2020-122936 波長可変フィルタ及び光学システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-122936(P2020-122936A)

(43)【公開日】2020年8月13日

(54)【発明の名称】波長可変フィルタ及び光学システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/35 20060101AFI20200717BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20200717BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/35

   G02B26/08 E

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-16107(P2019-16107)

(22)【出願日】2019年1月31日

(11)【特許番号】特許第6688442号(P6688442)

(45)【特許公報発行日】2020年4月28日

(71)【出願人】

【識別番号】591102693

【氏名又は名称】サンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】桜井 康樹

【テーマコード（参考）】

2H141

【Ｆターム（参考）】

2H141MA16

2H141MB24

2H141MD12

2H141MD20

2H141MD23

2H141ME01

2H141ME04

2H141ME06

2H141ME09

2H141ME13

2H141ME23

2H141ME24

2H141ME29

2H141MF14

2H141MF28

2H141MZ13

(57)【要約】

【課題】光通信機器の小型に好適な波長可変フィルタを提供する。
【解決手段】本開示の一側面に係る波長可変フィルタ１００は、光検出器１８０を備える。この波長可変フィルタ１００では、回折格子１５０により分散した入力光が可変ミラー１６０で反射される。波長可変フィルタ１００は、可変ミラー１６０で反射された入力光のうち、正規光路を通る、可変ミラー１６０における反射面の角度に応じた特定波長帯の光を出力する。光検出器１８０は、入力光の伝播経路に設けられ、入力光の一部の光強度を検出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力部と、
前記入力部からの入力光を分散させる回折格子と、
前記回折格子により分散した前記入力光を反射する、角度変更可能な反射面を有する可変ミラーと、
前記可変ミラーで反射された前記入力光のうち、正規光路を通る、前記反射面の角度に応じた中心波長を有する特定波長帯の光を出力する出力部と、
前記入力部から前記出力部までの前記入力光の伝播経路に設けられ、前記入力光の一部の光強度を検出する光検出器と、
を備える波長可変フィルタ。

【請求項2】

前記光検出器は、前記回折格子により分散した前記入力光における、前記特定波長帯とは別の前記中心波長から離れた波長帯の光を受光し、その光強度を検出するように配置される請求項１記載の波長可変フィルタ。

【請求項3】

前記正規光路上の前記特定波長帯の光が集光する焦点位置において、前記特定波長帯の光に近接する前記中心波長から離れた波長帯の光を、前記光検出器に導く分離要素を備える請求項２記載の波長可変フィルタ。

【請求項4】

前記正規光路上に、前記特定波長帯の光を通過させるためのアパーチャを有する反射ミラーを備え、
前記反射ミラーは、前記アパーチャの径方向外側を伝播する前記中心波長から離れた波長帯の光を前記光検出器に向けて反射するように構成される請求項２記載の波長可変フィルタ。

【請求項5】

前記可変ミラーで反射された前記入力光のうち、前記正規光路を通る前記特定波長帯の光を選択的に、前記出力部に向けて反射する波長選択要素を、前記正規光路上に備え、
前記光検出器は、前記波長選択要素に対する前記入力光の進行方向下流側で、前記波長選択要素により反射されない前記中心波長から離れた波長帯の光を受光するように構成される請求項２記載の波長可変フィルタ。

【請求項6】

前記波長選択要素は、中央領域の反射率が前記中央領域の周囲に位置する周囲領域の反射率よりも高く、前記周囲領域が前記入力光に対して透過性を有する反射面を有し、前記特定波長帯の光を、前記中心波長に近い波長成分ほど高い反射率で反射するように構成される請求項５記載の波長可変フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、波長可変フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信技術を用いた光通信ネットワークが知られている。この光通信ネットワークには、光ファイバの伝送損失を補償するために、光増幅器が配置される。光増幅器としては、例えばエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が用いられる。

【0003】

光増幅器では、光信号の増幅時に、光信号にＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）ノイズが付加される。ＡＳＥノイズは、光信号の伝送距離を制限する。このため、光通信ネットワークには、ＡＳＥノイズを除去するための波長可変フィルタが配置される。

