(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタと、所定の屈折率を持つ媒質と、を準備しておき、
前記媒質を前記光学膜の表面に配置した状態で前記媒質に前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるようになし、
適当な屈折率を有する前記媒質を選択して配置することにより、入射光軸に対する前記波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長を所定の波長帯に調整するようにしたことを特徴とする波長選択フィルタの選択波長調整方法。
【請求項２】
基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタの前記光学膜の表面に、適当な屈折率を有する前記媒質を選択して配置し、
前記媒質に前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるとき、入射光軸に対する前記波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長が所定の選択波長帯に調整されるようにしたことを特徴とする波長多重化装置。
【請求項３】
前記波長選択フィルタの前記基板の一面側から前記光学膜に略平行光又は広がり角のある光を入射させる入射手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の波長多重化装置。
【請求項４】
前記所定の媒質と屈折率の等しい媒質を前記基板の他面側に配置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の波長多重化装置。
【請求項５】
前記所定の媒質又は該媒質と屈折率の等しい媒質のいずれかが光学接着剤又は屈折率調整液であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の波長多重化装置。
【請求項６】
前記基板の一面側に光導波路または光ファイバを設け、該光導波路または光ファイバの出射光を前記光学膜に入射させることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の波長多重化装置。
【請求項７】
一方及び他方の面を有し、該一方及び他方の面の間で光を透過させる光路形成ブロックと、
それぞれ前記光路形成ブロックに装着された光透過性の基板及び該基板上に形成された光学膜を有し、該光路形成ブロックの透過光を互いに波長帯の異なる光について反射及び透過させる複数の透過・反射部を有する波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタの光学膜の表面にそれぞれ選択して配置された適当な屈折率を持つ波長調整用の媒質と、を備え、
前記光路形成ブロック内の光路を通して各波長選択フィルタ内に光が入射するとき、入射光軸に対する前記各波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記各波長選択フィルタの透過光及び反射光の波長が該フィルタ上の媒質の屈折率に応じて調整されるようにしたことを特徴とする波長多重化装置。
【請求項８】
請求項２〜７の何れかに記載の波長多重化装置と、
該波長多重化装置に波長帯の異なる光をそれぞれ若しくは広帯域の光として入射する光入射手段と、
前記複数の透過・反射部を有する波長選択フィルタのそれぞれの透過光を該光の波長帯ごとに受光する受光手段と、を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項９】
前記波長選択フィルタに向かう光の前記波長選択フィルタへの入射角が０度と異なることを特徴とする請求項１に記載の波長選択フィルタの選択波長調整方法。
【請求項１０】
前記波長選択フィルタに向かう光の前記波長選択フィルタへの入射角が０度と異なることを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の波長多重化装置。
【請求項１１】
基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタと、所定の波長幅を持つ光発生手段と該光学膜を透過または反射した光の波長を検出する光波長検出手段と、を備え、
前記光学膜の表面に被測定屈折率媒質を配置した状態で前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるようになし、
