(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交互に多層化した誘電体多層膜フィルタであって、基板面と平行な一つの軸方向に対して膜厚が変化するとともに該膜厚の変化に応じて透過中心波長が変化する波長可変フィルタを用い、
該波長可変フィルタに複数の入出力コリメート系をその光軸が基板と直交する如く配置し、
該波長可変フィルタの前記一つの軸方向に対して斜めに複数の入出力コリメート系を配列した
ことを特徴とするトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項２】
基板上に高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交互に多層化した誘電体多層膜フィルタであって、基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して膜厚が変化するとともに該膜厚の変化に応じて透過中心波長が変化する波長可変フィルタを用い、
該波長可変フィルタに複数の入出力コリメート系をその光軸が基板と直交する如く配置し、
波長可変フィルタの前記一つの軸の法線方向に対して斜めに複数の入出力コリメート系を配列した
ことを特徴とするトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項３】
入出力コリメート系としてファイバコリメート系を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項４】
複数の入出力コリメート系を多段に接続したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項５】
１つの入出力コリメート系に外部光を通過させるとともに、その出力光に応じて波長可変フィルタに対する入出力コリメート系の位置を制御する手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項６】
入力光を分岐し、分岐後の入力光を少なくとも１つの入力コリメート系に入力する手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のトラッキング波長可変光フィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至５いずれか記載のトラッキング波長可変光フィルタの少なくとも１つの入出力コリメート系間に利得媒質及び光分岐手段を設けてリングレーザを構成したことを特徴とする波長可変光源。
【請求項８】
請求項５記載のトラッキング波長可変光フィルタの外部光を通過させる入出力コリメート系以外の少なくとも１つの入出力コリメート系間に利得媒質及び光分岐手段を設けてリングレーザを構成したことを特徴とする波長可変光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重伝送における合分波器、波長モニタ等に利用されるトラッキング波長可変光フィルタ及びこれを用いた波長可変光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板上に高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交互に多層化した誘電体多層膜フィルタにおいて、基板位置に応じて各誘電体多層膜の膜厚を直線的に変化せしめ、入射させる光の位置を変化させることによって透過中心波長を変化させるようになした波長可変フィルタが特開平８−２２７０１４号公報（「波長可変フィルタおよびその製造方法並びに波長可変光源」特願平７−５６４７４号）（従来例１）に開示されている。
【０００３】
図１は前述した従来例１を説明するためのもので、図面上部には波長可変フィルタ１が、これにその光軸が基板と直交する如く配置される入出力コリメート系（入出力ファイバ）の位置２とともに描かれており、図面下部には基板位置と波長可変フィルタ１の透過中心波長との関係を示す特性曲線３が描かれている。
【０００４】
波長可変フィルタ１は、基板面と平行な一つの軸方向に対して各誘電体多層膜の膜厚を直線的に変化せしめる（但し、図面上では砂目の密度の段階的な変化により表現）ことで、その透過中心波長が前記軸方向の距離（位置）に応じて変化する性質を有している。従って、入出力コリメート系の位置２を変化させることで、透過中心波長を変化させることができる。
【０００５】
また、誘電体多層膜の膜厚をディスク型基板の円周方向に対して変化せしめ、入射させる光の位置を変化させることによって透過中心波長を変化させるようになした波長可変フィルタが特願平１０−３０９９０７号（「可変光フィルタ」平成１０年１０月３０日）（従来例２）に提案されている。
【０００６】
図２は前述した従来例２を説明するためのもので、図面左には波長可変フィルタ４が、これにその光軸が基板と直交する如く配置される入出力コリメート系（入出力ファイバ）の位置５とともに描かれており、図面右には基板位置と波長可変フィルタ４の透過中心波長との関係を示す特性曲線６が描かれている。
【０００７】