【0004】

波長可変フィルタとしては、回折格子を備える波長可変フィルタが知られている（例えば特許文献１，２参照）。回折格子を備える波長可変フィルタは、入力光に含まれる特定波長成分のみが出力光ファイバに入力されるように、回折格子で分散した入力光をミラーで反射する。ミラーは、反射面の角度を変更可能に構成される。反射面の角度調整によって出力光ファイバに結合する波長帯が変化する。

【0005】

波長可変フィルタの通過帯域は、温度により変化する。更には、外的環境により緩やかに経時変化する。そのため、従来では、波長可変フィルタを通過した光の強度を光検出器で検出し、検出された光強度に基づき反射面の角度を調整している。例えば、波長可変フィルタにおける反射面の角度は、光検出器で検出される光信号の強度が最大となるように調整される。これにより、波長可変フィルタの中心波長は、光信号の波長に一致するように調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許公開２００８／００８５１１９号公報

【特許文献2】特開２００８−２０３５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、光トランシーバ等の波長可変フィルタを内蔵する光通信機器の大きさは、ＣＦＰ、ＣＦＰ２、ＣＦＰ４等の規格によって制限されており、小型化が要求されている。

【0008】

しかしながら、光検出器を波長可変フィルタとは別に機器内に配置する構成は、光通信機器の小型化を阻害する要因になる。更に言えば、光信号の一部を分岐して、その強度を検出する手法では、光通信機器全体の挿入損失が大きくなる。

【0009】

そこで、本開示の一側面によれば、光通信機器の小型に好適な波長可変フィルタを提供できることが望ましい。更には、挿入損失を抑制可能な波長可変フィルタを提供できることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一側面に係る波長可変フィルタは、入力部と、回折格子と、可変ミラーと、出力部と、光検出器と、を備える。回折格子は、入力部からの入力光を分散させる。可変ミラーは、回折格子により分散した入力光を反射する、角度変更可能な反射面を有する。

【0011】

出力部は、可変ミラーで反射された入力光のうち、正規光路を通る、反射面の角度に応じた中心波長を有する特定波長帯の光を出力する。光検出器は、入力部から出力部までの入力光の伝播経路に設けられ、入力光の一部の光強度を検出する。

【0012】

光検出器が内蔵された波長可変フィルタによれば、波長可変フィルタの通過帯域の調整のために、光検出器を波長可変フィルタとは別に光通信機器内に配置する必要がない。従って、この波長可変フィルタは、光通信機器の小型化に役立つ。

【0013】

本開示の一側面によれば、光検出器は、回折格子により分散した入力光における、特定波長帯とは別の上記中心波長から離れた波長帯の光を受光し、その光強度を検出するように配置されてもよい。

【0014】

波長可変フィルタからの出力対象の波長帯とは少なくとも部分的に波長範囲が異なる、出力対象の波長帯の中心波長から離れた別の波長帯を用いて、入力光の光強度を検出すれば、波長可変フィルタの挿入損失を抑制することができる。

【0015】

本開示の一側面によれば、正規光路上の特定波長帯の光が集光する焦点位置において、特定波長帯の光に近接する上記中心波長から離れた波長帯の光を、光検出器に導く分離要素を備えてもよい。

【0016】

焦点位置では、入力光に含まれる波長成分がよく空間的に分離する。従って、焦点位置での分離は、出力対象の波長帯とは別の波長帯を用いて、入力光の光強度を検出することを可能にする。

【0017】

本開示の一側面によれば、正規光路上に、特定波長帯の光を通過させるためのアパーチャを有する反射ミラーを備えてもよい。反射ミラーは、アパーチャの径方向外側を伝播する上記中心波長から離れた波長帯の光を光検出器に向けて反射するように構成されてもよい。

【0018】

本開示の一側面によれば、可変ミラーで反射された入力光のうち、正規光路を通る特定波長帯の光を選択的に、出力部に向けて反射する波長選択要素を、正規光路上に備えてもよい。光検出器は、波長選択要素に対する入力光の進行方向下流側で、波長選択要素により反射されない上記中心波長から離れた波長帯の光を受光するように構成されてもよい。

【0019】

本開示の一側面によれば、波長選択要素は、中央領域の反射率が中央領域の周囲に位置する周囲領域の反射率よりも高く、前記周囲領域が入力光に対して透過性を有する反射面を有し、特定波長帯の光を、中心波長に近い波長成分ほど高い反射率で反射するように構成されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】波長可変フィルタ及びコントローラを含む機器の構成を表すブロック図である。

