(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主軸を有し、入力ビームを上記第１の主軸に直交する偏波面を有する第１のビームと、上記第１の主軸に平行な偏波面を有する第２のビームとに分離して出力する第１の複屈折エレメントと、
上記第１の主軸に対して傾斜した第２の主軸を有し、上記第１のビーム及び第２のビームを受けそれぞれの偏波状態を変換して第３のビーム及び第４のビームとして出力する第２の複屈折エレメントと、
該第２の複屈折エレメントに対して上記第１の複屈折エレメントとほぼ対称に設けられ、第３の主軸を有し、上記第３及び第４のビームを受け、上記第３のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第５のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第６のビームとに分離して出力し、上記第４のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第７のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第８のビームとに分離して出力する第３の複屈折エレメントと、
上記第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化させる調整手段とを備え、
上記第１、第２及び第３の複屈折エレメントは入力ポートから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、
該光路は、上記第１、第３及び第５のビームを含む第１の光路と、上記第２、第４及び第８のビームを含む第２の光路とからなり、
上記第６及び第７のビームは上記光路から逸れて除去される光フィルタ。
【請求項２】
上記第１の複屈折エレメントは、上記第１及び第２のビームを互いに異なる方向に出力するための楔角を有する第１の複屈折楔板からなり、
上記第１の主軸は上記入力ビームにほぼ直交し、
上記第３の複屈折エレメントは、上記第１の複屈折楔板と同じ材質で同じ楔角の第２の複屈折楔板からなり、
上記第５及び第８のビームは互いに平行である請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項３】
上記入力ポート及び上記出力ポートはそれぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端であり、
上記第１及び第２の光路をそれぞれコリメート系にするための少なくとも２つのレンズをさらに備え、
上記第５及び第８のビームは上記出力光ファイバに最も近いレンズによって上記出力光ファイバの励振端に導入される請求項２に記載の光フィルタ。
【請求項４】
上記第１の複屈折エレメントは、上記第１及び第２のビームを互いに異なる位置から互いに平行に出力するための均一の厚みを有する第１の複屈折平板からなり、
上記第１の主軸は上記入力ビームに対してほぼ４５°傾斜し、
上記第３の複屈折エレメントは、上記第１の複屈折平板と同じ材質で同じ厚みの第２の複屈折平板からなり、
上記第５及び第８のビームは互いに重なり合っている請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項５】
上記入力ポート及び上記出力ポートはそれぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端であり、
上記第１及び第２の光路をそれぞれ収束系にするための少なくとも２つのレンズをさらに備え、
上記第５及び第８のビームは上記出力光ファイバに最も近いレンズによって上記出力光ファイバの励振端に導入される請求項４に記載の光フィルタ。
【請求項６】
上記第２の複屈折エレメントは、厚みが小さい頂部及び厚みが大きい底部を有する第１の複屈折楔板と、該第１の複屈折楔板の頂部及び底部にそれぞれ対向する底部及び頂部を有する第２の複屈折楔板とからなり、
上記調整手段は、上記第１及び第２の複屈折楔板の少なくともいずれか一方を上記第１及び第２の光路とほぼ直交する方向に変位させる手段を含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項７】
上記第２の複屈折エレメントは上記第１及び第２の光路とほぼ直交する軸を中心に回動可能に支持され、
上記調整手段は上記軸を中心とした上記第２の複屈折エレメントの回転角を変化させる手段を含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項８】
上記調整手段は、上記第２の複屈折エレメントに応力を与える手段と、該応力を変化させる手段とを含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項９】
上記調整手段は、上記第２の複屈折エレメントの温度を変化させる手段を含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項１０】
上記調整手段は、上記第２の複屈折エレメントに電圧を印加する手段と、該電圧を変化させる手段とを含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項１１】
上記第２の複屈折エレメントは、上記第１及び第２の光路に対して位置が確定される第１の複屈折平板と、上記第１及び第２の光路とほぼ平行な軸を中心に回動可能に支持される第２の複屈折平板とからなり、
