(57)【要約】【課題】妨害信号の除去と希望の光信号に与える波形歪による劣化のトレードオフを適応的に最良の条件にして通信品質を確保するため、光フィルタの中心波長を変えることなく、通過帯域幅を変化できる光学薄膜フィルタを実現する。【解決手段】２つ以上の光学薄膜フィルタを重ねて配置し、各光学薄膜フィルタ間の距離を可変とする手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の光学薄膜フィルタを重ねて配置し、各光学薄膜フィルタ間の距離を可変とする手段を有することを特徴とする帯域可変光学薄膜フィルタ。
【請求項２】
各光学薄膜フィルタ間の距離を可変する手段として、少なくとも一つの光学約膜フィルタを可動台座に固定し、該可動台座をケースに固定した固定台座に対して移動可能としたことを特徴とする請求項１記載の帯域可変光学薄膜フィルタ。
【請求項３】
上記各光学薄膜フィルタ間の距離を、通過する光信号の波長に対し０〜１０倍の範囲で可変にすることを特徴とする請求項１または２記載の帯域可変光学薄膜フィルタ。
【請求項４】
上記各光学薄膜フィルタは高屈折率材料および／または低屈折率材料の薄膜を多層積層してなるキャビティ層と連絡層を有し、上記キャビティ層の数を１または２としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯域可変光学薄膜フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の帯域可変光学薄膜フィルタと、光信号の入力手段および出力手段とを有する帯域可変光学薄膜フィルタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波長多重（ＷＤＭ）方式の光伝送装置に関し、妨害信号の状態に応じてして最適な帯域幅に可変できる光学薄膜フィルタ及びそれを用いたモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長多重方式（ＷＤＭ）システムにおいて、各チャネルの光信号を選択する為に光フィルタが用いられる。通常この光フィルタは通過帯域が固定されている。光フィルタの通過帯域幅は、妨害信号の排除能力と、それと相反しやすい特性である希望信号に与える直線歪の少なさとのトレードオフで決まり、妨害信号の状況により最適値が異なる。
【０００３】
上記光フィルタとして、本出願人は高屈折率材料や低屈折率材料の薄膜を多層積層してなる光学薄膜フィルタを提案している。
【特許文献１】特開２００３−１３１０３９
【特許文献２】特開２００２−３５０６３３
【特許文献３】特開２００２−３５０６３４
【特許文献４】特開２００２−２５８０３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光伝送装置においては、光フィルタの通過帯域幅は固定されており、通信状況に応じて変化するフィルタの最適な通過帯域幅に適応できなかった。その結果、妨害信号が多い時には妨害信号の排除が十分ではなく、また反対に妨害信号が少ない時には通過する希望信号に必要以上に波形歪を与えていた。
【０００５】
そこで本発明は、光フィルタの中心波長を変えることなく、通過帯域幅を変化できる光学薄膜フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による帯域可変光学薄膜フィルタは、２つ以上の光学薄膜フィルタを重ねて配置し、各光学薄膜フィルタ間の距離を可変とする手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また、各光学薄膜フィルタ間の距離を可変する手段として、少なくとも一つの光学約膜フィルタを可動台座に固定し、該可動台座をケースに固定した固定台座に対して移動可能としたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、上記各光学薄膜フィルタ間の距離を通過する光信号の波長に対し０〜１０倍の範囲で可変することを特徴とする。
【０００９】
また、上記各光学薄膜フィルタは高屈折率材料および／または低屈折率材料の薄膜を多層積層してなるキャビティ層と連絡層を有し、上記キャビティ層の数を１または２としたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記の帯域可変光学薄膜フィルタと、光信号の入力手段および出力手段とから帯域可変光学薄膜フィルタモジュールを構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、波長多重（ＷＤＭ）方式の伝送系において、あるチャネルに光信号と妨害信号が存在する場合、光信号と妨害信号の電力比に応じて、複数の光学薄膜フィルタ間の距離を調整して光フィルタの通過帯域幅を最適な値にすることができる。この結果、本発明の帯域可変光学薄膜フィルタによれば、波長多重（ＷＤＭ）方式の光選択機能部において、妨害信号の除去と希望の光信号に与える波形歪による劣化のトレードオフを適応的に最良の条件に設定でき、品質の高い通信システムとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく以下、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【００１３】
図１に本発明の実施形態を示す。光信号は入力端であるファイバ８より結合レンズ５を介して光フィルタ１に入力され、その出力は光フィルタ２に入力される。光フィルタ１、光フィルタ２はカスケードに配置され、それぞれSiO2 などの低屈折材料とTa2O2などの高屈折率材料をガラス基板上に多層化した光学薄膜フィルタであり、WDMのシステムに定められている選択特性を有する。
【００１４】
光フィルタ２を出た光信号は出力端の結合レンズ６を介してファイバ７より出力される。入力端と出力端のファイバ７、８はスペーサ９，１０によりケース１０に固定されている。