波長可変フィルタ４は、基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して各誘電体多層膜の膜厚を直線的に変化せしめる（但し、図面上では砂目の密度の段階的な変化により表現）ことで、その透過中心波長が軸周りの円周角に応じて変化する性質を有している。従って、入出力コリメート系の位置５を変化させることで、透過中心波長を変化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の波長可変フィルタは、いずれも多波長光から任意の一波長を選別する素子であり、一入力一出力構成である。従って、波長多重通信用の合分波器等として用いる場合、これらの波長可変フィルタを複数個用いる必要があった。また同時に、複数の波長可変フィルタに対し独立の駆動制御系が必要になることから、装置の大型化につながるという問題があった。
【０００９】
一方、前述した従来の波長可変フィルタを波長選択素子として用いて構成する波長可変光源においては、上記の課題に加えて、透過中心波長並びに発振波長の絶対波長制御が課題となっていた。
【００１０】
本発明の目的は、１つの波長可変フィルタを用いて多入力多出力が可能なトラッキング波長可変光フィルタを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、前記トラッキング波長可変光フィルタを用いて発振波長の制御が容易な波長可変光源を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記課題を解決するため、基板上に高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交互に多層化した誘電体多層膜フィルタであって、膜厚の変化に応じて透過中心波長が変化する波長可変フィルタを用いるとともに、該波長可変フィルタに複数の入出力コリメート系をその光軸が基板と直交する如く配置することにより、多入力多出力が可能となり、一つの波長可変フィルタを用いて、複数の波長可変フィルタを用いた場合と等価な構成とすることができる（請求項１、２）。
【００１３】
この際、入出力コリメート系としてファイバコリメート系を用いることができる（請求項３）。また、波長可変フィルタとして、膜厚が基板面と平行な一つの軸方向に対して変化する波長可変フィルタ（請求項１）もしくは膜厚が基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して変化する波長可変フィルタ（請求項２）を用いることができる。
【００１４】
また、複数の入出力コリメート系の具体的な配置としては、波長可変フィルタの膜厚が変化する方向、即ち透過中心波長が変化する方向に沿って複数の入出力コリメート系を配置することにより、透過中心波長の異なる複数の波長可変フィルタと等価な構成とすることができる。
【００１５】
また、波長可変フィルタの膜厚が変化しない方向、即ち透過中心波長が同一である方向に沿って複数の入出力コリメート系を配置することにより、同一透過中心波長を有する複数の波長可変フィルタと等価な構成とすることができる。
【００１６】
また、波長可変フィルタの透過中心波長が同一な方向に対して斜めに複数の入出力コリメート系を配置することにより、複数の異なる透過中心波長をビーム径によって制約される波長間隔以下に配置可能な構成とすることができる（請求項１、２）。
【００１７】
また、これらのトラッキング波長可変光フィルタにおいて、複数の入出力コリメート系を多段に接続することにより、入力光を透過中心波長が同一の波長可変フィルタ中を複数回通過させる、あるいは透過中心波長が異なる波長可変フィルタ中を複数回通過させることができ、透過特性の改善を図ることができる（請求項４）。
【００１８】
また、一つの入出力コリメート系に外部光を透過させるとともに、その出力光に応じて波長可変フィルタに対する入出力コリメート系の位置を制御する手段を設けることにより、透過中心波長を当該外部光の波長に同期させることを可能とし、透過中心波長の安定化を図ることができる（請求項５）。
【００１９】
また、入力光を分岐し、分岐後の入力光を少なくとも１つの入力コリメート系に入力する手段を設けることにより、合分波器もしくは波長モニタを実現することができる（請求項６）。
【００２０】
上述したトラッキング波長可変光フィルタにおいて、少なくとも１つの入出力コリメート系間に利得媒質及び光分岐手段を設けてリングレーザを構成することにより、各入出力コリメート系における透過中心波長に一致した波長を有する波長可変光源を実現することができる（請求項７）。
【００２１】
また、外部光を通過させる入出力コリメート系以外の少なくとも１つの入出力コリメート系間に利得媒質及び光分岐手段を設けてリングレーザを構成することにより、発振波長の安定した波長可変光源を実現することができる（請求項８）。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明のトラッキング波長可変光フィルタの第１の参考例の構成及び動作を説明するためのもので、図面上部には波長可変フィルタ１１が、これにそれらの光軸が基板と直交する如く配置される複数の入出力コリメート系の位置１２とともに描かれており、図面下部には基板位置と波長可変フィルタ１１の透過中心波長との関係を示す特性曲線１３が描かれている。
【００２３】
波長可変フィルタ１１は、基板面と平行な一つの軸（ここではＸ軸）方向に対して各誘電体多層膜の膜厚を直線的に変化せしめる（但し、図面上では砂目の密度の段階的な変化により表現）ことで、その透過中心波長が前記Ｘ軸方向の距離（位置）に応じて変化する性質を有している。
【００２４】
この時、透過中心波長は基板位置ｘに対して、
λ（ｘ）＝（λｅ−λｓ）ｘ／Ｌ＋λｓ                  ……（１）
で与えられる。但し、Ｌは波長可変フィルタ１１のＸ軸方向の長さ、λｓは位置ｘ＝０の透過中心波長、λｅは位置ｘ＝Ｌの透過中心波長である。
【００２５】