上記調整手段は上記軸を中心とした上記第２の複屈折平板の回転角を変化させる手段を含む請求項１に記載の光フィルタ。
【請求項１２】
カスケード接続される複数のフィルタユニットを備え、
該各フィルタユニットは、それぞれ、
第１の主軸を有し、入力ビームを上記第１の主軸に直交する偏波面を有する第１のビームと、上記第１の主軸に平行な偏波面を有する第２のビームとに分離して出力する第１の複屈折エレメントと、
上記第１の主軸に対して傾斜した第２の主軸を有し、上記第１のビーム及び第２のビームを受けそれぞれの偏波状態を変換して第３のビーム及び第４のビームとして出力する第２の複屈折エレメントと、
該第２の複屈折エレメントに対して上記第１の複屈折エレメントとほぼ対称に設けられ、第３の主軸を有し、上記第３及び第４のビームを受け、上記第３のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第５のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第６のビームとに分離して出力し、上記第４のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第７のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第８のビームとに分離して出力する第３の複屈折エレメントと、
上記第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化させる調整手段とを含み、
上記第１、第２及び第３の複屈折エレメントは入力ポートから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、
該光路は、上記第１、第３及び第５のビームを含む第１の光路と、上記第２、第４及び第８のビームを含む第２の光路とからなり、
上記第６及び第７のビームは上記光路から逸れて除去される光フィルタ。
【請求項１３】
上記各フィルタユニットの各第２の複屈折エレメントの厚みは互いに異なり、該各厚みは薄いものから順に比を２とする等比数列をなす請求項１２に記載の光フィルタ。
【請求項１４】
上記各フィルタユニットの各第１の複屈折エレメントは、上記第１及び第２のビームを互いに異なる方向に出力するための楔角を有する第１の複屈折楔板からなり、
上記各フィルタユニットの各第１の主軸は上記入力ビームにほぼ直交し、
上記各フィルタユニットの各第３の複屈折エレメントは、上記第１の複屈折楔板と同じ材質で同じ楔角の第２の複屈折楔板からなり、
上記各フィルタユニットの各第５及び第８のビームは互いに平行である請求項１２に記載の光フィルタ。
【請求項１５】
上記各フィルタユニットの各第１の複屈折楔板の楔方向はそれぞれ異なる請求項１４に記載の光フィルタ。
【請求項１６】
上記各フィルタユニットの各第１の複屈折楔板の楔角はそれぞれ異なる請求項１４に記載の光フィルタ。
【請求項１７】
上記各フィルタユニットは、それぞれ、上記第１及び第２の光路をそれぞれコリメート系にするための少なくとも２つのレンズをさらに備え、
上記各フィルタユニットの間で上記第６及び第７のビームを除去するピンホールを有する少なくとも１つの遮蔽板をさらに備えた請求項１４に記載の光フィルタ。
【請求項１８】
上記各フィルタユニットの各第１の複屈折エレメントは、上記第１及び第２のビームを互いに異なる位置から互いに平行に出力するための均一の厚みを有する第１の複屈折平板からなり、
上記各フィルタユニットの各第１の主軸は上記入力ビームに対してほぼ４５°傾斜し、
上記各フィルタユニットの各第３の複屈折エレメントは、上記第１の複屈折平板と同じ材質で同じ厚みの第２の複屈折平板からなり、
上記各フィルタユニットの各第５及び第８のビームは互いに重なり合っている請求項１２に記載の光フィルタ。
【請求項１９】
第１の主軸を有し、入力ビームを上記第１の主軸に直交する偏波面を有する第１のビームと、上記第１の主軸に平行な偏波面を有する第２のビームとに分離して出力する第１の複屈折エレメントと、
上記第１の主軸に対して傾斜した第２の主軸を有し、上記第１のビーム及び第２のビームを受けそれぞれの偏波状態を変換して第３のビーム及び第４のビームとして出力する第２の複屈折エレメントと、
該第２の複屈折エレメントに対して上記第１の複屈折エレメントとほぼ対称に設けられ、第３の主軸を有し、上記第３及び第４のビームを受け、上記第３のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第５のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第６のビームとに分離して出力し、上記第４のビームを上記第３の主軸に直交する偏波面を有する第７のビームと上記第３の主軸に平行な偏波面を有する第８のビームとに分離して出力する第３の複屈折エレメントとを備え、
上記第１、第２及び第３の複屈折エレメントは入力ポートから出力ポートに至る光路上にこの順に配置され、
該光路は、上記第１、第３及び第５のビームを含む第１の光路と、上記第２、第４及び第８のビームを含む第２の光路とからなり、
上記第６及び第７のビームは上記光路から逸れて除去される光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過率と波長の関係を表す波長特性が可変な光フィルタに関する。
