专利名称：温度补偿型光通信干涉设备和光通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将输入光分成两个分支后，使两者干涉来进行输出的光设备。
背景技术：
作为将输入的光分成两个分支之后，使两者干涉来进行输出的光设备，众所周知的有马赫辛德干涉仪型或迈克尔逊干涉仪型的设备。
马赫辛德干涉仪型光设备具备光分支器和光结合器。在光分支器和光结合器之间设置第1和第2光路。如果向该光设备的输入端输入光，则该光通过光分支器被分成两支。一路分支光在第1光路上前进。另一路分支光在第2光路上前进。这些分支光分别经由第1光路和第2光路到达光结合器。光结合器结合这些分支光。结合的光从光设备的输出端射出。该光设备的透射特性(波长和透射率的关系)依存于光分支器的光分支特性和光结合器的光结合特性以及第1光路和第2光路间的光路长度的差。
迈克尔逊干涉仪型光设备具备兼作光分支器和光结合器的双方的光束分离器以及第1反射镜和第2反射镜。该光设备具有使从光束分离器射出的光在第1反射镜反射而返回光束分离器的第1光路、使从光束分离器射出的光在第2反射镜反射而返回光束分离器的第2光路。如果向该光设备的输入端输入光，则该光通过光分支器被分成两支。一路分支光在第1光路上前进(光束分离器和第1反射镜之间的往返光路)。另一路分支光在第2光路上前进(光束分离器和第2反射镜之间的往返光路)。这些分支光经由第1光路和第2光路返回光束分离器。光束分离器结合这些分支光，并发送到光设备的输出端。从输入端到输出端的该光设备的透射特性依存于光束分离器的光分支特性和第1光路和第2光路间的光路长度的差。
这样的干涉设备能在光通信系统中作为有少量损失光谱的光过滤器使用。另外，干涉设备还能作为混合器使用，该混合器将多波长的信号光分波为偶数信道的多波长信号光和奇数信道的多波长信号光，或者对偶数信道的多波长信号光和奇数信道的多波长信号光进行波结合。
如上所述，马赫辛德干涉仪型或迈克尔逊干涉仪型光设备的透射特性依存于第1光路和第2光路间的光路长度的差。因此，为了将光设备的透射特性保持为一定，必须将第1光路和第2光路间的光路长度的差。保持为一定。因此，将构成光设备的光学元件固定在基板上。
但是，如果将光学元件固定在基板上，则与因温度变化而造成的基板的膨胀、收缩对应，第1光路和第2光路各自的光路长度发生变化，两者的光路长度差也可能发生变化。如果光路长度差变化，则光设备的透射特性也变化。这样，光设备的透射特性就具有温度依存性。
为了抑制该温度依存性，可以考虑使光设备整体的温度保持一定。在该情况下，就需要用于将温度保持一定的温度调整装置。另外，还需要向该温度调整装置提供电力的装置。因此，导致了光设备的大型化。
发明内容
鉴于上述问题的存在，本发明目的在于提供一种降低了透射特性的温度依存性的温度补偿型光通信干涉设备。
本发明的温度补偿型光通信干涉设备包括第1和第2端口；对射入第1端口的光进行分支的光分支器；接受该分支后的第1和第2光，使这些光重合而发送到第2端口的光结合器；设置在光分支器和光结合器之间的第1光路和第2光路；配置在第1光路上的第1光部件；配置在第2光路上的第2光部件；以及配置有光分支器、光结合器、第1光部件和第2光部件的基板。光结合器和光分支器可以是光束分离器。第1和第2部件可以是反射镜。基板包括具有正的线膨胀系数的一个以上的部件、具有负的线膨胀系数的一个以上部件。由于这些线膨胀系数的符号的不同，而降低了第1和第2光路间的光路长度差的温度依存性。
通过了第1光路的光和通过了第2光路的光在被发送到第2端口时通过光结合器相互干涉。因此，从第1端口到第2端口的光的透射特性依存于第1光路和第2光路间的光路长度差。基板包含线膨胀系数的符号不同的部件。由此，抵消与温度的变化对应的第1光路的光路长度变化和第2光路的光路长度变化，能抑制光路长度差的变化。所以，对于本发明的干涉设备，即使温度变化其透射特性也难以变化。由于不需要用于将温度维持为一定的温度调整装置，所以能使本发明的干涉设备小型化。