前記波長選択フィルタを透過または反射した光の波長を前記光波長検出手段で検出することにより前記被測定屈折率媒質の屈折率を検知することを特徴とする屈折率検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長選択フィルタの選択波長調整方法、波長多重化装置、光通信システム及び屈折率検知装置に関し、特に光センサネットワークに好適な方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の波長選択用のフィルタ（以下、波長選択フィルタという）を用いて波長多重化装置を構成し、波長分割多重による光通信を行う通信システムが知られている。また、そのフィルタとしては、所定の光の波長の１／４の光学的厚さを有する薄膜を積層し、その内部で生じる干渉により特定波長領域の光のみを透過又は反射させる干渉フィルタが多用されている。
【０００３】
また、この種の波長選択フィルタを用いた波長多重化装置は、例えば２つの平行表面の間に光透過用のスリットを形成した光路形成ブロックと、この光路形成ブロックに装着され前記平行表面間にマルチポイント光路を形成し、多チャネル平行光線を受けてこれを反射させるとともにその一部を透過させる複数の光ポートと、を有しており、更に、光ポートに向かって光を反射する他の反射要素を用いるものもある。この場合、光路形成ブロックの平行表面に配列された各チャネルポートが、光路形成ブロックに固定された波長選択用の干渉フィルタで、狭帯域バンドパスフィルタとしての機能を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の波長選択フィルタ及び波長多重化装置にあっては、複数の波長選択フィルタをそれぞれ各ポートの設定通りのフィルタ特性が得られるよう製作する必要がある。しかし、そのような設定通りの製作は非常に困難であるため、通常は波長選択フィルタの入射光軸に対する傾きを微調整することにより波長調整が必要であった。
【０００５】
また、光路形成ブロックに対し波長選択フィルタを設定波長に近い選択波長になるように傾けて固定する必要があり、光路形成ブロックに対する各波長選択フィルタの傾きの機械的調整機構が必要であった。そのため、複数の波長選択フィルタを組み込んだ波長多重化装置が大型でコスト高となると共に、フィルタ組み付け作業が繁雑となっている。
【０００６】
そこで本発明は、波長選択フィルタの傾きを機械的調整機構で調整することなく、設定波長帯の選択を行うことができる方法を実現し、小型、低コストな波長調整を可能にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る選択波長調整方法は、基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタと、所定の屈折率を持つ媒質と、を準備しておき、前記媒質を前記光学膜の表面に配置した状態で前記媒質に前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるようになし、適当な屈折率を有する前記媒質を選択して配置することにより、入射光軸に対する前記波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長を所定の波長帯に調整するようにしたものである。
【０００８】
この発明の選択波長調整方法では、波長選択フィルタの入射面側に所定の屈折率を持つ媒質を配置することで、波長選択フィルタの姿勢や位置を調整することなく、光学膜へ入射する光の入射、屈折角を調整し、波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長を所定の選択波長帯に調整することができる。
【０００９】
また、本発明に係る波長多重化装置は、基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタの前記光学膜の表面に、適当な屈折率を有する前記媒質を選択して配置し、前記媒質に前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるとき、入射光軸に対する前記波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長が所定の選択波長帯に調整されるようにしたものである。したがって、前記媒質の屈折率を調整することで、選択波長帯を容易に調整することができる。
【００１０】