近年、波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光ポンピング型の光増幅器が実用化レベルにある。光ポンピング型の光増幅器においては、希土類元素がドープされた光増幅媒体へ信号光及びポンプ光が導き入れられ、ポンプ光のパワーによって信号光が増幅される。
【０００２】
この種の光増幅器においては、いろいろな目的で光フィルタが用いられる。例えば、光増幅媒体で増幅された信号光以外の光（自然放出光やポンプ光）を遮断するために、狭い通過帯域を有するバンドパス光フィルタが使用される。また、光増幅器を波長分割多重（ＷＤＭ）システムに適用する場合には、広帯域な利得が要求されるので、利得と波長の関係を表す光増幅器の利得特性をフラットにするために、利得特性と逆の波長特性を有する光フィルタが使用される。
【０００３】
光増幅器の利得特性や信号光の波長は必ずしも常に一定ではないので、波長特性が可変である光フィルタが要望されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来、波長特性が可変な光フィルタとして、機械的な可動部分を有する光フィルタが知られている。この種の光フィルタにおいては、例えば、入力ビームの光学干渉膜や回折格子への入射角度を機械的に変化させることで、波長特性を可変にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
機械的な可動部分を有する光フィルタは、高速な動作が困難でありまた信頼性に欠けるという欠点を有している。
【０００６】
また、長距離伝送の光中継器に適用される光増幅器においては、入力ビームの偏波状態が確定しないので、光中継器の出力を一定にするためには、透過率が入力ビームの偏波状態に依存しない偏波無依存の光フィルタの使用が不可欠である。
【０００７】
よって、本発明の目的は、偏波無依存の光フィルタを提供することにある。
本発明の他の目的は、波長特性が可変な偏波無依存の光フィルタを提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、機械的可動部分を用いることなしに波長特性が可変な偏波無依存の光フィルタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、第１、第２及び第３の主軸をそれぞれ有する第１、第２及び第３の複屈折エレメントと、第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化させる調整手段とを備えた光フィルタが提供される。
【００１０】
第１の複屈折エレメントにおいて、入力ビームは、第１の主軸に直交する偏波面を有する第１のビーム（このエレメントの常光に相当）と、第１の主軸に平行な偏波面を有する第２のビーム（このエレメントにおける異常光に相当）とに分離される。
【００１１】
第２の主軸は第１の主軸に対して傾斜している。即ち、第２の主軸は第１の主軸に直交せず且つ平行でない。
第２の複屈折エレメントは、第１のビーム及び第２のビームを受けそれぞれの偏波状態を変換して第３のビーム及び第４のビームとして出力する。
【００１２】
第３の複屈折エレメントは、第２の複屈折エレメントに対して第１の複屈折エレメントとほぼ対称に設けられる。第３の複屈折エレメントは、第３のビームを受けこれを第３の主軸に直交する偏波面を有する第５のビーム（このエレメントの常光に相当）と第３の主軸に平行な偏波面を有する第６のビーム（このエレメントの異常光に相当）とに分離して出力するとともに、第４のビームを受けこれを第３の主軸に直交する偏波面を有する第７のビーム（このエレメントの常光に相当）と第３の主軸に平行な偏波面を有する第８のビーム（このエレメントの異常光に相当）とに分離して出力する。
【００１３】
第１、第２及び第３の複屈折エレメントは、入力ポートから出力ポートに至る光路上にこの順に配置される。入力ポート及び出力ポートは、例えば、それぞれ入力光ファイバ及び出力光ファイバの励振端である。
【００１４】
上記光路は、第１、第３及び第５のビームを含む第１の光路と、第２、第４及び第８のビームを含む第２の光路とからなる。
第６及び第７のビームはそれぞれ第１及び第２の光路から逸れて除去される。
【００１５】
本発明の第１の側面による光フィルタにおいては、第５及び第６のビームのパワー比率と第７及び第８のビームのパワー比率が第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさと入力ビームの波長とに依存するので、波長特性が可変になる。また、一定波長の入力ビームに対しては、入力ビームの偏波状態にかかわらず第５及び第８のビームのトータルパワーは一定であるので、偏波無依存の光フィルタの提供が可能になる。
【００１６】
本発明の第２の側面によると、カスケード接続される複数のフィルタユニットを備え、該各フィルタユニットは、それぞれ、本発明の第１の側面による構成を有している光フィルタが提供される。
【００１７】
本発明の第２の側面によると、各フィルタユニットの波長特性を合成した波長特性が得られるので、光増幅器の利得特性等に応じて任意の光フィルタの波長特性を設定するのが容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
まず、本発明の光フィルタの動作を理解する上で有用と思われるので、図１により複屈折フィルタを説明する。複屈折フィルタは、第１の偏光子１と、複屈折エレメント２と、第２の偏光子３とを透過光の光路上にこの順に配置して構成される。