第1光路可以延伸到具有正的线膨胀系数的部件和具有负的线膨胀系数的部件双方的上方。第2光路也可以延伸到具有正的线膨胀系数的部件和具有负的线膨胀系数的部件双方的上方。可以将光分支器、光结合器、第1光部件和第2光部件中的至少一个配置在一个以上的具有正的线膨胀系数的部件中，将剩下的配置在一个以上的具有负的线膨胀系数的部件中。
该干涉设备可以构成马赫辛德干涉仪。也可以构成迈克尔逊干涉仪。该干涉设备能在光通信系统中，作为光过滤器或混合器使用。
本发明的另一个侧面提供光通信系统。该光通信系统在输送多波长的信号光的传送路径上具备上述干涉设备。因此，该光通信系统降低了信号光的传送特性的温度依存性。
通过下面的详细说明和附图能更充分地理解本发明。附图只是示例。所以，不应该将附图理解为对本发明的限定。
本发明更广泛的应用范围可以通过以下进行的详细说明来进一步明确。但是，虽然详细的说明和特定例子表示在本发明的优选实施例中，但这仅是举例说明，对本领域技术人员来说，在不脱离本发明精神实质的前提下，它可以包括各种各样的修改和变形，这一点是不言自明的。
图1是表示实施例的混合器100和光过滤器120的结构的概略平面图。
图2是表示光束分离器123的固定结构的平面图。
图3是表示光束分离器123的固定结构的正面图。
图4是表示光束分离器123的固定结构的侧面图。
图5是表示实施例的光通信系统1的结构的概略图。
图6是表示另一个实施例的混合器100a和光过滤器120a的结构的概略平面图。
具体实施例方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施例。并且，在附图的说明中，对相同要素使用同样的符号，并省略重复说明。
作为本发明的温度补偿型光通信干涉设备的实施例，说明光过滤器120和包含它的混合器100。图1表示混合器100和光过滤器120的结构的概略平面图。混合器100由光循环器110和光过滤器120构成。
光循环器110具有第1端子111、第2端子112和第3端子113。如果光经由光纤101输入第1端子111，则光循环器110经由第2端子112将该光发送到光纤102。另外，如果光经由光纤102输入到第2端子112，则光循环器110经由第3端子113将该光发送到光纤103。
光过滤器120具有第1端口121、第2端口122、光束分离器123、第1反射镜124、第2反射镜125和基板126。第1端口121经由光纤102与光循环器110的第2端子112连接。光束分离器123例如是半反射镜。
第1端口121、第2端口122、光束分离器123、第1反射镜124和第2反射镜125构成迈克尔逊干涉仪。第1反射镜124和第2反射镜125是用于反射光的光部件。光束分离器123作为光分支器和光结合器双方发挥功能。光束分离器123如果从第1端口121接收到光，则将该光分成两路。光束分离器123使一路分支光射向第1反射镜124，使另一路分支光射向第2反射镜125。这些分支光分别通过第1和第2反射镜124、125反射，返回到光束分离器123。光束分离器123将由第1反射镜124反射的光分成两路，使一路分支光射向第1端口121，使另一路分支光射向第2端口122。另外，光束分离器123将由第2反射镜125反射的光分成两路，使一路分支光射向第1端口121，另一路分支光射向第2端口122。
第2反射镜125是包含透射率为百分之几十的半反射镜125a、全反射镜125b的Gires-Tournois共振器。半反射镜125a和全反射镜125b相互平行。半反射镜125a反射来自光束分离器123的光的一部分，并使剩下的部分透射。该透射光射向全反射镜125b。全反射镜125b反射该透射光，并发送到半反射镜125a。这样，半反射镜125a、全反射镜125b在两者间循环反射来自光束分离器123的光。该光的一部分透射半反射镜125a，返回到光束分离器123。其结果是，第2反射镜125的反射特性具有波长依存性。第2反射镜125的反射率与波长对应地在0％和100％之间循环变化。反射率变化的周期(波长间隔)由半反射镜125a和全反射镜125b之间的光学距离决定。