【図2】第一実施形態の波長可変フィルタの構成を表す図である。

【図3】分離フィルタが焦点位置に配置されることを説明する図である。

【図4】図４Ａは、分離フィルタの表面の構成を表す図であり、図４Ｂは、分離フィルタの断面構成を表す図である。

【図5】第一実施形態の波長可変フィルタが取り扱う光の周波数スペクトルとフィルタ特性とを示すグラフである。

【図6】検出される光強度と角度可変ミラーの駆動電圧との関係を説明した図である。

【図7】図７Ａは、第一実施形態に対する変形例の出力光ファイバの断面図であり、図７Ｂは、出力光ファイバの端面の構成を表す平面図である。

【図8】第二実施形態の波長可変フィルタの構成を表す図である。

【図9】第二実施形態の波長可変フィルタが取り扱う光の周波数スペクトルとフィルタ特性とを示すグラフである。

【図10】検出される光強度と角度可変ミラーの駆動電圧との関係を説明した図である。

【図11】変形例の波長セレクタの構成を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（１）第一実施形態
図１に示す本実施形態の波長可変フィルタ１００は、コントローラ１０により制御され、波長の通過帯域を変更可能に構成される。波長可変フィルタ１００及びコントローラ１０は、光通信機器に内蔵される。

【0022】

図２に示すように、波長可変フィルタ１００は、入出力ファイバ１１０と、コリメートレンズ１２０と、第一ビーム整形レンズ１３０と、第二ビーム整形レンズ１４０と、回折格子１５０と、角度可変ミラー１６０と、分離フィルタ１７０と、光検出器１８０と、を備える。

【0023】

入出力ファイバ１１０は、入力光ファイバ１１１と出力光ファイバ１１５とを備える。入力光ファイバ１１１及び出力光ファイバ１１５は、互いに隣接して並列配置される。図２の一点鎖線内に示される入力光ファイバ１１１及び出力光ファイバ１１５は、これらが図２紙面法線方向に並んでいることを示す。

【0024】

入力光ファイバ１１１は、上流から伝送されてくる光を波長可変フィルタ１００の内部空間に入力するように構成される。出力光ファイバ１１５は、波長可変フィルタ１００の内部空間を通過した光を下流に伝送するように構成される。

【0025】

コントローラ１０により波長可変フィルタ１００の通過帯域が調整されることで、波長可変フィルタ１００は、入力光ファイバ１１１からの入力光に含まれる信号成分を通過させ、ノイズ成分の通過を遮断するように動作する。

【0026】

入力光ファイバ１１１からの入力光は、コリメートレンズ１２０、第一ビーム整形レンズ１３０、第二ビーム整形レンズ１４０、及び、回折格子１５０を順に通って、角度可変ミラー１６０に伝播する。

【0027】

コリメートレンズ１２０では、入力光ファイバ１１１からの入力光がコリメートされる。第一ビーム整形レンズ１３０及び第二ビーム整形レンズ１４０では、コリメートされた入力光のビーム形が調整される。

【0028】

ビーム形が調整された入力光は、回折格子１５０を通過し、その過程で分散する。すなわち、入力光は、入力光に含まれる異なる波長成分が空間的に分離した状態で角度可変ミラー１６０に伝播する。このように分散した入力光は、角度可変ミラー１６０で反射される。

【0029】

図２において破線で示される矢印は、角度可変ミラー１６０で反射する入力光のうち、出力光ファイバ１１５を通じて下流に伝播する通過帯域の波長成分以外の波長成分の伝播を概念的に示している。図２において実線で示される矢印は、入力光のうち、通過帯域の波長成分の伝播を概念的に示している。

【0030】

角度可変ミラー１６０で反射した入力光は、回折格子１５０、第二ビーム整形レンズ１４０、第一ビーム整形レンズ１３０、及びコリメートレンズ１２０を通って、その一部のみが、出力光ファイバ１１５に入力され、下流に伝播する。

【0031】

すなわち、角度可変ミラー１６０で反射された入力光は、角度可変ミラー１６０の反射面の角度に応じた中心波長を有する特定波長帯の波長成分のみが、出力光ファイバ１１５に至る正規光路を通って、出力光ファイバ１１５に入力され、下流に伝送される。特定波長帯は、波長可変フィルタ１００の通過帯域に対応する。