【００１９】
以下の説明では、透過光の光路に平行なＺ軸を有し、偏光子１の透過軸（透過する直線偏波の振動方向）に平行なＹ軸と、Ｙ軸及びＺ軸に直交するＸ軸とを有するＸＹＺ座標系を採用する。
【００２０】
複屈折エレメント２の両端面及び主軸（光学軸）ＣはＸＹ平面に平行であり、主軸ＣとＹ軸がなす角度は４５°である。偏光子３の透過軸は例えば偏光子１の透過軸に平行である。
【００２１】
偏光子１を透過した偏波面がＹＺ平面に平行な直線偏波が複屈折エレメント２に入射すると、この直線偏波は偏波面が主軸Ｃに直交する常光成分と偏波面が主軸Ｃに平行な異常光成分とに分離されて複屈折エレメント２の内部を伝搬する。これら常光成分及び異常光成分は複屈折エレメント２から出力するときに波長に応じた位相差をもって合成され、その合成の結果は、波長に応じて、偏波面がＹＺ平面に平行な直線偏波であるかも知れないし、偏波面がＸＺ平面に平行な直線偏波であるかも知れないし、円偏波又は楕円偏波であるかも知れない。
【００２２】
偏光子３の透過軸がＹ軸に平行である場合、偏波面がＹＺ平面に平行な直線偏波に対する偏光子３の透過率は原理的には１００％であり、偏波面がＸＺ面に平行な直線偏波に対する偏光子３の透過率は原理的には０％であり、円偏光に対する偏光子３の透過率は原理的には５０％であり、楕円偏波に対する偏光子３の透過率は当該楕円率に応じたものとなる。従って、この複屈折フィルタの透過率は波長に依存するものとなる。
【００２３】
図２は図１の複屈折フィルタの波長特性の一例を示す図であり、縦軸は透過率横軸は波長を表している。波長が増大するのにしたがって、透過率の極大値及び極小値が交互に出現している。
【００２４】
透過率が極大値になるのは、常光成分と異常光成分との間の位相差が２ｎπのときであり、透過率が極小値になるのは、同位相差が（２ｎ＋１）πのときである。ここでｎは整数である。
【００２５】
図２に示された波長特性では、波長の変化に対して透過率は周期的には変化しないが、図１の複屈折エレメント２の厚みが波長に対して或いは位相差の波長換算値に対して十分大きい場合には、波長の変化に対して透過率はほぼ周期的に変化する。
【００２６】
図１の複屈折フィルタがもし複屈折エレメント２の複屈折の大きさを変化させる手段を付加的に有しているとすると、図２の波長特性を波長軸方向に変位させることができるので、複屈折エレメント２の複屈折の大きさによって所望の波長特性（例えばバンドパス光フィルタの通過帯域の中心波長）を得ることができる。
【００２７】
しかしながら、偏光子１への入力ビームが任意の偏波状態を有している場合、偏光子１を透過するのはＹＺ平面に平行な偏波面を有する直線偏波成分だけであるので、図１の複屈折フィルタの出力パワーは入力ビームの偏波状態に依存することとなり、実用上の不都合が生じる。このような不都合は、本発明の光フィルタに於ける偏波無依存性により解決される。
【００２８】
図３は本発明の第１実施例を示す光フィルタの構成図、図４は第１実施例における主要部の斜視図である。この光フィルタは、第１、第２及び第３の複屈折エレメントとして、それぞれ複屈折結晶からなる楔板１１、平板１２及び楔板１３を備えている。複屈折結晶は、例えば、ルチル、方解石或いはリチウムナイオベートである。
【００２９】
楔板１１は、厚みが小さい頂部１１Ａと厚みが大きい底部１１Ｂを有している。符号１１Ｃは楔板１１の入射面を表している。ここで、入射面という語句は対象物体に入射する光が通過する面という意味で使用される。
【００３０】
また、符号Ｃ１１及びＣ１２はそれぞれ楔板１１の主軸の入射面１１Ｃ及び底部（底面）１１Ｂへの投影を表している。この実施例では、入力ビームに平行なＺ軸と、楔板１１の光学軸に平行なＸ軸とを有するＸＹＺ座標系が用いられる。
【００３１】
楔板１１の楔角θはＹＺ平面と平行な平面上で定義される。
楔板１１、平板１２及び楔板１３はＺ軸上にこの順で配置される。符号Ｃ２１は平板１２の主軸の入射面１２Ａへの投影を表し、符号Ｃ２２及びＣ２３はそれぞれこの主軸の側面１２Ｂ及び１２Ｃへの投影を表している。
【００３２】
平板１２の主軸はＸ軸に対して傾斜しており、傾斜角はこの実施例では４５°である。平板１２の主軸のＸ軸に対する傾斜角は４５°以外の角度であっても本発明を実施可能であり、本発明は、平板１２の主軸がＸ軸と平行又は垂直でないことのみによって限定される。
【００３３】
楔板１３は平板１２に対して楔板１１とほぼ対称に設けられる。即ち、楔板１３の頂部１３Ａ及び底部１３Ｂはそれぞれ楔板１１の底部１１Ｂ及び頂部１１Ａに対向する。
【００３４】
符号Ｃ３１は楔板１３の主軸の入射面１３Ｃへの投影を表し、符号Ｃ３２はこの主軸の頂部（頂面）１３Ａへの投影を表している。楔板１３の主軸はこの実施例ではＸ軸と平行である。楔板１３は楔板１１と同じ材質で同じ楔角である。
【００３５】
図３に示されるように、この光フィルタの入力ポートは入力光ファイバ１４の励振端１４Ａであり、出力ポートは出力光ファイバ１５の励振端１５Ａである。励振端１４Ａ及び１５Ａ間には２つの光路が形成される。これらの光路は後述する動作原理に従って理解される。これらの光路をそれぞれコリメート系にするために、入力光ファイバ１４の励振端１４Ａに対向してレンズ１６が設けられ、また、出力光ファイバ１５の励振端１５Ａに対向してレンズ１７が設けられている。また、平板１２の複屈折の大きさを変化させるために、平板１２の温度を変化させるためのヒータ（又はクーラ）１８が設けられている。
