JP2004045965A

JP2004045965A - 誘電体多層膜フィルタおよびこれを用いた光部品

Info

Publication number: JP2004045965A
Application number: JP2002205697A
Authority: JP
Inventors: Yoshikiyo Noguchi; 野口　善清; Toshisada Sekiguchi; 関口　利貞; Hideyuki Hosoya; 細谷　英行
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】エルビウム添加光ファイバなどの利得波長特性を平坦化し、波長特性のリップルを低減する誘電体多層膜フィルタおよびこれを用いた光部品を提供する。
【解決手段】ガラス基板１１上に屈折率の異なる薄膜が多層に積層された誘電体多層膜１３が設けられ、ガラス基板１１は、その出射端面１１ａが誘電体多層膜１３の表面に対して斜めに形成された楔状である誘電体多層膜フィルタ２０。ガラス基板１１の光の出射端面１１ａに、反射防止コートを形成する。誘電体多層膜フィルタ２０と、一対のコリメータレンズとを備えた光部品であって、一対のコリメータレンズの間に誘電体多層膜フィルタ２０が挟持された光部品。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信ネットワークで用いられる誘電体多層膜フィルタおよびこれを用いた光部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重光通信システムにおいては、光増幅器の利得を等化するための利得等化フィルタや、信号光と励起光とを合波分波する波長多重フィルタ、または高密度波長多重光通信における光合分波器の狭帯域バンドパスフィルタなどとして、誘電体多層膜フィルタが用いられている。
【０００３】
図４は、従来の誘電体多層膜フィルタを示す概略構成図である。
この誘電体多層膜フィルタ１０は、ガラス基板１上に、２種類以上の屈折率の異なる薄膜２、２、・・・が多層に積層された誘電体多層膜３が設けられた光フィルタである。この誘電体多層膜フィルタ１０に、誘電体多層膜３から光を入射すると、特定の波長の光を透過して出射端面１ａから出射し、また、その他の波長の光を反射して誘電体多層膜３の表面３ａから出射する。さらに、この誘電体多層膜フィルタ１０では、誘電体多層膜３から光を入射すると、屈折率の異なる薄膜２、２、・・・の境界で反射した光が重なって干渉し、透過率や反射率の波長依存性や偏光依存性が生じる。
このような誘電体多層膜フィルタとしては、利得平坦化フィルタ（Ｇａｉｎ　Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ　Ｆｉｌｔｅｒ、以下、「ＧＦＦ」と略す。）などが挙げられる。ＧＦＦは、エルビウム添加光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と略す。）などの利得波長特性に合わせた透過率を有し、ＥＤＦなどの利得波長特性を平坦化する機能を有する素子である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
誘電体多層膜フィルタ１０を用いたＥＤＦなどの利得波長特性の平坦化では、ガラス基板１の出射端面１ａにおける光の反射に起因する光の干渉が問題になる。この光の干渉により、図５に示すように、誘電体多層膜フィルタ１０の波長特性にリップルが生じ、その特性が安定しなくなるという問題があった。
そこで、従来、このリップルを低減するために、誘電体多層膜フィルタ１０の光の出射端面１ａに反射防止（Ａｎｔｉ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート（以下、「ＡＲコート」と略す。）を形成する技術、厚さ８〜１０ｍｍ程度の厚いガラス基板１を使用する技術、誘電体多層膜フィルタ１０に入射する光の入射角度を大きくする技術などが用いられてきた。
【０００５】
ガラス基板１の出射端面１ａにＡＲコートを形成して、リップルを低減する技術では、必要とされるＡＲコートの反射率が−８０ｄＢ以下であり、この反射率を実現するＡＲコートを形成することが非常に困難であるという問題があった。また、厚さの厚いガラス基板１を使用する技術では、誘電体多層膜フィルタ１０が大型化することや、ガラス基板１内部における透過率の低減に起因して、光の挿入損失が増加するという問題があった。
