(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号入力部、偏光分離部、非可逆性の偏波面回転体、光回折体、光変調器、及び光反射部の順に入力した光信号が進み、該光反射部で反射された該光信号が該光変調器、該光回折体、該偏波面回転体、及び該偏光分離部の順に戻り、該偏光分離部で該光信号入力部と異なる空間方位に分離して光信号出力部から出力させるとともに該光変調器を、該光回折体で回折して波長分離した光信号の内の任意の一つ又は複数の波長成分のみが透過するように駆動する光フィルタであって、
該偏光分離部が第１、第２、及び第３の偏光分離部に分かれており、該第１の偏光分離部の一方の出力側には他方の入力光信号と同じ偏波面を有する光信号にして該第２の偏光分離部に与えるための偏波面を９０°回転させる第１の光学素子を挿入し、該偏波面回転体から戻って来た該反射光信号を該第２の偏光分離部で該入力光信号と異なる空間方位に分離し且つその分離された一方の該反射光信号を偏波面を９０°回転させる第２の光学素子により他方の該反射光信号と異なる偏波面を有する光信号にし該第３の偏光分離部に与えて偏波合成することを特徴とした光フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光フィルタにおいて、該光反射部が、該光変調器を透過した光信号を垂直に反射する曲面を有する鏡であることを特徴とした光フィルタ。
【請求項３】
請求項２に記載の光フィルタにおいて、該曲面を有する鏡の代わりに多角形の面を有する鏡を用いることを特徴とした光フィルタ。
【請求項４】
請求項２に記載の光フィルタにおいて、該曲面を有する鏡の代わりに位相共役ミラーを用いることを特徴とした光フィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光フィルタにおいて、該光変調器での透過量を調整できるようにしたことを特徴とする光フィルタ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光フィルタにおいて、該光回析体が、透過型のものであることを特徴とした光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は光フィルタに関し、特に複数の波長の光信号から任意の複数の波長の光信号を選択することができる光フィルタに関するものである。
【０００１】
光フィルタは、光通信、光交換、光クロスコネクト、光を用いた信号処理、光計測等の分野で利用できるものとして注目されており、特に光交換や光クロスコネクトの分野では近年、波長多重化により高いスループットを目指す装置の研究・開発が活発となっている。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような光フィルタとしては、従来より図５に示すような音響光学効果（ＡＯ効果）を用いたものが知られている。なお、同図（ａ）はこの光フィルタをブロック図で示したもので、同図（ｂ）は該ブロック図に対応したデバイスのレイアウトを示したものである。
【０００３】
図中、２１は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を示し、その入力端子Ｂより波長多重されたランダム偏光λ１，λ２，・・・，λｎが入力され、その出力端子Ｃ，Ｄよりそれぞれ互いに偏波面が直交した光信号（ＴＭモード信号とＴＥモード信号）に分離されてそれぞれモード変換器２２，２３へ送られる。
【０００４】
モード変換器２２においては同図（ｂ）に示すように表面弾性波（ＳＡＷ）励起電極（ＩＤＴ）に所定の周波数の高周波信号を与えることによって特定の波長λｉのみをＴＭモードからＴＥモードに変換し、その他の波長についてはそのまま出力して偏光ビームスプリッタ２４の入力端子Ａに送る。
【０００５】
また、モード変換器２３においても励起電極に所定の周波数の高周波信号を与えることにより波長λｉのみＴＥモードからＴＭモードに変換され、その他の波長についてはそのまま通過して偏光ビームスプリッタ２４の入力端子Ｂに送られる。
【０００６】
そして、偏光ビームスプリッタ２４においてＴＥモードとＴＭモードの波長λｉのフィルタ光が偏波合成されて出力端子Ｃから取り出され、出力端子Ｄからはその他の波長の非フィルタ光が取り出されるようになっている。
