレイ、1404は波長可変フィルタ14
01を通過した光ビーム、1405は平面ミラーであ
る。本実施の形態では、アレイ構成の波長可変フィルタ
1401に、入力側コリメートファイバ1402から若
干斜めに光ビームが入射する。波長可変フィルタ140
1の透過ピークに一致した波長の光は波長可変フィルタ
1401を通過して、出力側コリメートファイバアレイ
1403に入る。
[Embodiment 9] FIG. 15 is a cross-sectional view of a principal part showing the configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. This embodiment uses a wavelength tunable filter including a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer,
A variable multiplexer / demultiplexer was created. Referring to FIG. 14, reference numeral 1401 denotes a wavelength tunable filter including an arrayed minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer;
Denotes an input side collimating fiber, 1403 denotes an output side collimating fiber array, and 1404 denotes a wavelength tunable filter 14.
Reference numeral 1405 denotes a light beam which has passed through 01, and a plane mirror. In the present embodiment, a light beam is incident on the tunable filter 1401 having an array configuration slightly obliquely from the input side collimating fiber 1402. Tunable filter 140
The light having the wavelength matching the transmission peak of No. 1 passes through the wavelength tunable filter 1401 and enters the output side collimating fiber array 1403.

【0041】一致しなかった光は、該波長可変フィルタ
1401で反射され、さらに平面ミラー1405で再度
反射されて、波長可変フィルタ1401に入る。同様
に、2番目の波長可変フィルタ1401の波長に一致し
た波長の光のみが通過し、残りは反射される。同様のこ
とが繰り返される。このようにして、入射光は出射側の
コリメートファイバアレイ1403に分波される。微小
な液晶ドロップレット分散ポリマー層を備えるアレイ構
成の波長可変フィルタ1401の個々の電極には、独立
に電圧を印加できるので、該合・分波器は可変に波長を
設定できる。なお、本実施の形態では、入射側に、コリ
メートファイバを用いることを示したが、コリメートフ
ァイバアレイであっても同様の効果が得られる。
The light that does not coincide is reflected by the wavelength tunable filter 1401, further reflected by the plane mirror 1405 again, and enters the wavelength tunable filter 1401. Similarly, only light having a wavelength that matches the wavelength of the second tunable filter 1401 passes and the rest is reflected. The same is repeated. In this way, the incident light is split into the collimating fiber array 1403 on the output side. Since a voltage can be independently applied to each electrode of the wavelength tunable filter 1401 having an array configuration including a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer, the wavelength of the multiplexer / demultiplexer can be variably set. In this embodiment, the collimated fiber is used on the incident side. However, the same effect can be obtained by using a collimated fiber array.

