(57)【要約】    【課題】  本発明は、それぞれのフィルタからの反射光により生ずる干渉の影響を低減し、群遅延リップルや透過率にリップルの生じない透過型分散補償フィルタからなる光学部品を得ることを目的とする。    【解決手段】光信号に生ずる該光信号の群速度の波長依存性によるパルス時間幅の広がりや波形劣化を補償する複数の透過型分散補償フィルタ２からなる分散補償フィルタ部品において、  前記複数の透過型分散補償フィルタ２が湾曲して配置されかつ前記光信号の伝播方向に直列に配置されていることを特徴とする。【選択図】  図２
2007140020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号に生ずる該光信号の群速度の波長依存性によるパルス時間幅の広がりや波形劣化を補償する複数の透過型分散補償フィルタからなる分散補償フィルタ部品において、
前記複数の透過型分散補償フィルタが湾曲して配置されかつ前記光信号の伝播方向に直列に配置されていることを特徴とする分散補償フィルタ部品。
【請求項２】
前記複数の透過型分散補償フィルタの各々は基板レスフィルタからなり、表面が湾曲した透明基板に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の分散補償フィルタ部品。
【請求項３】
前記複数の透過型分散補償フィルタの各々は、基板レスフィルタであり、かつ湾曲した溝構造を有した透明基板を更に備え、前記透明基板の溝構造にそれぞれの基板レスフィルタを配置したことを特徴とする請求項１に記載の分散補償フィルタ部品。
【請求項４】
光信号に生ずる該光信号の群速度の波長依存性によるパルス時間幅の広がりや波形劣化を補償する複数の透過型分散補償フィルタからなる分散補償フィルタ部品において、
前記複数の透過型分散補償フィルタは、前記光信号の波長と前記光信号の光束径に応じて、それぞれ前記光信号の伝播方向に対して異なる角度で配置されていることを特徴とする分散補償フィルタ部品。
【請求項５】
前記複数の分散補償フィルタが以下の式（１）の関係を満たすように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の分散補償フィルタ部品。
なお、λは伝播媒体中での波長、εは複数の前記分散補償フィルタのなす角度、ａは前記光信号の光束の幅である。
【数１】
2007140020.tif 000008
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
光通信システムは、ブロードバンド・インターネットの普及に伴う通信トラフィックの増大に対応するため、大容量化の一途をたどっている。次世代の光通信システムは、毎秒40Gppsのシステムが考えられている。しかし、40Gppsで変調された光信号は、その光信号の間隔が非常に短く、光ファイバを長距離伝搬すると光ファイバーの波長分散により波形の歪み、クロストークが発生する。そのため、システムの実現には、波形ひずみを補正する分散補償器が必要となる。
【０００２】
そこで、分散補償器としては、異なる屈折率を有する材料を基に誘電体多層膜を形成し、光ファイバーからの光信号を透過させて、光ファイバーによる分散により生じた波形劣化を補償することが下記特許文献１のように提案されている。
【特許文献１】特開平10-48567号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、誘電体多層膜からなる１枚の透過型分散補償フィルタでは、大きな群遅延特性を得ることができない。そのため、複数枚重ねて使用する必要がある。そこで、分散補償フィルタを光の伝搬方向に並べて配置する必要がある。さらに、小型化するにはそれぞれの分散補償フィルタを重ねて貼り合わせることが好ましい。しかし、それぞれの分散補償フィルタを接着剤やオプティカルコンタクトで重ねる場合、それぞれのフィルタからの反射光同士で干渉が起き、群遅延リップルや透過率にリップルが発生してしまうという問題が発生する。
【０００４】
そこで、本発明は、それぞれのフィルタからの反射光により生ずる干渉の影響を低減し、群遅延リップルや透過率にリップルの生じない透過型分散補償フィルタからなる光学部品を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の第一の態様では、光信号に生ずる該光信号の群速度の波長依存性によるパルス時間幅の広がりや波形劣化を補償する複数の透過型分散補償フィルタからなる分散補償フィルタ部品において、前記複数の透過型分散補償フィルタが湾曲して配置されかつ前記光信号の伝播方向に直列に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
