(57)【要約】【課題】  光学位相調整板による補償材の高次成分の影響を抑制可能な遅延干渉計を実現する。【解決手段】  金属パッケージの内壁に光学部品を接着固定してなる遅延干渉計において、  前記金属パッケージの内壁に対向する外壁に接着固定された、少なくとも一対の温度補償材を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パッケージの内壁に光学部品を接着固定してなる遅延干渉計において、
前記金属パッケージの内壁に対向する外壁に接着固定された、少なくとも一対の温度補償材を備えることを特徴とする遅延干渉計。
【請求項２】
前記一対の温度補償材は板状であり、その平面部の一方が前記金属パッケージの外壁に対して接着され、使用温度範囲のほぼ中央値において、互いの側面部を接して並列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遅延干渉計。
【請求項３】
前記一対の温度補償材は、前記金属パッケージの膨張及を阻止する力を前記金属パッケージに与えることを特徴とする請求項１または２に記載の遅延干渉計。
【請求項４】
前記一対の温度補償材は、前記金属パッケージと同等以上の熱膨張係数を備える金属材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遅延干渉計。
【請求項５】
前記金属パッケージはコバール材であり、前記一対の温度補償材は23×10-6/Ｋアルミ材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の遅延干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遅延干渉計の温度補償に関するものであり、ＤＱＰＳＫ変調またはＤＰＳＫ変調された光信号を安定且つ正確に復調するための遅延干渉計の透過中心波長変動の温度依存性を抑制した遅延干渉計の提供を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
マイケルソン型遅延干渉計等の空間光学系の光路長を微小調整する光学位相調整板により、透過中心波長変動の温度依存性を抑制する技術は周知であり、例えば特許文献１に詳細な技術開示がある。
【０００３】
図４は、マイケルソン型遅延干渉計に適用された光学位相調整板の動作を説明する機能ブロック図である。マイケルソン型遅延干渉計５００は、ビームスプリッタ５０１及び平面ミラー５０２，５０３を備える。
【０００４】
ビームスプリッタ５０１は、ガラス基板５０１ａ上に誘電体多層膜５０１ｂを形成してなる平板上の部材であり、所定の角度（４５°）で入射する入射光Ｌ５００を反射すると共に、透過させて所定の強度比（１：１）を有する分岐光Ｌ５０１，Ｌ５０２に分岐する。
【０００５】
このビームスプリッタ５０１は、平面ミラー５０２，５０３の夫々で反射された前記分岐光Ｌ５０１，Ｌ５０２を合波して干渉させると共に、干渉により得られた干渉光を所定の強度比（１：１）で分岐する。
【０００６】
このような構成において、分岐光Ｌ５０２の光路長よりも分岐光Ｌ５０１の光路長が所定長だけ長くなるように平面ミラー５０２，５０３が位置決めされている。このため、分岐光Ｌ５０１は分岐光５０２に対して所定時間だけ遅延する。
【０００７】
その後これら分岐光がビームスプリッタ５０１で合波されて干渉されることにより、分岐光Ｌ５０２と所定時間遅延した分岐光Ｌ５０２との位相比較が行われ、その比較結果に応じた強度を有する干渉光が出力光Ｌ５０３，Ｌ５０４として出力される。
【０００８】
光学位相調整板は、温度変動による遅延時間変動を補償する目的等で、ビームスプリッタ５０１と平面ミラー５０２の間に挿入され、分岐光Ｌ５０１の光路長さ、即ち遅延時間を微調整して空間光学系の光路の位相調整を実行する。
【０００９】
光学位相調整板の具体的な構成は、熱光学効果で屈折率を変えることのできるSi等の光学基板６００上にチップヒータ７００を貼り付けた形態を備える。位相調整手段８００からの制御電流Ｉによりチップヒータ７００を過熱させ、光学基板６００の熱応答により透過する分岐光Ｌ５０２の光路長を調整する。
【００１０】
図５は、光学位相調整板を備えるマイケルソン型遅延干渉計の従来構成を示す側面図である。熱膨張係数の小さいコバール等の金属パッケージ１の内壁１ａ（底部）に、ビームスプリッタ２及び一方のリフレクタ３、並びにビームスプリッタ２とリフレクタ３間に配置される光学位相調整板４（透過光をＬで示す）よりなる光学部品が接着固定で実装されている。
【００１１】
図示されていないが、他方のリフレクタ、光信号の入力ポート、第１干渉出力ビーム及び第２干渉出力ビームを外部に中継する第１干渉出力ポート及び第２干渉出力ポートが金属パッケージ１に実装されている。
【００１２】
従来の温度補償の原理は、金属パッケージ１の熱膨張による光路長変動を、ビームスプリッタ２と少なくとも一方のリフレクタ３間に、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる光学位相調整板４による補償材を配置して温度補償し、遅延干渉計の温度無依存化を実現している。
【００１３】
図６は、光学位相調整板４で構成される補償材による温度補正の理想概念を説明する特性図である。点線で示す金属パッケージの温度特性Ｆ１に対して、逆の温度特性Ｆ２を持つ補償材により光路長を調整することで、温度無依存化の理想特性Ｆ３を実現しようとするものである。
【００１４】
即ち、一方のリフレクタ側の光路の伸びを、他方のリフレクタ側の光路の伸びと光学位相調整板４の屈折率温度依存性で補償する。光学位相調整板４の材質として高屈折率媒質のSi単結晶を使用する場合の温度補償の論理的な解析は、特許文献１に詳細な技術開示がある。
【特許文献１】特許公開２００７−３０６３７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来手法による温度補償では、次のような問題がある。
（１）従来手法では、例えば、パッケージ材のコバール（線膨張係数6×10-6/K）に対して、Si（屈折率温度依存係数10-4）による光学位相調整板を補償材として使用する。熱膨張や屈折率の温度依存性には、容易には計測できない高次成分が含まれているため、設計では、熱膨張や屈折率の温度依存性は１次関数的なパラメータと仮定して温度補償設計を行う。
