JPS61193120A - フアイバ形波長フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は複数の異□なる波長成分より成る光の中から、
所望の波長の光のみを通過することに用いられるファイ
バ形波長フィルタに関するものであるＯ （従来の技術） 第８図に従来のバルク形の波長フィルタを示す。

二つの偏光子ｌｅｇの間にＮ個の複屈折結晶８（厚さｄ
）が配置されている。いま偏光子１の透過軸をｆ軸と定
義し、偏光子２の透過軸もこれに平行とする。ｎ番目（
ｎ＝１−Ｎ）の複屈折結晶（Ｈ＝６とする）の連軸を第
９図に示すようにＸ軸に対して１ 、θ。＝α’／２　＋　（ｎ−１）α　　　（ｎ＝１−
Ｎ）　　（１）α＝π／＠Ｎ（２） なる角度で配置する。

第１０図に示すように、（Ｘｎ、−ｘ　＊　Ｙｎ−０）
座標系でみた電界成分（ＥＸｎ−０，ＥＹｎ−０）を時
計回りにψだけ回転した座標系（Ｘｎｌ　Ｙｎ）でみる
と、電界成分（Ｅｘｎ、ＥＹｎ）は次式で表わされる。

ただし である。複屈折結晶を通ることによって生じるＸ軸とＹ
軸の両偏波モード間の位相差を２Ｊとすると、移相器と
しての結晶板は次のマトリクスで表わされる。

ただし δ　””−ｉ（ｎｓ”ｎｆ）ａ　　　　　　　（６）で
あり、λは光の波長、ｎｓ　ｔ　ｎｆはそれぞれ両直線
偏光に対する屈折率、ｄは結晶の厚さである。

偏光子１に入射する電界成分を（Ｉ　　、Ｅ　　）ａｇ
ｏ　　　　ｙＯ とすると、偏光子２から出射する電界成分（Ｅ！Ｎ。

’　Ｋ、Ｎ）は次式で与えられる。

（テ） ただしＦ、は通過軸がＸ軸方向に平行な偏光子を表わす
マトリクスで、 と表わされる。式（テ）は若干の計算の後、と書き直さ
れる。

ただし Ｚ　＝　Ｃｏ１１　　（ｃｏｓＪｃｏｓｂｒ）　　　　
　　　（ｇ＄・である。式（９）より波長フィルタの透
過率はとなる。（前記（γ）〜…）式についての参考文
献：Ｊ−Ｗ−ＥＶａｎ８ｙ　＠５ｏｌｏ　ｎｉ、ｒｅｒ
ｒｉｎｇｅｎｔ　Ｆｉｌｔｅｒ、”’　Ｊ。

０ｐｔ−Ｓｏｃ、　ＡＩｎ、ｔ　ｖｏｌ、　４　Ｌ　ｎ
Ｏ−Ｌ　ｐｐ−１４２−１４５，１９５８） 第１１図は複屈折結晶の個数Ｎ＝６４、各結晶の厚さｄ
＝１ｍ、複屈折率（ｎｓ　−ｎｆ）　＝７−８×１０　
　の場合の透過率を波長λに対してプロットしたもので
ある。第１１図かられかるように、透過波長は１〜２μ
ｍの範囲ではλ。＝１．３μｍおよびλ。＝　１．５６
μｍである。また透過率が０．１５となる波長幅を半値
幅Δλ（Ｈａｌｆ’　ｗｉｄｔｈ　）とすると、Δλ＝
２７人となる。

前記の説明のように、複屈折を利用したバルク形波長フ
ィルタは、多数の結晶を研磨してはり合わせるので、高
価であるとともに機械的振動や温度変化等に弱いという
欠点がある。

また従来のバルク形波長フィルタでは、結晶の厚さｄに
よって通過波長が決まってしまい、通過波長の調節がで
きないという欠点がある〇（発明が解決しようとする問
題点） 前述した従来のバルク形波長フィルタの欠点を除失し、
小型かつ高性能で通過波長が調節可能な波長フィルタを
実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は二つの偏光子の間に直線状に、またはねじって
置かれた単一モードファイバに側圧を印加することによ
って生じる複屈折を利用する。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例図であって、４．５はグラン
トムソン偏光子、６は外径２ｂ　＝　１２５μｍの単一
モードファイバである。単一モードファイバの長さは８
３である。第１図において矢印ＶＩｉ（ｉ＝１〜Ｎ　＊
　Ｎ　＝　６　）は光ファイバに側圧を印加することを
意味している。図面では一点で側圧が加わっているが、
実際には各側圧は長さ〉５ｍの板を用いて印加される。

