JP2804376B2 - Tunable wavelength filter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重された光信号
から任意の波長の光信号を選択的に、かつ、可変に取り
出す可変波長フィルタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable wavelength filter for selectively and variably extracting an optical signal of an arbitrary wavelength from a wavelength-multiplexed optical signal.
【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
用化されつつあるが、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。理想的には、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。これを周
波数多重通信（ＦＤＭ）と呼び、現在活発に研究されて
いる。この周波数多重通信においては、多数の周波数の
光パルスの中から選択的に任意の周波数の光のみを選び
出す可変波長フィルタが必要となる。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. At present, however, an optical pulse having a specific wavelength is transmitted. It is only. Ideally, if it could transmit a number of different frequency light pulses,
Further, a large amount of information can be transmitted. This is called frequency division multiplexing (FDM) and is being actively studied at present. In this frequency multiplex communication, a variable wavelength filter that selectively selects only light of an arbitrary frequency from light pulses of many frequencies is required.
【０００３】以下に、この種フィルタの複数の従来例に
ついて、図面を参照しながら順を追って説明する。Hereinafter, a plurality of conventional examples of this type of filter will be described step by step with reference to the drawings.
【０００４】図２は、第１の従来例の構成図で、ピエゾ
素子によりエタロンの共振器長を変化させて、共振器波
長を変化させる従来の可変波長フィルタを用いた可変波
長フィルタモジュ−ルを示している。図２において、Ｆ
１，Ｆ２は光ファイバ、Ｌ１，Ｌ２はレンズ、Ｍ１，Ｍ
２はミラ−、ＰＺはピエゾ素子であり、２つのミラ−Ｍ
１，Ｍ２によりエタロンを構成している。FIG. 2 is a block diagram of a first conventional example. A variable wavelength filter module using a conventional variable wavelength filter that changes the resonator wavelength of an etalon by using a piezo element to change the resonator wavelength. Is shown. In FIG. 2, F
1, F2 is an optical fiber, L1, L2 are lenses, M1, M
2 is a mirror, PZ is a piezo element, and two mirrors M
The etalon is constituted by 1, M2.
【０００５】このモジュ−ルでは、ミラ−Ｍ２をピエゾ
素子ＰＺにより光進行方向に移動させることにより、ミ
ラ−Ｍ１，Ｍ２からなるエタロンの共振器長を変化させ
て、その共振器波長を変化させる。In this module, by moving the mirror M2 in the light traveling direction by the piezo element PZ, the resonator length of the etalon composed of the mirrors M1 and M2 is changed to change the resonator wavelength. .
【０００６】また、図３は、第２の従来例の構成図で、
エタロンを機械的に回転させて共振器波長を変化させる
従来の可変波長フィルタを用いた可変波長フィルタモジ
ュ−ルを示している。図において、ＥＴＬがエタロンで
あり、図示しない回転機構により回転作用を受ける。FIG. 3 is a block diagram of a second conventional example.
5 shows a variable wavelength filter module using a conventional variable wavelength filter that changes the resonator wavelength by mechanically rotating an etalon. In the figure, ETL is an etalon, which is rotated by a rotation mechanism (not shown).
【０００７】また、図４は、第３の従来例の構成図で、
ブラッグリフレクタ−をもつ半導体光導波路を用いた可
変波長フィルタを示している。図４において、ＡＲＣは
無反射コ−ト膜、Ｓは基板、Ｇはブラッグリフレクタ−
を構成するグレ−ティング、ＡＣＴは活性層、Ｅ１〜Ｅ
３は電極である。FIG. 4 is a configuration diagram of a third conventional example.
4 shows a variable wavelength filter using a semiconductor optical waveguide having a Bragg reflector. In FIG. 4, ARC is a non-reflective coating film, S is a substrate, and G is a Bragg reflector.
ACT is an active layer, E1 to E
3 is an electrode.
【０００８】この波長フィルタは、図中に示したＸ，
Ｙ，Ｚの各領域への注入電流を制御することで、透過波
長帯を制御するものである。This wavelength filter has X,
The transmission wavelength band is controlled by controlling the injection current into each of the Y and Z regions.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例では、ピエゾ素子ＰＺを駆動するために高電圧が
必要となり、大型の駆動電源を要し、装置の小型化、軽
量化が困難であるという欠点があった。However, in the first conventional example, a high voltage is required to drive the piezo element PZ, a large driving power source is required, and it is difficult to reduce the size and weight of the device. There was a disadvantage.
