JP2004117747A

JP2004117747A - 光装置

Info

Publication number: JP2004117747A
Application number: JP2002279989A
Authority: JP
Inventors: Yujin Yamazaki; 山崎　宥人; Yuichi Kawabata; 川幡　雄一; Nobuaki Mitamura; 三田村　宣明; Hirohiko Sonoda; 園田　裕彦
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Also published as: US20040057115A1; GB0322504D0; GB2393188B; GB2393188A

Abstract

【課題】光素子の変形を防止し、これに伴う光学特性の劣化を防ぐ構成を有する光装置を提供する。
【解決手段】透明平板１３の一方の面に、多層全反射膜１１と倒す反射防止膜１２が設けられ、他方の面に半透明多層反射膜１４が設けられたＶＩＰＡ光素子１０において、両面の多層膜の応力の不均衡を調整するために、応力補正膜１６を設ける。応力補正膜１６を設けることによって、ＶＩＰＡ光素子１０の両面の応力の不均衡が是正され、面精度の良いＶＩＰＡ光素子１０が構成される。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子の光学特性をなるべく良好に保つことのできる構成を有した光装置に関わる。より具体的には、バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ（ＶＩＰＡ）光素子を、波長分散を生成するために用いる光装置において、ＶＩＰＡ光素子の変形による光学特性の劣化を抑制する構成を有する光装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
光を用いて情報を送信するための従来の光ファイバ通信システムでは、送信器は、光パルスを光ファイバを通して受光器に送出する。しかし、「色分散」ともいわれる、光ファイバの波長分散は、システムの信号の質を劣化させる。
【０００３】
より具体的には、波長分散の結果、光ファイバ中の信号光の伝播速度はその信号光の波長に依存する。例えば、長い波長を持つ光パルス（例えば、赤色を示す波長を持つ光パルス）が、短い波長を持つ光パルス（例えば、青色を示す波長を持つ光パルス）よりも速く伝播するとき、その分散は正常分散と呼ばれる。逆に、短い波長を持つ光パルス（例えば、青色パルス）が、長い波長を持つパルス（例えば、赤色パルス）よりも速く伝播するとき、その分散は異常分散と呼ばれる。
【０００４】
従って、信号光パルスが送信器から送出される際に赤色パルス及び青色パルスを含む場合、信号光パルスは光ファイバ内を伝播する間に赤色パルス及び青色パルスに分離され、それぞれの光パルスが異なる時間に受光器によって受光される。
【０００５】
光パルス送信の他の例として、青色から赤色へ連続する波長成分を持つ信号光パルスを送信する場合には、各成分は異なる速度で光ファイバを内を伝播するため、信号光パルスは光ファイバ内でその時間幅が広げられ、歪が生じる。全てのパルスは有限は波長範囲内の波長成分を含むため、このような波長分散は光ファイバ通信システムにおいては、極めて一般的である。
【０００６】
従って、特に高速の光ファイバ通信システムにおいては、高送信能力を得るために波長分散を補償することが必要となる。
このような波長分散を補償するために、光ファイバ通信システムには、光ファイバにおいて発生する波長分散と逆の波長分散を光パルスに与える「逆分散コンポーネント」が必要となる。
【０００７】
このような「逆分散コンポーネント」の１つとして、特願平１０年−５３４４５０号及び特願平１１年−５１３１３３には、「Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ（バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ）」、すなわちＶＩＰＡと呼ぶ光素子を含む光装置が提案されている。
