(57)【要約】　　　（修正有）【課題】信号光の利得の損失が小さく、損失波長特性を自由に制御することができ、かつ環境温度変化に対しても安定した状態を維持する光可変フィルタを提供する。【解決手段】波長に応じて利得が変化する光増幅器の利得波長特性を補正して等化にする光可変フィルタにおいて、光路上の所定位置に配置した多層膜フィルタ１１と、該多層膜フィルタ１１に連結するアクチュエータ１４からフィルタ本体１を構成し、上記複数の多層膜フィルタ１１の損失波長特性を合成することにより上記フィルタ本体１の損失波長特性を上記光増幅器の利得波長特性と同形状に形成してなり、上記光増幅器の利得波長特性の変動に応じて上記フィルタ本体１の損失波長特性が同形状となるよう、上記多層膜フィルタ１１の光路に対する配置状態を上記アクチュエータ１４によって変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長に応じて利得が変化する光増幅器の利得波長特性を補正して等化にする光可変フィルタにおいて、
光路上の所定位置に配置した複数の多層膜フィルタと、該多層膜フィルタに連結するアクチュエータからフィルタ本体を構成し、
上記複数の多層膜フィルタはそれぞれ所定の波長帯域において損失波長特性を有し、これらの損失波長特性を合成することにより上記フィルタ本体の損失波長特性を上記光増幅器の利得波長特性と同形状に形成し、
上記光増幅器の利得波長特性の変動に応じて上記フィルタ本体の損失波長特性が同形状となるよう、上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を上記アクチュエータによって変化させ、上記多層膜フィルタの損失波長特性を変形させることを特徴とする光可変フィルタ。
【請求項２】
上記多層膜フィルタを光路に対して傾斜させて上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を変化させることを特徴とする請求項１記載の光可変フィルタ。
【請求項３】
上記多層膜フィルタを光路に対して略垂直方向に移動させて上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を変化させることを特徴とする請求項１記載の光可変フィルタ。
【請求項４】
上記多層膜フィルタは部位によって膜構成が異なるように形成されることを特徴とする請求項３記載の光可変フィルタ。
【請求項５】
上記多層膜フィルタは屈折率傾斜型フィルタであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信分野において用いられる光増幅器の利得波長特性を補正する光フィルタに関し、より詳細には利得波長特性を可変的に、かつ高精度に補正することが可能な光可変フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ　：　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送方式がある。ＷＤＭ光伝送方式は、複数の波長の信号光を１本の光ファイバで伝送することにより、通信容量を増大させることが可能な伝送方式である。
【０００３】
このようなＷＤＭ光伝送方式においては、光ファイバにおける損失を補正して長距離の伝送を可能にするために、信号光を増幅するための光増幅器が使用されている。
しかし、この光増幅器は利得が波長に応じて変化する利得波長特性を持つため、光増幅器と光ファイバだけで伝送系が構成されていた場合、その伝送系も、利得が波長に応じて変化する利得波長特性を示すことになる。また、その利得波長特性は、伝送系に設けられる光増幅器の数が多いほど、利得の波長依存性が高いものとなる。
【０００４】
伝送系の利得が波長に依存するために生ずる、このような問題を解消するために、光フィルタを伝送系内に挿入することによって、伝送系（光増幅器）の利得が波長に依存しないようにすること（利得等化）が行われている。すなわち、伝送系が持つ利得波長特性と同形状の損失波長特性を有する光フィルタを伝送系に挿入することによって伝送系の利得を平坦化することが行われている。
【０００５】
ところで、光増幅器の前段の光伝送路の損失が何等かの原因により変動して、光増幅器に入力する信号光のパワーが変動したときに、光増幅器から出力される信号光のパワーを一定に保とうとすると、光増幅器における信号光の光増幅の利得を変化させる必要がある。そして、利得を変化させると、利得波長特性が変動し、その結果、利得の平坦性が損なわれる。また、その他の要因によっても、光増幅器の利得波長特性に変動が生ずることがある。
【０００６】