【００１０】また、第２の従来例の場合も、エタロンを
機械的に駆動するため、装置の小型化、軽量化が困難で
あるという欠点があった。The second conventional example also has the disadvantage that it is difficult to reduce the size and weight of the device because the etalon is driven mechanically.
【００１１】さらに、第３の従来例では、波長掃引幅が
たかだか５ｎｍと少ないという欠点を有している。Further, the third conventional example has a drawback that the wavelength sweep width is as small as 5 nm at most.
【００１２】そこで、上記第１および第２の従来例に示
す機械式フィルタや第３の従来例に示す半導体光導波路
フィルタの欠点を解決するため、エタロン内に液晶を充
填し、これに電圧を印加することによりエタロンの光学
的ギャップを変化させるようにした可変波長フィルタが
提案されている。In order to solve the disadvantages of the mechanical filters shown in the first and second conventional examples and the semiconductor optical waveguide filter shown in the third conventional example, a liquid crystal is filled in an etalon, and a voltage is applied thereto. A tunable wavelength filter has been proposed in which the optical gap of the etalon is changed by applying the voltage.
【００１３】ここで、第４の従来例として、液晶を充填
したエタロンを用いた可変波長フィルタを図５に示し、
併せて図６および図７を用いてその動作原理について説
明する。Here, as a fourth conventional example, a variable wavelength filter using an etalon filled with liquid crystal is shown in FIG.
The principle of operation will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【００１４】図５は、液晶を充填したエタロンを有する
可変波長フィルタの構成図である。図５において、ＧＳ
１，ＧＳ２はガラス基板、ＡＲＣ１，ＡＲＣ２は無反射
コ−ト膜、ＴＥＬ１，ＴＥＬ２は透明電極、Ｍ１，Ｍ２
は誘電体ミラ−、ＯＲＬ１，ＯＲＬ２は液晶配向膜、Ｌ
Ｃは液晶、ＳＰ１，ＳＰ２はスペ−サ、ＥＷ１，ＥＷ２
は液晶に電圧を印加するためのリ−ド線である。ミラ−
Ｍ１，Ｍ２を蒸着したガラス基板ＧＳ１，ＧＳ２（裏面
に無反射コ−トＡＲＣ１，２が施されている）を間隔Ｌ
で平行に配置すると、透過率の波長依存性は次の式で表
される。FIG. 5 is a configuration diagram of a variable wavelength filter having an etalon filled with liquid crystal. In FIG. 5, GS
1, GS2 is a glass substrate, ARC1, ARC2 are non-reflective coating films, TEL1, TEL2 are transparent electrodes, M1, M2
Is a dielectric mirror, ORL1 and ORL2 are liquid crystal alignment films, L
C is a liquid crystal, SP1 and SP2 are spacers, EW1 and EW2
Is a lead wire for applying a voltage to the liquid crystal. Mira
A glass substrate GS1 or GS2 on which M1 or M2 is deposited (an antireflection coating ARC1 or ARC2 is provided on the back surface) is spaced L
, The wavelength dependence of the transmittance is expressed by the following equation.
【００１５】 Ｔ＝１／｛１＋Ｆ sin2 （２πｎＬ／λ）｝ …（１） Ｆ＝４ｒ／（１−ｒ）2 …（２） ここで、ｎはエタロンキャビティの屈折率、λは波長で
ある。T = 1 / {1 + F sin 2 (2πnL / λ)} (1) F = 4r / (1-r) 2 (2) where n is a refractive index of the etalon cavity, and λ is a wavelength. is there.
【００１６】また、図６は透過スペクトルを示してお
り、図６に示すように、図５の可変波長フィルタでは鋭
いピ−クが何本も現れる。このピ−クの半値幅は、ミラ
−Ｍ１，Ｍ２の反射率に依存し、通常反射率９９％のミ
ラ−の場合、フィネス２００以上の鋭いピ−クとなる。
ピ−クの波長λres は λres ＝ｍ／ｎＬ …（３） で表される。FIG. 6 shows a transmission spectrum. As shown in FIG. 6, a number of sharp peaks appear in the variable wavelength filter of FIG. The half width of this peak depends on the reflectivity of the mirrors M1 and M2. In the case of a mirror having a reflectivity of 99%, a sharp peak having a finesse of 200 or more is obtained.
The wavelength λres of the peak is represented by λres = m / nL (3).
