説明

波長フィルタ

【課題】光ファイバの先端を研磨した上で誘電体多層膜を直接成膜する工程が困難である。また、光ファイバをスリーブで対向させ、エアーギャップが生じないようにスプリングで応力をかける構造が複雑である。さらに、フェルール先端に誘電体多層膜を成膜するため、波長フィルタの透過波長を簡単に変更できない。しかも安価な誘電体多層膜フィルタを使用できないためコスト低減が難しかった。このように光ファイバを利用した従来の波長フィルタには生産性に課題があった。本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る波長フィルタは、2本の光ファイバを誘電体多層膜フィルタが差し込まれたキャピラリ内で対向させた構造としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2本の光ファイバ間に誘電体多層膜フィルタ配置した波長フィルタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、光ファイバを挿入したフェルールの先端に誘電体多層膜フィルタを直接成膜し、これらを対として、スリーブ内で向かい合わせて、無調芯の波長フィルタを構成していた(例えば、特許文献1を参照。)。
【0003】
図1に、従来の波長フィルタの構造を示す。光ファイバ12の挿入されたフェルール14の先端に誘電体多層膜15を直接成膜し、これらを対として、スリーブ17内で向かい合わせて、さらに接合部の空隙を小さくし、安定にするために両側からスプリング16で加圧した構造となっている。誘電体多層膜15はバンドパス特性を示すように成膜されていて、コネクタ構造を利用した無調芯の波長フィルタが構成できることが特徴である。
【特許文献1】特開2003−287655号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、フェルールに光ファイバを挿入し、光ファイバの先端を研磨した上で誘電体多層膜を直接成膜する工程が困難である。また、光ファイバをスリーブで対向させ、エアーギャップが生じないようにスプリングで応力をかける構造が複雑である。さらに、フェルール先端に誘電体多層膜を成膜するため、波長フィルタの透過波長を簡単に変更できない。しかも安価な誘電体多層膜フィルタを使用できないためコスト低減が難しかった。このように光ファイバコネクタ構造を利用した従来の波長フィルタには生産性に課題があった。
【0005】
そこで、係る課題を解決するため、本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係る波長フィルタは、2本の屈折率分布レンズ付光ファイバを誘電体多層膜フィルタが差し込まれたキャピラリ内で対向させた構造としている。
【0007】
具体的には、本発明に係る波長フィルタは、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズの中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバが接続された導波路と、内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝が形成され、前記溝を挟んで前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端が相対するように前記貫通孔の両端から前記導波路が挿入されるキャピラリと、前記キャピラリの溝に配置され、相対する前記導波路の前記屈折率分布型レンズ間を遮る誘電体多層膜フィルタと、を備える。
【0008】
キャピラリに前記導波路を挿入すると無調芯で低損失結合が容易に得られる。屈折率分布型レンズにより、導波路間のギャップの長さ、光軸ずれ及び角度ずれに対する結合許容が、シングルモード光ファイバのコア間の結合許容より広くなるからである。このキャピラリ内の導波路間に溝を形成し、ここに任意の誘電体多層膜フィルタを挿入固定する。無調芯で簡単な工程で波長フィルタを構成することができるために低価格が実現できる。また、誘電体多層膜の種類を変更することで簡単にハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどの多品種生産も可能となった。
【0009】
従って、本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供できる。
【0010】
本発明に係る波長フィルタの前記キャピラリの前記溝は、前記貫通孔の軸に対して斜めに形成されていることが好ましい。誘電体多層膜フィルタの表面が光軸に対して斜めとなり、誘電体多層膜フィルタの表面で反射した光が光源方向へ戻ることを防ぐことができる。
【0011】
本発明に係る波長フィルタの前記導波路は、前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端の面が光軸に対して斜めに形成されていることが好ましい。屈折率分布型レンズの他端の表面で反射した光が光源方向へ戻ることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、目的の透過波長帯域に応じて最適な誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。