【0032】

角度可変ミラー１６０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーとして構成され、反射面の角度が、コントローラ１０からの印加電圧に応じて変化するように構成される。

【0033】

コントローラ１０は、角度可変ミラー１６０への印加電圧を調整することにより、信号成分の中心波長に一致するように、波長可変フィルタ１００の通過帯域の中心波長を調整する。

【0034】

分離フィルタ１７０は、図３に示すように、第一ビーム整形レンズ１３０と、第二ビーム整形レンズ１４０との間の焦点位置、具体的には、正規光路を伝播する特定波長帯の波長成分が集光する焦点位置に設けられている。図３に示す破線は、特定波長帯の波長成分の伝播を概念的に示している。

【0035】

角度可変ミラー１６０で反射された入力光は、分散により空間的に幅を有した状態で伝播し、上記特定波長帯の中心波長から離れた波長成分ほど、正規光路から離れて伝播する。正規光路の周辺を伝播する特定波長帯以外の波長成分は、分離フィルタ１７０により、近接する特定波長帯の波長成分から更に空間的に離れるように分離され、光検出器１８０に誘導される。

【0036】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、分離フィルタ１７０は、正規光路を伝播する特定波長帯の波長成分が、出力光ファイバ１１５側に通過可能なアパーチャ１７１を有した反射ミラーとして構成される。

【0037】

図４Ａは、第二ビーム整形レンズ１４０側を向く分離フィルタ１７０の表面の構成を説明する図であり、図４Ａにおいてハッチングされた分離フィルタ１７０の表面領域は、光の反射領域に対応する。

【0038】

アパーチャ１７１は、分離フィルタ１７０の中心に設けられる。アパーチャ１７１は、焦点位置での特定波長帯のビーム径（図４Ａにおいて一点鎖線で示す）に対応する径を有する。アパーチャ１７１は、図４Ｂに示すように光が通過可能な孔、あるいは、透明な窓として構成される。

【0039】

上述した構成により、分離フィルタ１７０は、アパーチャ１７１の内側を通る特定波長帯の波長成分を出力光ファイバ１１５側に通過させ、アパーチャ１７１の径方向外側を伝播する特定波長帯の中心波長から離れた波長帯の光を反射するように機能する。

【0040】

図２と同様に、図４Ｂにおける実線矢印は、特定波長帯の波長成分の伝播を概念的に示し、図４Ｂにおける破線矢印は、光検出器１８０に誘導される特定波長帯以外の波長成分の伝播を概念的に示している。

【0041】

図５には、１波長４００ＧｂｐｓのＷＤＭネットワークにおける光の周波数スペクトルを、横軸を周波数とするグラフ上に実線で示す。６４Ｇｂｏｕｎｄで多値変調された４００Ｇｂｐｓ信号は、周波数軸上でほぼ同一の幅６４ＧＨｚの帯域を占有する。この信号が光増幅器で増幅されて送信される場合、他のＷＤＭ信号にＡＳＥノイズが付与されるため、他のＷＤＭ信号のＳＮ比が劣化する。

【0042】

ＡＳＥノイズが付加された入力光を波長可変フィルタ１００で濾過する場合、回折格子１５０による分散を利用した濾過では、フィルタ特性が図５破線で示すようにガウシアン形状を採る。このガウシアン形状のフィルタ特性によれば、チャネル間隔１００ＧＨｚで、隣接チャンネルに対応するノイズ成分を信号成分よりも４０ｄＢ以上小さくすることができる。

【0043】

本実施形態では、分離フィルタ１７０が更に、入力光に含まれる信号成分以外のノイズ成分、具体的にはＡＳＥノイズを含む図５においてハッチング領域で示すノイズ成分を光検出器１８０に導く。コントローラ１０は、この光検出器１８０により検出されるノイズ成分の光強度に基づき、波長可変フィルタ１００の通過帯域と信号成分との波長合わせを行う。

【0044】

光検出器１８０により検出される光強度は、波長可変フィルタ１００の通過帯域の中心波長と信号成分の中心波長とが正確に一致しており、それにより入力光の信号成分が正しくアパーチャ１７１内に収まっているとき最小値を採る。そして、光検出器１８０により検出される光強度は、波長のずれ量が大きくなるにつれて、大きくなる。