基板126是用于固定第1端口121、第2端口122、光束分离器123、第1反射镜124和第2反射镜125的部件。基板126由主构件126a、第1反射镜支持构件126b和第2反射镜支持构件126c构成。反射镜支持构件126b和126c的线膨胀系数分别具有与主构件126a的线膨胀系数不同的符号。第1端口121、第2端口122、光束分离器123和半反射镜125a被固定在主构件126a上。第1反射镜124被固定在第1反射镜支持构件126b上。全反射镜125b被固定在第2反射镜支持构件126c上。
以下，设由光束分离器123进行了2分支的一路光被第1反射镜124反射返回到光束分离器123的光路为第1光路P1，设光束分离器123和第1反射镜124间的光路长度为L1。另外，设由光束分离器123进行了2分支的另一路光被第2反射镜125反射返回到光束分离器123的光路为第2光路P2，设光束分离器123和半反射镜125a间的光路长度为L2。在第1光路P1的一端配置光束分离器123，在另一端配置第1反射镜124。另外，在第2光路P2的一端配置光束分离器123，在另一端配置第2反射镜125。在本实施例中，L1＞L2。设主构件126a的线膨胀系数为α，设第1反射镜支持构件126b的线膨胀系数为β1，设第2反射镜支持构件126c的线膨胀系数为β2。α和β1的符号不同。α和β2的符号也不同。β1和β2具有相同的符号。
对于第1光路P1，从光束分离器123跨越延伸到光路长度L1α＝(L2+L11)的部分在主构件126a的上方。剩下的光路长度L1β的部分在第1反射镜支持构件126b的上方。另一方面，对于第2光路P2，光路长度L2的整体在主构件126a的上方。
主构件126a和反射镜支持构件126b的大小更好是由以下关系式决定L1＝L2+L11+L1β……(1a)α·L11+β1·L1β＝0 ……(1b)如果温度只变化ΔT，则第1光路P1的光路长度从当初的L1变化为L1｀＝(L2+L11)(1+αΔT)+L1β(1+β1ΔT) ……(2)另一方面，如果温度只变化ΔT，则第2光路P2的光路长度从当初的L2变化为L2｀＝L2(1+αΔT)……(3)所以，温度只变化了ΔT时的光路长度差ΔL｀如果考虑上述式(1a)和(1b)，则可以用下式表示ΔL｀＝L1｀-L2｀＝L11(1+αΔT)+L1β(1+β1ΔT)＝L11+L1β(α·L11+β1·L1β)ΔT＝L11+L1＝L1-L2……(4)它等于温度变化前的光路长度差。这样，根据主构件126a和第1反射镜支持构件126b间的线膨胀系数的符号的不同，降低了第1光路P1和第2光路P2间的光路长度差的温度依存性。
更一般的是，更好是主构件126a和反射镜支持构件126b的大小由以下关系式决定
L1＝L1α+L1β……(5a)(L1α-L2)·α+L1β·β1＝0 ……(5b)在此，L1α是在第1光路P1中位于主构件126a上的部分的光路长度，L1β是在第1光路P1中位于第1反射镜支持构件126b上的部分的光路长度。
如果温度只变化ΔT，则第1光路P1的光路长度从当初的L1变化为L1｀＝L1α(1+αΔT)+L1β(1+β1ΔT) ……(6)另一方面，如果温度只变化ΔT，则第2光路P2的光路长度从当初的L2变化为L2｀＝L2(1+αΔT) ……(7)所以，温度只变化了ΔT时的光路长度差ΔL｀如果考虑上述式(5a)和(5b)，则可以用下式表示ΔL｀＝|L1｀-L2｀|＝|L1α(1+αΔT)+L1β(1+β1ΔT)-L2(1+αΔT)|＝|(L1α-L2)(1+αΔT)+L1β(1+β1ΔT)|＝|(L1α+L1β-L2)+[(L1α-L2)·α+L1β·β1]ΔT|＝|L1-L2| ……(8)它等于温度变化前的光路长度差。这样，如果满足式(5a)和(5b)那样地选择主构件126a和反射镜支持构件126b的大小，则降低了第1光路P1和第2光路P2间的光路长度差的温度依存性。实际上，如果代替上述式(5b)而满足下式-0.1≤(L1α-L2)·α+L1β·β1≤0.1 ……(9)则能充分地降低P1和P2间的光路长度差的温度依存性。