複数、ここでは５個の入出力コリメート系は、その位置１２が前記Ｘ軸方向に沿うように等間隔に配置されている。
【００２６】
前述した入出力コリメート系は光ファイバとレンズ系によって実現することができる。
【００２７】
図４は入出力コリメート系の一例を示すもので、ここではビーム形状をシリンドリカルレンズによって整形可能な構成について示している。即ち、図４において、１０１は光ファイバ、１０２はシリンドリカルレンズ、１０３は球レンズであり、光ファイバ１０１の光軸上にシリンドリカルレンズ１０２及び球レンズ１０３が配置される如くハウジング１０４に収容され、ファイバコリメータ１１０を構成している。
【００２８】
なお、シリンドリカルレンズ１０２の代わりに球レンズを用いることでもガウス型形状のビーム系が実現できる。
【００２９】
前述したファイバコリメータの配置としては、入力及び出力用の一対のコリメータ１１０を、図４（ａ）に示すように波長可変フィルタに対して対向させて配置する外、図４（ｂ）に示すようにそれぞれ光軸を９０度変更させるコーナーキューブあるいはミラー１２１，１２２を備えた他のハウジング１２０と一体的に組み合わせることによって波長可変フィルタと平行に配置することも可能である。
【００３０】
図５は入出力コリメート系の他の例、ここでは光コリメータアレイを用いた例を示すものである。
【００３１】
同図（ａ）は等間隔ｄで複数のＶ溝を設けたＶ溝基板１３１上の各Ｖ溝内に複数のファイバ１３２を配置し、劈開面にレンズアレイ１３３を接続してなる光コリメータアレイ１３０を示している。また、同図（ｂ）は等間隔ｄで複数のＶ溝を設けたＶ溝基板１４１の略中央を切削して凹溝１４１ａを設け、各Ｖ溝内に入力用及び出力用の複数のファイバ１４２，１４３が、凹溝１４１ａを挟んで対向するように配置し、さらに各ファイバに対応して球レンズ１４４を設けてなる光コリメータアレイ１４０を示している。なお、通常のファイバの代わりに公知の先球テーパファイバを用いることにより、球レンズを省略することもできる。また、同図（ｃ）はファイバの配置のようすを示す拡大図である。
【００３２】
図３において、コリメート系の位置１２のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、コリメート系「０」の位置をｌ0、各コリメート系の間隔はビーム系に比べて十分に大きく、その値をｄとすると、コリメート系「２」、「１」、「−１」、「−２」の位置ｌ2、ｌ1、ｌ-1、ｌ-2はそれぞれ
ｌ2＝ｌ0−２ｄ
ｌ1＝ｌ0−ｄ
ｌ-1＝ｌ0＋ｄ
ｌ-2＝ｌ0＋２ｄ
となり、これらをｘとして式（１）に代入すれば、それぞれの透過中心波長となる。
【００３３】
図６は本発明の第２の参考例の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは第１の参考例において複数の入出力コリメート系の位置がＸ軸方向と直交する方向に沿うように配置されている例を示している。即ち、図中、１２’はＸ軸方向と直交する、基板位置ｌ0を通る方向に等間隔に配置された複数の入出力コリメート系の位置である。但し、第１の実施の形態と同様、各コリメート系の間隔はビーム系に比べて十分に大きいものとする。
【００３４】
ここで、コリメート系の位置１２’のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、それぞれのコリメート系で得られる透過中心波長は式（１）に示すように、全てλ（ｌ0）＝（λｅ−λｓ）ｌ0／Ｌ＋λｓとなる。
【００３５】
（実施の形態１）
図７は本発明の第１の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは第１の参考例において複数の入出力コリメート系の位置がＸ軸方向に対して斜めに配置されている例を示している。即ち、図中、１２”はＸ軸と直交する方向に対して角度φだけ傾けた（基板位置ｌ0のコリメート系「０」を中心に角度φだけ回転した）方向に等間隔に配置された複数の入出力コリメート系の位置である。
【００３６】
ここで、コリメート系の位置１２”のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、コリメート系「２」、「１」、「−１」、「−２」の位置ｌ2、ｌ1、ｌ-1、ｌ-2はそれぞれ
ｌ2＝ｌ0−２ｄsinφ
ｌ1＝ｌ0−ｄsinφ
ｌ-1＝ｌ0＋ｄsinφ
ｌ-2＝ｌ0＋２ｄsinφ
となり、これらをｘとして式（１）に代入すれば、それぞれの透過中心波長となる。
【００３７】
従って、複数の入出力コリメート系の位置１２”における角度φを変更することにより、各コリメート系における透過中心波長間隔を自由に設定することができる。また、この点を利用して、波長可変フィルタ１１における波長可変量の勾配（傾き）の温度変化等による変動を補償するようなことも可能である。
【００３８】
また、この時、透過中心波長間隔はビーム系に制約されていたｄに対し、式（１）よりΔλ＝（λｅ−λｓ）ｄ／Ｌ以下とすることが可能となる。
【００３９】
図８は本発明の第３の参考例の構成及び動作を説明するためのもので、図面左には波長可変フィルタ１４が、これにそれらの光軸が基板と直交する如く配置される複数の入出力コリメート系の位置１５とともに描かれており、図面右には基板位置と波長可変フィルタ１４の透過中心波長との関係を示す特性曲線１６が描かれている。
【００４０】
波長可変フィルタ１４は、基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して各誘電体多層膜の膜厚を直線的に変化せしめる（但し、図面上では砂目の密度の段階的な変化により表現）ことで、その透過中心波長が軸周りの円周角に応じて変化する性質を有している。