この装置においては、基板の一面側から光学膜に略平行光又は広がり角のある光を入射させる入射手段を設けることもできる。また、前記所定の媒質と屈折率の等しい媒質を前記基板の他面側に配置することにより、入射光軸と透過光軸が平行となり、透過光の検出器の配列等も容易となる。前記所定の媒質又は該媒質と屈折率の等しい媒質のいずれかが光学接着剤又は屈折率調整液であると、光学素子間の結合部において容易に選択波長帯を調整することができる。また、前記基板の一面側に光導波路または光ファイバを設け、該光導波路の出射光を前記光学膜に入射させることもでき、これにより波長多重化装置の一層の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の波長多重化装置は、一方及び他方の面を有し、該一方及び他方の面の間で光を透過させる光路形成ブロックと、それぞれ前記光路形成ブロックに装着された光透過性の基板及び該基板上に形成された光学膜を有し、該光路形成ブロックの透過光を互いに波長帯の異なる光について反射及び透過させる複数の透過・反射部を有する波長選択フィルタと、前記波長選択フィルタの光学膜の表面にそれぞれ選択して配置された適当な屈折率を持つ波長調整用の媒質と、を備え、前記光路形成ブロック内の光路を通して各波長選択フィルタ内に光が入射するとき、入射光軸に対する前記各波長選択フィルタの位置あるいは姿勢を調整することなく、前記選択をした媒質の屈折率に応じて前記各波長選択フィルタの透過光及び反射光の波長が該フィルタ上の媒質の屈折率に応じて調整されるようにしたものである。
【００１２】
この装置では、従来のようなフィルタの傾き調整を行うことなく、前記媒質の屈折率を調整することで、各波長選択フィルタの選択波長帯を容易に調整することができるから、小型で低コストの波長多重化装置となる。
【００１３】
本発明の光通信システムは、前記波長多重化装置と、該波長多重化装置に波長帯の異なる光をそれぞれ若しくは広帯域の光として入射する光入射手段と、前記複数の透過・反射部を有する波長選択フィルタのそれぞれの透過光を該光の波長帯ごとに受光する受光手段と、を備えたものである。したがって、小型で低コストの波長多重化装置を用いた低コストの通信システムとなる。
【００１４】
本発明の屈折率検知装置は、基板の一面側に光学膜が形成され該光学膜への入射光の一部を該光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタと、所定の波長幅を持つ光発生手段と該光学膜を透過または反射した光の波長を検出する光波長検出手段と、を備え、前記光学膜の表面に被測定屈折率媒質を配置した状態で前記波長選択フィルタに向かう光を入射させるようになし、前記波長選択フィルタを透過または反射した光の波長を前記光波長検出手段で検出することにより前記被測定屈折率媒質の屈折率を検知することを特徴とする。したがって、既存の波長選択フィルタと波長検出手段を利用して屈折率検知できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の第1実施形態に係る波長多重化装置を示す図である。
【００１６】
図１及び図２（ａ）において、１０は干渉フィルタとして構成された波長選択フィルタで、基板１１とその一面側に形成された光学膜１２とを有している。基板１１は、例えば石英ガラス又はパイレックスガラス等のガラスからなる。なお、基板１１の材質は、アクリルやポリイミドなどの高分子材料、あるいは反射光を用いる場合はアルミニウムなどの金属等でもよい。基板１１の材質は、また、ＳｉやＧａＡｓ等の半導体でもよい。
【００１７】
光学膜１２は、高屈折率と低屈折率の誘電体膜を交互に重ね合わせた誘電体多層膜からなる光学薄膜で、例えばＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜とを積層して構成されている。この波長選択フィルタ１０は、ある範囲の波長領域の光は透過するが、他の波長領域の光はほとんど透過させずに反射するフィルタ特性（バンドパスフィルタ、長波長透過フィルタ、短波長透過フィルタ等の特性）を有している。
【００１８】
具体的には、光学膜１２を有する波長選択フィルタ１０は、図２（ｂ）に示すように、入射する光の波長により異なる損失特性を有しており、これによって予め定めた選択波長付近の波長（例えば841〜845nm）を有する光のみを透過する前記バンドパスフィルタ特性を生じる。また、この波長選択フィルタ１０は、入射光の入射角θ1の大小（それに応じて変化する屈折角の大小）に対し透過する光の波長がシフトする入射角度依存性があり、入射角θ1に対する波長シフト量は、例えば図３（ａ）に示すようになる。
【００１９】