【０００８】
図１０〜図１２は、ＶＩＰＡと、これを用いた逆分散コンポーネントの説明図である。
ＶＩＰＡ光素子は、入射光を自己干渉させＶＩＰＡ光素子から伝播する光を生成する。そして、ＶＩＰＡ光素子を用いた逆分散コンポーネントとして動作する分散補償装置には、ＶＩＰＡ光素子に光を戻し、ＶＩＰＡ光素子内で多重反射が発生するようにするための返光装置も含む。
【０００９】
分散補償装置である上記光装置は、連続する波長範囲内の波長の入力光を受け取り、入力光に含まれる各波長成分に対応する出力光を連続した波長範囲について生成する。この出力光は、連続する波長範囲内の他波長の出力光とは空間的に区別できる（例えば、異なる方向に進む）。この出力光が進行角度で区別できれば、この光装置は角度分散があるということである。
【００１０】
ＶＩＰＡ光素子は、透過域および透明平板から構成される。透過域を通ることによって、光はＶＩＰＡ光素子内に出入りすることができる。透明平板は、第１および第２の表面を持つ。
【００１１】
第１及び第２の表面は反射面である。第２の表面の反射面は、半透明の反射面であり、反射する特性と入射光の一部を透過する特性をあわせ持っている。これらの反射面は、一般に透明は誘電体の多層膜を透明平板上に形成して得られる。これに対し、第１の表面の反射膜は、入射する光を全部反射する全反射膜である。ここで、第１の表面の全反射膜も多層膜で構成されるが、この多層全反射膜は、第２の半透明は多層反射膜に比べて膜の層数は多く形成される。入力光は透過域を通ってＶＩＰＡ光素子に受光され、透明平板の第１及び第２の表面の間で何度も反射され、複数の光が第２の表面を透過する。このようにして透過したそれぞれの透過光は、互いに干渉して波長に応じて異なる方向に進む出力光を生成する。
【００１２】
入力光は、連続する波長範囲内の波長を持ち、出力光は、その波長範囲内の他の波長を持つ光とは空間的に区別することができる。返光装置は、出力光を完全に逆方向に第２の表面へと返すことができ、これらの返送光を第２の表面を透過してＶＩＰＡ光素子に入力させ、その返送光がＶＩＰＡ光素子内を多重反射してＶＩＰＡ光素子の透過域から入力経路へ出力される。
【００１３】
本光装置に設けられる返光装置は、ＶＩＰＡ光素子から出力される複数の干渉次数の出力光の内の１つの干渉次数にある出力光をＶＩＰＡ光素子に返し、その他の干渉次数の出力光はＶＩＰＡ光素子には返さない。すなわち、返光装置は、一つの干渉次数に対応する光のみをＶＩＰＡ光素子に返す。
【００１４】
ここで、返光装置は、反射ミラーから構成される。ミラーの表面形状は、光装置が一定の波長分散を行うように形成する。
以上のようにＶＩＰＡは、回折格子のように角分散の機能を持ち、波長分散補償を可能とするが、特に大きな角分散を有することが特徴であり、実用的な逆分散コンポーネントを容易に提供することができる。
【００１５】
図１０に示されるように、入力ファイバから入射した光は、光サーキュレータ１０によってコリメートレンズ１１に送られる。コリメートレンズ１１は、光ファイバの出射光から広がりながら進む光を平行な光に変換する。コリメートレンズ１１によって平行光となった光は、ラインフォーカスレンズ１２によってＶＩＰＡ光素子１３の透過域を通った後のＶＩＰＡ光素子１３内に線状に集光される。
【００１６】
線状に集光された光はＶＩＰＡ光素子１３の表面に設けられた反射膜によって何回も反射される。この反射膜は一方が半透明であるため、何回も反射を繰り返す内に、光は、少しずつフォーカスレンズ１４側に出力される。このように、反射の度に出力される光は互いに干渉し、波長によって進行方向の異なる光束を形成する。これらの高速はフォーカスレンズ１４によって反射ミラー１５の表面の特定の位置に集光される。反射ミラー１５によって反射された光は、フォーカスレンズ１４を通って、再びＶＩＰＡ光素子１３に入射される。このようにして、再度ＶＩＰＡ光素子１３に入射された光は、多重反射を繰り返した後、ＶＩＰＡ光素子の透過域から出力され、ラインフォーカスレンズ１２、コリメートレンズ１１を通って、光ファイバに結合される。光ファイバ内に入った光は、光サーキュレータ１０を通って、出力ファイバ１０から出力される。