对于半反射镜125a和全反射镜125b间的光路P3，从半反射镜125a跨越延伸到光路长度L3α的部分在主构件126a的上方，剩下的光路长度L3β的部分在第2反射镜支持构件126c的上方。在第3光路P3的一端配置半反射镜125a，在另一端配置全反射镜125b。半反射镜125a也位于第2光路P2的一端。主构件126a和第2反射镜支持构件126c的大小更好是由下面的关系式决定α·L3α+β2·L3＝0 ……(10)根据主构件126a和第2反射镜支持构件126c间的线膨胀系数的符号的不同，降低了半反射镜125a和全反射镜125b间的光路长度的温度依存性。实际上，如果代替上述式(10)而满足下式-0.1≤α·L3α+β2·L3β≤0.1 ……(11)则能充分降低半反射镜125a和全反射镜125b间的光路长度的温度依存性。
接着，参照图2～图4说明光束分离器123的固定结构。图2～图4是表示该固定结构的平面图，正面图和侧面图。光束分离器123经由作为固定构件的外壳20被固定在基板的主构件126a上。在本实施例中，光束分离器123具有正四角柱形状。但是，并不只限于该形状。主构件126a由金属材料(例如SUS304那样的不锈钢)构成。外壳20也是由金属材料(例如SUS304那样的不锈钢)构成。外壳20通过焊接与主构件126a接合。外壳20具有底部21、纵壁部分23和25。底部21与主构件126a的上面正接。纵壁部分23和25从底部21的两端部分向与基板126交叉的方向竖立。
底部21和纵壁部分23所成的角度与光束分离器123邻接的2个侧面所成的角度相同，在本实施例中为90度。因此，由底部21和纵壁部分23形成的角部分27与光束分离器123的连续的2个侧面123b、123d对应，能对光束分离器123进行定位。
并且，在光束分离器123是多角柱形状的情况下，与外壳20正接的光束分离器123的面的个数可以是1个面，也可以是3个面以上。另外，在光束分离器123是圆柱形状的情况下，光束分离器123的外周部分(圆周部分)的一部分或者外周部分中相互分离的2点可以与外壳20正接。
光束分离器123通过配置在光束分离器123和外壳20之间的弹簧31、33的弹性势能被固定在外壳20上。弹簧31、33由金属材料(例如不锈钢)构成。弹簧31、33是板簧。但是，也可以将板簧以外的弹簧例如线圈弹簧作为弹簧31、33来使用。
弹簧31配置在光束分离器123的一个侧面和纵壁部分25之间。弹簧31所正接的光束分离器的侧面123a位于与纵壁部分23正接的光束分离器的侧面123b的相反侧。弹簧31的两端部分31a与纵壁部分25正接。弹簧31的中央部分31b与光束分离器的侧面123a正接，对光束分离器123形成弹性势能。侧面123a位于与光束分离器123的纵壁部分23正接的面123b的相反侧。光束分离器123通过弹簧31的弹性势能被按压在纵壁部分23上。
弹簧33被架设在分别设置于纵壁部分23和25上的结合部件23a和25a之间。弹簧33的两端部分与结合部件23a和25a接合。弹簧33的中央部分与光束分离器的上面123c正接，对光束分离器123形成弹性势能。上面123c位于与光束分离器123的底部21正接的面123d的相反侧。光束分离器123通过来自弹簧33的弹性势能被按压在底部21上。
这样，光束分离器123通过弹簧31和33被按压在外壳20上，使得其角部分123e适合于外壳20的角部分27。由此，能确实地将光束分离器123固定在外壳20上。
弹簧31、33的弹性势能作用于光束分离器123的光入射面123f和光出射面123g以外的面上。由此，能不阻碍光束分离器123的光学功能，而将光束分离器123固定在外壳20上。
弹簧31、33的弹性势能被设置为不损害光束分离器123的光学特性。由此，能不阻碍光束分离器123的光学功能，而将光束分离器123固定在外壳20上。