一方、波長選択フィルタ１０の光学膜１２の表面には、所定の屈折率を有する入射媒質１３（所定の媒質）が配置されており、この入射媒質１３は、例えば光学接着剤（屈折率１．３〜１．６程度がよく用いられる）あるいはシリコン系のマッチングオイル等の屈折率調整液（屈折率１．３〜２．０程度まで調整可能なものがよく用いられる）からなる。
【００２０】
また、基板１１の一面側には、光学膜１２に略平行光を入射させる入射手段（図１には図示していない）が設けられている。この入射手段は、例えばガスレーザなどのように略平行光を出力できるもの、あるいは他の光源からの光（光信号）をＧＲＩＮレンズ、ボールレンズ、非球面レンズ、凸レンズ、凹レンズ等のレンズを用いて略平行光とするものである。この入射手段からの略平行光は、光学膜１２に向かって出射され、外側（上流側）の媒質１４及び入射媒質１３を通して光学膜１２に入射角θ1で入射する。この光学膜１２への入射角θ1、すなわち波長選択フィルタ１０に向かう光の波長選択フィルタ１０への入射角は、０度と異なる値（０度でない値）に設定されている。波長選択フィルタ１０の入射角度依存性を利用するためである。なお、外側媒質１４は、例えばレンズや光ファイバで構成することができるが、入射媒質１３の屈折率ｎ3より小さい屈折率ｎ1を有する物質、例えば空気（屈折率ｎ＝1）であってもよい。
【００２１】
以下、本発明の選択波長調整方法の一実施形態について説明する。
上述のように構成された装置で選択波長の調整作業を行う際には、まず、所定の屈折率を有する入射媒質１３を光学膜１２の表面に配置した状態で、光学膜１２に入射角θ1で光を入射させる。
【００２２】
このとき、波長選択フィルタ１０が設計通りに製造できていれば、図2（ａ）に示すように、所定の屈折角（例えばθ2）で屈折した光が選択波長λを有する透過光として透過するが、通常は、設計値通りの透過波長がそのまま得られない場合が多いため、傾き調整等が必要になる。
【００２３】
しかし、本実施形態では、波長選択フィルタ１０の光学膜１２での入射角及び屈折角を、図３（ｂ）に示すように、入射媒質１３の屈折率１３に応じて変化させることができる。したがって、入射媒質１３の屈折率ｎ3を変化させることにより、波長選択フィルタ１０の透過光又は反射光の波長を所定の選択波長帯に調整することができる。なお、図３（ｂ）は設定入射角を15度とした場合を例示している。
【００２４】
例えば、図1（ｂ）に示すように、入射角θ１で光学膜１２に入射する光が所定の屈折角で屈折し、その透過光の波長がλ１となるように波長選択フィルタを設計したが、実際に製作した波長選択フィルタの特性では、透過光の波長がλ１’となってしまった場合を考える。
【００２５】
この場合、光学膜１２に入射する光の屈折角は、入射媒質１３に対する光学膜１２の相対屈折率（ｎ2/ｎ3）が変化することによっても相違するから、入射媒質１３が通常の光学接着剤やマッチングオイル等であるとき、その入射媒質１３の屈折率ｎ3を設定値とは異なる値とすることで、屈折角を変化させ透過光の波長を設定値に近づける調整が可能になる。
【００２６】
より具体的には、入射媒質１３の屈折率を変えることにより、次のように透過光の波長を調整することができる。
【００２７】
まず、λ１＞λ１’の場合、例えば図２（ｂ）に点線で示すような設計値の選択波長に対して実測値の選択波長が同図に実線で示すようにずれ、透過光の波長（選択波長）が小さくなっていた場合には、光学膜１２への光の屈折角を小さくし、前記入射角度依存性を利用して実測値の波長を長波長側へ調整する。
この場合、図1（ｂ）に示すように、設計時の屈折率ｎ3を有する入射媒質１３を通して入射角θ1で入射する光に対し、透過光の波長がλ１’になったとすると、λ１’を長波長側に調整する必要があるから、屈折角を小さくするために、図１（ａ）に示すように、設計値ｎ3より小さい屈折率ｎ3'（ｎ3'＜ｎ3）を有する入射媒質13を配置する。なお、図1中の（θ2）、（θ2'）はそれぞれ概略の屈折率の例示を意味する。
【００２８】
一方、λ１＜λ１’の場合、例えば上述とは逆に、図２（ｂ）に実線で示すような設計値の選択波長に対して実測値の選択波長が同図に点線で示すようにずれ、透過光の波長（選択波長）が大きくなっていた場合には、光学膜１２への光の入射角を大きくし、前記入射角度依存性を利用して実測値の波長を短波長側に調整する。
【００２９】
この場合、図４に示すように、設計時の屈折率ｎ3”を有する入射媒質１３を通して入射角θ1で入射する光に対し、透過光の波長がλ１’になっていたとすると、透過波長を短波長側に調整する必要があるから、屈折角を大きくするために、図1（ａ）に示すように、設計値ｎ3”より大きい所定の屈折率ｎ3'（ｎ3'＞ｎ3”）を有する入射媒質13を配置する。