【００１７】ミラ−Ｍ１，Ｍ２上に配向膜を塗布して、
反平行ラビング処理を施し、ネマチック形液晶を充填す
ると、図７の（ａ）に示すように液晶ＬＣが配向する。
なお、ＬＣＭは液晶分子である。液晶分子ＬＣＭは大き
な誘電異方性（ｎe ，ｎo ）を持ち、入射光の偏光方向
が液晶ＬＣの配向方向と一致すると、この光はｎe の屈
折率を感じる。この状態で電圧を印加すると、図７の
（ｂ）に示すように液晶分子ＬＣＭが立ち上がり、偏光
は屈折率がｎe→ｎo へ変化するのを感じる。このた
め、上記式（３）によりピ−ク波長は液晶層ＬＣへの電
圧を印加することによりシフトしていく。An orientation film is coated on the mirrors M1 and M2,
When anti-parallel rubbing treatment is performed and a nematic liquid crystal is filled, the liquid crystal LC is oriented as shown in FIG.
LCM is a liquid crystal molecule. The liquid crystal molecules LCM have a large dielectric anisotropy (ne, no), and when the polarization direction of the incident light coincides with the alignment direction of the liquid crystal LC, this light has a refractive index of ne. When a voltage is applied in this state, the liquid crystal molecule LCM rises as shown in FIG. 7B, and the polarized light feels that the refractive index changes from ne to no. Therefore, the peak wavelength shifts by applying a voltage to the liquid crystal layer LC according to the above equation (3).
【００１８】しかし、この液晶を用いた可変波長フィル
タを光ファイバに接続しようとした場合、ｐ，ｓ偏光に
対して２本のピ−クが現れ、その透過率が光の偏波の方
向に大きく依存するため、偏波保持ファイバ等の特殊な
ファイバを用いなくてはならないという欠点があった。However, when an attempt is made to connect a tunable wavelength filter using this liquid crystal to an optical fiber, two peaks appear for p and s polarized light, and the transmittance of the peak changes in the direction of polarization of light. There is a drawback that a special fiber such as a polarization maintaining fiber must be used because it largely depends.
【００１９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、偏波依存性のない可変波長フィ
ルタを提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a variable wavelength filter having no polarization dependence.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、透明基板、透明電極、ミラ−、液晶用
配向膜、液晶層、液晶用配向膜、ミラ−、透明電極、透
明基板を表記した順に積層した可変波長フィルタにおい
て、前記液晶層を、ホモジニアス配向され、かつ、配向
方向が互いに直交するようにして並列に配置された二つ
の層から構成すると共に、液晶層の両側に配置される透
明電極を各液晶層毎に対応して別個に設け、かつ、前記
各透明基板の光入出射面に対向して配置され、入射光を
電界方向が互いに直交する二つの偏光に分離し、各偏光
をそれぞれその電界ベクトルと一致する配向方向の液晶
層へ入射させる一方、各液晶層から出射した二つの偏光
を合成する手段と、前記各液晶層を個別に駆動する交流
電源とを設けた。In order to achieve the above object, the present invention provides a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, an alignment film for liquid crystal, a liquid crystal layer, an alignment film for liquid crystal, a mirror, a transparent electrode, and a transparent substrate. In the variable wavelength filter laminated in the order described, the liquid crystal layer is homogeneously aligned, and is composed of two layers arranged in parallel so that the alignment directions are orthogonal to each other, and arranged on both sides of the liquid crystal layer A transparent electrode is provided separately for each liquid crystal layer, and is disposed to face the light incident / exit surface of each transparent substrate, and separates incident light into two polarized lights whose electric field directions are orthogonal to each other. A means for combining the two polarized lights emitted from the respective liquid crystal layers while allowing each polarized light to enter the liquid crystal layer in the alignment direction corresponding to the electric field vector, and an AC power supply for individually driving the respective liquid crystal layers. Was.
【００２１】[0021]
【作用】本発明によれば、当該可変波長フィルタへの入
射光は、２本の電界方向が直交する偏光ビ−ムに分離さ
れる。分離された各偏光ビ−ムは、それぞれの電界ベク
トルと配向方向が一致する液晶層への光路へ導かれ、さ
らに、透明基板、透明電極、ミラ−および液晶配向膜を
通過して各液晶層へ入射される。According to the present invention, the light incident on the variable wavelength filter is separated into two polarized beams whose electric field directions are orthogonal to each other. Each of the separated polarized beams is guided to an optical path to a liquid crystal layer whose alignment direction matches the respective electric field vectors, and further passes through a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, and a liquid crystal alignment film to form each liquid crystal layer. Incident on
【００２２】ここで、それぞれのキャビティの共振波長
が一致するように、各透明電極を介して各液晶層に印加
される交流電源による印加電圧が制御される。これによ
り、２本の偏光ビ−ムに対して共振波長が全く同じにな
る。Here, the voltage applied by the AC power supply applied to each liquid crystal layer via each transparent electrode is controlled so that the resonance wavelengths of the respective cavities coincide with each other. As a result, the resonance wavelength is exactly the same for the two polarized beams.