接着，说明光束分离器123的固定方法。首先，通过弹簧31、33对光束分离器123形成弹性势能而固定在外壳20上。将弹簧31顶在光束分离器123的侧面123a上，将弹簧33顶在光束分离器123的上面123c上。由此，光束分离器123被按压在外壳20上，使得光束分离器123的角部分123e适合于外壳20的角部分27。这样，光束分离器123被固定在了外壳20上。
接着，将固定了光束分离器123的外壳20定位在主构件126a上后，将外壳20焊接在主构件126a上。焊接比粘接更理想。如果将外壳20焊接在主构件126a上，则即使温度变化，外壳20也几乎不动。因此，能抑制光路程度L1、L2的温度依存性。与此相对，在粘接外壳20的情况下，由于与温度变化对应地粘接剂收缩，所以外壳20移动。该移动量比焊接的情况大。因此，如果粘接外壳20，则光路长度L1、L2容易依存于温度变化。
更好是使用YAG激光束焊接外壳20和主构件126a。通过YAG激光焊接，能极大地缩短焊接时间。如果进行YAG激光焊接，外壳20由于冲击而移动。但是，该移动一般比因树脂粘接剂的硬化收缩造成的移动小。
对于YAG激光焊接的条件，例如YAG激光束的强度和光束照射位置，考虑到由于焊接时的冲击而外壳20移动，而与外壳20和基板126的材料及形状对应地适当地设置。并且，除了YAG激光焊接以外，也可以使用碳酸气体激光焊接等其他激光焊接。
更好是至少在2点进行YAG激光焊接。由此，能确实地将外壳20固定在主构件126a上。在将2点以上的YAG激光焊接分为数次执行的情况下，也可以通过第2点以后的YAG激光焊接修正由于第1点的YAG激光焊接产生的位置偏离。
在本实施例中，使用与光束分离器123同样的固定结构，也将半反射镜125a固定在主构件126a上。因此，半反射镜125a也难以产生与温度变化对应的位置偏离。由此，能进一步抑制光路长度L2的温度依存性。
混合器100象下面这样工作。光纤101的传输光进入光循环器110的第1端子111，并从第2端子112射出。该光经由光纤102和第1端口121进入光过滤器120。该输入光通过光束分离器123被分成两支。一路分支光被发送到第1光路P1，另一路分支光被发送到第2光路P2。
通过光束分离器123发送到第1光路P1的光在光束分离器123和第1反射镜124之间往返后，返回到光束分离器123并被分成两支。一路的分支光射向第1端口121，另一路分支光射向第2端口122。
通过光束分离器123发送到第2光路P2的光，在光束分离器123和第2反射镜125之间往返后，返回到光束分离器123并被分成两支。一路的分支光射向第1端口121，另一路的分支光射向第2端口。
在第1端口121和光束分离器123之间的光路上，来自第1光路P1的光的一部分与来自第2光路P2的光的一部分重叠，相互干涉。该重叠光经由第1端口121和光纤102，进入到光循环器110的第2端子112。然后，该重叠光经由第3端子113进入到光纤103。
同样，在第2端口122和光束分离器123之间的光路上，来自第1光路P1的光的一部分与来自第2光路P2的光的一部分重叠，相互干涉。该重叠光经由第2端口122进入到光纤104。
如上所述，第2反射镜125成为Gires-Tournois共振器，其反射特性具有波长依存性。因此，混合器100从光纤101接受多波长(λ1、λ2、…、λ2n-1、λ2n、…)的信号光并进行分波，能向光纤104输出第1波长群Λ1(λ1、λ3、…、λ2n-1、…)的信号光，向光纤103输出第2波长群Λ2(λ2、λ4、…、λ2n、…)的信号光。在此，λ1＜λ2＜…λ2n-1＜λ2n＜…。多波长信号光的波长间隔由半反射镜125a和全反射镜125b之间的光学距离决定。
在混合器100中，如已经说明的那样，降低了第1光路P1和第2光路P2之间的光路长度差(L11+L1β)的温度依存性。另外，也降低了半反射镜125a和全反射镜125b之间的光路长度(L3α+L3β)的温度依存性。所以，对于第1波长群Λ1的光和第2波长群Λ2的光，降低了其透射率的温度依存性。即，混合器100的透射特性(波长和透射率的关系)具有降低了的温度依存性。由于不需要用于将温度维持为一定的温度调整装置，所以能使混合器100小型化。