【００３０】
なお、図２（ａ）に示すように、入射媒質１３の設計時の屈折率が空気と同じ１である場合には、調整範囲が短波長側のみに限られてしまうが、通常の光学接着剤やマッチングオイル等であればその問題はない。
【００３１】
このように、本実施形態においては、媒質１３の屈折率ｎ３を適宜変更するだけで、波長選択フィルタ１０の透過光の波長を設計した値に一致させるよう調整ができる。すなわち、本実施形態においては、波長選択フィルタ１０内に入射する光の屈折角は入射媒質１３の屈折率ｎ3に応じて変化することになるから、入射媒質１３の屈折率を調節（適当な屈折率を有する入射媒質１３を選択）することにより、波長選択フィルタ１０を透過する光又は波長選択フィルタ１０で反射する光を選択すべき波長帯域（以下、選択波長帯という）に調整することができる。
【００３２】
なお、上述した波長調整の原理からすれば、入射媒質１３の屈折率の変化により、透過光および反射光の波長が変化することから、既知の波長選択フィルに対する波長情報を利用し、この入射媒質１３を被測定物（被測定屈折率媒体）として、その屈折率を測定するセンサを構成することもできる。この場合、入射媒質は透明な媒質であればよく、例えば透過の場合、入射媒質中に波長選択フィルタを配置して、その波長選択フィルタの一面側に前記入射媒質を通して光を入射させ、前記波長選択フィルタの他面側で透過光を受光する受光部において透過光の波長を調べ、その波長からデータテーブルあるいは演算式を用いて屈折率を求めることができる。
【００３３】
すなわち、基板１１の一面側に光学膜１２が形成され光学膜１２への入射光の一部をその光の波長及び入射角に応じて透過又は反射させる波長選択フィルタ１０と、所定の波長幅を持つ光発生手段と、光学膜１２の透過光または反射光の波長を検出する光波長検出手段と、を備え、光学膜１２の表面に被測定屈折率媒質１３を配置した状態で、波長選択フィルタ１０に向かう光を入射させるようになし、波長選択フィルタ１０の透過光または反射光の波長を前記光波長検出手段で検出することにより媒質１３の屈折率を検知するようにすることができる。
【００３４】
図５は本発明の第２実施形態に係る波長多重化装置を示す図である。
本実施形態においては入射媒質１３を波長選択フィルタ１０の光学膜１２にのみ設けていたが、図５に示すように、入射媒質１３と屈折率の等しい媒質１５を基板１１の他面側に配置すれば、入射光軸の向きｄ１と透過光軸の向きｄ２とを平行にすることができる。このようにすると、図６に比較して示す場合に比べ、入射光と透過光の間に角度ずれが生じなくなり、受光側の光軸調整を容易化することができる。また、入射媒質１３と屈折率の等しい媒質に限らず、他面側の媒質１５の屈折率を変更することで、透過光の向きを適宜調節することができる。
【００３５】
図７は本発明の第３実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示す図である。なお、以下に説明する実施形態においては、波長選択フィルタの構成自体は上述と同様であるので、相違点について詳述し、同一構成については上述の符号を用いて簡単に説明する。
【００３６】
同図において、光源部２１からの光信号は、光ファイバ２２を通してレンズ２３に入り、ここで略平行光となって、入射媒質１３を通して波長選択フィルタ１０に入射される。そして、波長選択フィルタ１０を透過した光は、レンズ２３と略同様な結合特性を有するレンズ２６及び光ファイバ２７を介して受光部２８に導かれる。これらレンズ２６、光ファイバ２７及び受光部２８は光検出器を構成している。なお、光検出レンズ２６は波長選択フィルタ１０から透過した光を光ファイバ２７に効率良く結合させる為に用いている。
【００３７】
この実施形態においては、波長選択フィルタ１０基板１１の入射面側（一面側）から光学膜１２に略平行光が入射されるので、波長選択フィルタ１０の入射角度依存性を利用して波長の選択範囲を容易に設定することができる。
【００３８】
なお、光源側のレンズ２３と、光検出器側のレンズ２６のどちらも、波長を多重化し、かつ双方向通信した場合には、１本の光ファイバ線路で上りと下りの信号が伝搬されることになるから、その方向により一つのレンズが投光と検出の役割を持つことになる。よって光源側のレンズ２３と光検出器側のレンズ２６は同様なレンズを使用するのが好ましい。
【００３９】
図８は本発明の第４実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示す図である。
【００４０】