【００２３】各液晶層を通過した偏光ビ−ムは、液晶配
向膜、ミラ−、透明電極および透明基板を通過した後、
合成され１本の光ビ−ムとして当該可変波長フィルタか
ら出射される。The polarized beam that has passed through each liquid crystal layer passes through a liquid crystal alignment film, a mirror, a transparent electrode, and a transparent substrate.
The combined light is emitted from the variable wavelength filter as one light beam.
【００２４】[0024]
【実施例】図１は、本発明に係る可変波長フィルタの第
１の実施例を示す構成図である。図１において、ＧＳ
１，ＧＳ２はガラス基板、ＴＥＬ１ａ，ＴＥＬ２ａ，Ｔ
ＥＬ１ｂ，ＴＥＬ２ｂは透明電極、Ｍ１，Ｍ２は誘電体
ミラ−、ＯＲＬ１ａ，ＯＲＬ２ａ，ＯＲＬ１ｂ，ＯＲＬ
２ｂは液晶配向膜、ＬＣａ，ＬＣｂは例えばネマチック
液晶からなる液晶層、ＳＰａ，ＳＰｂはスペ−サ、ＤＲ
Ｐ１，ＤＲＰ２は複屈折プリズム、ＡＳａ，ＡＳｂは駆
動用交流電源、ＥＷａ，ＥＷｂは交流電源ＡＳａ，ＡＳ
ｂと透明電極ＴＥＬ１ａ，ＴＥＬ２ａおよびＴＥＬ１
ｂ，ＴＥＬ２ｂとを接続するリ−ド線である。また、図
中の黒丸「●」はｐ偏光を、縦線「｜」はｓ偏光を示し
ている。なお、図１において、図面の簡単化のため断面
を示すハッチングを省略している。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a variable wavelength filter according to the present invention. In FIG. 1, GS
1, GS2 is a glass substrate, TEL1a, TEL2a, T
EL1b and TEL2b are transparent electrodes, M1 and M2 are dielectric mirrors, ORL1a, ORL2a, ORL1b and ORL.
2b is a liquid crystal alignment film, LCa and LCb are liquid crystal layers made of, for example, a nematic liquid crystal, SPa and SPb are spacers, DR
P1 and DRP2 are birefringent prisms, ASa and ASb are driving AC power supplies, and EWa and EWb are AC power supplies ASa and AS.
b and transparent electrodes TEL1a, TEL2a and TEL1
b, TEL2b. In the figure, a black circle “●” indicates p-polarized light, and a vertical line “|” indicates s-polarized light. In FIG. 1, hatching indicating a cross section is omitted for simplification of the drawing.
【００２５】図１の可変波長フィルタは、後記する作製
工程を経ることにより、複屈折プリズムＤＰＲ１、ガラ
ス基板ＧＳ１、透明電極ＴＥＬ１（ａ，ｂ）、誘電体ミ
ラ−Ｍ１、液晶配向膜ＯＲＬ１（ａ，ｂ）、液晶層ＬＣ
（ａ，ｂ）、液晶配向膜ＯＲＬ２（ａ，ｂ）、誘電体ミ
ラ−Ｍ２、透明電極ＴＥＬ２（ａ，ｂ）、ガラス基板Ｇ
Ｓ２および複屈折プリズムＤＲＰ２を表記した順に積層
するようにして構成されている。なお、添字ａ，ｂをカ
ッコ内に付した部材、すなわち透明電極ＴＥＬ１ａとＴ
ＥＬ１ｂ、液晶配向膜ＯＲＬ１ａと，ＯＲＬ１ｂ、液晶
層ＬＣａとＬＣｂ、液晶配向膜ＯＲＬ２ａとＯＲＬ２ｂ
並びに透明電極ＴＥＬ２ａとＴＥＬ２ｂとは、光進行方
向に対して互いに並列に配置されている。The tunable wavelength filter shown in FIG. 1 is manufactured through a manufacturing process described later to form a birefringent prism DPR1, a glass substrate GS1, a transparent electrode TEL1 (a, b), a dielectric mirror M1, a liquid crystal alignment film ORL1 (a , B), liquid crystal layer LC
(A, b), liquid crystal alignment film ORL2 (a, b), dielectric mirror M2, transparent electrode TEL2 (a, b), glass substrate G
It is configured such that S2 and the birefringent prism DRP2 are stacked in the order described. Note that the members with the subscripts a and b in parentheses, that is, the transparent electrodes TEL1a and T
EL1b, liquid crystal alignment films ORL1a and ORL1b, liquid crystal layers LCa and LCb, liquid crystal alignment films ORL2a and ORL2b
The transparent electrodes TEL2a and TEL2b are arranged in parallel with each other in the light traveling direction.