このような問題を解決する光フィルタの先行技術としては、特開２００２―４９０１３号公報に記載された光フィルタがある。本公報に記載された光フィルタは、第１光入出力端と第２光入出力端との間に３つのマッハツェンダ干渉計が接続され、各マッハツェンダ干渉計は２つの光路と２つの光カプラにより構成される。各マッハツェンダ干渉計においては、光路をヒータによって加熱することで光学特性を変化させ、光フィルタの損失波長特性を制御することができる。これによって光増幅器の利得波長特性に変動が生じた場合でも、その変動に伴って光フィルタの損失波長特性を変化させ、光増幅器の利得を平坦化することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような光フィルタにおいては、光増幅器の利得波長特性に変動が生じた場合でも、利得を平坦化することができるものの、信号光が複数の光路を通過するので信号光の利得の損失が数ｄＢと大きい。また、光路をヒータで加熱することにより損失波長特性を制御することから、環境温度変化によっても敏感に光フィルタの損失波長特性が変化する。さらに、損失波長特性を変化させた状態を維持するためには、光路をヒータによって常に一定温度に維持しなければならず、そのため、ヒータの制御系に常時通電する必要があり、電力消費も激しくなる。
【０００８】
本発明は以上のような点を鑑みてなされたものであり、信号光の利得の損失が小さく、損失波長特性を自由に制御することができ、かつ環境温度変化に対しても安定した状態を維持する光可変フィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る光可変フィルタは、波長に応じて利得が変化する光増幅器の利得波長特性を補正して等化にする光可変フィルタにおいて、
光路上の所定位置に配置した複数の多層膜フィルタと、該多層膜フィルタに連結するアクチュエータからフィルタ本体を構成し、
上記複数の多層膜フィルタはそれぞれ所定の波長帯域において損失波長特性を有し、これらの損失波長特性を合成することにより上記フィルタ本体の損失波長特性を上記光増幅器の利得波長特性と同形状に形成し、
上記光増幅器の利得波長特性の変動に応じて上記フィルタ本体の損失波長特性が同形状となるよう、上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を上記アクチュエータによって変化させ、上記多層膜フィルタの損失波長特性を変形させることを特徴として構成されている。
【００１０】
本発明によれば、多層膜フィルタと、多層膜フィルタに連結するアクチュエータからフィルタ本体を構成するので、フィルタ本体の損失波長特性を必要に応じて自由に変化させることができる。
【００１１】
また本発明に係る光可変フィルタは、上記多層膜フィルタを光路に対して傾斜させて上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を変化させることを特徴として構成されている。
【００１２】
本発明によれば、多層膜フィルタを光路に対して傾斜させるので、多層膜フィルタの損失波長特性を高精度に変化させることができる。
【００１３】
また本発明に係る光可変フィルタは、上記多層膜フィルタを光路に対して略垂直方向に移動させて上記多層膜フィルタの光路に対する配置状態を変化させることを特徴として構成されている。
【００１４】
本発明によれば、多層膜フィルタを略垂直方向に移動させるので、信号光が通過する多層膜フィルタの部位を移動させることができる。または多層膜フィルタを光路上から取除くことができる。
【００１５】
また本発明に係る光可変フィルタは、上記多層膜フィルタは部位によって膜構成が異なるように形成されることを特徴として構成されている。
【００１６】
本発明によれば、多層膜フィルタは部位によって膜構成が異なるように形成されるので、一つの多層膜フィルタに様々な損失波長特性を持たせることができる。
【００１７】
また本発明に係る光可変フィルタは、上記多層膜フィルタは屈折率傾斜型フィルタであることを特徴として構成されている。
【００１８】
本発明によれば、多層膜フィルタは屈折率傾斜型フィルタであるので、高次のリップル成分を解消することができ、意図通りのゲイン補正カーブを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ＷＤＭ光伝送方式において用いられる波長１５３０〜１５６０ｎｍの帯域で平坦化する場合を例として説明する。
図１は本発明の実施形態における光可変フィルタの概略図であり、この図において、光ファイバ３１、３２はフィルタ本体１の信号光入出力ポートとなる、あるいは入出力ポートと接続されるものであり、この２本の光ファイバ３１及び３２は、フィルタ本体１の端部に設けられたレンズ２１及びレンズ２２によるコリメートビームで光学的に結合されている。
レンズ２１及び２２の間には、多層膜フィルタ１１と、多層膜フィルタ１１に結合軸１５ａ又は１５ｂを介して結合されるロータリアクチュエータ１４から構成される可動フィルタ１０が複数配置される。図１では可動フィルタ１０を２つとしているが、この数については、利得波長特性を補正する対象によって異なる。また、ここではロータリアクチュエータを用いているが、多層膜フィルタ１１を正確に移動させられるアクチュエータであればどのようなものでもよい。
【００２０】