同図において、光源部２１からの光信号は、光ファイバ３２を通し、その先端から拡散されながら出射されてある広がり角度に広げられ、入射媒質１３を通して波長選択フィルタ１０に入射される。そして、波長選択フィルタ１０を透過した光は、光ファイバ３７を介して受光部２８に導かれる。これら光ファイバ３７及び受光部２８は光検出器を構成している。
【００４１】
この実施形態においては、波長選択フィルタ１０の入射面側から光学膜１２に広がり角のある光が入射されるので、波長選択フィルタ１０の入射角度依存性を利用して波長の分布や選択範囲を容易に設定することができる。なお、光ファイバ３２の代わりに光導波路を用いてもよい。
【００４２】
図９は本発明の第５実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示す図である。
【００４３】
同図において、光源部２１からの光信号は、光ファイバ４２を通し光導波路４３ａを有する導波路形成素子４３に入り、導波路４３ａから出射されて広がり角のある光となり、波長選択フィルタ１０に入射される。そして、波長選択フィルタ１０を透過した所定の選択波長帯の光は、結合特性を有する光導波路４３ｂ及び光ファイバ４７を介して受光部２８に導かれる。これら光導波路４３ｂ、光ファイバ４７及び受光部２８は光検出器を構成している。
【００４４】
一方、波長選択フィルタ１０で反射される前記選択波長帯以外の波長の光は、反射側の光導波路４３ｃを通して受光部２９に導かれる。すなわち、波長選択フィルタ１０による波長分割がなされることになる。なお、導波路４３ａと導波路４３ｃは正反射の条件になる。また、導波路形成素子４３は波長選択フィルタ１０を収納する中央溝部４３ｇを有しており、波長選択フィルタ１０は導波路形成素子４３に例えば光学接着剤で接着されている。導波路形成素子は、図示した中央溝部４３ｇのような溝を有するものでなく、導波路の端面に波長選択フィルタを張り付けたような構造であってもよい。
【００４５】
この実施形態においては、波長選択フィルタ１０の入射面側（一面側）から光学膜１２に広がりのある光が入射されるので、波長選択フィルタ１０の入射角度依存性を利用して波長の選択範囲を容易に設定することができる。なお、光の広がり角度は導波路４３のコアの屈折率とクラッドの屈折率に差よる開口数ＮＡで決まる。また、導波路形成素子４３の導波路パターンで波長選択フィルタ１０に対する光導波路の傾き角度を予め何種類か用意しておけば、波長選択フィルタ１０の特性（透過光の向き）に応じてこれらを使い分けることができ、製造を容易化することが可能である。また、上述した入射媒質１３又は媒質１５のいずれか又は双方を、光学接着剤あるいは屈折率調整液とすることで、更に波長選択フィルタ１０を中央溝部４３ｇに設置した導波路形成素子４３を用いることで、装置構成の簡素化と小型化、製造の容易化を図ることができる。
【００４６】
図１０及び図１１は本発明の第６実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示す図である。
【００４７】
両図において、５１ａ〜５１ｄは互いに異なる波長帯域の光を出射する機能を有する送信部（これら送信部に代えて広波長帯域の光源を用い、全送信部数より少数の又は単一の光源としてもよい）であり、これら送信部５１ａ〜５１ｄからの各波長帯の光信号は光ファイバ５２ａ〜５２ｄを介して波長多重機能（波長を分割する機能を含む）を有する波長多重化装置５３に導かれ、ここで合波される。合波された送信部５１ａ〜５１ｄからの光信号は、ファイバ伝送路５４を通して受光側の波長多重・分割機能を有する波長多重化装置５５に送られ、ここで波長分割されてそれぞれ対応する光ファイバ５６ａ〜５６ｄを介して光検出器である受信部５7ａ〜５7ｄに受光される。
【００４８】
具体的には、波長多重化装置５３、５５は、それぞれ、図１０に示すように、互いに平行に離間する一方及び他方の面６１ａ，６１ｂを有し、その一方及び他方の面６１ａ，６１ｂの間で光を透過させる光路形成ブロック６１と、それぞれこの光路形成ブロック６１に装着され、その光路形成ブロック６１の透過光を互いに波長帯の異なる光について反射及び透過させる複数の波長選択フィルタ７１，７２，７３，７４（透過・反射部）と、複数のレンズ７５，７６，７７，７８，７９と、を備えている。ここで、光路形成ブロック６１は、例えば２つの平行（勿論、平行でなくともよい）に離間する表面の間に光透過用のスリットや孔を形成したもので、そのスリットや孔内に所定の外側媒質（例えば空気又は上述した屈折率ｎ1の外側媒質）が存在する状態で、ブロック６１の内部に波長選択フィルタ７１〜７４を反射手段としてジグザグ形状の光路が形成されるようになっている。