【００１７】
図１１は、ＶＩＰＡ光素子が出力光を生成する様子を説明する図である。
ＶＩＰＡ光素子には、ラインフォーカスレンズから線集光された入射光が、反射防止膜を設けられた透過域から入射される。入射光は、ＶＩＰＡ光素子の中で多重反射をするが、この反射の光経路の折り曲がりを伸ばすと、位相のそろえられた虚像（ビーム像）の配列（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ）となる。従って、これらの虚像から出力された光が干渉し合い半透明多層反射膜の側に干渉によって強め合って形成された光が出力される。この干渉によって形成された光は、干渉が強め合う条件を満たす方向に進むが、干渉が強め合う条件は波長毎に異なるので、波長毎に異なる方向に光束が形成される。したがって、図１１に示すＶＩＰＡ光素子は回折次数の大きな回折格子に対応するものであり、出射光は干渉条件を満たす方向に伝播する。
【００１８】
図１２は、ＶＩＰＡ光素子を使った波長分散補償の原理を説明する図である。図１２に示すようにフォーカスレンズの後方に配置された反射ミラーに集光された光は、集光位置の反射ミラーの形状により決まる反射角度によって任意の位置にもどり、入射時と逆の経路で光ファイバに再び結合する。図１２のように反射ミラーが凸形状である場合は、短波長側の光が、上側のビーム像にもどり、長波長側の光と比べ光路長が長くなり遅延が増大する。従って、この場合、分散補償装置は負の分散を発生する。逆に反射ミラーが凹形状である場合は、正の分散を発生することが可能となる。なお、ＶＩＰＡを用いた分散補償器は光が同じ光路をもどってくる構成であるため、サーキュレータを用いてインラインで用いることができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、波長分散を補償するためのＶＩＰＡ光素子を用いた光装置において、透明平板からなるＶＩＰＡ光素子の面精度が崩れ、反ってしまうと、回折格子が変形した場合と同様に、ビーム像の配列、すなわち、「Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ（バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ）」の周期性が崩れてしまい、挿入損失の増大、及び透過帯域の減少などの光学特性の劣化につながってしまう。実際に、ＶＩＰＡ光素子は透明平板の両面に層数の異なる多層反射膜をイオンプレーティング法などのイオン化成膜法により形成するが、多層膜を構成する膜自体に応力があるため、多層膜も層数に応じた膜応力を持ち、両面の膜応力の不釣り合いによって、透明平板が反ってしまうという問題がある。
【００２０】
また、ＶＩＰＡ光素子を固定する際にも反りが起こりやすいという問題がある。また、その固定法が適切でないと、環境の温度が変化した場合に、ＶＩＰＡ光素子が反ってしまうという問題がある。
【００２１】
特に、透明平板の厚さは、各チャネルでの分散を同時に補償するために「ＷＤＭマッチングのＦＳＲの厚さ」の条件、すなわち、
２ｎｔｃｏｓθ＝ｍλ・・・（１）
ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｔｃｏｓθ・・・（２）
（ｎはガラスの屈折率、ｔはガラスの物理的厚さ、θは各チャネルの中心波長λに対応する光束伝播方向および入力光の光軸の傾き角、ＦＳＲは各チャネルの中心波長の間隔、ｃは光束を示す）
となるように設計されるので、例えば、２００ＧＨｚ間隔の波長多重光の全チャネルで同時に同じ波長分散を与えるためには、透明平板の屈折率がｎ＝１．５のとき、透明平板の厚さはｔ＝０．５ｍｍとなり、かなり薄くなってしまう。このように、透明平板の厚さが薄い場合は、上述したような反りによる光学特性の劣化の問題がいっそう顕著となる。
【００２２】
波長分散を補償するための、ＶＩＰＡ光素子を用いた装置において、ＶＩＰＡ光素子を反らせず、面精度を保持して固定することにより、光学特性を望ましいものにするための手段を提供する必要がある。