【００４１】
この時、透過中心波長は基板位置（回転角）θに対して、
λ（θ）＝（λｅ−λｓ）θ／π＋λｓ                  ……（２）
で与えられる。但し、λｓは回転角θ＝０（または２π）の透過中心波長、λｅは波長可変フィルタ１４の回転角θ＝πの透過中心波長である。
【００４２】
複数、ここでは５個の入出力コリメート系は、その位置１５が前記一つの軸の接線方向に沿うように等間隔に配置されている。
【００４３】
ここで、コリメート系の位置１５のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、コリメート系「０」の中心からの距離をａ、回転角をθ0、各コリメート系の間隔をｄとすると、コリメート系「２」、「１」、「−１」、「−２」の回転角θ2、θ1、θ-1、θ-2はそれぞれ
θ2＝θ0＋tan-1（ａ／２ｄ）
θ1＝θ0＋tan-1（ａ／ｄ）
θ-1＝θ0−tan-1（ａ／ｄ）
θ-2＝θ0−tan-1（ａ／２ｄ）
となり、これらをθとして式（２）に代入すれば、それぞれの透過中心波長となる。
【００４４】
また、コリメート系の位置１５を半径ａの円に沿って配置しても同様であり、回転角差Δθ＝２sin-1（ｄ／２ａ）とすれば、
θ2＝θ0＋２Δθ
θ1＝θ0＋Δθ
θ-1＝θ0−Δθ
θ-2＝θ0−２Δθ
となり、これらをθとして式（２）に代入すれば、それぞれの透過中心波長となる。
【００４５】
図９は本発明の第４の参考例の構成及び動作について説明する。ここでは第３の参考例において複数の入出力コリメート系の位置が前記一つの軸の法線方向に沿うように配置されている例を示している。即ち、図中、１５’は前記一つの軸の法線（回転角θ0）方向に等間隔に配置された複数の入出力コリメート系の位置である。但し、第４の実施の形態と同様、各コリメート系の間隔はビーム系に比べて十分に大きいものとする。
【００４６】
ここで、コリメート系の位置１５’のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、それぞれのコリメート系で得られる透過中心波長は式（２）に示すように、全てλ（θ0）＝（λｅ−λｓ）θ0／π＋λｓとなる。
【００４７】
（実施の形態２）
図１０は本発明の第２の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは第３の参考例において複数の入出力コリメート系の位置が前記一つの軸の法線方向に対して斜めに配置されている例を示している。即ち、図中、１５”は前記一つの軸の法線（回転角θ0）方向に対して角度φだけ傾けた（回転角θ0のコリメート系「０」を中心に角度φだけ回転した）方向に等間隔に配置された複数の入出力コリメート系の位置である。
【００４８】
ここで、コリメート系の位置１５”のそれぞれに対し、「２」、「１」、「０」、「−１」、「−２」のように番号を付与する時、コリメート系「２」、「１」、「−１」、「−２」の回転角θ2、θ1、θ-1、θ-2はそれぞれ
θ2＝θ0＋tan-1｛２ｄsinφ／（ａ−２ｄcosφ）｝
θ1＝θ0＋tan-1｛ｄsinφ／（ａ−ｄcosφ）｝
θ-1＝θ0−tan-1｛ｄsinφ／（ａ−ｄcosφ）｝
θ-2＝θ0−tan-1｛２ｄsinφ／（ａ−２ｄcosφ）｝
となり、これらをθとして式（２）に代入すれば、それぞれの透過中心波長となる。
【００４９】
従って、複数の入出力コリメート系の位置１５”における角度φを変更することにより、各コリメート系における透過中心波長間隔を自由に設定することができる。また、この点を利用して、波長可変フィルタ１４における波長可変量の勾配（傾き）の温度変化等による変動を補償するようなことも可能である。
【００５０】
また、この時、透過中心波長間隔はビーム系に制約されていたｄに対し、式（２）よりΔθ＝２sin-1（ｄ／２ａ）以下とすることが可能となる。
【００５１】
（実施の形態３）
図１１は本発明の第３の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項４に関わる、複数の入出力コリメート系を多段に接続して透過特性の改善を図るようになした例を示している。即ち、図中、２１は透過中心波長が基板面と平行な一つの軸方向に対して直線的に変化する、５入力５出力のトラッキング波長可変光フィルタであり、第１の入出力コリメート系＃１の出力側と、第２の入出力コリメート系＃２の入力側とが光ファイバ等を介して接続されている。
【００５２】
図１２は、トラッキング波長可変光フィルタ２１として、入射ビーム径（コリメート系出力ビームのビーム径）がゼロの場合の透過幅が５ＧＨｚ、透過中心波長の変化率が０．１２５ＧＨｚ／μｍのものを用いた場合の透過特性を、ガウス型ビーム形状におけるビーム径Ｄをパラメータとして示したものである。
【００５３】
第２の参考例で説明した、透過中心波長が同一となるようなトラッキング波長可変光フィルタの入出力コリメート系を、図１１に示したように多段に接続し、光信号を複数回通過させることにより、フィルタ特性の形状（裾切れ）を改善できることを説明する。
【００５４】
図１２（ａ）はフィルタ２１を一度通過した時の（シングルパスの）特性であり、図１２（ｂ）は２度通過した時の（ダブルパスの）特性である。図１２（ａ）と（ｂ）を比較して分かるように、入出力コリメート系を多段接続することによってフィルタを複数回透過させることにより、透過中心波長から離れたところでの透過率を減少させることが可能であり、裾切れの良いフィルタ特性の形状を実現することができる。