そして、誘電体多層膜フィルタ１０に入射する光の入射角度を大きくする技術では、誘電体多層膜フィルタ１０の波長特性に偏光依存損失（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　Ｌｏｓｓ）が生じるという問題があった。例えば、あるＧＦＦを用いた実験では、ＧＦＦに入射する光の入射角度を５°とすると、偏光依存損失は０．１ｄＢであった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、エルビウム添加光ファイバなどの利得波長特性を平坦化し、波長特性のリップルを低減する誘電体多層膜フィルタおよびこれを用いた光部品を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、ガラス基板上に屈折率の異なる薄膜が多層に積層された誘電体多層膜が設けられた誘電体多層膜フィルタであって、前記ガラス基板は、その出射端面が前記誘電体多層膜の表面に対して斜めに形成された楔状である誘電体多層膜フィルタによって解決できる。
上記誘電体多層膜フィルタにおいて、前記ガラス基板の光の出射端面に、反射防止コートが形成されていることが好ましい。
前記課題は、上記誘電体多層膜フィルタと、一対のコリメータレンズとを備えた光部品であって、前記一対のコリメータレンズの間に前記誘電体多層膜フィルタが挟持された光部品によって解決できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の誘電体多層膜フィルタの一例を示す概略正面図である。
図中符号１１はガラス基板を示し、符号１３は誘電体多層膜を示し、符号２０は誘電体多層膜フィルタを示す。また、図中、直線Ｂ−Ｂは誘電体多層膜１３の表面１３ａと平行な直線である。
この例の誘電体多層膜フィルタ２０は、ガラス基板１１上に、２種類以上の屈折率の異なる薄膜が多層に積層された誘電体多層膜１３が設けられたものである。さらに、ガラス基板１１は、その出射端面１１ａが誘電体多層膜１３の表面１３ａに対して斜めに形成された楔状となっている。
【０００９】
この誘電体多層膜フィルタ２０では、ガラス基板１１が上記のような楔状であるから、誘電体多層膜１３の表面１３ａから入射し、誘電体多層膜１３を構成する各薄膜の境界において反射した光と、ガラス基板１１の出射端面１１ａで反射した光は、光軸の異なる反射光となるから、互いに干渉することがない。よって、図２に示すように、誘電体多層膜フィルタ２０の波長特性はリップルの低減された、安定なものとなる。
【００１０】
また、誘電体多層膜フィルタ２０において、ガラス基板１１の出射端面１１ａと直線Ｂ−Ｂとのなす角度θ、すなわち、ガラス基板１１の出射端面１１ａと誘電体多層膜１３の表面１３ａとのなす角度は０．０５°以上であることが好ましく、より好ましくは０．１°以上である。
角度θが上記範囲外では、この誘電体多層膜フィルタ２０を用いてＥＤＦなどの利得波長特性を平坦化する際に、波長特性のリップルの原因となるガラス基板１１の出射端面１１ａにおける光の干渉を抑制する効果が少なく、リップルを十分に低減できない。
【００１１】
また、誘電体多層膜フィルタ２０において、ガラス基板１１の出射端面１１ａには、ＡＲコートが形成されている。ＡＲコートは、空気とガラスとの界面、すなわち、この例では、ガラス基板１１の出射端面１１ａで生じる光の反射損失を低減させる膜である。さらに、このＡＲコートは、膜による光の干渉を利用して、特定の波長域の光のみの反射を低減することもできる。
ＡＲコートを形成する材料としては、石英（ＳｉＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などが挙げられる。
また、ＡＲコートを形成するには、真空蒸着法、スパッタリング法などの公知の方法が用いられる。
【００１２】
ガラス基板１１としては、石英ガラス、多成分系ガラスなどからなる板が用いられる。ガラス基板１１の厚みは、目的とする誘電体多層膜フィルタの温度特性などに応じて、適宜設定される。
【００１３】
誘電体多層膜１３は、屈折率の異なる膜が複数積層されたものであり、利得波長特性に合わせた透過率を有し、利得波長特性を平坦化する利得平坦化フィルタである。
誘電体多層膜１３は、膜の屈折率や膜数などを変更することにより、透過する光の波長特性を変更することができる。
例えば、屈折率の高い物質としてＴａ_２Ｏ_５、屈折率の低い物質としてＳｉＯ_２を用い、これらの材料からなる膜を交互に複数積層して誘電体多層膜とする。なお、膜数や各膜の材料は用途に応じて種々の条件を設定することができる。
【００１４】
また、誘電体多層膜１３を形成するには、真空蒸着法、スパッタリング法などの公知の方法が用いられる。膜の緻密性、密着度を向上させるには、イオンアシストを併用した真空蒸着法が好適に用いられる。
誘電体多層膜１３の形成時において、一般的に、誘電体多層膜１３が形成されるガラス基板１１に光を入射し、ガラス基板１１を透過した光の光量の変化をモニタすることにより誘電体多層膜１３の厚さを制御する。