多層膜フィルタ１１は、基板１２上に誘電体薄膜１３を積層してなり、それぞれ固有の損失波長特性を持ち、特性の異なる多層膜フィルタ１１を複数個組み合わせて所望の損失波長特性を作り出すことができる。ここで、多層膜フィルタ１１によって利得の平坦化を行うので、ヒータによって光学特性を変化させる場合に比べ、環境温度変化に対する光学特性の変化が少ない。また、多層膜フィルタ１１自体も、基板１２と誘電体薄膜１３の材料の膨張係数を合わせることによって、環境温度変化に対する光学特性の変化をさらに小さくすることができる。
【００２１】
ロータリアクチュエータ１４は、直線状に形成された結合軸１５ａを介して多層膜フィルタ１１に連結される場合は、回転軸が光路２と略垂直に交わるように、略Ｌ字状に形成された結合軸１５ｂを介して多層膜フィルタ１１に連結される場合は、回転軸が光路２と略平行になるように配置される。これにより、後述する所望の配置状態の変化を、多層膜フィルタ１１に与えることができる。この連結の組合せについても、利得波長特性を補正する対象によって異なる。
【００２２】
次に、このような光可変フィルタにおける損失波長特性の制御について説明する。まず、結合軸１５ａを介してロータリアクチュエータ１４が多層膜フィルタ１１に連結された可動フィルタ１０について説明する。図２は図１中の結合軸１５ａを介してロータリアクチュエータ１４が多層膜フィルタ１１に連結された可動フィルタ１０を上方から見た図である。この場合、上述したように、ロータリアクチュエータ１４の回転軸は光路２と略垂直に交わっており、また直線状に形成された結合軸１５ａを介して多層膜フィルタ１１に連結されているので、ロータリアクチュエータ１４を回転させると、図２のＡ、Ｂに示すように、ロータリアクチュエータ１４の回転角の分だけ、多層膜フィルタ１１は光路２に対して傾斜する。このように多層膜フィルタ１１を傾斜させると、信号光が多層膜フィルタ１１を通過する際の光路長が相対的に長くなり、図３に示すように、多層膜フィルタ１１の損失波長特性は長波長側に遷移する。このように多層膜フィルタ１１を傾斜させて損失波長特性を長波長側に遷移させることによって、フィルタ本体１の損失波長特性を変化させることができる。
【００２３】
また、このようにして１つの光路２上の多層膜フィルタ１１に信号光を通過させることによって利得を平坦化させるので、先行技術文献のように信号光に多数の光路を通過させることによって利得を平坦化させる場合に比べて、光可変フィルタにおける利得の損失を少なくすることができる。
また、ロータリアクチュエータ１４は回転後の状態をそのまま維持するので、多層膜フィルタ１１の配置を変化させた後の状態を維持するために通電し続ける必要がなく、電力消費を抑えることができる。
【００２４】
次に、結合軸１５ｂを介してロータリアクチュエータ１４が多層膜フィルタ１１に連結された可動フィルタ１０について説明する。図４は図１中の結合軸１５ｂを介してロータリアクチュエータ１４が多層膜フィルタ１１に連結された可動フィルタ１０を上方から見た図である。この場合、ロータリアクチュエータ１４の回転軸は光路２と略平行になっており、また、略Ｌ字状に形成された結合軸１５ｂを介して多層膜フィルタに連結されているので、ロータリアクチュエータ１４を回転させると、図４のＡ、Ｂに示すように、多層膜フィルタ１１は光路２に対して略垂直方向に移動する。したがってロータリアクチュエータ１４の回転角を大きくとると、多層膜フィルタ１１は光路２上から取除かれることとなる。このように多層膜フィルタ１１を光路２上から取除くことによって、光路２上から外れた多層膜フィルタ１１が有していた損失波長特性をフィルタ本体１の損失波長特性から取除くことができ、これによってフィルタ本体１の損失波長特性を変化させることができる。
【００２５】
また、多層膜フィルタ１１の膜構成が部位によって異なるようにすることによっても、フィルタ本体１の損失波長特性を変化させることができる。すなわち、図５に示すように、多層膜フィルタ１１の誘電体薄膜１３を、部位によって膜構成が異なるように積層する。このような多層膜フィルタ１１を、略Ｌ字状に形成された結合軸１５ｂを介してロータリアクチュエータ１４に連結する。ロータリアクチュエータ１４を回転させると、多層膜フィルタ１１は光路２に対して略垂直方向に移動し、光路２上における誘電体薄膜１３の膜構成が変化する。
【００２６】
このように、光路２上の誘電体薄膜１３の膜構成を変化させることで、複数の多層膜フィルタ１１を光路２上に配置した場合と同様の効果が得られ、図５のＡからＢ、ＢからＣへと膜構成が異なる方向に順次多層膜フィルタ１１を移動させると、図６に示すように、損失波長特性は大きくなり、逆方向に多層膜フィルタ１１を移動させると、損失波長特性は小さくなる。これによってフィルタ本体１の損失波長特性を変化させることができる。