【００５５】
また、第１の実施の形態もしくは第１の参考例で説明した、透過中心波長が異なるようなトラッキング波長可変光フィルタの入出力コリメート系を多段に接続し、光信号を複数回通過させることにより、低損失の透過中心帯域を広げる（フラットトップ化する）ことも可能である。
【００５６】
図１２（ｃ）は透過中心位置を４００μｍ離し、２度通過させた場合について示しており、図１２（ｂ）と（ｃ）を比較して分かるように、透過中心帯域の平坦部を広げることが可能となる。
【００５７】
以上、透過中心波長が基板面と平行な一つの軸方向に対して直線的に変化するトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合について述べたが、透過中心波長が基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して変化するトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合についても同様である。
【００５８】
（実施の形態４）
図１３は本発明の第４の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項５に関わる、外部光を用いて透過中心波長を安定化するようになした例を示している。即ち、図中、３１は第１または第２の実施の形態もしくは第１乃至第４の参考例のいずれかに示した構成を有する５入力５出力のトラッキング波長可変光フィルタ、３２は受光素子、３３は制御回路である。
【００５９】
トラッキング波長可変光フィルタ３１の第１の入出力コリメート系＃１の入力側には外部（入射）光が入力され、第１の入出力コリメート系＃１の出力側には受光素子３２が接続されている。また、制御回路３３は受光素子３２の出力を受け、後述する如くトラッキング波長可変光フィルタ３１における入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御する。
【００６０】
また、図面の下部には入出力コリメート系の位置または回転角に対する受光素子の出力（受信強度）及びトラッキング波長可変光フィルタの透過特性が描かれている。
【００６１】
以下、透過中心波長の安定化の動作について説明する。
【００６２】
トラッキング波長可変光フィルタ３１の第１の入出力コリメート系＃１の入力側に入力された外部光は、該第１の入出力コリメート系＃１の透過特性に応じた減衰を受けて出力側から出力され、受光素子３２に受光される。
【００６３】
ここで、トラッキング波長可変光フィルタ３１における入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角が変化すると、透過中心波長が図面下部に示すように変化し、第１の入出力コリメート系＃１の透過中心波長と外部光の波長とが一致した時、受光素子３２の出力は最大の強度を示す。
【００６４】
従って、制御回路３３により、受光素子３２の出力が最大もしくは特定の値となるように、入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御することにより、トラッキング波長可変光フィルタ３１の少なくとも１つの透過中心波長を外部光の波長に同期制御する、即ち一致させることができる。
【００６５】
また、特願平６−２３００１９号に開示されているように、同期制御しようとする外部光に固有の周波数成分が重畳されている場合においては、該重畳周波数を有する検波信号を用いて受光素子の出力を同期検波することにより、トラッキング波長可変光フィルタの透過特性の微分特性（Ｓカーブ）を得ることができ、該Ｓカーブのゼロ点に安定化することで、外部光の波長に該トラッキング波長可変光フィルタの少なくとも１つの透過中心波長を一致させることが可能となる。
【００６６】
この際、第２または第４の参考例に示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合においては、各入出力コリメート系の透過中心波長は外部光の波長と同一となる。また、第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合には、各入出力コリメート系の透過中心波長は外部光の波長に対して、入出力コリメート系の間隔（第１、第２の実施の形態のトラッキング波長可変光フィルタについては角度φも含めて）及び波長可変フィルタの波長可変量の勾配（傾き）によって決まる一定のオフセットを与えた波長とすることが可能である。
【００６７】
図１４は本発明の請求項５に関わる第４の実施の形態の他の例、ここではトラッキング波長可変光フィルタとして第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示したものを用いた場合に実現可能な特有の構成及び動作を説明するためのものである。即ち、図中、３４は第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示した構成を有する５入力５出力のトラッキング波長可変光フィルタ、３５は１入力２出力の光カップラ、３６−１，３６−２は受光素子、３７は引算回路もしくは割算回路、３８は制御回路である。
【００６８】