【0045】

コントローラ１０は、波長可変フィルタ１００の調整モードにおいて、波長可変フィルタ１００に対する印加電圧を変更しながら、各電圧での光強度を光検出器１８０からの検出信号に基づき特定する。そして、図６に示すように、最小の光強度が検出された電圧Ｖ１を波長可変フィルタ１００の駆動電圧Ｖｄに決定する。

【0046】

コントローラ１０は、波長可変フィルタ１００の駆動モードでは、調整モードで決定された駆動電圧Ｖｄを波長可変フィルタ１００に印加することにより、波長可変フィルタ１００の通過帯域を、入力光の信号成分に対応させる。

【0047】

別例として、コントローラ１０は、上記検出された電圧毎の光強度から特定される同一の光強度を示す電圧Ｖ１１，Ｖ１２の中点を、波長可変フィルタ１００の駆動電圧Ｖｄに決定してもよい。この場合にも、コントローラ１０は、波長可変フィルタ１００の通過帯域の中心波長が信号成分の中心波長に一致する、波長可変フィルタ１００の駆動電圧Ｖｄを特定することができる。

【0048】

上述したように本実施形態の波長可変フィルタ１００は、光検出器１８０を内蔵しており、波長可変フィルタ１００の外部に光検出器を設けなくても、入力光の光強度から、波長可変フィルタ１００の通過帯域を信号成分の波長に合わせることができる。

【0049】

従って、本実施形態の波長可変フィルタ１００を用いれば、波長可変フィルタ１００の通信帯域の調整のために、光検出器を波長可変フィルタ１００の外部に備える光通信機器と比較して、光通信機器を小型にすることができる。

【0050】

更に、本実施形態によれば、入力光に含まれる信号成分以外のノイズ成分を利用して光強度を検出し、検出した光強度に基づいて、波長可変フィルタ１００の通過帯域を調整するので、波長可変フィルタ１００における信号成分の挿入損失を抑制することができる。

【0051】

従って、本実施形態によれば、挿入損失の抑制及び光通信機器の小型化に役立つ波長可変フィルタ１００を提供することができる。

【0052】

（１．１）変形例
上述した第一実施形態では、第一ビーム整形レンズ１３０と第二ビーム整形レンズ１４０との間の焦点位置に、分離フィルタ１７０を配置し、分離フィルタ１７０の機能により、特定波長帯以外の波長成分を、光検出器１８０に誘導した。しかしながら、特定波長帯以外の波長成分は、出力光ファイバ１１５の端面に反射膜１１５Ｃを設けることにより、光検出器１８１に誘導されてもよい。

【0053】

すなわち、第一実施形態の波長可変フィルタ１００は、分離フィルタ１７０及び光検出器１８０を備えない構成に変形されてもよい。代わりに、この変形例の波長可変フィルタ１００は、出力光ファイバ１１５の傾斜した端面に反射膜１１５Ｃを備えることができる。

【0054】

図７Ａ及び図７Ｂに示す変形例の波長可変フィルタ１００では、出力光ファイバ１１５が、コア１１５Ａ周囲のクラッド１１５Ｂの端面に反射膜１１５Ｃを備える。変形例の波長可変フィルタ１００は更に、反射膜１１５Ｃから到来する特定波長帯以外の波長成分を受光し、その光強度を検出する光検出器１８１を備える。

【0055】

変形例の波長可変フィルタ１００は、分離フィルタ１７０及び光検出器１８０に代えて、反射膜１１５Ｃ及び光検出器１８１を備え、第一実施形態とは別の出力光ファイバ１１５の端面に合わせられた焦点位置で、特定波長帯以外の波長成分を分離する点を除いて、第一実施形態と同様である。

【0056】

コントローラ１０は、光検出器１８１からの検出信号に基づき、上述した実施形態と同様に、最小の光強度が検出された電圧Ｖ１を、波長可変フィルタ１００の駆動電圧Ｖｄに決定し、これにより、波長可変フィルタ１００の通過帯域を、入力光の信号成分に対応させることができる。

【0057】

（２）第二実施形態
続いて第二実施形態の波長可変フィルタ２００の構成を説明する。図８に示す波長可変フィルタ２００は、入出力ファイバ２１０と、ビーム整形レンズ２３０と、回折格子２５０と、角度可変ミラー２６０と、波長セレクタ２７０と、光検出器２８０と、を備える。

