JP3517409B2 - Optical signal analyzer - Google Patents
Optical signal analyzerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光信号のスペクトル
を分析するための光信号分析装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical signal analyzer for analyzing the spectrum of an optical signal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来例えば特開平５−２４８９５２号に
示されるように、印加電圧によってキャビティ長が変化
するエタロン分光器を用いて、その電圧を連続的に変化
させてエタロンを透過する波長の光を変化させて光スペ
クトルを分析するようにした光スペクトルアナライザが
提案されている。又特開平６−７４８２４号には、入力
信号し応じて平行光を回折する光変調器を用いた光スペ
クトルアナライザが提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-248952, an etalon spectroscope whose cavity length is changed by an applied voltage is used to continuously change the voltage and transmit light of a wavelength which is transmitted through the etalon. There has been proposed an optical spectrum analyzer in which the optical spectrum is analyzed by changing the. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-74824 proposes an optical spectrum analyzer using an optical modulator that diffracts parallel light in response to an input signal.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】光通信分野においては
多数の波長成分を多重する光波長多重通信方式（ＷＤＭ
通信方式）が採用されつつある。この方式では１本の光
ファイバ中を伝播する多波長信号に対して特定波長成分
の光信号の強度を調整したり、各波長の光強度を揃えた
い場合がある。従来の光減衰器では波長選択性機能を有
していないため、１本の光ファイバ中を伝送する多波長
信号から所望の波長成分のみを分岐して取り出し（ドロ
ップし）、光強度を所望のレベルに減衰させ、更に元の
光ファイバに戻す（アド）ようにしなければならない。In the field of optical communication, an optical wavelength division multiplexing system (WDM) for multiplexing a large number of wavelength components is used.
Communication method) is being adopted. In this method, there are cases where it is desired to adjust the intensity of an optical signal of a specific wavelength component with respect to a multi-wavelength signal propagating in one optical fiber or to make the optical intensities of respective wavelengths uniform. Since a conventional optical attenuator does not have a wavelength selective function, only a desired wavelength component is branched and extracted (dropped) from a multi-wavelength signal transmitted in one optical fiber to obtain a desired optical intensity. It must be attenuated to a level and then added back to the original optical fiber.
【０００４】又波長多重光信号についてどのような波長
が実際に信号として含まれているかを検出するために簡
単な構成の光スペクトルアナライザが求められている。
しかるに従来の光スペクトルアナライザは以下のような
問題点があった。エタロン等を用いた光分光器では、波
長変化の範囲があまり広くとれず、広い範囲のスペクト
ラムを検出することが難しい。又光の分解能を十分に確
保することが難しい。There is also a demand for an optical spectrum analyzer having a simple structure for detecting what kind of wavelength is actually included in a wavelength-multiplexed optical signal.
However, the conventional optical spectrum analyzer has the following problems. An optical spectroscope using an etalon or the like cannot detect a wide range of wavelength changes, and it is difficult to detect a spectrum in a wide range. Further, it is difficult to secure sufficient light resolution.
【０００５】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、広い範囲で分解能の高い光ス
ペクトラムアナライザを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide an optical spectrum analyzer having a high resolution in a wide range.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、透明光学基板の上に少なくとも２種類の異なる屈折
率をもつ誘電体薄膜を交互に積層して形成された誘電体
多層膜フィルタ素子と、前記誘電体多層膜フィルタ素子
を押圧するための圧電アクチュエータと、前記誘電体多
層膜フィルタ素子と圧電アクチュエータとを挟み込む保
持部と、前記圧電アクチュエータに電圧を連続して変化
する電圧を供給する可変電圧源と、前記誘電体多層膜フ
ィルタ素子を通過する光信号を受光する受光部と、前記
可変電圧源の電圧に対応して前記受光部から得られる信
号のレベルを出力するように制御する制御部と、を具備
し、前記圧電アクチュエータに連続して変化する電圧を
印加し、その圧電効果により誘電体多層膜を押圧し、そ
の物理的膜厚を変化させることにより特定の波長の光に
対する透過率を変化させ、これに伴う電圧レベルを出力
するようにしたものである。The invention according to claim 1 of the present application is a dielectric multilayer filter formed by alternately laminating at least two kinds of dielectric thin films having different refractive indexes on a transparent optical substrate. An element, a piezoelectric actuator for pressing the dielectric multilayer filter element, a holding portion that sandwiches the dielectric multilayer filter element and the piezoelectric actuator, and a voltage that continuously changes the voltage to the piezoelectric actuator. Variable voltage source, a light receiving section for receiving an optical signal that passes through the dielectric multilayer film filter element, and control to output the level of the signal obtained from the light receiving section corresponding to the voltage of the variable voltage source. And a control unit for controlling the voltage applied to the piezoelectric actuator, continuously changing the voltage, pressing the dielectric multilayer film by the piezoelectric effect, and changing the physical film thickness. Varying the transmittance of light with a particular wavelength by causing, in which to output a voltage level associated therewith.