【００２６】また、液晶層ＬＣは、ホモジニアス配向さ
れ、液晶配向膜ＯＲＬ１ａ，ＯＲＬ２ａと液晶配向膜Ｏ
ＲＬ１ｂ，ＯＲＬ２ｂとの表面処理の違いにより、配向
方向が互いに直交するように配向処理されて、二つの層
ＬＣａ，ＬＣｂに区分けされている。具体的には、液晶
層ＬＣａにおける液晶分子の方向はｓ偏光の電界ベクト
ル方向と一致し、液晶層ＬＣｂにおける液晶分子の方向
はｐ偏光の電界ベクトル方向と一致する。このため、ｐ
偏光およびｓ偏光は電圧無印加時には液晶の屈折率ｎe
を感じ、電圧を印加していくと屈折率がｎe →ｎo へ減
少するのを感じる。The liquid crystal layer LC is homogeneously aligned, and the liquid crystal alignment films ORL1a and ORL2a and the liquid crystal alignment film O
Due to the difference in the surface treatment between RL1b and ORL2b, the alignment treatment is performed so that the alignment directions are orthogonal to each other, and divided into two layers LCa and LCb. Specifically, the direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LCa matches the direction of the s-polarized electric field vector, and the direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer LCb matches the direction of the p-polarized electric field vector. Therefore, p
Polarized light and s-polarized light have the refractive index ne
It is felt that the refractive index decreases from ne to no as voltage is applied.
【００２７】複屈折プリズムＤＲＰ１，ＤＲＰ２は、外
部からの入射光をｐ偏光とｓ偏光とに分離し、ｐ偏光を
液晶層ＬＣｂに入射させると共に、ｓ偏光を液晶層ＬＣ
ａに入射させ、一方、各液晶層ＬＣａおよびＬＣｂを通
過したｐ偏光およびｓ偏光を合成する。The birefringent prisms DRP1 and DRP2 separate incident light from the outside into p-polarized light and s-polarized light, make the p-polarized light incident on the liquid crystal layer LCb, and convert the s-polarized light into the liquid crystal layer LC.
Then, p-polarized light and s-polarized light that have passed through each of the liquid crystal layers LCa and LCb are combined.
【００２８】交流電源ＡＳａ，ＡＳｂは、液晶層ＬＣ
ａ，ＬＣｂに対して個別に電圧印加制御を行うために設
けられている。これは、本可変波長フィルタの２本のビ
−ムに対するキャビティギャップが正確に同じであれ
ば、２本のｓ，ｐ偏光ビ−ムに対して共振波長は全く同
じとなり、偏波依存性の無い可変波長フィルタを実現で
きるが、実際には、キャビティギャップを広い面積に亘
って均一に制御するのは困難であるとの理由に基づき、
二つの液晶層ＬＣａ，ＬＣｂを個別に駆動することによ
り、両者の共振波長を一致させるために設けられてい
る。The AC power supplies ASa and ASb are connected to the liquid crystal layer LC.
It is provided to individually control the voltage application to a and LCb. This is because if the cavity gap for the two beams of the tunable wavelength filter is exactly the same, the resonance wavelengths for the two s, p polarized beams are exactly the same, and the polarization dependence Although it is possible to realize a tunable wavelength-free filter, in practice, it is difficult to uniformly control the cavity gap over a large area,
It is provided to drive the two liquid crystal layers LCa and LCb individually so as to make the resonance wavelengths of the two liquid crystal layers LCa and LCb coincide.
【００２９】次に、図１の可変波長フィルタの作製方法
について説明する。Next, a method of manufacturing the variable wavelength filter shown in FIG. 1 will be described.
【００３０】まず、面精度λ／２０、厚さ６mmを有する
一対のガラス基板ＧＳ１，ＧＳ２上全面に、インジウム
チンオキサイド（ＩＴＯ）を５０ｎｍ厚にスパッタ法に
よって形成する。次いで、フォト加工によって、ＩＴＯ
の中心部を１０μｍエッチングし電気的にコンタクトし
ないＩＴＯの２面を作製する。次に、全面に1.52μｍ帯
において反射率９９％の誘電体ミラ−を形成する。First, indium tin oxide (ITO) is formed to a thickness of 50 nm by sputtering over the entire surface of a pair of glass substrates GS1 and GS2 having a surface accuracy of λ / 20 and a thickness of 6 mm. Next, by photo processing, ITO
Is etched by 10 μm to form two surfaces of ITO which are not electrically contacted. Next, a dielectric mirror having a reflectivity of 99% in the 1.52 μm band is formed on the entire surface.