【００３６】
入力光ファイバ１４の励振端１４Ａから放射された光は、レンズ１６によってコリメートされて平行光ビームになる。このビームはビーム太さを無視して符号２１で表される。ビーム２１は、楔板１１においてその常光に相当するビーム２２と異常光に相当するビーム２３とに分離される。
【００３７】
ビーム２２及び２３は楔板１１が楔角を有していることにより楔板１１から互いに異なる方向に出力する。
ビーム２２及び２３は平板１２を通過してそれぞれビーム２４及び２５になる。ビーム２４及び２５の偏波状態は、平板１２の複屈折の大きさによって決定される。平板１２の複屈折の大きさはヒータ（又はクーラ）１８によって変化させられる平板１２の温度に依存する。
【００３８】
ビーム２４は楔板１３においてその常光及び異常光にそれぞれ相当するビーム２６及び２７に分離される。また、ビーム２５は楔板１３においてその異常光及び常光にそれぞれ相当するビーム２８及び２９に分離される。
【００３９】
ビーム２６乃至２９がそれぞれ受けてきた屈折の履歴と楔板１１及び１３の対応する面同士が互いに平行になるように配置されていることとを考慮すると、ビーム２６及び２８は互いに平行であり、ビーム２７及び２９は互いに平行でない。従って、ビーム２６乃至２９のうちビーム２６及び２８のみをレンズ１７により絞り込んで出力光ファイバ１５の励振端１５Ａに結合することができる。
【００４０】
前述した２つの光路のうちの一方は、ビーム２２，２４及び２６を含み、他方はビーム２３，２５及び２８を含む。ビーム２７及び２９はこれらの光路から逸れることによって除去されている。
【００４１】
さて、出力光ファイバ１５に結合するビーム２６及び２８のトータルパワーの入力ビームパワーに対する比は、この光フィルタの透過率に相当し、この透過率は平板１２における複屈折の大きさ及び入力ビームの波長に依存する。即ち、図２に示されるのと同じような波長特性が得られるのである。従って、ヒータ（又はクーラ）１８によって平板１２の温度を変化させ、これにより平板１２の複屈折の大きさを変化させることによって、図２の波長特性を波長軸方向に変位させることができ、所望の波長特性を得ることができる。
【００４２】
一方、平板１２における複屈折の大きさが一定である状態にあっては、ビーム２６及び２８のトータルパワーは、入力ビームの偏波状態に依存しない。
従って、本実施例によると、所望の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になる。また、平板１２の複屈折の大きさを変化させるために機械的な可動部分を要しないので、信頼性の高い光フィルタの提供が可能になる。尚、この実施例においてコリメート系が採用されているのは、出力光ファイバへの結合効率がビームの方向に対して敏感だからである。
【００４３】
図５は本発明の第２実施例を示す光フィルタの構成図、図６は第２実施例における主要部の斜視図である。
図６に示されるように、第１、第２及び第３の複屈折エレメントとして、それぞれ、複屈折結晶からなる平板３１，１２及び３３が用いられている。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸は入射ビームの方向と平行である。図６の各平板３１，１２及び３３の表面に示される矢印はそれぞれの主軸の当該面への投影である。
【００４４】
各平板３１，１２及び３３の入射面はＸＹ平面と平行に配置される。平板３１の主軸は、Ｚ軸に対してほぼ４５°傾斜している。
平板３１への入力ビームは、ＹＺ平面において２つのビームに分離して出力される。
【００４５】
平板１２の主軸はＹ軸に対してほぼ４５°傾斜している。平板３３の主軸は平板１２に対して平板３１の主軸とほぼ対称になるようにされている。
図５に示されるように、入力ポートとなる入力光ファイバ１４の励振端１４Ａと出力ポートとなる出力光ファイバ１５の励振端１５Ａとの間には、後述する２つの光路が設定される。これらの光路をそれぞれ収束系にするために、入力光ファイバ１４の励振端１４Ａに対向してレンズ３４が、出力光ファイバ１５の励振端１５Ａに対向してレンズ３５が設けられている。この実施例で収束系が採用されているのは、出力光ファイバ１５への結合効率がビームの位置に対して敏感だからである。
【００４６】
励振端１４Ａ及び１５Ａの間に形成される２つの光路は、それぞれ、レンズ３４及び３５間でひとつづつ焦点を結ぶ。従って、ビーム形状は円錐形となるが、図５に示される各ビームは本来円錐形であるビームの中心線を表すものとして理解される。
【００４７】
入力光ファイバ１４の励振端１４Ａから放射された光は、レンズ３４によってビーム４１となる。ビーム４１は平板３１においてその常光及び異常光にそれぞれ相当するビーム４２及び４３に分離される。ビーム４２及び４３は互いに平行であり、平板３１の異なる位置から出力する。
【００４８】
ビーム４２及び４３は、平板１２を通過してそれぞれビーム４４及び４５になる。
この実施例では、平板１２の複屈折の大きさは、応力印加装置３６によって変化させられる。応力印加装置３６は平板１２に例えば一方向の応力を与え、これにより生じる応力複屈折の付加によって、平板１２の複屈折の大きさが変化させられる。
【００４９】
ビーム４４は、平板３３においてその常光及び異常光に相当するビーム４６及び４７にそれぞれ分離される。ビーム４５は、平板３３においてその異常光及び常光に相当するビーム４８及び４９にそれぞれ分離される。
【００５０】