また、第二の態様では、第一の態様であって、前記複数の透過型分散補償フィルタの各々は基板レスフィルタからなり、表面が湾曲した透明基板に貼り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、第三の態様では、第一の態様であって、前記複数の透過型分散補償フィルタの各々は、基板レスフィルタであり、かつ湾曲した溝構造を有した透明基板を更に備え、前記透明基板の溝構造にそれぞれの基板レスフィルタを配置したことを特徴とする。
【０００８】
一方、第四の態様では、光信号に生ずる該光信号の群速度の波長依存性によるパルス時間幅の広がりや波形劣化を補償する複数の透過型分散補償フィルタからなる分散補償フィルタ部品において、前記複数の透過型分散補償フィルタは、前記光信号の中心波長と前記光信号の光束径に応じて、それぞれ前記光信号の伝播方向に対して異なる角度で配置されていることを特徴とする。
【０００９】
更に、第五の態様では、前記第四の態様において、前記複数の分散補償フィルタが以下の式（１）の関係を満たすように配置されていることを特徴とする。なお、λは伝播媒体中での波長、εは複数の前記分散補償フィルタのなす角度、ａは前記光信号の光束の幅である。
【００１０】
【数１】
2007140020.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、群遅延リップルや透過率にリップルが少なくかつ分散補償能力の高い分散補償フィルタ部品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図１及び図２を使って本発明の第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品を説明する。この分散補償フィルタ部品の概略図は図２に示す。図２（ａ）は分散補償フィルタ部品の正面図であり、図２（ｂ）は分散補償フィルタ部品の側面図である。なお、光信号は図面左手方向から入射するように使用される。また、第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品に使用される基板は図１に示す。図１（ａ）はガラス基板１の正面図であり、図１（ｂ）はガラス基板１の側面図である。
【００１３】
図２に示すように、第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品は、ガラス基板１に形成された溝１ａに光信号に生じた遅延を補償する基板レスフィルタ２が差し込まれている。なお、図２（ｂ）に示した点線で囲まれた領域は、光信号が伝播する領域を示す。
【００１４】
この第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品の特徴は、基板レスフィルタ２が湾曲して配置されている。このため、図２（ａ）に矢印線で示されるように、基板レスフィルタ２によって反射された光のほとんどは、同一光路を通らないようになっている。したがって、可干渉な光信号同士が空間的に異なる光路を通るため、干渉作用が発生しにくい構造を有している。このような構成を具備しているため、フィルタを光線の伝播方向に対して直列に配置しても、群遅延によるリップルや透過率のリップルの発生を防げることができる。
【００１５】
なお、この第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品は次のようにして、製造することができる。最初に、光信号が透過可能なガラス基板１を用意する。このガラス基板１は、例えばＢＫ７や石英ガラスを使用する。ガラス基板１の幅（図１の短手方向の寸法）は、20mm程度のものを使用する。次に、ガラス基板１の表面に溝を形成する。溝の深さは、光信号の光束径より深く形成することが肝要である。また、溝の幅は、基板レスフィルタ２の厚さとほぼ同等に形成する。具体的には、基板レスフィルタ２の厚さは、その膜構成によるが、２０μｍから５０μｍ程度であるので、溝の幅もほぼ同じ幅になるように形成する。ちなみに、ガラス基板１の幅はこの溝の幅に対し1000倍程度のものを使用した。このようにすることで、基板レスフィルタ２を挿入する溝の幅が基板レスフィルタ２の厚さよりも若干大きくなっても、基板レスフィルタ２の光信号の入射角度がほとんど変わらない。ゆえに、基板レスフィルタへの入射角が変わることによるフィルタ特性の変化が発生しにくくなるようにしている。