【０００７】
このようにして、偏光無依存型の光フィルタが構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような音響光学効果を用いた光フィルタは、励起電極（ＩＤＴ）を駆動するために高周波発振器が必要であり、また、複数の波長を同時に選択する場合に選択する波長の数だけの発振周波数が必要であり、構成が複雑で消費電力も高くなるという問題点があった。
【０００９】
したがって本発明は、構成が簡単で消費電力も少なくて済む光フィルタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光フィルタは、光信号入力部、偏光分離部、非可逆性の偏波面回転体、光回折体、光変調器、及び光反射部の順に入力した光信号が進み、該光反射部で反射された該光信号が該光変調器、該光回折体、該偏波面回転体、及び該偏光分離部の順に戻り、該偏光分離部で該光信号入力部と異なる空間方位に分離して光信号出力部から出力させるとともに該光変調器を該光回折体で回折して波長分離した光信号の内の任意の一つ又は複数の波長成分のみが透過するように駆動する光フィルタであって、該偏光分離部が第１、第２、及び第３の偏光分離部に分かれており、該第１の偏光分離部の一方の出力側には他方の入力光信号と同じ偏波面を有する光信号にして該第２の偏光分離部に与えるための偏波面を９０°回転させる第１の光学素子を挿入し、該偏波面回転体から戻って来た該反射光信号を該第２の偏光分離部で該入力光信号と異なる空間方位に分離し且つその分離された一方の該反射光信号を偏波面を９０°回転させる第２の光学素子により他方の該反射光信号と異なる偏波面を有する光信号にし該第３の偏光分離部に与えて偏波合成することを特徴としている。
【００１１】
また上記の光フィルタにおいて、該偏光分離部は第１、第２、及び第３の偏光分離部に分かれており、該第１の偏光分離部の一方の出力側には他方の入力光信号と同じ偏波面を有する光信号にして該第２の偏光分離部に与えるための偏波面を９０°回転させる光学素子を挿入し、該第２の偏光分離部で該偏波面回転体からの該反射光信号を該入力光信号と異なる空間方位に分離し且つその分離された一方の該反射光信号を該光学素子により他方の該反射光信号と同じ偏波面を有する光信号にし該第３の偏光分離部に与えて偏波合成することができる。
【００１２】
さらに上記の光フィルタにおいて、該光反射部は、該光変調器を透過した光信号を垂直に反射する曲面を有する鏡か、この鏡の代わりに多角形の面を有する鏡又は位相共役ミラーを用いてもよい。
【００１３】
さらに上記の光フィルタにおいては、該光変調器での透過量を調整することもできる。
また、光回析体として、透過型のものを用いてもよい。
【００１４】
【作用】
本発明に係る光フィルタにおいては、光信号入力部より光信号が入力され、この光信号は偏光分離部を通って非可逆性の偏波面回転体に送られ、ここで偏波面が回転させられる。
【００１５】
この偏波面回転体を通った光信号はさらに光回折体に入射され、波長多重されているおの各波長毎の光信号成分に分離された形で回折される。
【００１６】
このように光回折体で回折された光信号は光変調器に送られるが、このとき光変調器は所望の任意の光信号成分のみを透過させるように駆動されているので、その所望の任意の波長の光信号成分のみが光変調器を透過して光反射部に送られる。
【００１７】
光反射部は、入射した光を垂直に反射する局面を有する鏡、又は多角形の面を持つ鏡や位相共役ミラーを用いてもよく、このような光反射部で反射させられた光信号は再び光変調器を透過して光回折体に送られる。
【００１８】
そして、この光回折体で再び波長多重された形に戻り、同じ光軸を通って上記の偏波面回転体に戻され、ここで偏波面が非可逆的に、すなわち元の偏波面に戻らずに元の偏波面とほぼ直交する偏波面に回転させられ、さらに偏光分離部に戻るが、この偏光分離部においては入力して来た光信号と偏波面が９０°異なっているので、入力光信号と異なる空間方位に分離させられて光信号出力部から取り出されることになる。
【００１９】
また、このような光フィルタにおいては、上記の光変調器の透過量を調整することにより、任意の波長の光損失を変化させることも可能となる。
【００２０】