トラッキング波長可変光フィルタ３４の第１及び第２の入出力コリメート系＃１，＃２の入力側には光カップラ３５の出力側がそれぞれ接続され、該光カップラ３５の入力側に入力され、分岐された外部（入射）光がそれぞれ入力され、第１及び第２の入出力コリメート系＃１，＃２の出力側には受光素子３６−１，３６−２がそれぞれ接続されている。また、引算回路もしくは割算回路３７は受光素子３６−１，３６−２の出力を引算もしくは割算処理し、制御回路３８は引算回路もしくは割算回路３７の出力を受け、後述する如くトラッキング波長可変光フィルタ３４における入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御する。
【００６９】
また、図面の下部には入出力コリメート系の位置または回転角に対する引算回路もしくは割算回路の出力及びトラッキング波長可変光フィルタの透過特性が描かれている。
【００７０】
前記構成において、トラッキング波長可変光フィルタ３４の第１及び第２の入出力コリメート系＃１，＃２の入力側に入力された外部光は、該第１の入出力コリメート系＃１，＃２のそれぞれの透過特性に応じた減衰を受けて出力側から出力され、受光素子３６−１，３６−２に受光される。
【００７１】
受光素子３６−１，３６−２の出力は引算回路もしくは割算回路３７で引算もしくは割算処理されるが、トラッキング波長可変光フィルタ３４における第１及び第２の入出力コリメート系＃１，＃２の透過特性は中心波長がオフセットした特性を有するため、これらの透過特性が交差する波長と外部光の波長とが一致した時、引算回路もしくは割算回路３７の出力は０となる。
【００７２】
従って、制御回路３８により、引算回路もしくは割算回路３７の出力が０となるように、入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御することにより、トラッキング波長可変光フィルタ３４の第１及び第２の入出力コリメート系＃１，＃２の透過特性の交差波長を外部光の波長と一致させることができ、波長弁別特性を得ることができる。
【００７３】
図１５は、トラッキング波長可変光フィルタ３４として、入射ビーム径（コリメート系出力ビームのビーム径）がゼロの場合の透過幅が５ＧＨｚ、透過中心波長の変化率が０．１２５ＧＨｚ／μｍのものを用いた場合の特性を示すもので、同図（ａ）は透過特性、同図（ｂ）は割算回路出力、同図（ｃ）は引算回路出力を示している。
【００７４】
図１５から分かるように、割算もしくは引算回路の出力は交差波長を中心に直線的に変化する弁別特性を呈しており、出力がゼロになるように制御することにより、トラッキング波長可変光フィルタの透過中心波長の安定化を実現するものである。
【００７５】
（実施の形態５）
図１６は本発明の第５の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項６に関わる、入力光を分岐し、分岐後の入力光を少なくとも１つの入力コリメート系に入力することにより合分波器を構成するようになした例を示している。即ち、図中、４１は第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示した構成を有する５入力５出力のトラッキング波長可変光フィルタ、４２は１入力５出力の光カップラ（スプリッタ）、４３は制御回路である。
【００７６】
トラッキング波長可変光フィルタ４１の各入出力コリメート系の入力側には光カップラ４２の出力側がそれぞれ接続され、該光カップラ４２の入力側に入力され、分岐された入力光がそれぞれ入力される。また、制御回路４３はトラッキング波長可変光フィルタ４１における入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御する。
【００７７】
前記構成において、入力光が波長多重光（λ１，λ２，……λｎ）であり、この波長多重間隔と、トラッキング波長可変光フィルタ４１の各入出力コリメート系の透過中心波長の間隔とが一致するように、予め制御回路４３によって入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御することにより、波長多重光をトラッキング波長可変光フィルタ４１の各入出力コリメート系の出力側から、それぞれ一波長成分のみを含む光に分波して取り出すことができ、光合分波器として機能する。
【００７８】
上述の回路構成の特徴として、波長多重光の全ての波長を操作する必要がないような場合に回路規模を小さくできるメリットが有る。例えば、１００波長のうち１０波長のみを合分波したい場合、１０分岐できる光スプリッタ及び入出力コリメート系を１０個有するトラッキング波長可変光フィルタを用いれば良く、合分波機能素子の小規模化が可能となる。また、波長可変性を利用すれば、複数品種（透過中心波長を個別設計したもの）の合分波機能素子を作製する必要がなく、部品の共有性に優れる。
【００７９】
図１７は本発明の請求項６に関わる第５の実施の形態の他の例、ここでは入力光を分岐し、分岐後の入力光を少なくとも１つの入力コリメート系に入力することにより波長モニタを構成するようになした例を示している。即ち、図中、４４は第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示した構成を有する６入力６出力のトラッキング波長可変光フィルタ、４５は１入力６出力の光カップラ（スプリッタ）、４６−１，４６−２，４６−３，４６−４，４６−５，４６−６は受光素子、４７−１，４７−２，４７−３は引算回路もしくは割算回路である。
【００８０】