【００１６】
なお、溝の形成方法としては、ダイシングソーによるハーフカットか又はフォトリソグラフィープロセスにより、溝形成部分以外をフォトレジストで覆うようにしてから、反応性イオンエッチングを実施して、溝を形成するようにしても良い。
【００１７】
このようにして、図１（ａ）や図１（ｂ）のように溝がガラス基板１の幅方向全域に渡って貫通するように形成する。
次に、この溝１ａに基板レスフィルタ２をガラス基板１の側面から押し込む。そして、基板レスフィルタ１は溝１ａに沿って、僅かながらたわみながら、挿入される。なお、基板レスフィルタ２の長さ（長手方向の長さ）もほぼガラス基板１の幅と同程度の長さを有するもの使用することが好ましい。
【００１８】
最後に、基板レスフィルタ２とガラス基板１とを接着剤で接着することで完成する。
なお、この溝の曲率は、光線追跡で基板レスフィルタ２の各面で反射された光がどのような光路を取りうるかシュミレーションして、それぞれ異なる光路を通過する光線が分散補償フィルタ部品の射出側（図２の右手端）で、同じ領域にならないように設定する。
【００１９】
しかし、光束径が大きい場合、完全に重ならないようにすることは難しくなる。その場合には、入射光束a、入射波長λを基に、基板レスフィルタ２の各々で反射された光束と透過光束との干渉効果を含めた平均強度を求め、反射による影響が小さくなる条件になるように、二つの基板レスフィルタ２の湾曲度を決定すればよい。それを光路中に配置される基板レスフィルタ２のすべての組み合わせで、基板レスフィルタ２による反射光の影響が小さくなるように湾曲度を決定することで、基板レスフィルタ２での反射光による影響を低減することが可能となる。
【００２０】
なお、どの程度、反射光による影響を低減すればよいかは、光信号を受光する受光素子の感度特性により決定すればよい。なぜなら、光信号の有無は受光信号の強度に応じて決定される。ゆえに、受光素子で信号として認識される強度よりも小さい変動成分であれば、無視できるためである。
【００２１】
ところで、本発明の第一の実施の形態における基板レスフィルタ２は、それぞれが分散補償フィルタとなっている。これは、後述するほかの実施の形態においても同様である。また、分散補償フィルタの構成については、公知の技術であり、特開平10-204487号や国際出願のパンフレットＷＯ01/084750などに記載されている自明な内容なので、説明を省略する。
【００２２】
次に、本発明の第二の実施の形態における分散補償フィルタを説明する。なお、第二の実施の形態における分散補償フィルタ部品と第一の実施の形態における分散補償フィルタ部品との違いは、ガラス基板１の代わりに樹脂基板１１を使用する点である。これにより基板の溝加工を部品ごとに行わなくとも、樹脂転写技術を用いて、容易に大量生産が可能となる。
【００２３】
図３は第二の実施の形態における分散補償フィルタの製造工程を示している。図３（ａ）は樹脂基板１１の反転型３の側面図である。この反転型３は、ガラスなどを用い、上述のようにダイシングソーによるハーフカット手法やフォトリソグラフィープロセス及びエッチングプロセスを利用した手法により、樹脂基板１１に形成する溝部分１ａのみを凸部として形成したものである。
【００２４】
次に、反転型３の凹凸面に光硬化型樹脂１１ａを塗布し、硬化させる。その硬化させた状態の側面図を図３（ｂ）に示した。硬化させた光硬化型樹脂１１ａは、反転型３から剥離することで、溝１ａが形成された樹脂基板１１が得られる。そして、この樹脂基板１１に対して、第一の実施の形態と同様に基板レスフィルタ２を側面から挿入することで、分散補償フィルタ部品を得ることが可能となる。
【００２５】
なお、光硬化型樹脂１１ａが剥離された反転型３は、再び使用することができる。したがって、溝の形成をその都度、行う必要が無くなり、歩留まりが向上する。
次に第三の実施の形態における分散補償フィルタ部品を説明する。この分散補償フィルタ部品は、基板レスフィルタ２をそれぞれ、表面が湾曲したガラス基板２１に貼り付け、接着剤により積層することで形成されたものである。したがって、第一の実施の形態とは製造工程でそれぞれのフィルタが接着剤により接着されている点が違う。図４を用いて、第三の実施の形態における分散補償フィルタ部品の製造工程の説明を行う。
【００２６】