平板３１及び３３は互いに平行でありこれらの厚みは等しいので、ビーム４６及び４８は互いに重なり合っている。従って、ビーム４６乃至４９のうちビーム４６及び４８のみをレンズ３５により絞り込んで出力光ファイバ１５の励振端１５Ａに結合することができる。
【００５１】
前述した２つの光路のうちの一方は、ビーム４２，４４及び４６を含み、他方はビーム４３，４５及び４８を含む。ビーム４７及び４９はこれらの光路から逸れて除去される。
【００５２】
さて、ビーム４６及び４８のトータルパワーの入力ビームのパワーに対する比は、平板１２における複屈折の大きさに依存する。このパワーの比は光フィルタの透過率に相当するので、この実施例においても図２のような波長特性が得られる。また、応力印加装置３６によって平板１２の複屈折の大きさを変化させることによって、波長特性を波長軸方向に変位させることができ、所望の波長特性を得ることができる。
【００５３】
一方、平板１２における複屈折の大きさが一定である状態においては、ビーム４６及び４８のトータルパワーは入力ビームの偏波状態には依存しない。
従って、本実施例によると、所望の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になる。
【００５４】
図７は、第２の複屈折エレメント（平板１２）の複屈折の大きさを変化させる調整手段の他の例を示す図である。符号ＯＰは入力ポートから出力ポートへ至る光路を示している。
【００５５】
図７の（Ａ）に示される例では、第２の複屈折エレメントは、厚みが小さい頂部及び厚みが大きい底部を有する第１の複屈折楔板１２ａと、これと同形状の第２の複屈折楔板１２ｂとに分割されている。第２の複屈折楔板１２ｂの頂部及び底部はそれぞれ第１の複屈折楔板１２ａの底部及び頂部に対向している。
【００５６】
そして、楔板１２ａ及び１２ｂの少なくともいずれか一方を光路ＯＰとほぼ直交する方向に変位させるために、図示された例では、楔板１２ａの底部にピエゾ駆動装置５１が接続されている。この構成によると、ピエゾ駆動装置５１によって楔板１２ａを変位させることによって、光路ＯＰが通過する第２の複屈折エレメントの厚みを変化させることができるので、第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを変化させることができる。
【００５７】
図７の（Ｂ）に示される例では、平板１２は光路ＯＰとほぼ直交する軸を中心に回動可能に支持され、調整手段は、この軸を中心とした平板１２の回転角を変化させる手段を含む。具体的には次の通りである。
【００５８】
平板１２はフレーム５２に支持されており、フレーム５２の一端は光路ＯＰと直交する軸部材５３に回動可能に設けられている。そして、フレーム５２の他端をピエゾ駆動装置５４で変位させることによって、平板１２の回転角が変化させられる。これにより平板１２を通過する光路ＯＰの長さが変化し、複屈折の大きさが変わる。
【００５９】
図７の（Ｃ）に示される例では、調整手段は、平板１２に電圧を印加する手段と、この電圧を変化させる手段とを含む。具体的には次の通りである。
図示された例では、平板１２に対して光路ＯＰの方向に電圧を印加するために、光路の部分に穴が空いた電極５５及び５６が平板１２を挟むように設けられている。
【００６０】
そして、電極５５及び５６はそれぞれ可変電圧源５７のプラス端子及びマイナス端子に接続されている。
この場合、印加電圧によって複屈折の大きさを効率的に変化させるために、平板１２の材質としてはＫＤＰ等の電気光学結晶が適している。
【００６１】
図７の（Ｄ）に示される例では、平板１２は、光路ＯＰに対して位置が確定される第１の複屈折平板１２ｃと、光路ＯＰとほぼ平行な軸を中心に回動可能に支持される第２の複屈折平板１２ｄとに分割されている。そして、調整手段は、この軸を中心とした第２の複屈折平板１２ｄの回転角を変化させる手段を含む。具体的には次の通りである。
【００６２】
光路ＯＰとほぼ平行な軸部材５８を中心に支持部材５９が回動可能に支持されている。第２の複屈折平板１２ｄは支持部材５９の一端に固定される。
支持部材５９の他端にはピエゾ駆動装置６０が接続されており、この駆動装置６０によって第２の複屈折平板１２ｄの回転角が変化させられる。
【００６３】
図８は本発明の第３実施例を示す光フィルタの斜視図である。この光フィルタは、入力光ファイバ６１及び出力光ファイバ６２と、ファイバ６１及び６２のそれぞれの励振端に対向するように設けられたレンズ６３及び６４と、レンズ６３及び６４間に配置される複数の（この例では３つの）フィルタユニット６５，６６及び６７とを備えている。
【００６４】
フィルタユニット６５，６６及び６７は、それぞれ、本発明の第１の側面による光フィルタの構成を有している。この例では、図３の光フィルタの楔板１１、平板１２、楔板１３及びヒータ（又はクーラ）１８が各ユニットに適用されているものとし、ヒータ（又はクーラ）１８の図示は省略されている。
【００６５】
また、図３の構成が採用されることに伴い、レンズ６３及び６４はファイバ６１及び６２間にコリメート系の光路が形成されるように設定される。
フィルタユニット６５，６６及び６７はカスケード接続されている。具体的には次の通りである。
【００６６】
入力光ファイバ６１からの光は、フィルタユニット６５におけるビーム２１（図３参照）に相当する。フィルタユニット６５から出力されるビーム２６及び２８（図３参照）は、それぞれフィルタユニット６６におけるビーム２１となる。従って、フィルタユニット６６から出力されるビーム２６及び２８はそれぞれ２つずつあることになる。