【００１６】
図７は、この仮定に基づいて設計した補正後の現実の温度特性図である。現実には、図７（Ａ），図７（Ｂ）のような２次関数カーブとなり、-5〜70℃で50pm程度の波長変動が発生する。
【００１７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、光学位相調整板による補償材の高次成分の影響を抑制可能な遅延干渉計の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）金属パッケージの内壁に光学部品を接着固定してなる遅延干渉計において、
前記金属パッケージの内壁に対向する外壁に接着固定された、少なくとも一対の温度補償材を備えることを特徴とする遅延干渉計。
【００１９】
（２）前記一対の温度補償材は板状であり、その平面部の一方が前記金属パッケージの外壁に対して接着され、使用温度範囲のほぼ中央値において、互いの側面部を接して並列配置されていることを特徴とする（１）に記載の遅延干渉計。
【００２０】
（３）前記一対の温度補償材は、前記金属パッケージの膨張を阻止する力を前記金属パッケージに与えることを特徴とする請求項１または２に記載の遅延干渉計。
【００２１】
（４）前記一対の温度補償材は、前記金属パッケージと同等以上の熱膨張係数を備える金属材であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の遅延干渉計。
【００２２】
（５）前記金属パッケージはコバール材であり、前記一対の温度補償材は23×10-6/Ｋアルミ材であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の遅延干渉計。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）光学部品を接着固定した金属パッケージの内壁に対向する外壁に一対の温度補償材を接着固定する構成により、金属パッケージの温度変動の影響を最小に抑制することができる。
【００２４】
（２）このような構成により、-5〜70℃の温度範囲において、従来構成では透過中心波長変動40〜60pm程度あったものが、10pm以下に低減する効果を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した遅延干渉計の一実施形態を示す側面図である。図５で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図５に示す従来構成に追加された本発明の特徴部は、光学部品を接着固定した金属パッケージ１の内壁に対向する外壁に少なくとも一対の温度補償材１００及び２００を接着固定した構成にある。
【００２７】
これら一対の温度補償材１００，２００は板状であり、その平面部の一方が金属パッケージ１の外壁に対して接着され、使用温度範囲のほぼ中央値Ｔ０において、互いの側面部が当接部Ｆで接するように並列配置されている。
【００２８】
図２は、図１の動作を説明する遷移図である。図２（Ａ）は、周囲温度Ｔが使用温度範囲のほぼ中央値Ｔ０より低い場合を示しており、金属パッケージ１の底部が収縮する方向に対して一対の並列配置される温度補償材１００，２００は、互いに反対方向Ｐ，Ｐ´方向に収縮し、金パッケージ１の収縮に影響を与えない。
【００２９】
図２（Ｂ）は、周囲温度Ｔが使用温度範囲のほぼ中央値Ｔ０より高い場合を示しており、金属パッケージ１の底部が膨張する方向に対して一対の並列配置される温度補償材１００，２００は、互いに反対方向Ｑ，Ｑ´方向に膨張し、金属パッケージ１の膨張を阻止する。
【００３０】
このように、金属パッケージ１の膨張を阻止する方向に作用する温度補償材１００及び２００を適用することよって、金属パッケージ１の熱膨張係数を非線形変化させることで、温度補償効果を高めることができる。
【００３１】
従って、光学位相調整板４が持つ、高次成分の影響が緩和され、-5〜70℃の温度範囲において、従来構成では透過中心波長変動40〜60pm程度あったものを、10pm程度に低減することが可能となる。
【００３２】
図３は、本発明の温度補償効果を示す特性図である。本発明による一対の温度補償材を適用した結果、波長変動を示す２次曲線は、図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示すように、その変動幅が図７に示す従来構造による変動幅に比較して大幅に軽減される。
【００３３】
温度補償材１００，２００は、金パッケージと同等以上の熱膨張係数を備える金属材で形成される。金属パッケージ１がコバール材である場合には、一対の温度補償材１００，２００としては、23×10-6/Ｋアルミ材が好適である。
【００３４】
実施形態では、温度補償材が一対の場合を示したが、複数対であってもよい。また、
金属パッケージの材質としてコバール、補償材の材質として23×10-6/Ｋアルミ材を例示したが、金属パッケージ材質の選択に応じて補償効果の高い他の材質を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用した遅延干渉計の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の動作を説明する遷移図である。
【図３】本発明の温度補償効果を示す特性図である。
【図４】遅延干渉計に適用された光学位相調整板の動作を説明する機能ブロック図である。
【図５】遅延干渉計の従来構成を示す平面図である。
【図６】光学位相調整板による温度補正の理想概念を説明する特性図である。
【図７】補正後の現実の温度特性図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  金属パッケージ
２  ビームスプリッタ
３  リフレクタ
４  光学位相調整板
１００  第１温度補償材
２００  第２温度補償材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010011102.tif 000007
【図６】
2010011102.tif 000008
【図７】
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