【0042】[実施の形態10]図16は、本発明の他
の実施の形態である波長可変フィルタの概略構成を示す
要部断面図である。同図において、1501は薄膜抵
抗、1502は電流源、1503はヒータ、1504は
液晶ドロップレット、1505は高分子層、1506は
光学ミラー膜、1507は透明電極、1508は基板で
ある。前記各実施の形態では、透明電極間に高電圧を印
加することにより、透過波長を変化させていた。しかし
ながら、この高電圧として、数100Vと高い電圧が必
要である。本実施の形態の波長可変フィルタは、温度を
変化させることにより、透過波長を可変するようにした
ものである。図16(a)に示す波長可変フィルタは、
通常の構造の微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層
を備える波長可変フィルタの片方または両方の透明電極
1507に電流を流すことにより、微小な液晶ドロップ
レット分散ポリマー層の温度を上げ、これにより、微小
な液晶ドロップレット分散ポリマー層の屈折率を変化さ
せて、透過波長を変化させるようにしたものである。図
16(b)に示す波長可変フィルタは、通常の構造の微
小な液晶ドロップレット分散ポリマー層を備える波長可
変フィルタにおいて、透明電極の変わりに、窓を開けた
薄膜抵抗1501を蒸着し、この薄膜抵抗1501に電
流を流すことにより、微小な液晶ドロップレット分散ポ
リマー層の温度を上げ、これにより、微小な液晶ドロッ
プレット分散ポリマー層の屈折率を変化させて、透過波
長を変化させるようにしたものである。図16(c)に
示す波長可変フィルタは、透明電極を持たない微小な液
晶ドロップレット分散ポリマー層を備える波長可変フィ
ルタの外側にヒータ1503を取り付け、このヒータ1
503に電流を流すことにより、微小な液晶ドロップレ
ット分散ポリマー層の温度を上げ、これにより、微小な
液晶ドロップレット分散ポリマー層の屈折率を変化させ
て、透過波長を変化させるようにしたものである。以
上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々変更可能であることは勿論である。
[Embodiment 10] FIG. 16 is a cross-sectional view showing a main part of a schematic configuration of a wavelength tunable filter according to another embodiment of the present invention. In the figure, 1501 is a thin film resistor, 1502 is a current source, 1503 is a heater, 1504 is a liquid crystal droplet, 1505 is a polymer layer, 1506 is an optical mirror film, 1507 is a transparent electrode, and 1508 is a substrate. In each of the above embodiments, the transmission wavelength is changed by applying a high voltage between the transparent electrodes. However, a voltage as high as several hundred volts is required as the high voltage. The wavelength tunable filter according to the present embodiment varies the transmission wavelength by changing the temperature. The tunable filter shown in FIG.
By passing a current through one or both of the transparent electrodes 1507 of the wavelength tunable filter having a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer having a normal structure, the temperature of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer is increased. The transmission wavelength is changed by changing the refractive index of the liquid crystal droplet dispersed polymer layer. The wavelength tunable filter shown in FIG. 16 (b) is a wavelength tunable filter having a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer having a normal structure. By passing a current through the resistor 1501, the temperature of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer is raised, thereby changing the refractive index of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer to change the transmission wavelength. It is. In the wavelength tunable filter shown in FIG. 16C, a heater 1503 is attached outside a wavelength tunable filter having a fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer having no transparent electrode.
By passing an electric current through 503, the temperature of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer is raised, whereby the refractive index of the fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer is changed to change the transmission wavelength. is there. As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Of course, it is.

【0043】[0043]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)本発明によれば、光透過性媒体中に液晶ドロップ
レットが分散した材料をキャビティーとして用いること
により、偏波依存性がなく、かつ応答速度が速く、高速
チューニングが可能となる。 (2)本発明によれば、液晶ドロップレットを分散する
ポリマーに可塑剤を添加するようにしたので、液晶ドロ
ップレットを低電圧で駆動でき、電圧あたりの波長可変
フィルタの可変幅を大きくすることができる。 (3)本発明によれば、従来の波長可変フィルタよりも
安価であるとともに、アレイ化した光ファイバ等と組み
合わせることにより、高密度化、小型化を図ることが可
能となる。 (4)本発明によれば、波長可変フィルタを多数枚積層
することにより、あるいは、平面ミラー、プリズムミラ
ーを用いることにより、スペクトルの改善を図るととも
に、波長可変域を全波長域にまで拡大することが可能と
なる。 (5)本発明によれば、平面ミラーを用いることによ
り、簡単に、合・分波器を構成することが可能となる。 (6)本発明によれば、高速RANの波長多重伝送シス
テムを構築することが可能となる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. (1) According to the present invention, by using a material in which liquid crystal droplets are dispersed in a light-transmitting medium as a cavity, there is no polarization dependence, a high response speed, and high-speed tuning is possible. (2) According to the present invention, since a plasticizer is added to the polymer in which the liquid crystal droplet is dispersed, the liquid crystal droplet can be driven at a low voltage, and the variable width of the wavelength variable filter per voltage can be increased. Can be. (3) According to the present invention, it is possible to achieve a higher density and a smaller size by combining with an arrayed optical fiber and the like while being less expensive than the conventional tunable filter. (4) According to the present invention, the spectrum is improved by laminating a large number of tunable filters or by using a plane mirror or a prism mirror, and the tunable range is extended to the entire wavelength range. It becomes possible. (5) According to the present invention, it is possible to easily configure a multiplexer / demultiplexer by using a plane mirror. (6) According to the present invention, it is possible to construct a high-speed RAN wavelength division multiplexing transmission system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の波長可変フィルタの基本構造を説明す
るための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a basic structure of a tunable filter of the present invention.

【図2】本発明における、電圧印加により屈折率が変化
する媒体の構造と動作原理を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the structure and operating principle of a medium in which the refractive index changes by applying a voltage according to the present invention.