【0014】
(実施の形態1)
図2に本実施形態の波長フィルタ301の概念図を示す。波長フィルタ301は、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズ27の中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバ22が接続された導波路51と、内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝26が形成され、溝26を挟んで屈折率分布型レンズ27の中心軸方向の他端が相対するように貫通孔の両端から導波路51が挿入されるキャピラリ24と、キャピラリ24の溝26に配置され、相対する導波路51の屈折率分布型レンズ27間を遮る誘電体多層膜フィルタ25と、を備える。
【0015】
導波路51は、シングルモード光ファイバ22の先端に光軸が揃うように屈折率分布型レンズ27を融着して形成する。屈折率分布型レンズ27は、例えば、GRINレンズ又はグレーデッドインデックスファイバを一定の長さでカットしたものである。導波路51の先端(屈折率分布型レンズ27のシングルモード光ファイバ22と反対側の面)にARコート(無反射コート)29を施してもよい。
【0016】
なお、図2では、屈折率分布型レンズ27のシングルモード光ファイバ22と反対側の端面は光軸に垂直であるが、この端面を光軸に対して斜めに形成してもよい。
【0017】
導波路51をペアとして屈折率分布型レンズ27を対向させると簡単にコリメートレンズ系が構成できる。対向距離は屈折率分布型レンズ27のNA(開口角)や屈折率分布型レンズ27の長さにより決まり、これらを最適化することで結合損失を最小にすることができる。例えば0.2dB以下が実現可能である。
【0018】
キャピラリ24は管である。本実施例では、一端から他端へ内部を長軸方向に貫通する管の内部を貫通孔として説明する。例えば、キャピラリ24はガラスキャピラリである。キャピラリ24の中央付近を予めダイシングソーで幅35μm程度の切れ込みを入れ、溝26を形成する。ダイシングソーのダイヤモンドブレードの厚みで溝26の幅を制御できる。例えば、幅35μmの溝26を形成する場合は、切シロが35μmとなる厚みのダイヤモンドブレードを選べばよい。他の厚さも可能である。切れ込みは少なくともキャピラリ24の貫通孔を完全に横切るまで行うようにする。ダイシングソーでキャピラリ24を傾けて切込みを入れることで、溝26を貫通孔の軸に対して斜めに形成することもできる。
【0019】
キャピラリ24に両端から導波路51の屈折率分布型レンズ27側の先端を挿入し、溝26を中心に挟むように対向させる。キャピラリ24の両端で導波路51をUV接着剤28で固定する。
【0020】
導波路51の直径は屈折率分布型レンズ27を含めて125μmで公差は±0.5μmである。これを内径126μmで公差が−0.0μm/+1.0μmのキャピラリ24の両端から挿入し、適当な距離、例えば1mmで対向させると、光軸調整せず(無調芯で)結合損失0.4dBのコリメート光学系が構成できた。さらに、図2のように導波路51の先端にARコート29を施すことで、結合損失は0.2dB以下とすることができる。
【0021】
これは屈折率分布型レンズ27の結合許容が緩く、キャピラリ24の寸法公差が十分に小さいためである。上述のように、例えば、屈折率分布型レンズ27の対向距離が1mmである構成では、光軸ずれの結合許容はXY方向(光軸方向に垂直方向)±5μmで0.2dBであるために導波路51の公差とキャピラリ24の公差がそれぞれ最大になったとしても十分に小さな損失が実現できることになる。
【0022】
キャピラリ24の溝26に誘電体多層膜フィルタ25を差し込み、UV接着剤28で固定する。誘電体多層膜フィルタ25は、基板フリー誘電体多層膜フィルタ(厚さ30μm)が好ましい。誘電体多層膜フィルタ25の面サイズは0.5mm×1.0mmとした。誘電体多層膜フィルタ25としては短波長透過フィルタ(SWPF)、長波長透過フィルタ(LWPF)又はバンドパスフィルタ(BPF)を用いることができる。誘電体多層膜フィルタ25の種類を選択するだけで所望のパスバンドの波長フィルタ301を製造することができる。
【0023】
なお、BPFは誘電体キャビティ層数が多くなるため、厚さが35μm程度になることもある。この場合、溝26の幅は40μm程度にするほうがよい。また、キャピラリ24として直径1.8mmのガラスキャピラリを使用すれば、上述した大きさの誘電体多層膜フィルタ25を溝26にはみ出さずに差し込むことができる。
【0024】
誘電体多層膜フィルタ25を複数使用することもできる。図3は、誘電体多層膜フィルタ25を2枚使用した波長フィルタ302である。波長フィルタ302は、ほぼ同じ特性の誘電体多層膜フィルタ25を2枚使用しているため、パスバンドの帯域を狭くすることができる。なお、他の組合せとしてSWPF又はLWPFのパスバンド波長帯域に中心波長を持つBPFを組み合わせてもよい。
【0025】
SWPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ25を溝26に挿入した波長フィルタ301の波長特性を図4に示す。波長フィルタ301は、遮断帯域1540〜1560nm、透過帯域の挿入損失0.5dB以下、アイソレーション−40dB以下の特性を持つ。