接着，说明本实施例相关的混合器100的具体例子。该例子提供对频率间隔100GHz的多波长信号光进行分波的混合器100。由于干涉频率周期(FSRFree Spectral Range(自由光谱范围))是100GHz，所以第1光路P1和第2光路P2之间的光路长度差(L11+L1β)是1.498570mm。主构件126a由不锈钢SUS304构成。其线膨胀系数α是1.73×10-5。第1和第2反射镜支持构件126b、126c由陶瓷(日本电气玻璃公司制造的CERSAT(商标))构成。其线膨胀系数β1和β2是-8.2×10-6。根据上式(1b)，光路长度L11为0.4819mm，光路长度L1β为1.01667mm。
接着，说明本实施例相关的光通信系统1。图5是表示光通信系统1的结构的概要图。该光通信系统1具备光发送器11、12、合波用混合器20、光纤传送路径30、分波用混合器40、光接收器51、52。合波用混合器20和分波用混合器40具有与上述实施例相关的混合器100相同的结构。所以，降低了混合器20、40的光透射特性的温度依存性。
光发送器11对第1波长群Λ1(λ1、λ3、…、λ2n-1、…)的信号光进行多路复用并输出。光发送器12对第2波长群Λ2(λ2、λ4、…、λ2n、…)的信号光进行多路复用并输出。在第1波长群Λ1中只包含奇数信道，在第2波长群Λ2中只包含偶数信道。合波用混合器20从光发送器11接受在第1波长群Λ1的多波长信号光，同时从光发送器12接受在第2波长群Λ2的多波长信号光。合波用混合器20对这些信号光进行合波，并发送到光纤传送路径30。分波用混合器40经由光纤传送路径30接受该合波了的信号光。分波用混合器40将该合波了的信号光分波为第1波长群Λ1的多波长信号光和第2波长群Λ2的多波长信号光。分波用混合器40将第1波长群Λ1的信号光发送到光接收器51，将第2波长群Λ2的信号光发送到光接收器52。光接收器51对第1波长群Λ1的信号光进行分波，并个别地接收包含在第1波长群Λ1中的波长的信号光。光接收器52对第2波长群Λ2的信号光进行分波，并个别地接收包含在第2波长群Λ2中的波长的信号光。
如上所述，在该光通信系统1中，对于合波用混合器20和分波用混合器40，降低了光透射特性的温度依存性。因此，也降低了光通信系统1的信号光的传输质量的温度依存性。
本发明并不只限于上述实施例。可以有各种变形。例如，本发明的温度补偿型光通信干涉设备并不只限于混合器或光过滤器，也可以是其他任意的光部件。另外，本发明的温度补偿型光通信干涉设备并不只限于上述迈克尔逊干涉仪型的光部件，例如，也可以是马赫辛德干涉仪型的光部件。
在上述实施例中，第1反射镜24和全反射镜125b分波被固定在个别的构件126b和126c上。代替它，也可以将这些反射镜124、125b固定在相同的构件上。
图6是表示将第1反射镜124和全反射镜125b固定在L字状的反射镜支持构件126d上的混合器100a的概略平面图。L字构件126d与主构件126a的相邻的两边接合。混合器100a和光过滤器120a的其他结构与图1的混合器100和光过滤器120相同。因此省略重复的说明。
以下，设主构件126a的线膨胀系数为α，L字构件126d的线膨胀系数为β3。α和β3的符号不同。
对于第1光路P1，从光束分离器123在光路长度L1α＝(L2+L11)上延伸的部分位于主构件126a的上方，剩下的光路长度L1β的部分位于L字构件126d的上方。另一方面，对于第2光路P2，光路长度L2整体位于主构件126a的上方。对于半反射镜125a和全反射镜125b间的光路P3，从半反射镜125a在光路长度L3α上延伸的部分在主构件126a的上方，剩下的光路长度L3β的部分在L字构件126d的上方。
更好是，主构件126a和L字构件126d的大小由以下关系式决定L1＝L1α+L1β……(11a)(L1α-L2)·α+L1β·β3＝0 ……(11b)α·L3α+β3·L3β＝0……(11c)式(11b)和(11c)与图1的混合器100相关的式(5b)和(10)对应。