【００６７】
そして、これら４つの互いに平行なビームがフィルタユニット６７におけるビーム２１となり、フィルタユニット６７から出力されるビーム２６及び２８はそれぞれ４つずつあることになる。即ち、フィルタユニット６７からは原理的には８つの互いに平行なビームが出力されることとなり、これらがレンズ６４によって収束させられて、出力光ファイバ６２へ供給されるのである。
【００６８】
この実施例では、フィルタユニット６６の楔方向（楔角が定義される平面に対応する方向）はフィルタユニット６５の楔方向に対して４５°傾斜しており、フィルタユニット６７の楔方向はフィルタユニット６５の楔方向に対して９０°の関係にある。
【００６９】
このように、各フィルタユニットの楔方向（入力側の複屈折楔板の楔方向）をそれぞれ異ならせておくことによって、一回光路から逸れた除去すべきビーム（図３のビーム２７及び２９参照）が後段のフィルタユニットで光路に戻ることが防止され、光フィルタの所要の特性を得ることができる。例えば、相互に楔方向を５°ずつ傾けることによって、３５個のフィルタユニットの使用が可能になる。
【００７０】
複数のフィルタユニットをカスケード接続することによって、所望の任意の波長特性を得ることができる。
図９に、例えば光増幅器において必要となる波長特性の例を示す。縦軸は透過率Ｔ（％）、横軸は波長λ（μｍ）である。
【００７１】
例えば、波長λ1 〜λ2 の範囲で透過率が連続的に変化する図示されるような波長特性が要求されることがある。このような特定の波長特性を従来技術によって得ることは極めて困難である。
【００７２】
図８の実施例において任意の波長特性を得る方法を図１０により説明する。
図９のように限定された波長範囲において透過率が連続的に変化する場合、このような波長特性は有限個の正弦波の組み合わせによって近似される。光増幅器において要求される波長特性は比較的単純であるから、２〜４個の正弦波の重ね合わせで十分である。
【００７３】
図１０の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ図８のフィルタユニット６５，６６及び６７の波長特性を示しており、それぞれ正弦波の形状をなしている。正弦波の周期及び位相は、各ユニットの平板１２（第２の複屈折エレメント）の複屈折の大きさに依存する。また、正弦波の振幅は第１及び第２の主軸が成す角度又は第２及び第３の主軸が成す角度に依存する。
【００７４】
従って、これらのパラメータを適切に設定することによって各フィルタユニットの波長特性を決定し、これらの波長特性の合成となる所望の波長特性を得ることができる。
【００７５】
図１０の（Ｄ）は図１０の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の波長特性を合成してなる波長特性であり、図９に示される必要な波長特性が波長軸方向に繰り返し得られている。従って、必要な波長帯域（λ1 〜λ2 ）においてこの光フィルタを用いることによって、光増幅器の利得特性をフラットにすることができる。
【００７６】
一般に、誘電体多層膜を用いた光フィルタにおいては波長特性にリップルが生じ、実用上不都合であることがあるが、本実施例においては動作原理上リップルは一切生じない。また、最大透過率を得るべき波長において挿入損失が極めて小さい光フィルタの提供が可能になる。
【００７７】
図１１は本発明の第４実施例を示す光フィルタの構成図である。この光フィルタは、図８の第３実施例におけるフィルタユニット６５，６６及び６７に代えて、２つの特徴を有する複数の（この例では３つの）フィルタユニット７１，７２及び７３を有している。フィルタユニット７１，７２及び７３はそれぞれ図３の光フィルタに準じた構成を有しており、調整手段の図示は省略されている。
【００７８】
第１の特徴は、各フィルタユニット７１，７２及び７３における楔角を異ならせていることにある。この例では、楔角は、フィルタユニット７１，７２及び７３の順に小さくなっている。
【００７９】
このように楔角を異ならせることによって、図８のように各フィルタユニットの楔方向を異ならせることなしに、一旦光路から逸れて除去されたビームが光路に再度戻ることを防止することができる。
【００８０】
第２の特徴は、フィルタユニット７１，７２及び７３のそれぞれの平板１２（第２の複屈折エレメント）の厚みが互いに異なるようにし、各厚みが薄いものから順に比を２とする等比数列をなすようにしているところにある。この例では、フィルタユニット７１における平板１２の厚みがｔであるときに、フィルタユニット７２及び７３のそれぞれの平板１２の厚みは２ｔ及び４ｔである。各ユニットは平板の厚みが薄い順に配置されているが、この配置順序は任意である。
【００８１】
図１２は図１１の光フィルタの波長特性を示す図である。符号８１は最も薄い平板１２を有するフィルタユニット７１の波長特性を表し、符号８２は次の平板１２を有するフィルタユニット７２の波長特性を表し、符号８３は最も厚い平板１２を有するフィルタユニット７３の波長特性を表している。
【００８２】
図１２において符号８４は図１１の光フィルタ全体の波長特性を表しており、この特性は符号８１，８２及び８３で表される特性を合成したものに他ならない。
【００８３】
このようにカスケード接続される各フィルタユニットにおける平板の厚みが等比数列をなすようにしておくことによって、最も薄い平板を含むフィルタユニットの波長特性を選択し、且つ、そのチャネルスペクトルのピークを極めて尖鋭にすることができる。