この際、誘電体多層膜１３が形成されるガラス基板１１として、楔状の基板を使用すれば、ガラス基板１１の出射端面１１ａにおける光の反射に起因する光量変化のノイズが低減され、より正確に誘電体多層膜１３の厚さを制御することが可能になる。
【００１５】
図３は、本発明の光部品の一例を示す概略構成図である。
図中符号２１は光部品を示し、符号２２は円柱状のコリメータレンズを示し、符号２３は円柱状の第１の光ファイバ保持部材を示し、符号２４は円柱状の第２の光ファイバ保持部材を示し、符号３０は光ファイバ素線を示す。
この例の光部品２１は、上述の誘電体多層膜フィルタ２０と、２つのコリメータレンズ２２、２２と、第１および第２の光ファイバ保持部材２３、２４と、複数の光ファイバ素線３０とから概略構成されている。
【００１６】
光部品２１では、２つのコリメータレンズ２２、２２が、その一方の端面２２ａ、２２ａ同士が対向するように、上述の誘電体多層膜フィルタ２０を挟持し、これらが接着剤などで接合されている。
また、２つのコリメータレンズ２２、２２の他方の端面２２ｂ、２２ｂには、第１の光ファイバ保持部材２３、第２の光ファイバ保持部材２４が、それぞれ、紫外線硬化型樹脂からなる接着剤を介して接合されている。
また、第１の光ファイバ保持部材２３内には、細孔２３ａが形成されている。さらに、第１のポート２５の光ファイバ素線３０が、その先端の被覆層３０ｂが除去されることにより露出した裸光ファイバ部３０ａが、この細孔２３ａ内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
また、第２の光ファイバ保持部材２４内には、細孔２４ａが形成されている。さらに、第２のポート２７用の光ファイバ素線３０が、その先端の被覆層３０ｂが除去されることにより露出した裸光ファイバ部３０ａが、この細孔２４ａ内に挿入されて、接着剤などで固定されている。
この例では、第１のポート２５が入射ポートであり、第２のポート２７は出射ポートである。
【００１７】
コリメータレンズ２２は、アルカリガラスなどからなるロッドレンズ、グリンレンズなどからなり、その屈折率が、光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近付くほど小さくなるように連続的に変化しているものである。
【００１８】
光ファイバ素線３０としては、外径２５０μｍのシングルモード光ファイバまたは偏波保持光ファイバなどが用いられる。
【００１９】
この例の光部品２１にあっては、誘電体多層膜フィルタ２０を構成する誘電体多層膜１３の光の透過、反射の特性を調整することにより、利得波長特性に合わせた透過率を有して、波長特性のリップルを低減して利得波長特性の平坦化を行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の誘電体多層膜フィルタによれば、誘電体多層膜フィルタを構成するガラス基板の出射端面で反射した光は、光軸の異なる反射光となるから、互いに干渉することがない。よって、誘電体多層膜フィルタの波長特性はリップルの抑制された、安定なものとなる。
本発明の光部品によれば、波長特性のリップルが低減された光の合波、分波を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体多層膜フィルタの一例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の誘電体多層膜フィルタの波長特性を示す図である。
【図３】本発明の光部品の一例を示す概略構成図である。
【図４】従来の誘電体多層膜フィルタを示す概略構成図である。
【図５】従来の誘電体多層膜フィルタの波長特性を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・ガラス基板、１１ａ・・・出射端面、１３・・・誘電体多層膜、２０・・・誘電体多層膜フィルタ、２１・・・光部品、２２・・・コリメータレンズ、２３・・・第１の光ファイバ保持部材、２４・・・第２の光ファイバ保持部材、２５・・・第１のポート、２７・・・第２のポート、３０・・・光ファイバ素線

Claims

ガラス基板上に屈折率の異なる薄膜が多層に積層された誘電体多層膜が設けられた誘電体多層膜フィルタであって、
前記ガラス基板は、その出射端面が前記誘電体多層膜の表面に対して斜めに形成された楔状であることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ。
請求項１記載の誘電体多層膜フィルタにおいて、
前記ガラス基板の光の出射端面に、反射防止コートが形成されていることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ。
請求項１または２記載の誘電体多層膜フィルタと、一対のコリメータレンズとを備えた光部品であって、
前記一対のコリメータレンズの間に前記誘電体多層膜フィルタが挟持されたことを特徴とする光部品。