【００３１】次に、ＳｉＯ2 斜方蒸着膜を全面に蒸着す
る。その際、ガラス基板ＧＳ１，ＧＳ２を対向させた
時、その斜方軸の方向が反平行になるようにする。次
に、フォト加工によって片方のＩＴＯの上に乗っている
ＳｉＯ2 をエッチングにより除去する。レジスト膜を乗
せた状態で、さらに、ＳｉＯ2 膜を蒸着する。その際、
斜方蒸着膜の斜方方向は前に付けた膜と直交し、さら
に、ガラス基板ＧＳ１，ＧＳ２を対向させた場合、反平
行になるようにする。その後、リフトオフしてレジスト
上のＳｉＯ2 を取り除く。その結果、一枚のガラス基板
ＧＳ１またはＧＳ２上には、互いに斜方軸の方向が直角
になるような二つの斜方膜が形成されることになる。Next, a SiO 2 oblique deposition film is deposited on the entire surface. At this time, when the glass substrates GS1 and GS2 are opposed to each other, the directions of the oblique axes are set to be antiparallel. Next, SiO 2 on one of the ITOs is removed by etching by photo processing. With the resist film placed thereon, an SiO 2 film is further deposited. that time,
The oblique direction of the obliquely deposited film is orthogonal to the film attached in front, and is antiparallel when the glass substrates GS1 and GS2 are opposed to each other. Thereafter, lift-off is performed to remove SiO 2 on the resist. As a result, two oblique films are formed on one glass substrate GS1 or GS2 such that the directions of the oblique axes are perpendicular to each other.
【００３２】次に、１５μｍの液晶用スペ−サＳＰ１，
ＳＰ２を紫外線硬化接着剤に混ぜ、これをガラス基板Ｇ
Ｓ１，ＧＳ２の端に塗布し、２枚のガラスを張り合わせ
る。その際、対向するミラ−Ｍ１，Ｍ２面が互いに平行
となるように調整し、紫外線を照射して接着を完了す
る。その後、ネマチック形の液晶を充填する。その後１
１０℃で熱処理する。この時点で二つの液晶層ＬＣａ，
ＬＣｂの液晶分子は各層でホモジニアス配向し、その方
向は互いに直交する。次に、複屈折プリズムＤＲＰ１，
ＤＲＰ２を各ガラス基板ＧＳ１，ＧＳ２の外側面（光入
射出端面）に取り付ける。Next, a 15 μm liquid crystal spacer SP1,
SP2 is mixed with an ultraviolet curing adhesive, and this is mixed with a glass substrate G.
It is applied to the ends of S1 and GS2, and two glass sheets are laminated. At this time, the mirrors M1 and M2 facing each other are adjusted so as to be parallel to each other, and are irradiated with ultraviolet rays to complete the bonding. After that, a nematic liquid crystal is filled. Then one
Heat treatment at 10 ° C. At this point, the two liquid crystal layers LCa,
The liquid crystal molecules of LCb are homogeneously aligned in each layer, and the directions are orthogonal to each other. Next, the birefringent prisms DRP1,
DRP2 is attached to the outer surface (light incident / exit end surface) of each of the glass substrates GS1 and GS2.
【００３３】次に、コリメ−タレンズ付きのシングルモ
−ド光ファイバを当該可変波長フィルタの光入射側（例
えば複屈折プリズムＤＲＰ１側）と出射側（例えば複屈
折プリズムＤＲＰ２側）に取り付け、出射光強度が最大
になるように、複屈折プリズムＤＲＰ１，ＤＲＰ２およ
び光ファイバの位置を調整する。Next, a single-mode optical fiber with a collimator lens is attached to the light incident side (for example, the birefringent prism DRP1 side) and the output side (for example, the birefringent prism DRP2 side) of the variable wavelength filter, and the output light intensity is obtained. The positions of the birefringent prisms DRP1 and DRP2 and the optical fiber are adjusted so that is maximized.
【００３４】実際に、上記した方法により作製した可変
波長フィルタの特性を測定した。このとき、光源として
1.5 μｍ帯のス−パ−ルミネセントダイオ−ドを用い、
出射側には光スペクトルアナライザを配置した。The characteristics of the tunable wavelength filter manufactured by the above-described method were actually measured. At this time, as a light source
Using a super luminescent diode in the 1.5 μm band,
An optical spectrum analyzer was arranged on the emission side.