如果满足式(11a)和(11b)那样地决定主构件126a和L字构件126d的大小，则降低了第1光路P1和第2光路P2之间的光路长度差的温度依存性。实际上，如果代替上述式(11b)而满足下式-0.1≤(L1α-L2)·α+L1β·β3≤0.1 ……(12)
则能充分降低P1和P2之间的光路长度差的温度依存性。
如果满足式(11c)那样地决定主构件126a和L字构件126d的大小，则降低了半反射镜125a和全反射镜125b之间的光路长度的温度依存性。实际上，如果代替上述式(11c)而满足下式-0.1≤α·L3α+β3·L3β≤0.1 ……(13)则能充分降低半反射镜125a和全反射镜125b之间的光路长度的温度依存性。
在混合器100a中，第1反射镜124和半反射镜125a被固定在单一构件126d上。因此，与分别将第1反射镜124、半反射镜125a固定在第1和第2反射镜支持构件126b、126c上的混合器100相比，能以较少的工序制造混合器100a。
在上述实施例中，将光束分离器和第1反射镜分开配置在线膨胀系数的符号不同的构件上。但是，在本发明中，也可以将光分支器、光结合器和光部件配置在具有相同符号的线膨胀系数的一个以上构件上。在该情况下，如果第1和第2光路的至少一个延伸到具有正线膨胀系数和负线膨胀系数的构件双方的上方，则抵消了与温度变化对应的第1和第2光路的光路长度的变化，能降低第1和第2光路之间的光路长度差的温度依存性。这可以通过将光分支器、光结合器和光部件分开配置在具有正或负的任意一方的线膨胀系数的多个构件上，并在这些构件之间夹着具有与其相反的符号的线膨胀系数的构件来实现。
本发明通过使用具有线膨胀系数的符号不同的构件的基板，就能抵消与温度变化对应的第1光路和第2光路的光路长度变化，并能抑制光路长度差的变化。因此，本发明能提供降低了透射特性的温度依存性的干涉设备和降低了信号光传送特性的温度依存性的光通信系统。
权利要求
1.一种温度补偿型光通信干涉设备，包括第1和第2端口；使射入上述第1端口的光分支的光分支器；接受该分支后的第1和第2光，并使这些光重合而发送到上述第2端口的光结合器；设置在上述光分支器和光结合器之间的第1和第2光路；配置在上述第1光路上的第1光部件；配置在上述第2光路上的第2光部件；和配置上述光分支器、光结合器、第1光部件和第2光部件的基板；其中，上述基板具备具有正的线膨胀系数的一个以上的构件，和具有负的线膨胀系数的一个以上构件；由于这些线膨胀系数的符号不同，使上述第1和第2光路间的光路长度差的温度依存性降低。
2.根据权利要求1所述的干涉设备，构成迈克尔逊干涉仪。
3.根据权利要求1所述的干涉设备，构成马赫辛德干涉仪。
4.根据权利要求1所述的干涉设备，其特征在于上述光分支器、光结合器、第1光部件和第2光部件中的至少一个配置在上述一个以上的具有正的线膨胀系数的构件上，其余的配置在上述一个以上的具有负的线膨胀系数的构件上。
5.根据权利要求1所述的干涉设备，其特征在于上述光分支器和光结合器配置在具有正或负的任意一方的线膨胀系数的一个以上的上述构件上；上述第1光部件配置在具有与其相反的符号的线膨胀系数的上述构件上。
6.根据权利要求1所述的干涉设备，其特征在于上述第2光部件具备彼此相对的半反射镜和全反射镜，上述光分支器、光结合器和半反射镜配置在具有正或负的任意一方的线膨胀系数的一个以上的上述构件上，上述全反射镜和第1光部件配置在具有与其相反的符号的线膨胀系数的一个以上的上述构件上。
7.根据权利要求1所述的干涉设备，其特征在于上述基板具有金属构件，在上述金属构件上焊接有用于固定光学元件的金属制的固定构件，在上述固定构件上安装有弹簧，上述光学元件通过上述弹簧的弹力固定在上述固定构件上，作为固定在上述固定构件上的上述光学元件，上述干涉设备具有上述光分支器、第1光部件、第2光部件和光结合器中的至少一个。