【図3】本発明の波長可変フィルタの構造と動作原理を
説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the structure and operation principle of the wavelength tunable filter of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1の波長可変フィルタの透
過スペクトルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a transmission spectrum of the tunable filter according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本実施の形態1の波長可変フィルタの透過する
光の波長の電圧依存性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the voltage dependence of the wavelength of light transmitted by the wavelength tunable filter according to the first embodiment.

【図6】本発明の実施の形態2の波長可変フィルタの製
造方法を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing the wavelength tunable filter according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態3の波長可変フィルタの一
例の透過する光の波長シフト量の電圧依存性を示すグラ
フである。
FIG. 7 is a graph showing a voltage dependence of a wavelength shift amount of transmitted light in an example of the wavelength tunable filter according to the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態4の波長可変フィルタの構
成を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view illustrating a configuration of a wavelength tunable filter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本実施の形態4のアレイ構成の波長可変フィル
タにおける、一対の透明基板に形成される透明電極パタ
ーン例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a transparent electrode pattern formed on a pair of transparent substrates in the tunable filter having an array configuration according to the fourth embodiment.

【図10】本実施の形態4の光コリメータアレイの一例
の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an example of an optical collimator array according to a fourth embodiment.

【図11】本発明の実施の形態5の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a main part showing a configuration of a wavelength tunable filter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態6の波長可変フィルタの
構成を示す分解斜視図である。
FIG. 12 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a tunable filter according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態7のアレイ構成の波長可
変フィルタの製造方法を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of manufacturing a wavelength tunable filter having an array configuration according to the seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態8の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view showing a configuration of a wavelength tunable filter according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態9の波長可変フィルタの
構成を示す要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view showing a configuration of a tunable filter according to Embodiment 9 of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態10の波長可変フィルタ
の概略構成を示す要部断面図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view showing a schematic configuration of a tunable filter according to a tenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…第2の層、102…第1の層、103…第3の
層、104,303,603,1003,1103,1
203,1506…光学ミラー(誘電体ミラー)膜、1
05,203,304,602,802,803,80
4,1004,1102,1202,1507…透明電
極、106,305,601,801,1005,15
08…基板、107,1006…ARコート膜(無反射
コート膜)、201,301,604,1001,15
04…液晶ドロップレット、202,302,605,
1002,1505…液晶ドロップレットを閉じ込める
高分子層、204…駆動電源、606…紫外線、607
…微小な液晶ドロップレット分散ポリマー層が削除され
た部分、608…接着剤、609…マッチングオイル、
610…封止剤、701,1020,1021,130
1,1401…波長可変フィルタ、702,703…光
コリメータアレイ、704,705,901…ファイバ
アレイ、806…引き出し電極、807…薄膜抵抗、8
08…薄膜トランジスタ、902,1204…V溝基
板、903…マイクロレンズアレイ、904…光ビーム
アレイ、905…マイクロフェルールを納める枠、90
6…マイクロフェルール、907,1107,1108
…光ファイバ、1101…光ファイバのコア、110
5,1206…微小な液晶ドロップレット分散ポリマー
層、1106…SCコネクタのスリーブ、1109,1
207…取り出し電極、1110…フェルール、111
1…フェルール1110後部の金属部分、1112…ス
リーブ1106にあけた穴、1201…TECファイ
バ、1205…スペーサ、1302…プリズムミラー、
1303,1304,1402…コリーメートファイ
バ、1305、1405…平面ミラー,1403…コリ
ーメートファイバアレイ、1501…薄膜抵抗、150
2…電流源、1503…ヒータ。
101: second layer, 102: first layer, 103: third layer, 104, 303, 603, 1003, 1103, 1
203, 1506: Optical mirror (dielectric mirror) film, 1
05,203,304,602,802,803,80
4,1004,1102,1202,1507 ... transparent electrode, 106,305,601,801,1005,15
08: substrate, 107, 1006: AR coat film (anti-reflection coat film), 201, 301, 604, 1001, 15
04: Liquid crystal droplet, 202, 302, 605
1002, 1505: polymer layer for confining liquid crystal droplets, 204: drive power supply, 606: ultraviolet light, 607
… The part where the minute liquid crystal droplet dispersed polymer layer is removed, 608… adhesive, 609… matching oil,
610: Sealant, 701, 1020, 1021, 130
1,1401 wavelength variable filter, 702, 703 optical collimator array, 704, 705, 901 fiber array, 806 extraction electrode, 807 thin film resistor, 8
08: thin film transistor, 902, 1204: V-groove substrate, 903: micro lens array, 904: light beam array, 905: frame for containing micro ferrule, 90
6. Micro ferrule, 907, 1107, 1108
... optical fiber, 1101 ... core of optical fiber, 110
5, 1206: Fine liquid crystal droplet dispersed polymer layer, 1106: SC connector sleeve, 1109, 1
207: extraction electrode, 1110: ferrule, 111
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal part at the rear part of ferrule 1110, 1112 ... Hole made in sleeve 1106, 1201 ... TEC fiber, 1205 ... Spacer, 1302 ... Prism mirror
1303, 1304, 1402: Collimated fiber, 1305, 1405: Planar mirror, 1403: Collimated fiber array, 1501: Thin film resistor, 150
2 ... current source, 1503 ... heater.