まず、最初に石英製のガラス基板４を用意する。そして、その上にレジスト層６を形成する（図４（ａ））。次に、基板レスフィルタ２に施す湾曲形状に対応した形状を持つようにレジスト層６表面の形状創生を行う。これは湾曲形状に対応したグレースケールマスクを用意し、レジスト層６に露光・現像を行うことで形成できる（図４（ｂ）参照）。次に、反応性イオンエッチングなどを用いて、レジスト層６の表面形状をガラス基板４に転写する。そのときの側面形状は図４（ｃ）に示した形状を持つ。次に、それぞれの湾曲形状部分をダイシングにより切り離して、ガラス基板２１を得る（図４（ｄ）参照）。それぞれのガラス基板２１の表面に基板レスフィルタ２を接着剤により貼り付ける（図５（ｅ）参照）。最後に、基板レスフィルタ２が接着されたガラス基板２１をガイド５の間に挿入し、全てのガラス基板２１を接着剤６で接着する。このようにして、分散補償フィルタ部品が完成される。なお、それぞれのガラス基板２１の間は接着剤６で満たすようにしている。この接着剤６はガラス基板２１と同じ屈折率を有するものである。したがって、光学的にはガラス基板２１と接着剤６は同じなので、ガラス基板２１と接着剤６との界面反射を防ぐことができる。
【００２７】
ところで、上述の第一から第三の実施の形態における分散補償フィルタ部品では、基板レスフィルタ２が湾曲して設けられている。この湾曲した基板レスフィルタ２の湾曲中心については、今まで述べていないが、敢えて湾曲中心が一直線上に来ないようにすることで、それぞれの基板レスフィルタ２で反射した光束が他の経路を伝播した光束（たとえば、すべての基板レスフィルタ２を透過のみで伝播した光束）と同一経路にならないようにしてもよい。また、一回でも反射した光が、分散補償フィルタ部品の後段に配置されている光ファイバーに入射しないように、分散補償フィルタ部品と光ファイバーの間にレンズを設け、そのレンズにより、基板レスフィルタ２を反射した光が光ファイバーに入射しないようにレンズの焦点距離と光ファイバーの位置関係を決めて対応してもよい。
【００２８】
なお、基板レスフィルタ２を湾曲した基板に貼り付けて、湾曲したフィルタを形成したが、他にもポリイミド基板上にフィルタ膜を形成し、ポリイミド基板上に形成したフィルタを湾曲させて、上述の湾曲した基板に固定することでもよい。
【００２９】
次に、第四の実施の形態における分散補償フィルタ部品を説明する。この分散補償フィルタ部品は、上述の第一から第三の実施の形態とは異なり、表面が平面であるウェッジ基板に基板レスフィルタ２が貼り付けられている。このウェッジ基板のウェッジ角を適当な角度にすることで、各基板レスフィルタ２からの反射光との干渉による影響が低減することができる。
【００３０】
そこで、第四の実施の形態における分散補償フィルタ部品を次のようにして、作成した。
まず、図５のように異なる角度で配置された二つの光学膜を通過した際に生ずる多重干渉による分光変動の振る舞いについて、詳細に説明する。
【００３１】
二つの光学膜の成す角度をεとしたとき、入射側のフィルタXの振幅透過率をt1、同振幅反射率をr1、射出側のフィルタYの振幅透過率をt2、同振幅反射率をr2をすると、図５の条件で二つの光学膜が通過した際の振幅透過率は、式（２）のように示すことができる。
【００３２】
【数２】
2007140020.tif 000004
【００３３】
ゆえに、強度透過率Tは、式（３）に示すことができる。なお、λは媒質中での波長を示す。また、Rは強度反射率である。
【００３４】
【数３】
2007140020.tif 000005
【００３５】
なお、本実施の形態の場合、xは二つの光学膜の光路中における最小間隔d0となるところを原点とした入射光束の径方向についての距離である。したがって、最小間隔ｄ0を取る位置からｘだけ離れた位置における二つの光学膜の距離はd(x)=d0+εxとなる。
【００３６】
そこで、γの位相項にd(x)=d0+εxを代入すると、式（４）に示すような関係を有するので、式（３）を変形すると式（５）のようになる。
【００３７】
【数４】
2007140020.tif 000006
【００３８】
ところで、ビーム内平均が信号強度となる。ビーム強度をI(x)とすると、ビーム内平均強度＜Ｔ＞は式（６）となる。
【００３９】
【数５】
2007140020.tif 000007
【００４０】
式（５）から、Ｓ(ε)が０であれば各膜の反射による影響が無いことがわかる。また、Ｓ（ε）が十分小さくても、反射による影響が十分小さくなることが判る。