【０００７】本願の請求項２の発明は、請求項１の光信
号分析装置において、前記誘電体多層膜フィルタ素子
は、少なくとも１つのキャビティを有するバンドパスフ
ィルタ構造の誘電体多層膜フィルタ素子であることを特
徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the optical signal analyzer according to the first aspect, the dielectric multilayer filter element is a dielectric multilayer filter element having a bandpass filter structure having at least one cavity. It is characterized by that.
【０００８】本願の請求項３の発明は、請求項１又は２
の光信号分析装置において、前記圧電アクチュエータ
は、前記誘電体多層膜フィルタ素子の多層膜に垂直方向
に押圧するように構成されていることを特徴とするもの
である。The invention of claim 3 of the present application is the same as that of claim 1 or 2.
In the optical signal analyzer of the above item, the piezoelectric actuator is configured to press the multilayer film of the dielectric multilayer film filter element in a vertical direction.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明では、光信号分析装置を実
現するために、圧電アクチュエータを利用して誘電体多
層膜の膜厚を一律に変化させることによって、波長を変
化させたバンドパスフィルタを用いることとする。まず
弾性効果による変形について、図２を用いて説明する。
今、等方な３次元の物質におけるフックの法則による
と、Ｘ，Ｙ及びＺの各方向に生じる歪み成分（strain）
εX ，εY ，εZ は次式で表すことができる。
εX ＝αＴ＋［σX −ν（σY ＋σZ ）］／Ｅ （１）
εY ＝αＴ＋［σY −ν（σZ ＋σX ）］／Ｅ （２）
εZ ＝αＴ＋［σZ −ν（σX ＋σY ）］／Ｅ （３）
ここで、αは熱膨張係数、Ｔは温度、σX ，σY ，σZ
は応力成分（stress）である。νはポアソン比（Poisso
n ’s ratio ）、Ｅはヤング率(Elasticity of Modulu
s) である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, in order to realize an optical signal analyzer, a bandpass filter in which the wavelength is changed by uniformly changing the film thickness of a dielectric multilayer film using a piezoelectric actuator. Will be used. First, the deformation due to the elastic effect will be described with reference to FIG.
Now, according to Hooke's law in isotropic three-dimensional matter, strain components generated in the X, Y, and Z directions
ε X , ε Y , and ε Z can be expressed by the following equations. ε X = αT + [σ X -ν (σ Y + σ Z)] / E (1) ε Y = αT + [σ Y -ν (σ Z + σ X)] / E (2) ε Z = αT + [σ Z - ν (σ X + σ Y )] / E (3) where α is the coefficient of thermal expansion, T is the temperature, σ X , σ Y , σ Z
Is a stress component. ν is the Poisson's ratio (Poisso
n's ratio), E is Young's modulus (Elasticity of Modulu
s).
【００１０】今、熱膨張効果（αＴ）は除いて、Ｙ方向
より応力σY を印加する場合を考える。この場合
（１）、（２）、（３）式は次式のように書き直せる。
εX ＝−（ν／Ｅ）σY （４）
εY ＝ （１／Ｅ）σY （５）
εZ ＝−（ν／Ｅ）σY （６）
これらの式は、さらに、
εX ＝εZ ＝−νεY （７）
と書き表せる。従って、図２に示すようにεY の圧縮歪
みはＸ，Ｚ方向には（７）式で表せる大きさの膨張歪み
となって現れることが分かる。Now, consider the case where the stress σ Y is applied in the Y direction, excluding the thermal expansion effect (αT). In this case, equations (1), (2), and (3) can be rewritten as the following equation. ε X = - (ν / E ) σ Y (4) ε Y = (1 / E) σ Y (5) ε Z = - (ν / E) σ Y (6) These equations are further, epsilon X = Ε Z = −νε Y (7) Therefore, as shown in FIG. 2, it can be seen that the compressive strain of ε Y appears in the X and Z directions as an expansive strain of a magnitude that can be expressed by equation (7).