フロントページの続き (72)発明者 林 孝好 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 平林 克彦 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内Continuing on the front page (72) Takayoshi Hayashi Inventor, Nippon Telegraph and Telephone 3-2-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (72) Inventor Katsuhiko Hirabayashi 3- 19-2, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph Telephone Co., Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明電極と光学ミラー層とからなる第1
の層と、電場により屈折率が変化する材料からなる第2
の層と、透明電極と光学ミラー層とからなる第3の層と
がこの順番で積層されてなる多層膜を含むファブリーペ
ローエタロン型波長可変フィルタであって、電場により
屈折率が変化する材料がポリマーあるいは石英ガラス等
の光透過性媒体中に直径が150nm以下の液晶ドロッ
プレットが分散されてなる材料であることを特徴とする
波長可変フィルタ。
A first electrode comprising a transparent electrode and an optical mirror layer;
And a second layer made of a material whose refractive index is changed by an electric field.
Is a Fabry-Perot etalon type wavelength tunable filter including a multilayer film in which a third layer composed of a transparent electrode and an optical mirror layer is laminated in this order, and a material whose refractive index is changed by an electric field is A wavelength tunable filter comprising a material in which liquid crystal droplets having a diameter of 150 nm or less are dispersed in a light transmitting medium such as a polymer or quartz glass.
【請求項2】 前記第2の層と第1の層との界面、ある
いは前記第2の層と第3の層との界面に、前記第2の層
の屈折率とほぼ等しい透明層を含むことを特徴とする請
求項1に記載された波長可変フィルタ。
2. A transparent layer substantially equal to the refractive index of the second layer is provided at the interface between the second layer and the first layer or at the interface between the second layer and the third layer. 2. The tunable filter according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記液晶ドロップレットは、ネマチック
液晶ドロップレットであることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載された波長可変フィルタ。
3. The tunable filter according to claim 1, wherein the liquid crystal droplet is a nematic liquid crystal droplet.
【請求項4】 前記ポリマーは、可塑剤を含むことを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載
された波長可変フィルタ。
4. The tunable filter according to claim 1, wherein the polymer contains a plasticizer.
【請求項5】 前記ポリマーは、光硬化性ポリマーであ
ることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか
1項に記載された波長可変フィルタ。
5. The tunable filter according to claim 1, wherein the polymer is a photocurable polymer.
【請求項6】 前記光硬化性ポリマーは、ポリエンポリ
チオール系ポリマーであることを特徴とする請求項5に
記載された波長可変フィルタ。
6. The tunable filter according to claim 5, wherein the photocurable polymer is a polyenepolythiol-based polymer.
【請求項7】 前記透明電極の少なくも一方が、ストラ
イプ状またはドット状にパターニングされていることを
特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記
載された波長可変フィルタ。
7. The tunable filter according to claim 1, wherein at least one of the transparent electrodes is patterned in a stripe shape or a dot shape.
【請求項8】 請求項1ないし請求項7に記載された波
長可変フィルタであって、キャビティギャップがそれぞ
れ異なる2枚以上の波長可変フィルタを積層したことを
特徴とする波長可変フィルタ。
8. The tunable filter according to claim 1, wherein two or more tunable filters having different cavity gaps are laminated.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8に記載された波
長可変フィルタをコア拡大ファイバ、またはコア拡大フ
ァイバアレイで挟んだことを特徴とする波長可変フィル
タ。
9. A tunable filter comprising the tunable filter according to claim 1 sandwiched between a core-expanded fiber or a core-expanded fiber array.
【請求項10】 前記波長可変フィルタの他方の側に設
置されるプリズムミラーあるいは平面ミラーを備え、前
記波長可変フィルタの一方の側から入射される光ビーム
または光ビームアレイが、前記波長可変フィルタを通過
した後、前記プリズムミラーまたは平面ミラーで反射さ
れて前記波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フ
ィルタを再度通過した後、前記波長可変フィルタの一方
の側から出射されることを特徴とする請求項1ないし請
求項7のいずれか1項に記載された波長可変フィルタ。