さらに本発明においては、上記の偏光分離部が単一であると偏波依存性の光フィルタとなるで、偏波無依存化した光フィルタとするため、上記の偏光分離部を単一のものではなく第１〜第３の偏光分離部に分け、第１の偏光分離部では入力した光信号を偏波面が異なる二つの光信号に分離し、その内の一方の光信号を偏波面を９０°回転させる第１の光学素子によって偏波面を変化させることにより、この第１の偏光分離部から出力された二つの光信号の偏波面が同じになるようにして第２の偏光分離部に与える。
【００２１】
第２の偏光分離部では入力した二つの光信号はそのまま通過して非可逆性の偏波面回転体を通り光回折体で回折されて上記のように光変調器を透過した後、光反射部で反射され再び光回折体で入射光線と同じ光軸上を伝搬して偏波面回転体を通り第２の偏光分離部に戻る。
【００２２】
第２の偏光分離部では戻って来た二つの光信号を入力された光信号とは異なる空間方位に分離して出力する。
【００２３】
そして、その分離した一方の光信号は偏波面から９０°回転させる第２の光学素子によって偏波面を変化させることにより第２の偏光分離部の光信号の偏波面が異なるようにして第３の偏光分離部に与える。
【００２４】
第３の偏光分離部では入力してきた二つの光信号を偏波合成して一つの光信号として光信号出力部より取り出す。
【００２５】
このようにすることにより偏波に依存しない光フィルタを構成することが可能となる。
【００２６】
【実施例】
図１は本発明に係る光フィルタの実施例（１）を示したもので、この実施例では入力光ファイバ１とレンズ２とで光信号入力部を形成し、光ファイバ１から入力してきた光信号をレンズ２によって平行光線にしている。
【００２７】
レンズ２からの平行光線は偏光分離部を形成する偏光分離膜（または偏光ビームスプリッタまたは複屈折性物質）３を通過して非可逆性の偏波面回転体を形成するファラデー回転子４に送られる。
【００２８】
このファラデー回転子４においては偏光ビームスプリッタ３を透過した光信号の偏波面を４５度回転させるものであり、このファラデー回転子４から出力された光信号はさらに光回折体を形成する回折格子５に入射され、波長多重されている個々の波長（λ１〜λ４）の光信号成分に分離して回折される。
【００２９】
このように回折格子５で回折した各波長の光信号成分は光変調器（又は空間型光変調器或いは光変調器アレイ）を形成する光シャッターアレイ６に送られるが、この光シャッターアレイ６は光シャッターアレイ駆動系１０によって駆動され、所望の波長、例えば波長λ２のみを希望する場合には、この波長λ２における光シャッターアレイ６の対応部分を透明にし、その他の部分を不透明にすることによって透過させるようになっている。
【００３０】
なお、この光シャッターアレイ駆動系１０は光シャッターアレイ６を透明または不透明にするだけではなくその中間の半透明状態にして所望の波長の光信号成分を減衰した形で取り出すことも可能である。
【００３１】
光シャッターアレイ６を透過した例えば波長λ２の光信号成分は光反射部を形成する曲面鏡７で入射して来た方向と垂直に反射される。
【００３２】
なお、この曲面鏡７としてはその他に多角形の面を持つ鏡や位相共役ミラーを用いてもよい。
【００３３】
曲面鏡７で反射して戻って来た波長λ２の光信号成分は光シャッターアレイ６を透過して回折格子５で回折され、入射光線と同じ光軸を通ってファラデー回転子４に送られる。
【００３４】
ファラデー回転子４ではやはり４５度だけ回転させられて偏光分離膜３に送られるが、ファラデー回転子４での回転は元の偏波面に戻らせる可逆的なものではなく、非可逆的なものであるので、曲面鏡７で反射して来た光信号はファラデー回転子４によって４５°＋４５°＝９０°だけ偏波面が回転させられているので入力して来た光信号に対しては偏波面が９０°異なることになる。
【００３５】
図２の例では、レンズ２から偏光分離膜３への入射光は紙面に平行な偏波面であり、ファラデー回転子４から偏光分離膜３への入射光は紙面に垂直な偏波面として示されている。
【００３６】
従って、偏光分離膜３においては、この光ビームスプリッタ３で反射分離されて光信号出力部を形成するレンズ８で集光され同じく光信号出力を形成する出力光ファイバ９から出力されることになる。
【００３７】