【0058】

光検出器２８０による光強度の検出信号は、波長可変フィルタ２００に接続されたコントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、光検出器２８０からの検出信号に基づき、ＭＥＭＳミラーとして構成される角度可変ミラー２６０の駆動電圧Ｖｄを調整するように構成される。

【0059】

波長可変フィルタ２００において、入出力ファイバ２１０は、第一実施形態と同様に、入力光ファイバ２１１及び出力光ファイバ２１５を備える。入力光ファイバ２１１及び出力光ファイバ２１５は、互いに隣接して並列配置される。図８の一点鎖線内に示される入力光ファイバ２１１及び出力光ファイバ２１５は、これらが図８紙面法線方向に並んでいることを示す。

【0060】

入力光ファイバ２１１は、上流から伝送されてくる光を波長可変フィルタ２００の内部空間に入力するように構成される。出力光ファイバ２１５は、波長可変フィルタ２００の内部空間を通過した光を下流に伝送するように構成される。

【0061】

入力光ファイバ２１１からの入力光は、ビーム整形レンズ２３０、及び、回折格子２５０を順に通って、角度可変ミラー２６０に伝播する。ビーム整形レンズ２３０によりビーム形が調整された入力光は、回折格子２５０を通過し、その過程で分散する。このように分散した入力光が、角度可変ミラー２６０で反射される。

【0062】

図２と同様、図８において破線で示される矢印は、角度可変ミラー２６０で反射する入力光のうち、出力光ファイバ２１５を通じて下流に伝播する通過帯域の波長成分以外の波長成分の伝播を概念的に示している。図８において実線で示される矢印は、入力光のうち、通過帯域の波長成分の伝播を概念的に示している。

【0063】

角度可変ミラー２６０で反射した入力光は、回折格子２５０及びビーム整形レンズ２３０を通って、波長セレクタ２７０及び光検出器２８０が配置された領域に伝播する。光検出器２８０は、波長セレクタ２７０よりも入力光の進行方向下流側に位置する。

【0064】

波長セレクタ２７０は、波長可変フィルタ２００の通過帯域に対応する特定波長帯の波長成分が伝播する正規光路上に配置され、正規光路を伝播する特定波長帯の波長成分を選択的に反射するように機能する。

【0065】

角度可変ミラー２６０で反射された入力光は、分散により空間的に幅を有した状態で伝播し、上記特定波長帯の中心波長から離れた波長成分ほど、正規光路から離れて伝播する。正規光路の周辺を伝播する上記特定波長帯の中心波長から離れた波長成分は、波長セレクタ２７０には衝突せず、波長セレクタ２７０の周囲を通り抜けて、光検出器２８０で受光される。

【0066】

波長セレクタ２７０で反射した特定波長帯の波長成分は、再び、ビーム整形レンズ２３０及び回折格子２５０を通って、角度可変ミラー２６０に伝播する。更に、この特定波長帯の波長成分は、角度可変ミラー２６０で反射し、ビーム整形レンズ２３０を通って、出力光ファイバ２１５に入力され、下流に伝送される。

【0067】

図９には、図５と同様のＷＤＭネットワークにおける光の周波数スペクトルを、波長可変フィルタ２００のフィルタ特性と共に、横軸を周波数とするグラフで示す。

【0068】

入力光に含まれるＡＳＥノイズを、波長セレクタ２７０を用いて取り除く波長可変フィルタ２００は、波長セレクタ２７０のサイズに対応した通過帯域幅を有するトップハット形状のフィルタ特性を示す。図９において破線で示されるトップハット形状のフィルタ特性によれば、チャネル間隔５０ＧＨｚで、隣接チャンネルに対応するノイズ成分を信号成分よりも４０ｄＢ以上、小さくすることができる。

【0069】

入力光に含まれる信号成分以外のノイズ成分は、上述したように、波長セレクタ２７０で反射されずに、光検出器２８０に伝播する。コントローラ２０は、光検出器２８０により検出される光強度に基づき、波長可変フィルタ２００の通過帯域と信号成分との波長合わせを行う。

【0070】

光検出器２８０により検出される光強度は、第一実施形態と同様、波長可変フィルタ２００の通過帯域の中心波長と信号成分の中心波長とが正確に一致しており、それにより入力光の信号成分が正しく波長セレクタ２７０の反射面に収まっているとき最小値を採る。そして、光検出器２８０により検出される光強度は、波長ずれが大きくなるにつれて、大きくなる。