【００３５】図８の(a) は、この測定において電圧を印
加していない場合の透過スペクトルを示している。同図
に示すように、電圧無印加の場合には、Ａ，Ｂ１対の非
常に鋭いピ−クが５０ｎｍ間隔で観測された。このＡ，
Ｂのピ−クは、それぞれｐ偏光およびｓ偏光に対応して
いる。FIG. 8A shows a transmission spectrum when no voltage is applied in this measurement. As shown in the figure, when no voltage was applied, very sharp peaks of the pair A and B were observed at intervals of 50 nm. This A,
B peaks correspond to p-polarized light and s-polarized light, respectively.
【００３６】次に、５Ｖの電圧を交流電源ＡＳａ，ＡＳ
Ｂによって液晶層ＬＣａ，ＬＣｂに対し印加した。図８
の(b) は、この時の透過スペクトルを示している。同図
に示すように、両層に５Ｖの電圧を印加した場合には、
各ピ−クは１５ｎｍ短波長側へシフトした。Next, a voltage of 5 V is applied to AC power supplies ASa, AS
B applied to the liquid crystal layers LCa and LCb. FIG.
(B) shows the transmission spectrum at this time. As shown in the figure, when a voltage of 5 V is applied to both layers,
Each peak shifted to a shorter wavelength of 15 nm.
【００３７】次に、交流電源ＡＳａによる印加電圧を変
えて、Ａ，Ｂのピ−クが重なるように調整した。この時
の交流電源ＡＳａの電圧は5.3 Ｖであった。図８の(c)
は、この時の透過スペクトルを示している。同図に示す
ように、一方の液晶層ＬＣａへの印加電圧を変化させた
場合には、Ａ，Ｂのピ−クが重なっており、１本のピ−
クとなる。Next, the voltage applied by the AC power supply ASa was changed so that the peaks of A and B overlapped. At this time, the voltage of the AC power supply Asa was 5.3 V. FIG. 8 (c)
Shows the transmission spectrum at this time. As shown in the figure, when the voltage applied to one of the liquid crystal layers LCa is changed, the peaks of A and B overlap and one peak is obtained.
And
【００３８】この時、光ファイバに対し多少の曲げを与
える等して偏波の状態を変化させても、透過スペクトル
に変化は見られなかった。At this time, no change was observed in the transmission spectrum even when the polarization state was changed by giving a slight bending to the optical fiber.
【００３９】以上説明したように、本第１の実施例によ
れば、偏波の方向に依存しない可変波長フィルタを実現
できる。As described above, according to the first embodiment, a tunable wavelength filter independent of the direction of polarization can be realized.
【００４０】図９は、本発明に係る可変波長フィルタの
第２の実施例を示す構成図である。本第２の実施例が前
記第１の実施例と異なる点は、ｐ偏光およびｓ偏光の分
離・合成に複屈折プリズムを用いる代わりに、ｐ偏光は
透過させｓ偏光は入射方向に対して９０度の方向へ反射
する偏光ビ−ムスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ２と、反射
ミラ−ＲＭ１，ＲＭ２を用いたことにある。FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the variable wavelength filter according to the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that instead of using a birefringent prism for separating and combining p-polarized light and s-polarized light, p-polarized light is transmitted and s-polarized light That is, the polarizing beam splitters PBS1 and PBS2 that reflect light in the direction of the angle and the reflection mirrors RM1 and RM2 are used.
【００４１】このような構成を有する第２の実施例にお
いても、前記第１の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。In the second embodiment having such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明してように、本発明によれば、
入射光を２つの電界方向が直交する偏光に分離し、それ
ぞれの電界ベクトルと液晶分子の配向方向を一致させた
二つの液晶層を設け、これに光ファイバからの光を入射
させて、各層の電圧を制御することによりそれぞれの光
ビ−ムに対して共振波長を一致させ、その後再び二つの
光ビ−ムを合成するようにしたので、偏波の方向に依存
しない可変波長フィルタを実現できる。As described above, according to the present invention,
The incident light is separated into polarized light whose two electric field directions are orthogonal to each other, and two liquid crystal layers in which the respective electric field vectors are aligned with the alignment directions of the liquid crystal molecules are provided. Light from an optical fiber is incident on the two liquid crystal layers. By controlling the voltage, the resonance wavelength of each optical beam is matched, and then the two optical beams are combined again, so that a variable wavelength filter independent of the direction of polarization can be realized. .
【図１】本発明に係るの可変波長フィルタの第１の実施
例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a tunable wavelength filter according to the present invention.
【図２】第１の従来例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a first conventional example.
【図３】第２の従来例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second conventional example.
