[發明專利]波長分離多路組合濾光器及用于該濾光器的玻璃基質

無效

• 申請號: 00120967.1
• 申請日: 2000-08-02
• 公開（公告）號: CN1285667A
• 公開（公告）日: 2001-02-28
• 發明（設計）人: 羅伯特·W·約翰遜;柳田裕昭;橋本和明
• 申請（專利權）人: 保谷株式會社;美國保谷公司
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;G02B5/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 嚴舫

本發明涉及一種濾光器，用于光通信領域中來從多波長光成份中選擇某一特定波長的光束。本發明還涉及一種用于上述濾光器的玻璃基質。具體地說，本發明涉及一種WDM(波長分離多路組合)濾光器。本發明還涉及一種用于濾光器的玻璃基質。

在這樣的WDM(波長分離多路組合)的通信中，是通過組合多光束進行通信，所述的組合光束是指彼此稍許不同的一些波長的光束。或相反通過將組合光束分割開或分離成多路來進行通信，即選擇性地從該組合光束中衍生一種特定波長的光束進行通信。這里應注意，用于光組合和分離的濾光器，已經被稱為WDM(波長分離多路組合)濾光器。作為這樣的一種WDM濾光器，已知一種WDM濾光器已描述在JP-AH10-339825和JP-4H10-512975中。

描述于這些專利公開文件中的每種濾光器都包括一個玻璃基質并有一種SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅等的多層介電薄膜形成于其上。這種多層介電薄膜作為頻帶傳輸濾光器(BPF)是可操作的，它可提供一種功能即傳輸某一特定波長的光束或反射這一特定波長的光束。按照常規，其上沉積有多層介電薄膜的基質或基片是由玻璃材料如二氧化硅形成的。

在此期間，最近在這種類型濾光器方面有報道說，由于溫度變化發生了傳輸頻帶中心波長的位移。還有報道稱，這種溫度位移是決定于玻璃基質和多層介電薄膜每個的熱膨脹系數(Haruo?Takahashi，應用光學Vol.34(4)，)。

在上述參考文章中，描述到這樣的情況，即在傳輸頻帶中的中心波長向正的方向(即較長波長的方向)漂移或位移，是當玻璃基質的熱膨脹系數小于對多層介電膜的熱學性能如膨脹系數所測得的范圍時發生的。另一方面，當玻璃基質的熱膨脹系數過大時，濾光器的中心波長的漂移會發生在負的方向上(較短波長方向)。

如果漂移是不希望的過大，則濾光器的特性，亦即傳輸的波長會隨著操作溫度的變化而發生不利地變化。特別是，如果頻帶傳輸濾光器用作一個窄頻帶濾光器，例如用在光通信的波長多路組合傳輸技術中所使用的多路光組合器/多路光分離器的情況下，這種影響就變得嚴重了，因為這種窄頻帶的強制性不可避免地會限制傳輸密度。隨著增加波長多路組合的程度，就增加了對濾光器的要求，要求濾光器具有更加穩定的特性于整個溫度變化范圍內，以及使用濾光器作為光信號多路組合器/多路分離器。為了增加熱穩定性，建議采用一種技術來控制濾光器的溫度。然而，這種技術需要一種復雜的結構。因而增加了保證長期可靠性的困難并且裝置和設備變得更加昂貴。

如上所述，頻帶傳輸峰波長的溫度漂移構成了阻礙高密度光通信的因素之一。

此外，普通濾光器的缺點是，由于溫度變化，從玻璃上剝離掉多層膜是容易的。

根據上述背景進行考慮，已經完成本發明，目的是為了減少在傳輸頻帶的中心波長處的溫度漂移，從而避免多層介電質膜的脫落。更具體地說，本發明的一個目的是提供一種新型的具有所需要的熱膨脹系數和所需組份的玻璃基質。本發明的另一目的是提供一種濾光器和一種光信號多路組合器/多路分離器，它們都有高度可靠性并能減少在傳輸頻帶內中心波長的溫度漂移。

本發明還有另一目的是提供一種生產玻璃的方法，這種玻璃具有一種熱膨脹系數正好適合于波長多路組合/多路分離濾光器的基質材料。這種玻璃通過控制特殊玻璃成分的用量而制得。

根據本發明的第一個方面，一種玻璃基質是用作波長多路組合/多路分離的濾光器。是由含有SiO₂的玻璃形成，它在-30℃-+70℃的溫度范圍內具有熱膨脹系數在100×10^-7/K與130×10^-7/K之間。

根據本發明的第二方面，玻璃基質被用作波長多路組合/多路分離的濾光器并由含有SiO₂，R₂O(其中R代表-堿金屬元素)，及TiO₂為主要成份并且主要成份的總量不小于60摩爾％的玻璃制成。

根據本發明的第三個方面，用于波長多路組合的/多路分離的濾光器，是用一種玻璃制成，該玻璃包括SiO₂，R₂O(其中R代表-堿金屬元素)，及TiO₂作為主要成份，其總量大于其余各成份每個的量。

根據本發明的第四個方面，上述第一到第三方面中提到的玻璃包含有如下成份，以占總量的摩爾％計算：

SiO₂???????????????????????????????38-58％