【００２３】
本発明の課題は、光素子の変形を防止し、これに伴う光学特性の劣化を防ぐ構成を有する光装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光素子は、基板と、該基板の第１の面に設けられた第１の反射率を有する第１の多層膜と、該基板の第２の面に設けられた第２の反射率を有する第２の多層膜と、該第１あるいは第２の多層膜に取り付けられ、該第１と第２の多層膜の有する応力の違いにより生じる該基板の歪みを補正する応力補正膜とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、光素子の基板の両面に設けられた多層膜の応力の違いにより生じる光素子の歪みを有効に補正し、光学特性の良好な光装置を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態においては、集束光を入射する透明平板の一方の面に多層全反射膜を設け、他方の面に半透明の多層反射膜と応力を補正する透明膜を設けて、両面の膜応力の釣り合いをとった平坦な光素子と、該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラーとを有する。また、前記応力を補正する透明膜の光学的膜厚を半波長の整数倍とする。特には、前記応力を補正する透明膜の材質をＳｉＯ_２とする。更に、前記両面の膜応力の釣り合いをとった平坦な光素子の有効面内の面精度を、一波長以下とする。
【００２７】
あるいは、本発明の実施形態においては、集束光を入射する透明平板の一方の面に多層全反射膜を設け、他方の面に半透明の多層反射膜と応力を補正する透明膜を設けて、両面の膜応力の釣り合いをとった平坦な光素子を、透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材の平面上に固定し、温度変化が生じても平坦性を保持する光素子と、該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラーとを有する。そして、前記透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材を透明なガラスまたは半導体とする。更に、前記透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材を不透明な金属またはセラミック金属とする。前記透明平板と略等しい膨張率を有する不透明固定部材は銅タングステン合金、コバール合金、アルミナ、ＢｅＯとする。また、前記光素子を、透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材の平面上に固定する方法を、有機接着剤固定、金属ハンダ固定、低融点ガラス固定のいずれかにする。
【００２８】
そして、前記光素子を、透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材の平面上に固定する方法を、複数の点固定法とする。あるいは、前記光素子を、透明ガラス平板と略等しい膨張率を有するガラス平面上に固定する方法を、光学接合固定とする。また、前記透明ガラス平板と略等しい膨張率を有するガラス平面の光学接合面の材質をＳｉＯ_２とする。
【００２９】
図１及び図２は、ＶＩＰＡ光素子の構成の問題点と実施形態の構成を示す断面図である。
ＶＩＰＡ光素子１０は、一方の面に多層全反射膜１１と、一部分に多層反射防止膜１２が、他方の面に半透明の多層反射膜１４が形成された透明平板１３からなっている。
【００３０】
本実施形態では、透明平板として、透明な光学ガラス（ＬＡＨ７８：オハラ製、ｎ＝１．８６）を用い、ＦＳＲ＝２００ＧＨｚとするために、厚さをｔ＝０．４ｍｍとした。
【００３１】
また、本実施形態では、多層全反射膜１１、半透明多層反射膜１４、及び多層反射防止膜１２は、ＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜の誘電体多層膜からなっており、イオンプレーティング法により形成している。なお、多層全反射膜１１と多層反射防止膜１２との境界は、挿入損失を低減するためになるべく狭いことが望ましく、マスクとレジストを用いたリフトオフ法によりパターニングしている。