なお、図５では誘電体薄膜１３は３段階に形成されているが、必要に応じて段数を変えてもよい。また、それぞれの段を構成する誘電体薄膜１３を異なる材料を組合わせて積層することにより、損失波長特性を変化させてもよい。このようにすることによって、１つの多層膜フィルタ１１で様々な損失波長特性を作り出すことができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態では、多層膜フィルタ１１の損失波長特性の制御についてそれぞれ個別に説明した。しかし、これらは別々に用いられるものではなく、それぞれ必要に応じて組合わせることによって、任意の損失波長特性を形成する。
また、上記実施形態において、多層膜フィルタ１１は図７に示すような屈折率傾斜形フィルタであることが望ましい。すなわち、多層膜フィルタ１１の誘電体薄膜１３を、屈折率を積層方向に対して傾斜変化させる屈折率傾斜積層部１３Ａと、高屈折率の誘電体薄膜層と低屈折率の誘電体薄膜層を交互に積層した交互積層部１３Ｃと、これら屈折率傾斜積層部１３Ａと交互積層部１３Ｃの屈折率差を調整する調整部１３Ｂから構成する。このような構成にすることにより、全透過帯の平滑部に存在する高次の損失成分であるリップルが除去され、任意の形状の損失波長特性を有する多層膜フィルタ１１とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、本発明に係る光可変フィルタによれば、多層膜フィルタと、多層膜フィルタに連結するアクチュエータからフィルタ本体を構成するので、フィルタ本体の損失波長特性を必要に応じて自由に変化させることができる。また、信号光を１つの光路上の多層膜フィルタを通過させることによって利得を平坦化させるので、光可変フィルタにおける利得の損失を少なくすることができる。さらに、多層膜フィルタによって利得の平坦化を行うことから、ヒータによって光学特性を変化させる場合に比べ、環境温度変化に対する光学特性の変化が少ない。また、多層膜フィルタ自体も、基板と誘電体薄膜の材料の膨張係数を合わせることによって、環境温度変化に対するの光学特性の変化をさらに小さくすることができる。さらにまた、アクチュエータは移動後の状態をそのまま維持するので、多層膜フィルタの配置を変化させた後の状態を維持するために通電し続ける必要がなく、電力消費も少なくてすむ。
【００２９】
また、本発明に係る光可変フィルタによれば、多層膜フィルタを光路に対して傾斜させるので、多層膜フィルタの損失波長特性を高精度に変化させることができる。これによりフィルタ本体の損失波長特性を光増幅器の利得波長特性の変動に対して柔軟に変化させ、高精度に補正することができる。
【００３０】
また、本発明に係る光可変フィルタによれば、多層膜フィルタを略垂直方向に移動させるので、信号光が通過する多層膜フィルタの部位を移動させることができる。これにより信号光に対する多層膜フィルタの損失波長特性を変化させることができる。または多層膜フィルタを光路上から取除くことができる。これにより取除いた多層膜フィルタの有する損失波長特性を、フィルタ本体の損失波長特性から取除くことができるので、様々な形状の損失波長特性を形成することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光可変フィルタによれば、多層膜フィルタは部位によって膜構成が異なるように形成されるので、一つの多層膜フィルタに様々な損失波長特性を持たせることができる。これによりフィルタ本体の損失波長特性を広範囲に変化させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る光可変フィルタによれば、多層膜フィルタは屈折率傾斜型フィルタであるので、高次のリップル成分を解消することができ、意図通りのゲイン補正カーブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における光可変フィルタの概略図である。
【図２】多層膜フィルタを光路に対して傾斜させて損失波長特性を変化させる場合の模式図である。
【図３】多層膜フィルタを光路に対して傾斜させた場合の損失波長特性の変化を示すグラフである。
【図４】多層膜フィルタを光路から取除いて損失波長特性を変化させる場合の模式図である。
【図５】多層膜フィルタの膜構成が部位によって異なるように形成して損失波長特性を変化させる場合の模式図である。
【図６】多層膜フィルタの膜構成が部位によって異なるように形成した場合の損失波長特性の変化を示すグラフである。
【図７】屈折率傾斜形フィルタの屈折率と膜厚の関係、及び断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　フィルタ本体
２　　　　　　　光路
１０　　　　　　可動フィルタ
１１　　　　　　多層膜フィルタ
１２　　　　　　基板
１３　　　　　　誘電体薄膜
１４　　　　　　ロータリアクチュエータ
１５ａ、１５ｂ　結合軸
２１、２２　　　レンズ
３１、３２　　　光ファイバ
【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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