【００８４】
図１３は本発明の第５実施例を示す光フィルタの構成図である。入力光ファイバ６１及び出力光ファイバ６２間には、図３の構成に準じた構成の複数の（この例では３つの）フィルタユニット９１，９２及び９３が配置されている。各フィルタユニット９１，９２及び９３をそれぞれ独立にコリメート系にするために、各ユニットの入力側及び出力側にはそれぞれレンズ９４及び９５が配置されている。
【００８５】
そして、光路から一旦逸れて除去されたビームが再び光路に戻ることを防止するために、各ユニットの間にはピンホール９６Ａを有する遮蔽板９６が設けられている。
【００８６】
このような空間フィルタの機能をなす遮蔽板を用いることによって、図８のように楔方向を異ならせたり図１１のように楔角を異ならせることなしに、所要の波長特性を得ることができる。
【００８７】
尚、この実施例においても、各ユニットの平板１２の複屈折の大きさを調整する手段の図示は省略されている。
図１４は本発明の第６実施例を示す光フィルタの構成図である。この実施例では、入力光ファイバ６１及び出力光ファイバ６２間に収束系の光路を形成するためのレンズ１０１及び１０２を設け、これらの間に図５に準じた構成を有するフィルタユニット１０３，１０４及び１０５を設けている。
【００８８】
一旦光路から逸れて除去されたビームが再び光路に戻ることを防止するために、この例では、各フィルタユニット１０３，１０４及び１０５の複屈折平板３１の厚みを異ならせている。
【００８９】
また、図１１の第４実施例におけるのと同じ目的で、各第２の複屈折エレメントの厚みが等比数列をなすようにしている。
尚、一旦光路から逸れて除去されたビームが再び光路へ戻ることを防止するために、各フィルタユニット間の間隔を各フィルタユニットの長さよりも十分大きくしてもよい。
【００９０】
以上説明した実施例では、第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを調整することによって、波長特性を可変しているが、予め所望の波長特性が得られるように第２の複屈折エレメントの複屈折の大きさを設定しておくことによって、複屈折の大きさを変化させる調整手段は不要である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の側面によると、所望の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【００９２】
本発明の第１の側面において調整手段を省いた場合には、偏波無依存の光フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
本発明の第１の側面に従う特定の実施態様によると、機械的可動部分を用いることなしに所望の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【００９３】
本発明の第２の側面によると、所望の任意の波長特性を得ることができる偏波無依存の光フィルタの提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複屈折フィルタの説明図である。
【図２】複屈折フィルタの動作特性（波長特性）の説明図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す光フィルタの構成図である。
【図４】本発明の第１実施例における光フィルタの主要部の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す光フィルタの構成図である。
【図６】本発明の第２実施例における光フィルタの主要部の斜視図である。
【図７】調整手段の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す光フィルタの主要部の斜視図である。
【図９】光増幅器において要求される波長特性の例を示す図である。
【図１０】任意の波長特性を得る方法の説明図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す光フィルタの主要部の構成図である。
【図１２】図１１の光フィルタの波長特性の説明図である。
【図１３】本発明の第５実施例を示す光フィルタの主要部の構成図である。
【図１４】本発明の第６実施例を示す光フィルタの主要部の構成図である。
【符号の説明】
１１，１３  複屈折楔板
１２，３１，３３  複屈折平板
１４，６１  入力光ファイバ
１５，６２  出力光ファイバ
【図１】
0003660402.tif 000002
【図２】
0003660402.tif 000003
【図３】
0003660402.tif 000004
【図４】
0003660402.tif 000005
【図５】
0003660402.tif 000006
【図６】
0003660402.tif 000007
【図７】
0003660402.tif 000008
【図８】
0003660402.tif 000009
【図９】
0003660402.tif 000010
【図１０】
0003660402.tif 000011
【図１１】
0003660402.tif 000012
【図１２】
0003660402.tif 000013
【図１３】
0003660402.tif 000014
【図１４】
0003660402.tif 000015