【００３２】
また、本実施形態では、多層全反射膜１１、半透明多層反射膜１４、及び多層反射防止膜１２の反射率は各々９９．９％、９８％、０．２５％であり、層数は各々２１層、１１層、４層とした。
【００３３】
ここで、イオンプレーティング法で形成したＳｉＯ_２膜は強い圧縮応力を有し、ＴｉＯ_２は弱い引っ張り応力を有しているため、多層膜としては圧縮応力を持つ。また、その膜応力の度合いは、層数とほぼ正比例するため、層数の多い多層全反射膜の膜応力が、半透明多層反射膜の膜応力に打ち勝ち、ＶＩＰＡ光素子１０としては、図１に示すように多層全反射膜１１側に凸になるように反ってしまう。
【００３４】
そこで、本発明の実施形態では、図２に示すように半透明多層反射膜１４の上に圧縮応力を有するＳｉＯ_２膜からなる応力補正膜１６を更に形成した。本実施形態では、ＳｉＯ_２膜の光学的膜厚を、半波長の４倍（４λ／２＝２λ：λ＝１５５０ｎｍ）とした時に、両面の膜応力がうまく釣り合い、面精度がλ／２以下になった。面精度は、λ以下が望ましく、より好ましくはλ／２以下が望ましい。ここで、ＳｉＯ_２膜の光学的膜厚が半波長の整数倍であるため、半透明多層反射膜１４の反射率は変わらない。ＶＩＰＡ光素子にとって半透明多層反射膜１４の反射率は特性に重大な影響があるため、応力補正膜１６の光学的膜厚は半波長の整数倍であることが望ましい。
【００３５】
図３は、応力補正膜の厚さについて説明する図である。
応力補正膜１６の膜厚が半波長の整数倍だと、応力補正膜１６の表面で反射される光と、応力補正膜１６と半透明多層反射膜１４との界面で反射される光の光路差が、応力補正膜１６の膜厚の２倍、つまり一波長の整数倍となる。式で表すと（λ／２×ｍ）×２＝λ×ｍ［ｍ：整数］となり、それぞれの反射光の位相がずれないため、半透明多層反射膜１４の反射率に影響を及ぼさない。
【００３６】
このようにして、応力補正膜を用いて両面の膜応力の釣り合いをとった平坦なＶＩＰＡ光素子を固定した本発明の構成を、図４を用いて説明する。
図４は、固定されたＶＩＰＡ光素子の上面図（図４（ａ））と断面図（図４（ｂ））である。
【００３７】
本実施形態では、ＶＩＰＡ光素子１０の多層全反射膜１１側を、平板状の固定部材２０の平面上に４個所で点固定している。本実施形態では、平板状の固定部材として、透明平板（ＬＡＨ７８、膨張率α＝６×１０^−６）と略等しい膨張率を有する銅タングステン（Ｃｕ：Ｗ＝９２：８、膨張率α＝６．０×１０^−６）を用い、また、平板の面精度をλ以下の良い面精度としている。固定部材である銅タングステンは不透明材料であるため、図４に示すように、ＶＩＰＡ光素子の光の入射位置（反射防止膜の形成されている部分に相当する）が銅タングステンからなる不透明平板から飛び出ている。なお、銅タングステンからなる不透明平板に、ＶＩＰＡ光素子１０の多層全反射膜１１の面が対向しているが、多層全反射膜１１からは光が出射されないので、光学特性上の問題はない。なお、この銅タングステンからなる平板状の固定部材２０を、さらに他の部材に固定することも鑑みて、平板は充分に厚くて変形しにくいことが望ましい。
【００３８】
一方、本実施形態では、接合剤２１として、低硬化収縮率の熱硬化性エポキシ系有機接着剤を用いた。ここで、接着剤の塗布量を均一にするため、塗布量はディスペンサーを使用し、制御している。
【００３９】
本実施形態では、低硬化収縮率の接合剤２１を用いて複数の点固定を行っているため、ＶＩＰＡ光素子１０に対して応力がかからず、固定後のＶＩＰＡ光素子１０の面精度変化はλ／１０以下であり、固定後もほぼ同じ面精度を維持していた。更に、ＶＩＰＡ光素子１０の透明平板１３と略等しい膨張率の平板上に点接着固定することにより、ＶＩＰＡ光素子１０と平板が温度変化時に同じ割合で膨張・収縮するので、ＶＩＰＡ光素子１０の温度変化による反りが発生せず、環境の温度が変化した場合でもＶＩＰＡ光素子１０の面精度の変化はλ／１０以下であり、広範囲な温度環境下でほぼ同じ面精度を維持していた。