【0026】
LWPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ25を溝26に挿入した波長フィルタ301の波長特性を図5に示す。波長フィルタ301は、遮断帯域1480〜1500nm、透過帯域の挿入損失0.5dB以下、アイソレーション−40dB以下の特性を持つ。
【0027】
BPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ25を溝26に挿入した波長フィルタ301の波長特性例を図6に示す。この例はCWDM(Coarse Wavelength Division Multiplex)用バンドパスフィルタとして用いるためのものであり、中心波長はCWDMのITUgridに合わせてある。波長フィルタ301は、0.5dB透過帯域14nm以上、挿入損失は0.5dB以下、透過帯域のリップルは0.5dB未満、透過帯域の損失は0.7dB未満の特性を持つ。
【0028】
図7は、波長フィルタ301又は波長フィルタ302をジャケット内に収めた波長フィルタモジュール501の概念図である。説明のため断面を示している。ジャケット71は例えば2つのSUS金属管をつき合わせて、シーム溶接72で接合した構造である。導波路入出力部73の付近の導波路51は金属コート76されており、導波路入出力部73にAuSnあるいはSnAgCuによる半田付けでハーメチィック処理をされている。このため、波長フィルタモジュール501は気密封止構造となり、信頼性の高い波長フィルタとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明の波長フィルタは、DWDM(Dense Wavelength Division Multiplex)用、CWDM用又はPON(Passive Optical Network)用の波長フィルタとして使用できる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】従来の波長フィルタの構造の概念図である。
【図2】本実施形態の波長フィルタの概念図である。
【図3】本実施形態の波長フィルタの概念図である。
【図4】SWPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。
【図5】LWPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。
【図6】BPFの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。
【図7】本実施形態の波長フィルタモジュールの概念図である。
【符号の説明】
【0031】
301、302:波長フィルタ
501:波長フィルタモジュール
11:光コネクタ
12:光ファイバ
14:フェルール
15:誘電体多層膜
16:スプリング
17:スリーブ
22:シングルモード光ファイバ
24:キャピラリ
25:誘電体多層膜フィルタ
26:溝
27:屈折率分布型レンズ
28:UV接着剤
29:ARコート
30:コア
31:クラッド
51:導波路
71:ジャケット
72:シーム溶接
73:導波路入出力部
76:金属コート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズの中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバが接続された導波路と、
内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝が形成され、前記溝を挟んで前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端が相対するように前記貫通孔の両端から前記導波路が挿入されるキャピラリと、
前記キャピラリの溝に配置され、相対する前記導波路の前記屈折率分布型レンズ間を遮る誘電体多層膜フィルタと、
を備える波長フィルタ。
【請求項2】
前記キャピラリの前記溝は、前記貫通孔の軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の波長フィルタ。
【請求項3】
前記導波路は、前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端の面が光軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長フィルタ。

【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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【公開番号】特開2009−53459(P2009−53459A)
【公開日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−220511(P2007−220511)
【出願日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【出願人】(591230295)NTTエレクトロニクス株式会社 (565)
【Fターム(参考)】