【００１１】我々は、この弾性効果を光信号分析装置に
利用することとした。圧電アクチュエータはその圧電効
果によって、電気的な印加電圧に比例してミクロン単位
で膨張する。これまで圧電アクチュエータは、ドットプ
リンタヘッド、インクジェットプリンタヘッド、弁駆
動、カメラのオートフォーカス用リニアモータ等に使用
されてきた。圧電アクチュエータは、例えば１００ｋｇ
／ｃｍ2 以上の大きな発生応力を電気機械変換効率５０
％以上の効率で発生する特長を有している。更に駆動に
おいてはノイズレスで且つ超小型（１ｃｍ3 程度）であ
る等の利点がある。We decided to utilize this elastic effect in an optical signal analyzer. The piezoelectric effect causes the piezoelectric actuator to expand in micron units in proportion to an electric applied voltage. So far, piezoelectric actuators have been used in dot printer heads, inkjet printer heads, valve drives, linear motors for camera autofocus, and the like. Piezoelectric actuator, for example, 100kg
Electromechanical conversion efficiency of 50 / cm 2 or more
It has the characteristic that it occurs with an efficiency of over%. Further, in driving, there is an advantage that it is noiseless and is very small (about 1 cm 3 ).
【００１２】そこで本実施の形態では図１に示すよう
に、透明光学基板１の上に２種類の異なる高屈折率誘電
体薄膜、低屈折率誘電体薄膜を積層した多層膜２を形成
し、誘電体多層膜フィルタ素子３とする。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a multilayer film 2 is formed by laminating two kinds of different high refractive index dielectric thin films and low refractive index dielectric thin films on a transparent optical substrate 1. The dielectric multilayer filter element 3 is used.
【００１３】次に誘電体多層膜構造を有する光バンドパ
スフィルタについて図３を用いて更に詳細に説明する。
図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は多層膜部分の拡大断
面図である。誘電体多層膜構造を有する光フィルタは、
従来のものと同様に、ガラス，シリコン等の透明光学基
板１上に誘電体多層膜２を積層して構成する。誘電体多
層膜２は、第１の誘電体膜である高屈折率膜Ｈと第２の
誘電体膜である低屈折率膜Ｌとを交互に積層して蒸着し
たものである。高屈折率膜Ｈ及び低屈折率膜Ｌの屈折率
をそれぞれｎH 、ｎL とすると、ある設計波長λ0 を中
心に高反射率を有する誘電体多層膜フィルタの膜構造は
次式で与えられる。
基板／ＨＬＨＬ・・・・ＨＬ／媒質（空気） （８）
ここで、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌの膜厚は夫々
ｄH ，ｄL である。これらは４分のλ物理膜厚と呼ば
れ、次式で与えられる。
ｄH ＝λ0/４ｎH （９）
ｄL ＝λ0/４ｎL （１０）
最下層の高屈折率膜Ｈは基板１に接しており、最上層の
低屈折率膜Ｌは媒質に接している。一般的に媒質は空気
等が考えられる。
（８）式はある基板の上に膜厚ｄH とｄL の２種類の誘
電体薄膜Ｈ，Ｌを交互に積層することを表している。
（８）式は次式のように簡便に表すことができる。
基板／（ＨＬ）n ／媒質（空気） （１１）
ここで、（１１）式はＨＬのペアの層をｎ回繰り返し積
層することを意味している。すなわち、
基板／ＨＬＨＬＨＬ／媒質
は
基板／（ＨＬ）3 ／媒質
と等価である。Next, the optical bandpass filter having the dielectric multilayer film structure will be described in more detail with reference to FIG.