【００４０】
なお、ここで、通常、表面形状が設計値にどの程度近いかを規定するのに、「面精度」という言葉を使う。「面精度」は、実際の面とテストプレート原器との干渉を用いた比較により決められ、干渉のリング縞の数と縞の規則性により規定される。干渉に用いる光源は、ヘリウム・ネオン・レーザ（λ＝６３２．８ｎｍ）であるため、面精度を述べる際の波長λは、λ＝６８２．８ｎｍで規定される。これは、光通信の波長λ＝１５５０ｎｍとは異なる。
【００４１】
また、比較例として、平板状の固定部材２０として、透明平板１３よりも大きい膨張率を有するＳＵＳ３０４（膨張率α＝１８．７×１０^−６）を用い、同様の熱硬化性有機接着剤を用いて固定した。この場合は、硬化前後の温度変化により、熱歪みが発生し、ＶＩＰＡ光素子１０の面精度がλ以上変化し、λ以上の反りが発生してしまった。また、環境の温度が変化した場合、ＶＩＰＡ光素子１０の面精度が温度により変化していた。
【００４２】
本実施形態では、固定部材２０として、銅タングステンを用いたが、使用する透明平板１３の膨張率に応じて、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金（膨張率α＝５．３×１０^−６）など他の金属材料や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３：膨張率α＝６．７×１０^−６）、ＢｅＯ（膨張率α＝７．６×１０^−６）などのセラミックなどを用いることもできる。また、本実施形態では、平板状の固定部材２０の平面にＶＩＰＡ光素子１０を固定したが、必ずしも平板状である必要はなく、面精度のよい平面を有していれば、どのような形状でもなんら問題はない。また、固定部材２０として、使用する透明部材と同じ透明なガラス（本実施形態ではＬＡＨ７８）や膨張率が略等しい他の透明ガラス（例えば、ＢＳＭ１４：膨張率α＝６．０×１０^−６）、赤外域で透明なＧａＡｓ（膨張率α＝５．９×１０^−６）などの半導体を用いてもかまわない。
【００４３】
図５は、本発明の実施形態に従った他の固定部材とＶＩＰＡ光素子の固定法を示した図である。なお、図５（ａ）は、上面図であり、図５（ｂ）は、断面図である。
【００４４】
上記のような透明な固定部材２０を用いる場合は、本実施形態のようにＶＩＰＡ光素子１０の光の入射位置を固定部材２０から飛び出させる必要は必ずしもなく、図５に示すように、ＶＩＰＡ光素子１０の光の入射位置に相当する位置に、反射防止膜２５を形成すれば光学特性的に問題はない。
【００４５】
また、本実施形態では、接合剤２１として、熱硬化性の有機接着剤を用いたが、赤外線硬化性や嫌気性など他の有機接着剤や、Ｐｂ−Ｓｎ合金やＡｕ−Ｓｎ合金などの金属ハンダ、ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３系やＮａ_２Ｏ−ＢａＯ−ＳｉＯ_２系などの低融点ガラスなどを用いて、固定することもできる。
【００４６】
上述のように、両面の膜応力の釣り合いが取れ、透明平板と略等しい膨張率を有する固定部材２０の平面上に固定された平坦なＶＩＰＡ光素子１０と、該ＶＩＰＡ光素子１０で分光された光を該ＶＩＰＡ光素子１０に反射するミラーとを用いて、分散補償器（光装置）を構成できる。
【００４７】
なお、上記応力補正膜１６の具体的構造・材質は、材料はＳｉＯ_２で、構造はＳｉＯ_２の単層構造とした。その一層の膜厚が半波長の整数倍、実施形態では、２λ（λ＝１５５０ｎｍ）となっている。
【００４８】
ＳＵＳ３０４は、ＪＩＳ規格（規格番号：ＪＩＳＧ４３０４）で規格されている、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４［１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ］である。
【００４９】
図６〜図８は、本実施形態の効果を示す光学的特性の比較例である。