10. A tunable filter provided with a prism mirror or a flat mirror provided on the other side of the tunable filter, wherein a light beam or a light beam array incident from one side of the tunable filter is used to control the tunable filter. After passing through, the light is reflected by the prism mirror or the plane mirror, is incident on the tunable filter, passes through the tunable filter again, and is emitted from one side of the tunable filter. The tunable filter according to any one of claims 1 to 7.
【請求項11】 前記波長可変フィルタの両側に、互い
に位置がずれて設置される2個の平面ミラーを備え、前
記波長可変フィルタの一方の側から斜めに入射される光
ビームまたは光ビームアレイが、前記波長可変フィルタ
を通過した後、前記第1の平面ミラーで反射されて前記
波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタを
再度通過した後、前記第2の平面ミラーで反射されて前
記波長可変フィルタに入射され、前記波長可変フィルタ
を再び通過した後、前記波長可変フィルタの他方の側か
ら出射されることを特徴とする請求項1ないし請求項7
のいずれか1項に記載された波長可変フィルタ。
11. A tunable filter comprising: two planar mirrors disposed on both sides of the tunable filter so as to be displaced from each other, wherein a light beam or a light beam array obliquely incident from one side of the tunable filter is provided. After passing through the wavelength tunable filter, is reflected by the first plane mirror and is incident on the wavelength tunable filter. After passing through the wavelength tunable filter again, the light is reflected by the second plane mirror and is reflected by the second plane mirror. 8. The tunable filter according to claim 1, wherein the light enters the tunable filter, passes through the tunable filter again, and is emitted from the other side of the tunable filter.
The wavelength tunable filter according to any one of the above.
【請求項12】 前記波長可変フィルタの一方の側に設
置される平面ミラーを備え、前記波長可変フィルタの一
方あるいは他方の側から斜めに入射される光ビームある
いは光ビームアレイが、前記平面ミラーと、前記液晶波
長可変フィルタの光学ミラー層との間で多重反射して進
行し、その間に、前記波長可変フィルタの透過波長に相
当する光ビームあるいは光ビームアレイが、前記波長可
変フィルタの他方の側から出射されることを特徴とする
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載された波
長可変フィルタ。
12. A flat mirror provided on one side of the wavelength tunable filter, wherein a light beam or a light beam array obliquely incident from one or the other side of the wavelength tunable filter is connected to the flat mirror. Travels through multiple reflection between the optical mirror layer of the liquid crystal wavelength tunable filter and a light beam or a light beam array corresponding to the transmission wavelength of the wavelength tunable filter during the other side. The tunable filter according to any one of claims 1 to 7, wherein the tunable filter is emitted from a light source.
【請求項13】 前記波長可変フィルタに、前記光ビー
ムあるいは光ビームアレイを出射する入力側コリメート
ファイバあるいはコリメートファイバアレイと、前記波
長可変フィルタからの光ビームあるいは光ビームアレイ
が入射される出力側コリメートファイバあるいはコリメ
ートファイバアレイとを、さらに備えることを特徴とす
る請求項10ないし請求項12のいずれか1項に記載さ
れた波長可変フィルタ。
13. An input collimating fiber or a collimating fiber array that emits the light beam or the light beam array to the tunable filter, and an output collimator that receives the light beam or the light beam array from the tunable filter. The tunable filter according to any one of claims 10 to 12, further comprising a fiber or a collimated fiber array.
【請求項14】 前記透明電極に、前記第2の層を加熱
する電流を流す電流供給手段を備えることを特徴とする
請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載された
波長可変フィルタ。
14. The tunable filter according to claim 1, further comprising a current supply unit for supplying a current for heating the second layer to the transparent electrode. .
【請求項15】 前記透明電極に代えて、前記第2の層
を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項1
ないし請求項13のいずれか1項に記載された波長可変
フィルタ。
15. A heating device for heating the second layer, in place of the transparent electrode.
A tunable filter according to any one of claims 13 to 13.
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