3A is a side view, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the multilayer film portion. An optical filter having a dielectric multilayer film structure is
Similar to the conventional one, the dielectric multilayer film 2 is laminated on the transparent optical substrate 1 such as glass or silicon. The dielectric multilayer film 2 is formed by alternately laminating a high refractive index film H which is a first dielectric film and a low refractive index film L which is a second dielectric film. When the refractive indices of the high refractive index film H and the low refractive index film L are n H and n L , respectively, the film structure of the dielectric multilayer filter having a high reflectance around a certain design wavelength λ 0 is given by the following formula. To be Substrate / HLHL ... HL / Medium (air) (8) Here, the film thicknesses of the high refractive index film H and the low refractive index film L are d H and d L , respectively. These are called λ physical film thickness of 4 minutes and are given by the following equation. d H = λ 0 / 4n H (9) d L = λ 0 / 4n L (10) The lowermost high refractive index film H is in contact with the substrate 1, and the uppermost low refractive index film L is in contact with the medium. ing. Generally, the medium may be air or the like. (8) indicates that the stacking thickness d H and d 2 kinds of dielectric thin film H of L, and L are alternately located on the substrate.
Expression (8) can be simply expressed as in the following expression. Substrate / (HL) n / medium (air) (11) Here, the expression (11) means that layers of HL pairs are repeatedly laminated n times. That is, substrate / HLHLHL / medium is equivalent to substrate / (HL) 3 / medium.
【００１４】ところで、狭帯域のバンドパスフィルタの
膜構造は次式のように表せる。
基板／Ａ／媒質（空気） （１２）
Ａ＝［（ＨＬ）n ＨＳi ＬＨ（ＬＨ）n Ｌ］m （１３）
ここで、ｍ、ｎ、Ｓi （ｉ＝１，２・・・，ｍ) は正の
整数（＝１，２，３・・・）である。By the way, the film structure of a narrow bandpass filter can be expressed by the following equation. Substrate / A / Medium (air) (12) A = [(HL) n HS i LH (LH) n L] m (13) where m, n, S i (i = 1, 2, ...,) m) is a positive integer (= 1, 2, 3, ...).
【００１５】Ａの膜構造はキャビティ構造と呼ばれてお
り、高反射ミラー部（ＨＬ）n Ｈの次に厚さＳｉｄL の
スペーサ層ＳｉＬが配置されている。ｍが１，２，３の
場合、それぞれ単一キャビティ、２重キャビティ、３重
キャビティと呼ばれる。ｍの次数が大きくなればなるほ
ど、バンドパスフィルタの特性が急峻となる。また、ス
ペーサ層の膜厚が大きくなればなるほど透過帯域幅が狭
くなる傾向がある。したがって、バンドパスフィルタの
設計においては、通過幅、他信号との分離性を考慮して
これらのパラメータｍ、ｎ、Ｓｉが選択される。The film structure of A is called a cavity structure, and a spacer layer SiL having a thickness Sid L is arranged next to the high reflection mirror portion (HL) n H. When m is 1, 2 and 3, they are called single cavity, double cavity and triple cavity, respectively. The larger the order of m, the steeper the characteristics of the bandpass filter. Moreover, the transmission bandwidth tends to become narrower as the thickness of the spacer layer increases. Therefore, in designing a bandpass filter, these parameters m, n, and Si are selected in consideration of the pass width and the separability from other signals.