上記の図１に示した光フィルタにおいては、入力して来た光信号の偏波面によっては、偏光分離膜３において反射分離されてしまいファラデー回転子４に送られなくなってしまう場合が生ずる偏波依存性のものとなっている。
【００３８】
そこで、偏波無依存化させるため図２に示した本発明に係る光フィルタの実施例（２）においては図１に示した偏光分離膜３を第１の偏光分離部を形成する偏光分離膜３１と、第２の偏光分離部を形成する偏光分離膜３２と、第３の偏光分離部を形成する偏光分離膜３３とで構成している。
【００３９】
そして、光ファイバ１及びレンズ２から入力して来た光信号は偏光分離膜３１においてそのまま直進する光信号成分と分離される光信号成分とに分けられる。
【００４０】
そして、分離された方の光信号は反射鏡１１で反射され、さらに偏波面を９０°回転させる光学素子としてのファラデー回転子又は半波長（λ／２）板１２において偏波面を９０°回転させることにより、例えば図示の例では紙面に垂直な偏波面から紙面に平行（上下）な偏波面に変化させ、偏光分離膜３１をそのまま通過した光信号と同じ偏波面にして偏光分離膜３２に送る。
【００４１】
偏光分離膜３２においては入力して来た二つの光信号成分をそのまま通過させ、それぞれ図１の実施例（１）と同様にファラデー回転子４と回折格子５と光シャッターアレイ６とを経由して曲面鏡７に送られ、この曲面鏡７で反射させられて光シャッターアレイ６と回折格子５とファラデー回転子４とを経由して偏光分離膜３２に戻される。
【００４２】
そして、この偏光分離膜３２において反射して来た光信号は偏光分離膜３１から入力して来た光信号とは９０°の角度を持つ方向に反射させられて分離されることになる。
【００４３】
そして、このように偏光分離膜３２で分離された二つの反射光信号のうちの一方は半波長板１３において偏波面が９０°回転させられるので、他方の分離させられた反射光信号と直交する偏波面となる。
【００４４】
そして、半波長板１３から出力された光信号と偏光分離膜３２から分離されて反射鏡１４で反射させられた光信号とが偏光分離膜３３に与えられ、ここで偏波合成されて一つの光信号になり光信号出力部を構成するレンズ８と出力光ファイバ９とを経由して出力されることになる。
【００４５】
なお、上記の光シャッターアレイ６としてはトゥイスト・ネマティク液晶やファラデー回転素子などの偏光制御素子と偏光子によって構成でき、数ボルトの電圧で駆動でき且つ、消費電流が小さいので消費電力を小さくできる。
【００４６】
また、ここで光シャッターアレイ６の損失を光シャッターアレイ駆動系１０によってアナログで調整できるようにして波長に対して任意の光損失特性を持つ光フィルタを構成することが可能となる。
【００４７】
図３及び図４に、図１及び図２でそれぞれ透過型の光回折格子５を用いた実施例（３）及び（４）を示す。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光フィルタによれば、高周波発振器等を必要とせずに構成が簡単で消費電力が少なくて済み、且つ偏波に依存しない光フィルタを与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光フィルタの実施例（１）を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る光フィルタの実施例（２）を示したブロック図である。
【図３】本発明に係る光フィルタの実施例（３）を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る光フィルタの実施例（４）を示したブロック図である。
【図５】従来の光フィルタを示した図である。
【符号の説明】
１  入力光ファイバ
２  レンズ
３，３１〜３３  偏光分離膜
４  ファラデー回転子
５  回折格子
６  光シャッターアレイ
７  曲面鏡
８  レンズ
９  出力光ファイバ
１０  光シャッターアレイ駆動系
１２，１３  半波長板
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【図１】
0003597912.tif 000002
【図２】
0003597912.tif 000003
【図３】
0003597912.tif 000004
【図４】
0003597912.tif 000005
【図５】
0003597912.tif 000006