【００４９】
また、フィルタ７１〜７４は、詳細を図示しないが、上述した波長選択フィルタ１０と同様に、それぞれ光路形成ブロック６１に装着された光透過性の基板と、その基板上に形成された光学膜とを有しており、それぞれの選択波長が例えばλ1，λ2，λ3，λ4（λ1＜λ2＜λ3＜λ4）となっている。また、前記ジグザグ形状の光路において、各反射ポイントで波長選択フィルタ７１〜７４の選択波長帯の光が順次透過され、その透過側に配置された各受光用レンズ７６〜７９を介して受信部５７ａ〜５７ｄに受光される。なお、同一平面上に配置される複数のフィルタ７１、７３又はフィルタ７２、７４は、光の入射する位置によって選択波長が直線的に変化するリニアフィルタを採用することによって１枚のフィルタで構成することもできる。すなわち、フィルタ７１、７３を一体化したのと同様に機能する一方のリニアフィルタを光路形成ブロック６１の一面側に取り付け、フィルタ７２、７４を一体化したのと同様に機能する他方のリニアフィルタを光路形成ブロック６１の他面側に取り付けて使用してもよい。また、受信部５7ａ〜５7ｄに代えて、ＣＣＤ（電荷結合素子）アレイやフォトダイオード（ＰＤ）アレイなどの１個のデバイスを受信部として用いてもよい。
【００５０】
さらに、波長選択フィルタ７１〜７４の光学膜の表面には、それぞれ上述した入射媒質１３と同様な波長調整用の媒質（図示していない）が配置されており、これら媒質は波長選択フィルタ７１〜７４の光学膜とはそれぞれ屈折率が異なる物質から形成されている。
【００５１】
前記送信部５１ａ〜５１ｄは、波長多重化装置５３に波長帯の異なる光をそれぞれ入射する光入射手段（勿論、すべての波長帯を含む広帯域の光を入射する手段でもよい）を構成しており、前記受信部５７ａ〜５７ｄは、複数の波長選択フィルタ７１〜７４のそれぞれの透過光をその光の波長帯ごとに受光する受光手段を構成している。なお、レンズ７５は波長多重化装置５３からの波長多重された光を光路形成ブロック６１内に略平行光として入射させるか又は波長選択フィルタ７１からの反射光を光伝送線路５４側に透過することができるレンズである。
【００５２】
このように構成された本実施形態においては、光路形成ブロック６１内の光路（外側媒質）を通して各波長選択フィルタ７１〜７４内に光が入射するとき、各波長選択フィルタ７１〜７４の透過光及び反射光の波長が、その各フィルタ７１〜７４上の波長調整用媒質の屈折率（入射媒質１３の屈折率ｎ3に相当する）に応じて調整されることになる。
【００５３】
したがって、波長多重化装置として多数の波長選択フィルタを使用するにもかかわらず、各フィルタの選択波長（透過すべき波長）の調整が容易化される。
【００５４】
なお、ここでは送信部と受信部を固定して説明したが、本実施形態においては送信部５１ａ〜５１ｄ及び受信部５６ａ〜５６ｄにそれぞれ送受信機能を持たせることができることはいうまでもない。
【００５５】
図１２及び図１３は本発明の第７実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示す図である。
【００５６】
この実施形態は光ファイバ等の光伝送線路８０における任意の場所に、波長分割多重回路として機能するAdd/Drop回路８２，８３と図示しない他のAdd/Drop回路又は波長多重化装置を設けたものであり、光伝送線路８０には例えば波長帯の異なる光をそれぞれ入射する光入射手段としての送信部８１が接続されている。
【００５７】
Add/Drop回路８２，８３は、それぞれ、図１３に示すように、光路形成ブロック８４と、この光路形成ブロック８４に装着され、その光路形成ブロック８４の透過光を反射及び透過させる波長選択フィルタ９１，９２と、複数のレンズ８５、８６、８７と、複数の波長選択フィルタ９１，９２のそれぞれの透過光をその光の波長帯ごとに受光することができるとともにこれと同波長帯の光信号を出力することができる受信送信部９３，９４と、を備えている。ここで、光路形成ブロック８４は、例えば２つの離間する表面８４ａ，８４ｂの間に光透過用のスリットや孔を形成したもので、そのスリットや孔内に所定の外側媒質（例えば空気又は上述した屈折率ｎ1の外側媒質）が存在する状態で、ブロック８４の内部に波長選択フィルタ９１，９２を反射手段として屈曲するＶ字形の光路が形成されるようになっている。
【００５８】
また、波長選択フィルタ９１，９２は、詳細を図示しないが、上述した波長選択フィルタ１０と同様に、それぞれ光路形成ブロック８４に装着された光透過性の基板と、その基板上に形成された光学膜とを有しており、Add/Drop回路８２，８３の間では波長選択フィルタ９１，９２の選択波長が例えばλ1、λ2（λ1＜λ2）と異なっている。