【００１６】そして図１に光信号分析装置の全体構成を
示すように、誘電体多層膜フィルタ素子３を一対の保持
部４，５と圧電アクチュエータ６で挟み込む。このとき
誘電体多層膜２の面を側方に向けて配置し、光が入出射
できるように構成する。圧電アクチュエータ６のプラス
電極には可変電圧源７より任意の電圧を印加できるよう
にし、マイナス電極８を接地する。尚、保持部４，５は
金属製等の固定されている部材とする。そして入力光信
号を受光できる位置に集光レンズ９及び受光素子１０を
設け、更にその信号を増幅するためのアンプ１１を設け
る。集光レンズ９，受光素子１０及びアンプ１１は、誘
電体多層膜フィルタ素子３を通過する光を受光する受光
部である。アンプ１１から得られる信号はＡ／Ｄ変換器
１２を介して制御部１３に与えられる。制御部１３は可
変電圧源７に対して周期的なトリガパルス等の電圧制御
信号を与えて、電圧が連続的に、例えばノコギリ波状に
変化するようにする。更に制御部１３は圧電アクチュエ
ータ６への印加電圧と、それに対応したＡ／Ｄ変換値と
を２次元の光スペクトルの電圧レベルとして表示器１４
上に表示するものである。Then, as shown in the overall structure of the optical signal analyzer in FIG. 1, the dielectric multilayer filter element 3 is sandwiched between a pair of holding portions 4 and 5 and a piezoelectric actuator 6. At this time, the surface of the dielectric multilayer film 2 is arranged so as to face laterally so that light can enter and exit. An arbitrary voltage can be applied from the variable voltage source 7 to the positive electrode of the piezoelectric actuator 6, and the negative electrode 8 is grounded. The holding portions 4 and 5 are fixed members made of metal or the like. Then, the condenser lens 9 and the light receiving element 10 are provided at a position where the input optical signal can be received, and further, the amplifier 11 for amplifying the signal is provided. The condenser lens 9, the light receiving element 10, and the amplifier 11 are a light receiving section that receives light passing through the dielectric multilayer filter element 3. The signal obtained from the amplifier 11 is given to the control unit 13 via the A / D converter 12. The control unit 13 gives a voltage control signal such as a periodic trigger pulse to the variable voltage source 7 so that the voltage continuously changes, for example, in a sawtooth wave shape. Further, the control unit 13 displays the voltage applied to the piezoelectric actuator 6 and the A / D converted value corresponding thereto as the voltage level of the two-dimensional optical spectrum on the display unit 14.
The one shown above.
【００１７】次にこの光信号分析装置の動作について説
明する。まず光フィルタ装置の誘電体薄膜より入射光を
入射する。圧電アクチュエータ６に電圧を印加しない場
合には通常の誘電体多層膜を用いた光フィルタであり、
設計波長の光のみが透過し、他の波長の光を反射させる
ことができる。そして圧電アクチュエータ６に直流電圧
を印加すると、その印加に応じて圧電アクチュエータが
図２に示すように変形し、これによって誘電体多層膜フ
ィルタを矢印Ｂ方向に押圧する。従って各誘電体多層膜
の膜厚がわずかに変形し拡大することとなる。このよう
な変化は誘電体多層膜の全ての膜について同等に起こる
ため、選択波長自体を変化させることができる。そして
印加電圧に比例して圧電効果が生じるため、印加電圧を
連続して変化させることによって、選択波長を連続的に
変化させることができ、波長のスィープを行うことがで
きる。Next, the operation of this optical signal analyzer will be described. First, incident light is incident from the dielectric thin film of the optical filter device. When no voltage is applied to the piezoelectric actuator 6, it is an optical filter using a normal dielectric multilayer film,
Only light of the design wavelength can be transmitted and light of other wavelengths can be reflected. Then, when a DC voltage is applied to the piezoelectric actuator 6, the piezoelectric actuator is deformed as shown in FIG. 2 according to the application, thereby pressing the dielectric multilayer filter in the direction of arrow B. Therefore, the film thickness of each dielectric multilayer film is slightly deformed and expanded. Since such a change occurs equally for all the dielectric multilayer films, the selected wavelength itself can be changed. Since the piezoelectric effect is produced in proportion to the applied voltage, the selected wavelength can be continuously changed by continuously changing the applied voltage, and the wavelength can be swept.
【００１８】又誘電体多層膜フィルタ素子３に横方向よ
り弾性効果を引き起こすことで誘電体多層膜の物理的膜
厚を制御するため、そこで使用する誘電体多層膜フィル
タの膜設計に依存しない。従って面内に膜厚分布の無い
数ｍｍ角のチップ形状の任意の誘電体多層膜フィルタ素
子をバンドパスフィルタとして用いて光信号分析装置と
することができる。Further, since the physical film thickness of the dielectric multilayer film is controlled by causing an elastic effect in the dielectric multilayer film filter element 3 from the lateral direction, it does not depend on the film design of the dielectric multilayer film filter used therein. Therefore, an arbitrary dielectric multi-layer film filter element having a chip shape of several mm square having no film thickness distribution in the plane can be used as a bandpass filter to form an optical signal analyzer.