第２図に示すように、ｙ軸に対してθｉなる角度の方向
から側圧ＷｉＣ静−）が単一モードファイバに印加され
る時、コア内に誘起されるＸｉ軸方向、Ｙ６軸方向の応
力はそれぞれ ８Ｗｉ　　　　　　　　　　（ロ） （′Ｙ・＝−ｇｂ となる。従って側圧が印加されたファイバの複屈折率は ４Ｗ・ ”Ｌ　　＝　（ｎ８−ｎｆ）　　＝　（Ｏｓ−Ｏｓン−
Ｈπｂ となる。ただしく０．−０．）は光弾性定数であり、（
Ｃ，−ａ、）　＝　ａ、ｚｇｘｘｏ−’（Ｊ／に９）　
　　　■である。いまＷｉ＝Ｗ（ｉ−ｋＴｐＭ−ａ　）
とし、ｉ番目の側圧を印加する方向θｉを １ｉ＝−Ｃｉ−−）（ｉ＝１〜Ｍ）　　　　（１ｇ）２
１　　　　　ｍ とすると、式（１）〜（１１）で説明したように、この
波長フィルタの透過率は となる。ここで ｚ　＝　ｃｏｇ″″”　（ｃｏｓＪ　ｃｏｓａ　）　　
　　　　　　　（ｕｌα＝π／２Ｍ　　　　　　　　　
　　　　　（１１１１１δ＝　７Ｂｄ　　　　　　　　
　　　　　　　　■である。いまＷ　＝　０．８９（７
９戸−の側圧を各側圧印加素子に加えた場合、Ｂ　＝＝
　Ｌ６１　Ｘ　１０”’となる。

式（ロ）〜■よりこの波長フィルタの通過波長はａ＝ｍ
ｘ　　　（ｍは整数）　　　　　　（ロ）を満足する波
長のみであるから、前記の側圧に対しては、同−整＠ｍ
に対してはλ＝　１．８０μｍの光のみとなる。次に側
圧をｗ　＝　０．４６７　（ｋｇ／ｍ）にすると、式（
ロ）を満足する波長はλ＝　１．５６μｍとなる。

このように１本発明の波長フィルタにおいては、印加す
る側圧を変化させることによって、通過波長を容易に調
節することができる。

次に第８図に本発明の他の実施例を示し、９穿１０はグ
ラントムソン偏光子、１１はねじられた単一モードファ
イバ、１２〜１７は側圧印加素子、３４は固定部材であ
る。各側圧印加素子の２軸方向の幅はｄ＝５關、間隔は
ｊ＝５１１１１であり、単一モードファイバ１１を固定
部材８４に向けて押し付は側圧を印加する。

この実施例と第１図に示した実施例の違いは、光ファイ
バが２軸を中心にしてねじられていること、それに対応
して側圧印加素子は、すべてｙ軸方向から側圧を印加す
る構成となっていることである。

第４図に詳細に示すように、光フアイバ全体をねじった
後に１各側圧印加素子で荷重を加える。

ここでは固定部材８４は省略しである。光ファイバのね
じりによっては直線複屈折は生じないので、式（ロ）＃
（ロ）で示したように側圧が印加された部分だけ複屈折
が生じる。従って第４図においては、側圧印加素子の間
だけファイバのねじりに応じて光の偏波面が回転する。

すなわち第１図において側圧印加素子が回転しているの
と同じ効果を光ファイバのねじりによって生じさせてい
る。光の偏波面の回転は、式ＯＩ４を満足させるように
回転しなければならない。

ここで注意を要するのは、光ファイバをψ（度へ）ねじ
った時に、光の偏波面は ψ。＝（１−ρ）や　　（度／ｍ）　　　　　　　に）
しか回転しないことである。石英ガラスの場合はρ＝　
ｏ、ｏｓ　　　　　　　　　　　　　　６！１であるこ
とが知られている。いま全長５．５３の単一モード光フ
ァイバをｌＩｎ当り８２６０度ねじった場合、光ファイ
バはｔ＝ｒｓｍの間に１６．８度ねじられる。式働より
光の偏波面の回転は（１−ρ）Ｘ　１８．８　＝　１５
　　となり、Ｋ＝６の場合の弐０呻を満足する。このよ
うにねじられた光ファイバにＷ＝０．８０　（ｋｇ／Ｉ
ｔｌＬ）の側圧を印加した場合、式（社）〜ｅＯよりλ
＝　１．３０μｍの波長の光のみを通過させる波長フィ
ルタとなる。またＷを変化させることによって、通過波
長が調節できることはもち論である。