本実施形態の分散補償器の光学特性を調べた結果、図６のように、挿入損失と透過帯域が良好な透過特性が得られた。なお、本実施形態の分散補償器では、不図示の温度制御ヒータにてＶＩＰＡ光素子の温度を略一定に保つことができる。
【００５０】
一方、比較例として、図１のように応力補正膜を用いず、λ以上の反りが発生した従来のＶＩＰＡ光素子を用いた場合は、図６の比較例ように、挿入損失が悪く、透過帯域幅が狭くなり、光学特性上問題であった。
【００５１】
また、本実施形態の分散補償器で、ＶＩＰＡ光素子の温度を略一定に保つべく、温度制御ヒータをオン／オフしたが、図７に示すように、透過特性は変わらなかった。
【００５２】
一方、比較例として、透明平板よりも大きい膨張率を有するＳＵＳ３０４からなる平板に固定したＶＩＰＡ光素子を用いた場合は、温度制御ヒータをオン／オフすると図８に示すように、透過特性が変化してしまった。
【００５３】
図９は、本発明の別の実施形態を示す図である。なお、図９（ａ）は、上面図、図９（ｂ）は、断面図である。
本実施形態では、応力補正膜１６を用いて両面の膜応力の釣り合いをとった平坦なＶＩＰＡ光素子１０を、固定部材であるガラス平板３１上に光学接合によって固定している。
【００５４】
本実施形態では、ＶＩＰＡ光素子１０の透明平板１３と平板状の固定部材３１共に透明な光学ガラス（ＬＡＨ７８）を用いて、透明平板と平板状の固定部材の膨張率を等しくしている。
【００５５】
また、本実施形態では、ＶＩＰＡ光素子１０の多層全反射膜１１における最表面（光学結合面）の材質がＳｉＯ_２であり、また、固定部材であるガラス平板３１の表面にも同様にＳｉＯ_２膜が形成されている。
【００５６】
ここで、本実施形態では、固定部材であるガラス平板３１の厚さを十分に厚くしておき、変形しにくくしておくと共に、接合面を例えばλ／１０以下の良好な面精度にしておく。このように厚くて面精度が良好なガラス平板３１に、加圧および加熱しながら、ＶＩＰＡ光素子１０を光学接合３０することにより、λからλ／２程度の面精度のＶＩＰＡ光素子１０も、光学接合後にλ／１０以下の良好な面精度にすることが可能となる。
【００５７】
なお、イオンプレーティング法などで形成したＳｉＯ_２膜は、そのままでは光学接合しにくいため、化学的あるいは物理的な活性表面処理を行っても良い。
また、本実施形態では、有機接着剤などの接合剤を用いていないので、接合剤による応力の影響もまったくない。
【００５８】
本実施形態の平坦に固定されたＶＩＰＡ光素子１０と、該ＶＩＰＡ光素子１０で分光された光を該ＶＩＰＡ光素子に反射するミラーとを用いて、分散補償器を構成し、初期の光学特性及びヒータ温度制御を行ったが、実施形態と同等以上の良好な光学特性（図６の本実施形態と同等以上）が得られた。
【００５９】
（付記１）基板と、
該基板の第１の面に設けられた第１の反射率を有する第１の多層膜と、
該基板の第２の面に設けられた第２の反射率を有する第２の多層膜と、
該第１あるいは第２の多層膜に取り付けられ、該第１と第２の多層膜の有する応力の違いにより生じる該基板の歪みを補正する応力補正膜と、
を備えることを特徴とする光装置。
【００６０】
（付記２）前記応力補正膜は特定の波長の光に対し透明であり、光学的膜厚が該特定の波長の半波長の整数倍であることを特徴とする付記１に記載の光装置。
【００６１】
（付記３）前記応力補正膜は、ＳｉＯ_２からなっていることを特徴とする付記１に記載の光装置。
（付記４）前記応力補正膜は、前記基板の面精度を一波長以下に保持することを特徴とする付記１に記載の光装置。
【００６２】
（付記５）前記基板は特定の波長の光に対して透明な平板であり、該基板と、前記第１及び第２の多層膜とからＶＩＰＡ光素子が構成され、前記応力補正膜は該ＶＩＰＡ光素子を平坦に保ち、
更に、該ＶＩＰＡ光素子によって分光された光を反射し、該ＶＩＰＡ光素子に返すミラーを備え、
該ＶＩＰＡ光素子と該ミラーとで分散補償器を構成することを特徴とする付記１に記載の光装置。
【００６３】
（付記６）前記第１及び第２の多層膜と、前記応力補正膜を有する前記基板には、該基板と熱膨張率が略等しい固定部材が取り付けられることを特徴とする付記１に記載の光装置。
【００６４】