【００１９】[0019]
【実施例】(実施例１）実施例１では誘電体多層膜フィ
ルタ素子を用いた光信号分析装置として、１．３ｍｍ四
方、厚さ１．０ｍｍのガラス基板上に２つの異なる誘電
体薄膜を交互に積層し、高屈折率誘電体膜ＨとしてＮｂ
2 Ｏ5 膜（屈折率２．２２）、低屈折率誘電体膜Ｌとし
てＳｉＯ2 膜（屈折率１．４５）を用いた。構成される
膜構造は以下のものとした。
Ａ＝［（ＨＬ）n Ｈｓi ＬＨ（ＬＨ）n Ｌ］m
但し、設計波長λ0 ＝１５５０ｎｍ、ｎ＝７, ｍ＝３,
ｓ１＝ｓ２＝ｓ３＝８とした。Example 1 In Example 1, as an optical signal analyzer using a dielectric multilayer film filter element, two different dielectric thin films were formed on a glass substrate having a width of 1.3 mm and a thickness of 1.0 mm. The layers are alternately laminated to form a high refractive index dielectric film H with Nb.
A 2 O 5 film (refractive index 2.22) and a SiO 2 film (refractive index 1.45) were used as the low refractive index dielectric film L. The constructed film structure was as follows. A = [(HL) n Hs i LH (LH) n L] m where design wavelength λ 0 = 1550 nm, n = 7, m = 3,
s1 = s2 = s3 = 8.
【００２０】図５にフィルタ特性を示す。本フィルタの
透過帯域幅は０．２２ｎｍであった。印加電圧をＶ０＝
０Ｖ、Ｖ１＝５０Ｖ、Ｖ２＝１００Ｖ、Ｖ３＝１５０Ｖ
に変化させることにより、それぞれに対応してピーク波
長はλ0 ＝１５５０ｎｍ、λ 1 ＝1 ５５１ｎｍ、λ2 ＝
１５５２ｎｍ、λ3 ＝１５５３ｎｍと変化した。FIG. 5 shows the filter characteristics. Of this filter
The transmission bandwidth was 0.22 nm. The applied voltage is V0 =
0V, V1 = 50V, V2 = 100V, V3 = 150V
By changing to, the peak wave corresponding to each
The length is λ0= 1550 nm, λ 1= 1 551 nm, λ2=
1552 nm, λ3= 1553 nm.
【００２１】従って可変電圧源７から圧電アクチュエー
タ６に印加する電圧を連続的に変化させることによって
光信号分析装置の同調波長を変化させることができる。
このとき得られる受光部１１からの信号を縦軸とし、印
加電圧を横軸として図５に示すように信号モニタ上に表
示することができる。こうすれば波長多重光にどのよう
に光が重畳されているか、及びそのレベルを容易に検出
することができる。同様にしてバンドパスフィルタの構
造や印加電圧を変化させることによって、任意の幅の光
スペクトルを分析することができる。Therefore, the tuning wavelength of the optical signal analyzer can be changed by continuously changing the voltage applied from the variable voltage source 7 to the piezoelectric actuator 6.
The signal from the light receiving unit 11 obtained at this time can be displayed on the signal monitor as shown in FIG. 5 with the applied voltage on the vertical axis and the applied voltage on the horizontal axis. In this way, it is possible to easily detect how the light is superimposed on the wavelength division multiplexed light and the level thereof. Similarly, by changing the structure of the bandpass filter or the applied voltage, it is possible to analyze the optical spectrum of any width.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜３の発明によれば、可変フィルタ装置を通過する波
長を連続的に変化させ、そのとき得られる信号レベルに
基づいて波長多重光中の光スペクトルを分析することが
できる。又小型の圧電アクチュエータを使用するので、
小型化が可能になる。更に任意の膜構造を有する通常の
誘電体多層膜フィルタ素子を使用することができる。従
って必要に応じてマルチキャビティ構造を用いることが
でき、より高性能な狭帯域特性を有することができる。
成膜工程で基板上に膜厚勾配を形成する必要がなく、歩
留りが向上する。機械的可動部がないので長期に渡り信
頼性に優れている。圧電アクチュエータは高速応答性に
優れており、機械的振動等ノイズの発生がなく、ミリ秒
程度の従来より速い応答性が得られる。更に装置構造が
簡便なので安価になるという効果も得られる。As described in detail above, according to the inventions of claims 1 to 3, the wavelength passing through the variable filter device is continuously changed, and the wavelength multiplexing is performed based on the signal level obtained at that time. The light spectrum in light can be analyzed. Also, since a small piezoelectric actuator is used,
Miniaturization is possible. Further, a usual dielectric multilayer film filter element having an arbitrary film structure can be used. Therefore, a multi-cavity structure can be used as needed, and a higher performance narrow band characteristic can be obtained.