次にバルク偏光子をファイバ形偏光子で置き換えた全フ
ァイバ形波長フィルタの実施例を第５図に示す。第５図
において、２１＋２２はファイバ形偏光子、２３は単一
モードファイバ、２４〜２９は側圧印加素子、８４は固
定部材である。第５図の実施例は、ファイバ形偏光千２
１，２２を除いては、第８図の実施例と同一である。ま
たＳ１＋Ｓ２はファイバ偏光子と単一モードファイバの
接続点である。

以下ファイバ形偏光子について概説する。

第６図にファイバ形偏光子の断面構造を示し、８０はコ
ア、８１ｔ３２はクラッド８８と異なる熱膨張係数を有
する応力付与部である。具体的には、８１１８２にはＳ
ｉｎ、にＢ、０３がドープされており、クラッド材料で
あるＳｉＯ□の熱膨張係数より５〜６倍大きい熱膨張係
数を有する。このよう゛なファイバにおいては、Ｘ軸方
向に偏光した光の感じる屈折率がｙ軸方向に偏光した光
の感じる屈折率より大きくなる０従ってこのような光フ
ァイバを曲げてコイル状にしたとき、２偏波とｙ偏波の
曲げ損失が異なるので、Ｘ偏波のみが伝搬し、偏光子と
なる。

第７図は曲げ直径２Ｒ＝＝　８．７　ＣｍＳ巻き数Ｍ＝
５回のファイバ偏光子に円偏波を入射したときの消光比
と挿入損失を示した図である。波長１．２５μｍ以上で
は消光比は２０　ｄＢ以上であり、偏光子として作用す
ることがわかる。一方、挿入損失は１．６μｍ以上の波
長で急増するので、１．２５μｍくλ＜１．６μｍ　　
　　　　（財）の波長域で偏光子として使用できること
がわかる。このような特性を有するファイバ偏光子を用
いて作製した波長フィルタが第９図に示す実施例であり
、バルクの偏光子を用いた場合と、はぼ同程度の性能が
得られる。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなとおり、本発明によれば小型
かつ高性能で通過波長が調節可能な波長フィルタを実現
できる。

さらに本発明の全ファイバ形波長フィルタは、光ファイ
バとの接続が容易であるので、光フアイバ通信や非線形
光ファイバデノダイス等に用いれば、非常に大きな利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１ｒｍは本発明の一実施例図、 第２図は光ファイバに側圧を印加する方向を示す図、 ＠ａ図は本発明の他の実施例図、 第４図はねじった光ファイバに側圧を印加する詳細を示
す図、 第５図はファイバ形偏光子を用いた他の実施例図、 第ａＦＸＪはファイバ形偏光子として用いるファイバの
断面図、 第７図はファイバ形偏光子の消光比と挿入損失の波長特
性を示す図、 第８図は従来の波長フィルタを示す図、第９図は結晶の
主軸が扇形に配置されている様子をＨ＝６の場合につい
て示す図、 第１０図は座標変換を表わす図、 第１１図は波長フィルタの透過率の波長特性を示す図で
ある。 １．２・・・グラントムソン偏光子 ８・・・複屈折結晶 ４．５・・・グラントムソン偏光子 ６・・・単一モード光ファイバ ７川コア　　　　　　　８・・壷クラッドＬ　１０・・
・グラントムソン偏光子 １１・・・ねじられた単一モードファイバ１２〜１７・
・・側圧印加素子 １８・・・ねじられた単一モードファイバ１９＋　２０
・・・側圧印加素子 ２１＃　２ｇ・・・ファイバ形偏光子 ２８・・・単一モード先ファイバ ２４〜２９・・・側圧印加素子 ３０・・・コア　　　　　　　８１＊　３２・・・応力
付与部８８・・・クラッド　　　　　８４・・・固定部
材Ｓ１　＊　Ｓｔ・・・７アイハ偏光子と単一モードフ
ァイバの接続点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二つの偏光子およびそれらの間に直線状に、または
   ねじって置かれた単一モード光ファイバと該単一モード
   光ファイバに周期的な側圧を印加する素子とより成るこ
   とを特徴とするファイバ形波長フィルタ。 ２、コアの両側のクラッド中にクラッドの熱膨張係数と
   異なる熱膨張係数を有する応力付与部が配置された単一
   モード光ファイバをコイル状に巻いたものを偏光子とし
   て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ファイバ形波長フィルタ。