8.一种温度补偿型光通信干涉设备，包括第1和第2光路；配置在上述第1光路的一端，同时配置在上述第2光路的一端，使输入光分支，将第1分支光发送到上述第1光路，将第2分支光发送到上述第2光路的光束分离器；配置在上述第1光路的另一端，反射上述第1分支光并沿着上述第1光路将其发送到上述光束分离器的第1反射镜；配置在上述第2光路的另一端，反射上述第2分支光并沿着上述第2光路将其发送到上述光束分离器的第2反射镜；和配置有上述光束分离器、笫1反射镜和第2反射镜的基板；其中，上述基板包括具有正的线膨胀系数的一个以上的构件和具有负的线膨胀系数的一个以上构件；由于这些线膨胀系数的符号不同，使上述第1和第2光路间的光路长度差的温度依存性降低。
9.根据权利要求8所述的干涉设备，其特征在于上述光束分离器配置在具有正或负的任意一方的线膨胀系数的上述构件上，上述第1反射镜配置在具有与其相反的符号的线膨胀系数的上述构件上。
10.根据权利要求8所述的干涉设备，其特征在于上述光束分离器配置在具有线膨胀系数α的主构件上，上述第1反射镜配置在具有线膨胀系数β1的构件上，线膨胀系数α和β1具有不同的符号，如果设上述第1光路的光路长度为L1，上述第2光路的光路长度为L2，上述第1光路中的、位于具有上述线膨胀系数α的构件的上方的部分的光路长度为L1α，上述第1光路中的、位于具有上述线膨胀系数β1的构件的上方的部分的光路长度为L1β，则-0.1≤(L1α-L2)·α+L1β·β1≤0.1成立。
11.根据权利要求8所述的干涉设备，其特征在于上述第2反射镜是具备彼此相对的半反射镜和全反射镜的Gires-Tournois共振器，上述半反射镜配置在上述第2光路的上述另一端，上述光束分离器和半反射镜配置在具有正或负的任意一方的线膨胀系数的一个以上的上述构件上，上述全反射镜和第1反射镜配置在具有与其相反的符号的线膨胀系数的一个以上的上述构件上。
12.根据权利要求8所述的干涉设备，其特征在于上述光束分离器配置在具有线膨胀系数α的构件上，上述第2反射镜是具备彼此相对的半反射镜和全反射镜的Gires-Tournois共振器，上述半反射镜配置在具有线膨胀系数α的构件上，上述全反射镜配置在具有线膨胀系数β2的构件上，线膨胀系数α和β2具有不同的符号，如果设上述半反射镜和全反射镜之间的光路中的、位于具有上述线膨胀系数α的构件的上方的部分的光路长度为L3α，位于具有上述线膨胀系数β2的构件的上方的部分的长度为L3β，则-0.1≤α·L3α+β2·L3β≤0.1成立。
13.根据权利要求8所述的干涉设备，其特征在于上述基板具有金属构件，在上述金属构件上焊接有用于固定光学元件的金属制的固定构件，在上述固定构件上安装有弹簧，上述光学元件通过上述弹簧的弹力固定在上述固定构件上，作为固定在上述固定构件上的上述光学元件，上述干涉设备具有上述光分支器、第1反射镜和第2反射镜中的至少一个。
14.根据权利要求7或13所述的干涉设备，其特征在于上述固定构件具有能与上述光学元件的至少两个面正接的角部分，上述弹簧的弹力产生作用，使上述光学元件的上述至少两个面与上述固定构件的上述角部分正接。
15.根据权利要求7或13所述的干涉设备，其特征在于上述弹簧的弹力作用在除了上述光学元件的光入射面和/或光出射面的面上。
16.根据权利要求7或13所述的干涉设备，其特征在于上述弹簧的弹力具有不损害上述光学元件的光学特性的范围内的值。
17.根据权利要求1或8所述的干涉设备，其特征在于上述第1和第2光路的至少一方延伸到上述具有正的线膨胀系数的构件和上述具有负的线膨胀系数的构件双方的上方。
18.一种光通信系统，其特征在于包括传送多波长的信号光的传送路径；配置在上述传送路径上的权利要求1或8所述的干涉设备。
全文摘要
本发明涉及温度补偿型光通信干涉设备。该干涉设备包含第1光路P
文档编号G02B6/12GK1561467SQ0281926
公开日2005年1月5日 申请日期2002年10月2日 优先权日2001年10月4日
发明者佐野知己, 菅沼宽, 剑持妥茂哉 申请人:住友电气工业株式会社