そこで、本発明の実施の形態では、全ての基板レスフィルタの組み合わせが、上述のような条件になるように基板レスフィルタ２を固定した。具体的には、それぞれの基板レスフィルタ２が上述の関係になるようにガラスや樹脂などの透明な材質からなるウェッジ基板７を用意し、そのウェッジ基板７に基板レスフィルタ２を貼り付けた。このようにして完成した分散補償フィルタ部品を図６に示した。これらは、上述の条件を満たすようにそれぞれの基板レスフィルタ２が互いに傾いた角度で取り付けられている。そのために、ウェッジ基板７のウェッジ角が上述のＳ（ε）が０になるように決定されており、さらに、別々のウェッジ基板７に接着された基板レスフィルタ２同士もＳ（ε）が０となるような関係になるように、図５に示すガイド５と接する角度α、βがそれぞれの基板毎に異なる角度になるように設定されている。
【００４１】
そして、図6に示すようにガイド５の間に基板レスフィルタ２が接着されたウェッジ基板７を挿入しながら、基板レスフィルタ２を直列に配置した。各基板レスフィルタ２で反射された光は、細線の矢印線に示したように、入射した光束とは異なる角度で射出する。そのため基板レスフィルタ２による反射光は図示しない光学系により排除することができ、反射光による影響を低減した。
【実施例１】
【００４２】
次に、第四の実施の形態における分散補償フィルタ部品の具体例を例示する。ただし、本実施例における分散補償フィルタ部品は、２枚の基板レスフィルタからなっている。入射光束の径を200μｍ、ガラス基板中での波長を1.03μｍとし、本実施例の分散補償フィルタ部品は、ウェッジ基板のウェッジ角は0.3度とした。
【００４３】
そのときのＳ（ε）を図７に示す。図７は横軸にウェッジ角、縦軸にＳ（ε）の値を示したグラフである。図７を見て分かるように、Ｓ（ε）の値がほぼ０の値を示し、反射光の影響が生じず、光信号にリップルが発生しない分散補償フィルタを得ることができた。
【実施例２】
【００４４】
次に、実施例１と同じ構成で、入射光束の径を500μｍ、ガラス基板中での波長を1.03μｍ、ウェッジ基板のウェッジ角を0.3度にして、分散補償フィルタ部品を製作した。このときのＳ（ε）を図８に示す。この図を見ても分かるようにＳ（ε）の値がほぼ０の値となっている。また、実施例１と同様に光信号にリップルが発生しない分散補償フィルタを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、分散補償フィルタを複数使用した分散補償器に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第一の実施の形態に関するガラス基板の形状を示した図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に関する基板レスフィルタ2が溝部１ａに挿入された状態の分散補償フィルタ部品を示した図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態に関する分散補償フィルタ部品の製造工程を示した図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態に関する分散補償フィルタ部品の製造工程を示した図である。
【図５】本発明の第四の実施の形態に関する分散補償フィルタ部品に使用される基板レスフィルタ２の配置状態を示した図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態に関する分散補償フィルタ部品に関する図である。
【図７】実施例１におけるウェッジ基板のウェッジ角とS（ε）の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２におけるウェッジ基板のウェッジ角とS(ε)の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１、４、２１・・・ガラス基板、２・・・基板レスフィルタ、３・・・反転型、５・・・ガイド、６・・・接着剤、７ウェッジ基板
【図１】
2007140020.tif 000009
【図２】
2007140020.tif 000010
【図３】
2007140020.tif 000011
【図４】
2007140020.tif 000012
【図５】
2007140020.tif 000013
【図６】
2007140020.tif 000014
【図７】
2007140020.tif 000015
【図８】
2007140020.tif 000016