It is not necessary to form a film thickness gradient on the substrate in the film forming process, and the yield is improved. Since it has no mechanical moving parts, it has excellent reliability over a long period of time. The piezoelectric actuator has excellent high-speed responsiveness, does not generate noise such as mechanical vibration, and has a faster responsiveness of about a millisecond than conventional ones. Further, since the device structure is simple, it is possible to obtain the effect of being inexpensive.
【図１】本発明による波長可変光フィルタ装置を用いた
光信号分析装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an optical signal analyzer using a wavelength tunable optical filter device according to the present invention.
【図２】圧電アクチュエータの弾性効果による変形を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing deformation of a piezoelectric actuator due to an elastic effect.
【図３】波長可変光フィルタ素子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a variable wavelength optical filter element.
【図４】実施例１の波長可変特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing wavelength tunable characteristics of the first embodiment.
【図５】本実施例による信号モニタの表示状態を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a display state of a signal monitor according to the present embodiment.
１ 基板 ２ 誘電体多層膜 ３ 誘電体多層膜フィルタ素子 ４，５ 保持部 ６ 圧電アクチュエータ ７ 可変電圧源 ９ 集光レンズ １０ フォトダイオード １１ アンプ １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ 制御部 １４ 表示器 1 substrate 2 Dielectric multilayer film 3 Dielectric multilayer filter element 4,5 holding part 6 Piezoelectric actuator 7 Variable voltage source 9 Condensing lens 10 photodiode 11 amplifier 12 A / D converter 13 Control unit 14 Display
Claims (3)
異なる屈折率をもつ誘電体薄膜を交互に積層して形成さ
れた誘電体多層膜フィルタ素子と、 前記誘電体多層膜フィルタ素子を押圧するための圧電ア
クチュエータと、 前記誘電体多層膜フィルタ素子と圧電アクチュエータと
を挟み込む保持部と、 前記圧電アクチュエータに電圧を連続して変化する電圧
を供給する可変電圧源と、 前記誘電体多層膜フィルタ素子を通過する光信号を受光
する受光部と、 前記可変電圧源の電圧に対応して前記受光部から得られ
る信号のレベルを出力するように制御する制御部と、を
具備し、 前記圧電アクチュエータに連続して変化する電圧を印加
し、その圧電効果により誘電体多層膜を押圧し、その物
理的膜厚を変化させることにより特定の波長の光に対す
る透過率を変化させ、これに伴う電圧レベルを出力する
ようにした光信号分析装置。1. A dielectric multilayer filter element formed by alternately laminating at least two kinds of dielectric thin films having different refractive indexes on a transparent optical substrate, and pressing the dielectric multilayer filter element. A piezoelectric actuator, a holding unit sandwiching the dielectric multilayer filter element and the piezoelectric actuator, a variable voltage source that supplies a voltage that continuously changes the voltage to the piezoelectric actuator, and the dielectric multilayer filter element A light receiving unit that receives an optical signal that passes through, and a control unit that controls so as to output the level of the signal obtained from the light receiving unit corresponding to the voltage of the variable voltage source. Apply a continuously changing voltage, press the dielectric multilayer film by its piezoelectric effect, and change the physical film thickness to apply light of a specific wavelength. The optical signal analyzer is designed to change the transmittance and output the corresponding voltage level.
くとも１つのキャビティを有するバンドパスフィルタ構
造の誘電体多層膜フィルタ素子であることを特徴とする
請求項１記載の光信号分析装置。2. The optical signal analyzer according to claim 1, wherein the dielectric multilayer filter element is a dielectric multilayer filter element having a bandpass filter structure having at least one cavity.
多層膜フィルタ素子の多層膜に垂直方向に押圧するよう
に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載
の光信号分析装置。3. The optical signal analyzer according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is configured to press the multilayer film of the dielectric multilayer film filter element in a vertical direction.
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| JP2003185942A JP2003185942A (en) | 2003-07-03 |
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