トラッキング波長可変光フィルタ４４の各入出力コリメート系の入力側には光カップラ４５の出力側がそれぞれ接続され、該光カップラ４５の入力側に入力され、分岐された入力光がそれぞれ入力される。トラッキング波長可変光フィルタ４４の各入出力コリメート系の出力側には受光素子４６−１〜４６−６がそれぞれ接続されている。また、引算回路もしくは割算回路４７−１は受光素子４６−１，４６−２の出力を、引算回路もしくは割算回路４７−２は受光素子４６−３，４６−４の出力を、引算回路もしくは割算回路４７−３は受光素子４６−５，４６−６の出力をそれぞれ受け、引算もしくは割算処理する。
【００８１】
前記構成において、入力光が波長多重光（λ１，λ２，……λｎ）であり、トラッキング波長可変光フィルタ４４の各入出力コリメート系の透過中心波長の間隔が前記波長多重間隔の半分以下であり、隣接する２つの入出力コリメート系の透過特性における交差波長が弁別しようとする光の波長と一致するように、予め入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角を制御することにより、波長多重光に含まれる波長成分を弁別・モニタでき、波長モニタとして機能する。なお、本実施の形態ではモニタしようとする波長多重光のチャネル数の２倍数の入出力コリメート系を有するトラッキング波長可変光フィルタを用いる必要がある。
【００８２】
また、トラッキング波長可変光フィルタの透過中心波長は、その入出力コリメート系の波長可変フィルタに対する位置または回転角による変化率（勾配）及び入出力コリメート系の間隔によって決定されるため、等間隔配置の波長多重光に対するばかりか、不等間隔配置の波長多重光に対する波長モニタとすることも容易である。
【００８３】
（実施の形態６）
図１８は本発明の第６の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項７に関わる、本発明のトラッキング波長可変光フィルタを用いた波長可変光源の一例を示している。即ち、図中、５１は第１または第２の実施の形態もしくは第１乃至第４の参考例のいずれかに示した構成を有する５入力５出力のトラッキング波長可変光フィルタ、５２−１，５２−２，５２−３，５２−４，５２−５は利得媒質、５３−１，５３−２，５３−３，５３−４，５３−５は２入力２出力の光カップラである。
【００８４】
トラッキング波長可変光フィルタ５１の各入出力コリメート系の入力側は各光カップラ５３−１〜５３−５の出力側の一方とそれぞれ接続され、各入出力コリメート系の出力側は各利得媒質５２−１〜５２−５を介して各光カップラ５３−１〜５３−５の入力側にそれぞれ接続されている。
【００８５】
前記構成において、トラッキング波長可変光フィルタ５１の入出力コリメート系間に挿入された利得媒質５２−１〜５２−５及び光カップラ５３−１〜５３−５がそれぞれリングレーザを構成し、各リングレーザで発生した光は光カップラ５３−１〜５３−５の出力側の他方から出力される。
【００８６】
この際、第２または第４の参考例に示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合においては、各入出力コリメート系の透過中心波長は同一となるから、光出力として同一波長の複数の出力を得ることが可能である。また、第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合には、各入出力コリメート系の透過中心波長は、コリメート系の間隔（第１、第２の実施の形態のトラッキング波長可変光フィルタについては角度φも含めて）及び波長可変フィルタの波長可変量の勾配（傾き）によって決まる一定のオフセットを与えた波長とすることが可能であるから、光出力として複数の異なる波長の出力を得ることが可能となる。
【００８７】
（実施の形態７）
図１９は本発明の第７の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項８に関わる波長可変光源の一例、即ち図１３に示す第８の実施の形態で述べたトラッキング波長可変フィルタにおいて、入出力コリメート系の１つを外部光の波長に対する同期用とし、他の入出力コリメート系を第１０の実施の形態で述べたリングレーザ構成とすることにより、外部光の波長と同期した波長光を得るようになした例を示している。
【００８８】
図１９において、６１は第１または第２の実施の形態もしくは第１乃至第４の参考例のいずれかに示した構成を有するトラッキング波長可変光フィルタ、６２は受光素子、６３は制御回路であり、これらは図１３の第４の実施の形態に示したトラッキング波長可変光フィルタを構成する。また、６４は利得媒質、６５−１，６５−２は２入力２出力の光カップラ、６６は変調素子である。
【００８９】
前記構成において、外部光は光カップラ６５−１を介してトラッキング波長可変光フィルタ６１の波長同期用の入出力コリメート系に入力され、第４の実施の形態で述べた如くして、トラッキング波長可変光フィルタ６１の透過中心波長が外部光の波長に同期制御される。
【００９０】
利得媒質６４及び光カップラ６５−２は、トラッキング波長可変光フィルタ６１の他の入出力コリメート系間に挿入されてリングレーザを構成し、該リングレーザで発生した光は変調素子６６により任意の変調を受け、光カップラ６５−１を介して出力される。
【００９１】
この際、トラッキング波長可変光フィルタ６１として第２または第４の参考例に示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合においては、各入出力コリメート系の透過中心波長は外部光の波長と同一となるから、同一波長の光出力を得ることが可能である。また、第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示したトラッキング波長可変光フィルタを用いた場合には、各入出力コリメート系の透過中心波長は外部光の波長に対して、コリメート系の間隔（第１、第２の実施の形態のトラッキング波長可変光フィルタについては角度φも含めて）及び波長可変フィルタの波長可変量の勾配（傾き）によって決まる一定のオフセットを与えた波長とすることが可能であるから、外部光の波長に対して所定のオフセット量を与えた波長の出力を得ることが可能となる。