【0071】

コントローラ２０は、波長可変フィルタ２００の調整モードでは、波長可変フィルタ２００に対する印加電圧を変更しながら、各電圧での光強度を光検出器２８０からの検出信号に基づき特定する。そして、図１０に示すように、上記検出された電圧毎の光強度から特定される同一の光強度を示す電圧Ｖ２１，Ｖ２２の中点Ｖ２を、波長可変フィルタ２００の駆動電圧Ｖｄに決定する。

【0072】

コントローラ２０は、波長可変フィルタ２００の駆動モードでは、調整モードで決定された駆動電圧Ｖｄを波長可変フィルタ２００に印加することにより、波長可変フィルタ２００の通過帯域を、入力光の信号成分に対応させる。

【0073】

このように本実施形態の波長可変フィルタ２００は、トップハット形状のフィルタで、入力光ファイバ２１１からの入力光に含まれるノイズ成分を適切に除去して、出力光ファイバ２１５に伝送することができる。

【0074】

更に、波長可変フィルタ２００は、光検出器２８０を内蔵しており、波長可変フィルタ２００の外部に光検出器を設けなくても、入力光の光強度から、波長可変フィルタ２００の通過帯域を光信号に合わせることができる。従って、本実施形態の波長可変フィルタ２００を用いれば、第一実施形態と同様に、光通信機器を小型にすることができる。

【0075】

更に、本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、入力光に含まれる信号成分以外のノイズ成分を利用して光強度を検出し、検出した光強度に基づいて、波長可変フィルタ２００の通過帯域を適切に調整するので、信号成分の挿入損失を抑制することができる。従って、本実施形態によれば、挿入損失の抑制及び光通信機器の小型化に役立つ波長可変フィルタ２００を提供することができる。

【0076】

（２．１）変形例
第二実施形態では、波長可変フィルタ２００がトップハット形状のフィルタ特性を有することから、光検出器２８０において検出される光強度の変化は、図１０に示すように、最小値付近で、印加電圧の変化に対して緩やかである。そのため、上述した手法で、角度可変ミラー２６０の駆動電圧Ｖｄを決定しても、波長可変フィルタ２００の通過帯域と信号成分との波長合わせを、高精度に行うことができない可能性がある。

【0077】

従って、波長合わせの精度を向上させるために、第二実施形態の波長可変フィルタ２００は、波長セレクタ２７０に代えて、図１１に示す波長セレクタ２７１を備えるように変形されてもよい。

【0078】

変形例の波長セレクタ２７１では、光検出器２８０とは反対側を向く表面が、中心に近い領域ほど高い反射率を有する、反射率が一様ではない反射面として構成される。図１１において一点鎖線で示される円であって最小半径を有する円で示される波長セレクタ２７１の中央領域Ｒ１は、信号成分の全体を反射するように高い反射率を有する領域として構成される。

【0079】

中央領域Ｒ１の周囲を囲む円で示される中央領域Ｒ１に隣接する第一の周辺領域Ｒ２は、中央領域Ｒ１よりも低い反射率を有し、第一の周辺領域Ｒ２に入射する光の一部を光検出器２８０に向けて透過させる領域として構成される。

【0080】

第一の周辺領域Ｒ２の周囲を囲む円で示される第二の周辺領域Ｒ３は、第一の周辺領域Ｒ２よりも低い反射率及び高い透過率を有する領域として構成される。第二の周辺領域Ｒ３を囲む残りの周辺領域Ｒ４は、第二の周辺領域Ｒ３よりも低い反射率及び高い透過率を有する領域として構成される。

【0081】

このように、通過帯域の中心波長から離れた波長成分ほど、当該波長成分が波長セレクタ２７１を部分的に透過して光検出器２８０で受光される変形例の波長可変フィルタ２００によれば、光検出器２８０における光強度の分布において、最小点が明瞭に表れる。図１０において破線で示される光強度の分布が、波長セレクタ２７１を用いた場合の光強度の分布に対応する。

【0082】

したがって、変形例によれば、コントローラ２０は、第一実施形態と同様に、波長可変フィルタ２００に対する印加電圧を走査して得られる、印加電圧対光強度の分布（図１０破線で示される分布）において、最小の光強度が検出された電圧を、波長可変フィルタ１００の駆動電圧Ｖｄに決定することができる。