（付記７）前記固定部材は、透明なガラスまたは半導体からなっていることを特徴とする付記６に記載の光装置。
（付記８）前記固定部材は、不透明な金属またはセラミックからなることを特徴とする付記６に記載の光装置。
【００６５】
（付記９）前記固定部材は、銅タングステン合金、コバール合金、アルミナ、あるいいはＢｅＯのいずれかからなることを特徴とする付記８に記載の光装置。
【００６６】
（付記１０）前記固定部材と、前記第１及び第２の多層膜と前記応力補正膜を備える前記基板とは、有機接着剤、金属ハンダ、低融点ガラスのいずれかを使って固定されていることを特徴とする付記６に記載の光装置。
【００６７】
（付記１１）前記固定部材と、前記第１及び第２の多層膜と前記応力補正膜を備える前記基板とは、複数の点において固定されていることを特徴とする付記６に記載の光装置。
【００６８】
（付記１２）前記固定部材と、前記第１及び第２の多層膜と前記応力補正膜を備える前記基板とは、光学接合によって固定されていることを特徴とする付記６に記載の光装置。
【００６９】
（付記１３）前記光学接合を行う面の材質がＳｉＯ_２であることを特徴とする付記１２に記載の光装置。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長分散を補償するためのＶＩＰＡ光素子を用いた光装置において、ＶＩＰＡ光素子を反らせず、面精度を高く保持して固定することにより、光学特性を望ましいものにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＩＰＡ光素子の構成の問題点と実施形態の構成を示す断面図（その１）である。
【図２】ＶＩＰＡ光素子の構成の問題点と実施形態の構成を示す断面図（その２）である。
【図３】応力補正膜の厚さについて説明する図である。
【図４】固定されたＶＩＰＡ光素子の上面図（図４（ａ））と断面図（図４（ｂ））である。
【図５】本発明の実子形態に従った他の固定部材とＶＩＰＡ光素子の固定法を示した図である。
【図６】本実施形態の効果を示す光学的特性の比較例（その１）である。
【図７】本実施形態の効果を示す光学的特性の比較例（その２）である。
【図８】本実施形態の効果を示す光学的特性の比較例（その３）である。
【図９】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図１０】ＶＩＰＡと、これを用いた逆分散コンポーネントの説明図（その１）である。
【図１１】ＶＩＰＡと、これを用いた逆分散コンポーネントの説明図（その２）である。
【図１２】ＶＩＰＡと、これを用いた逆分散コンポーネントの説明図（その３）である。
【符号の説明】
１０　　　ＶＩＰＡ光素子
１１　　　多層全反射膜
１２　　　多層反射防止膜
１３　　　透明平板
１４　　　半透明多層反射膜
１６　　　応力補正膜
２０　　　固定部材
２１　　　接合剤
２５　　　反射防止膜
３０　　　光学接合面
３１　　　ガラス平板

Claims

基板と、
該基板の第１の面に設けられた第１の反射率を有する第１の多層膜と、
該基板の第２の面に設けられた第２の反射率を有する第２の多層膜と、
該第１あるいは第２の多層膜に取り付けられ、該第１と第２の多層膜の有する応力の違いにより生じる該基板の歪みを補正する応力補正膜と、
を備えることを特徴とする光装置。
前記応力補正膜は特定の波長の光に対し透明であり、光学的膜厚が該特定の波長の半波長の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の光装置。
前記応力補正膜は、ＳｉＯ_２からなっていることを特徴とする請求項１に記載の光装置。
前記応力補正膜は、前記基板の面精度を一波長以下に保持することを特徴とする請求項１に記載の光装置。
前記基板は特定の波長の光に対して透明な平板であり、該基板と、前記第１及び第２の多層膜とからＶＩＰＡ光素子が構成され、前記応力補正膜は該ＶＩＰＡ光素子を平坦に保ち、
更に、該ＶＩＰＡ光素子によって分光された光を反射し、該ＶＩＰＡ光素子に返すミラーを備え、
該ＶＩＰＡ光素子と該ミラーとで分散補償器を構成することを特徴とする請求項１に記載の光装置。