【図４】第３の従来例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third conventional example.
【図５】第４の従来例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth conventional example.
【図６】図５の可変波長フィルタの透過スペクトルを示
す図である。6 is a diagram showing a transmission spectrum of the variable wavelength filter of FIG.
【図７】図５の可変波長フィルタの動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the variable wavelength filter of FIG. 5;
【図８】図１の可変波長フィルタの透過スペクトルを示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a transmission spectrum of the variable wavelength filter of FIG. 1;
【図９】本発明に係る可変波長フィルタの第２の実施例
を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing a second embodiment of the variable wavelength filter according to the present invention.
ＧＳ１，ＧＳ２…ガラス基板 ＴＥＬ１ａ，ＴＥＬ１ｂ，ＴＥＬ２ａ，ＴＥＬ２ｂ…透
明電極 Ｍ１，Ｍ２…誘電体ミラ− ＯＲＬ１ａ，ＯＲＬ１ｂ，ＯＲＬ２ａ，ＯＲＬ２ｂ…液
晶配向膜 ＬＣａ，ＬＣｂ…液晶層 ＤＲＰ１，ＤＲＰ２…複屈折プリズム ＡＳａ，ＡＳｂ…駆動用交流電源 ＰＢＳ１，ＰＢＳ２…偏光ビ−ムスプリッタ ＲＭ１，ＲＭ２…反射ミラ−GS1, GS2: glass substrate TEL1a, TEL1b, TEL2a, TEL2b: transparent electrode M1, M2: dielectric mirror ORL1a, ORL1b, ORL2a, ORL2b: liquid crystal alignment film LCa, LCb: liquid crystal layer DRP1, DRP2: birefringent prism ASa, ASb: AC power supply for driving PBS1, PBS2: Polarizing beam splitter RM1, RM2: Reflecting mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 510 G02B 6/00 306──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 510 G02B 6/00 306
Claims (1)
向膜、液晶層、液晶用配向膜、ミラ−、透明電極、透明
基板を表記した順に積層した可変波長フィルタにおい
て、前記液晶層を、ホモジニアス配向され、かつ、配向
方向が互いに直交するようにして並列に配置された二つ
の層から構成すると共に、液晶層の両側に配置される透
明電極を各液晶層毎に対応して別個に設け、かつ、前記
各透明基板の光入出射面に対向して配置され、入射光を
電界方向が互いに直交する二つの偏光に分離し、各偏光
をそれぞれその電界ベクトルと一致する配向方向の液晶
層へ入射させる一方、各液晶層から出射した二つの偏光
を合成する手段と、前記各液晶層を個別に駆動する交流
電源とを設けたことを特徴とする可変波長フィルタ。1. A variable wavelength filter in which a transparent substrate, a transparent electrode, a mirror, an alignment film for liquid crystal, a liquid crystal layer, an alignment film for liquid crystal, a mirror, a transparent electrode, and a transparent substrate are laminated in the stated order. , Homogeneously aligned, and, composed of two layers arranged in parallel so that the orientation direction is orthogonal to each other, and transparent electrodes arranged on both sides of the liquid crystal layer separately for each liquid crystal layer And a liquid crystal arranged in a direction opposite to the light entrance / exit surface of each of the transparent substrates, separating incident light into two polarized lights whose electric field directions are orthogonal to each other, and each polarized light having an alignment direction corresponding to its electric field vector. A variable wavelength filter, comprising: means for combining two polarized lights emitted from each liquid crystal layer while being incident on the layers, and an AC power supply for individually driving each of the liquid crystal layers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3013575A JP2804376B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Tunable wavelength filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3013575A JP2804376B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Tunable wavelength filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248515A JPH04248515A (en) | 1992-09-04 |
| JP2804376B2 true JP2804376B2 (en) | 1998-09-24 |
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ID=11836968
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|---|---|---|---|
| JP3013575A Expired - Lifetime JP2804376B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Tunable wavelength filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804376B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200003873A1 (en) * | 2017-04-20 | 2020-01-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical scanning device, photoreceiver device, and photodetection system |
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|---|---|---|---|---|
| US7035484B2 (en) * | 2002-04-12 | 2006-04-25 | Xtellus, Inc. | Tunable optical filter |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP3013575A patent/JP2804376B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200003873A1 (en) * | 2017-04-20 | 2020-01-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical scanning device, photoreceiver device, and photodetection system |
| US11644540B2 (en) * | 2017-04-20 | 2023-05-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical scanning device, photoreceiver device, and photodetection system |
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|---|---|
| JPH04248515A (en) | 1992-09-04 |
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