【００９２】
図２０は本発明の第７の実施の形態の構成及び動作を説明するためのもので、ここでは請求項８に関わる波長可変光源の他の例、即ち図１４に示す第４の実施の形態で述べたトラッキング波長可変フィルタにおいて、入出力コリメート系の２つを外部光の波長に対する波長弁別用とし、他の入出力コリメート系を第１０の実施の形態で述べたリングレーザ構成とすることにより、外部光の波長と同期した波長光を得るようになして例を示している。
【００９３】
図２０において、６７は第１、第２の実施の形態もしくは第１、第３の参考例のいずれかに示した構成を有するトラッキング波長可変光フィルタ、６８は光カップラ（スプリッタ）、６９−１，６９−２は受光素子、７０は引算回路もしくは割算回路、７１は制御回路であり、これらは図１４の第４の実施の形態に示したトラッキング波長可変光フィルタを構成する。また、７２は利得媒質、７３は２入力２出力の光カップラ、７４は２入力２出力の光カップラもしくはサーキュレータ、７５は変調素子である。
【００９４】
前記構成において、外部光は光カップラもしくはサーキュレータ７４を介して光カップラ６８に入力され、２分岐されてトラッキング波長可変光フィルタ６７の２つの入出力コリメート系に入力され、第４の実施の形態で述べた如くして、トラッキング波長可変光フィルタ６７の２つの入出力コリメート系の透過特性の交差波長が外部光の波長に同期制御される。
【００９５】
利得媒質７２及び光カップラ７３は、トラッキング波長可変光フィルタ６７の他の入出力コリメート系間に挿入されてリングレーザを構成し、該リングレーザで発生した光は変調素子７５により任意の変調を受け、光カップラ７４を介して出力される。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板面と平行な一つの軸方向または基板面と垂直な一つの軸の周方向に対して誘電体多層膜の膜厚を変化せしめ、光を入射させる入出力コリメート系の位置または回転角を変化させることで透過中心波長を変化させることが可能な波長可変フィルタに対して、複数の入出力コリメート系をその光軸が基板と直交する如く配置することにより、以下の効果がある。
【００９７】
・透過中心波長が同一の複数のフィルタを実現することができる、
・透過中心波長差を一定に維持しかつ変更可能なフィルタを実現することができる、
・所望の透過中心波長差を維持しかつ変更可能なフィルタにおいて、結合系のサイズ的な制約を回避することができる、
・一つのトラッキング波長可変光フィルタの入出力コリメート系を複数回通過させることで、透過特性を改善することができる、
・外部光の波長に対して高精度に同期した波長設定が可能となる、
・経済的な合分波器・波長モニタを構成できる、
・複数の同一波長の光源または所定波長間隔を維持しかつ変更可能な波長可変光源を実現できる、
・外部光の波長に同期し、外部光の波長と同一もしくは所定のオフセット量を与えた波長可変光源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の波長可変光フィルタの一例を示す説明図
【図２】  従来の波長可変光フィルタの他の例を示す説明図
【図３】  本発明のトラッキング波長可変光フィルタの第１の参考例を示す説明図
【図４】  入出力コリメート系の一例を示す構成図
【図５】  入出力コリメート系の他の例を示す構成図
【図６】  本発明の第２の参考例を示す説明図
【図７】  本発明の第１の実施の形態を示す説明図
【図８】  本発明の第３の参考例を示す説明図
【図９】  本発明の第４の参考例を示す説明図
【図１０】  本発明の第２の実施の形態を示す説明図
【図１１】  本発明の第３の実施の形態を示す説明図
【図１２】  第３の実施の形態による透過特性を示す説明図
【図１３】  本発明の第４の実施の形態を示す説明図
【図１４】  本発明の第４の実施の形態の他の例を示す説明図
【図１５】  本発明の第４の実施の形態による交差弁別特性を示す説明図
【図１６】  本発明の第５の実施の形態を示す説明図
【図１７】  本発明の第５の実施の形態の他の例を示す説明図
【図１８】  本発明の第６の実施の形態を示す説明図
【図１９】  本発明の第７の実施の形態を示す説明図
【図２０】  本発明の第７の実施の形態の他の例を示す説明図
【符号の説明】
１１，１４：波長可変フィルタ、１２，１２’，１２”，１５，１５’，１５”：入出力コリメート系の位置、１３，１６：特性曲線、２１，３１，３４，４１，４４，５１，６１，６７：トラッキング波長可変光フィルタ、３２，３６−１，３６−２，４６−１〜４６−６，６２，６９−１，６９−２：受光素子、３３，３８，４３，６３，７１：制御回路、３５，４２，４５，５３−１〜５３−５，６５−１，６５−２，６８，７３：光カップラ、３７，４７−１〜４７−３，７０：引算回路もしくは割算回路、５２−１〜５２−５，６４，７２：利得媒質、６６，７５：変調素子、７４：光カップラもしくはサーキュレータ。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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