【００５９】
さらに、波長選択フィルタ９１の光学膜の表面には、上述した入射媒質１３と同様な波長調整用の媒質（図示していない）が配置されている。
【００６０】
この装置では、従来のようなフィルタの傾き調整を行うことなく、前記波長調整用の媒質の屈折率を調整することで、各波長選択フィルタ９１，９２の選択波長帯を容易に調整することができるから、小型で低コストの波長多重化装置となる。したがって、本実施形態では、小型で低コストの波長多重化装置を用いた低コストの光通信システムを実現することができる。
【００６１】
なお、上述の各実施形態においては、入射媒質の屈折率を調節して透過光又は反射光の波長を調節することを述べたが、本発明の多重化装置のように、入射媒質の屈折率の変化によりフィルタの透過光や反射光の波長が変化する光学装置は、この入射媒質の屈折率を測定するセンサを構成することができる。この場合、入射媒質は透明な媒質であればよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、波長選択フィルタの入射面側に選択により屈折率の調整が可能な媒質を配置することで、波長選択フィルタの姿勢や位置を調整することなく、媒質の屈折率を調整することにより光学膜への入射光の屈折角を調整し、波長選択フィルタの透過光又は反射光の波長を所定の波長帯に調整することができる。
【００６３】
また、フィルタの傾き調整を行うことなく、選択した媒質の屈折率に応じて、各波長選択フィルタの選択波長帯を容易に調整することができるから、小型で低コストの波長多重化装置を実現し、低コストの光通信システムを提供することができる。さらに、上記波長調整の原理を利用して屈折率検知ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係る波長多重化装置を示す模式断面図である。
【図２】（ａ）は波長選択フィルタの光学膜における一般的な光の屈折状態を示し、（ｂ）は波長選択フィルタの一般的なフィルタ特性を示す図である。
【図３】その波長選択フィルタの入射角依存性を、入射角に対する波長シフト量で示すグラフである。
【図４】一実施形態における媒質の屈折角を変更した場合の光学膜へ入射光の屈折角変化を示す模式断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る波長多重化装置を示す模式断面図である。
【図６】第２実施形態における基板側の媒質を取り除いた比較例を示すその模式断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示すその概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示すその概略構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示すその概略構成図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示すその概略構成図である。
【図１１】第６実施形態における波長多重化装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る波長多重化装置及び光通信システムを示すその概略構成図である。
【図１３】第７実施形態におけるAdd/Drop回路の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 波長選択フィルタ
１１ 基板
１２ 光学膜
１３ 入射媒質（所定の媒質）
１４ 外側媒質
１５ 媒質（波長調整用の媒質と屈折率が等しい媒質）
２１ 光源部（光入射手段）
２３ 光拡散レンズ
２６ 光検出レンズ
２８，２９，３８ 受光部
４３ 導波路形成素子
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，８１ 送信部
５３，５５ 波長多重化装置
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ 受信部
６１，８４ 光路形成ブロック
７１，７２，７３，７４，９１，９２ 波長選択フィルタ（透過・反射部）
８０ 光伝送線路
８２，８３ Add/Drop回路
９３，９４ 受信送信部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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