【0083】

変形例によれば、トップハット型のフィルタ特性を有する波長可変フィルタ２００において、より高精度に、通過帯域の中心波長を、入力光に含まれる信号成分の中心波長に合わせることができて、入力光からノイズ成分を適切に除去することができる。

【0084】

（３）その他
以上では、変形例を含む第一実施形態及び第二実施形態の波長可変フィルタ１００，２００の構成を説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。

【0085】

例えば、上述の例示的実施形態は、入力光に含まれる信号成分以外のノイズ成分を利用して、角度可変ミラー１６０，２６０の駆動電圧Ｖｄを調整する思想を含むが、この調整は、信号成分の光強度を検出することにより実現されてもよい。

【0086】

すなわち、波長可変フィルタ１００，２００は、信号成分の一部を分岐させて光検出器１８０，２８０に誘導し、この分岐光の光強度に基づいて、角度可変ミラー１６０，２６０の駆動電圧Ｖｄを調整するように構成されてもよい。

【0087】

上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0088】

１０，２０…コントローラ、１００，２００…波長可変フィルタ、１１０，２１０…入出力ファイバ、１１１，２１１…入力光ファイバ、１１５，２１５…出力光ファイバ、１１５Ａ…コア、１１５Ｂ…クラッド、１１５Ｃ…反射膜、１２０…コリメートレンズ、１３０，１４０，２３０…ビーム整形レンズ、１５０，２５０…回折格子、１６０，２６０…角度可変ミラー、１７０…分離フィルタ、１７１…アパーチャ、１８０，１８１，２８０…光検出器、２７０，２７１…波長セレクタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2019年9月17日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長可変フィルタと、
コントローラと、
を備える光学システムであって、
前記波長可変フィルタが、
入力部と、
前記入力部からの入力光を分散させる回折格子と、
前記回折格子により分散した前記入力光を反射する、角度変更可能な反射面を有する可変ミラーと、
前記可変ミラーで反射された前記入力光のうち、正規光路を通る、前記反射面の角度に応じた中心波長を有する特定波長帯の光を出力する出力部と、
前記特定波長帯の光を通過させるためのアパーチャを有する前記正規光路上に設けられた反射ミラーであって、前記特定波長帯とは別の、前記アパーチャの径方向外側を伝播する前記中心波長から離れた波長帯の光を反射するように構成された反射ミラーと、
前記反射ミラーにより反射された前記中心波長から離れた波長帯の光を受光し、その光強度を検出する光検出器と、
を備え、
前記コントローラが、前記光検出器により検出される光強度を最小化するように前記可変ミラーの前記反射面の角度を制御する光学システム。

【請求項2】

前記アパーチャが、前記正規光路上の前記特定波長帯の光が集光する焦点位置に配置された請求項１記載の光学システム。

【請求項3】

波長可変フィルタであって、
入力部と、
前記入力部からの入力光を分散させる回折格子と、
前記回折格子により分散した前記入力光を反射する、角度変更可能な反射面を有する可変ミラーと、
前記可変ミラーで反射された前記入力光のうち、正規光路を通る、前記反射面の角度に応じた中心波長を有する特定波長帯の光を選択的に反射する、前記正規光路上に設けられた波長選択要素と、
前記可変ミラーで反射された前記入力光のうち、前記波長選択要素によって反射された前記特定波長帯の光を出力する出力部と、
前記可変ミラーで反射された前記入力光の前記波長選択要素に対する進行方向下流側で、前記特定波長帯とは別の、前記波長選択要素により反射されない前記中心波長から離れた波長帯の光を受光し、その光強度を検出する光検出器と、
を備える波長可変フィルタ。

【請求項4】

前記波長選択要素は、中央領域の反射率が前記中央領域の周囲に位置する周囲領域の反射率よりも高く、前記周囲領域が前記入力光に対して透過性を有する反射面を有し、前記特定波長帯の光を、前記中心波長に近い波長成分ほど高い反射率で反射するように構成される請求項３記載の波長可変フィルタ。

【請求項5】

請求項３又は請求項４記載の波長可変フィルタと、
前記光検出器により検出される光強度を最小化するように、前記波長可変フィルタが備える前記可変ミラーの前記反射面の角度を制御するコントローラと、
を備える光学システム。