【００１５】
光フィルタ２は可動台座３に固定され、可動台座３はケース１０に固定された台座４上を光軸に沿って移動できるように構成され、これによって光フィルタ１，２間の距離ｄを調整することができる。これらの部材によって帯域可変光学薄膜フィルタが構成されている。
【００１６】
図２は主要部の拡大図である。光フィルタ１と光フィルタ２それぞれは基板ガラス１２と基板ガラス１３上に光学薄膜フィルタ１４と光学薄膜フィルタ１５を形成したものであり、それぞれの光学薄膜フィルタは低屈折率材料と高屈折率材料を積層してなるキャビティ層１６〜１９と連絡層２０、連絡層２１から成っている。図２の例では、光学薄膜フィルタ１４と光学薄膜フィルタ１５のキャビティ数は２である。
【００１７】
上述したように、光学薄膜フィルタの端面１４ａと短面１５a間の距離ｄは可変としてある。すると、これらの光フィルタ１，２の低域通過型の等価回路はそれぞれ図３（a）、（b）に示す通りである。そして、これらの低域通過型の透過特性は図４の様になる。
【００１８】
ここで、図１に示す構成の、光フィルタ１と光フィルタ２を合わせた透過特性は、図２に詳細に示す光学薄膜フィルタ１４と光学薄膜フィルタ１５間の距離ｄにより異なる。ｄが通過する光信号の半波長の整数倍の場合は２つの光フィルタ１，２を合わせた総合の等価回路は図５のようになり、透過特性は図６のようになる。それに対し、距離ｄが半波長の整数倍＋１／４波長のときは、等価回路は図７（a）に示すように、フィルタ間に数１ｎｉ示す虚ジャイレータを挿入した状態となる。
【数１】
2005215221.tif 000003
【００１９】
この結果、図７（b）に示す回路と等価になる。
【００２０】
図７に示す等価回路の特性は図８のようになる。図６と図８の特性を比べると、共にω＝±２．４で−２５ｄＢの減衰となっており、ω＝±２．４前後で振幅特性がクロスオーバーしている。ω＝０と希望信号のチャネル、ω＝±２．４を隣接チャネルに対応させるものとする。図６の特性も図８の特性も隣接チャネルでの減衰として−２５ｄＢは確保している。
【００２１】
隣接チャネルから希望チャネルにかけて妨害信号が存在する場合は、図６の特性が妨害信号の排除能力が高くよりよい品質の通信ができる。しかし、通過帯域が狭いので、希望信号に直線歪が生じているが、妨害信号による劣化のほうが重大であるので、全体として通信の品質が上がる。それに対し、隣接チャネルから希望チャネルにかけて妨害信号が無い場合は、図８の特性が希望信号に与える直線歪が少なくなり、通信の品質はより良い。
【００２２】
このため、WDMの各チャネルおよびチャネル間の雑音の状況を直接光スペクトラムアナライザでモニタするか、あるいは復調したベースバンド信号の品質をモニターしながら、通信品質が向上するよう距離ｄを調整して光学薄膜フィルタの帯域を変化させればよい。
【００２３】
なお、光フィルタ１，２を構成する光学薄膜フィルタ１４，１５のキャビティ数は２より多くなると帯域可変の効果が少なくなるので、それぞれの光フィルタのキャビティ数は１又２が好ましい。
【００２４】
各光フィルタ１，２間の距離ｄの微調整は、可動台座３と台座４を光学ステージのスライダーと同様の構造として、ねじの回転により行うことができる。目的の特性を実現するために、微調整の精度は高精度の光学ステージと同様の０．１μｍ以内とすることが好ましい。
【００２５】
また、上記各光フィルタ１，２間の距離ｄは、通過する光信号の波長に対し０〜１０倍の範囲で可変にすることが好ましい。
【００２６】
このように、妨害信号の種類により、フィルタの通過帯域幅をアダプティブに可変して通信を行うと、より良い品質の通信を確保できる。
【実施例１】
【００２７】
数値計算によるシミュレーションの結果を図６、図８に示す。
【００２８】
隣接チャネルと希望チャネル間に妨害信号が存在する場合は、図１に示す台座４上を可動台座３をスライドさせて光フィルタ１，２間の距離ｄを光信号の半波長の整数倍とする。隣接チャネルと希望チャネル間に妨害信号が無い場合には、同様な操作で距離ｄを半波長の整数倍＋１／４波長とする。
【００２９】
また、ここでは詳細は図示しないが、図２の光学薄膜フィルタ１４または光学薄膜フィルタ１５のいずれか一方の端面１４ａまた端面１５aにさらに連絡層を形成させると、この実施例に示した妨害信号と距離ｄの関係は逆になる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の帯域可変光学薄膜フィルタは、光信号の検波器の入力端に挿入され、雑音の状況に応じて最適な帯域幅として良い状態の通信の品質を維持する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の帯域可変光学薄膜フィルタを示す概略図である。
【図２】図１の主要部を示す拡大図である。
【図３】（a）（b）は図２の各光学薄膜フィルタの等価回路を示す図である。
【図４】各光学薄膜フィルタの透過特性を示す図である。
【図５】本発明のフィルタの等価回路を示す図である。
【図６】本発明のフィルタの透過特性を示す図である。
【図７】（a）（b）は本発明のフィルタの等価回路を示す図である。
【図８】本発明のフィルタの等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、２  光フィルタ
３  可動台座
４  台座
５、６  結合レンズ
７、８、ファイバ
９，１０、スペーサ
１１、ケース
１２、１３、基板ガラス
１４、１５、光学薄膜フィルタ
１６、１７，１８，１９、キャビティ層
２０、２１、連絡層
【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】
2005215221.tif 000008
【図６】
2005215221.tif 000009
【図７】
2005215221.tif 000010
【図８】
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