波長可変フィルタ

質問

ファブリ・ペロ干渉フィルタについて勉強しているんですけど、透過スペクトルにピーク波長が幾つもでてきたら分光としての機能が働かないような気がするのですが・・・。この干渉フィルタはどのように使われるのでしょうか？誰か教えて下さい。

回答No.2

hono_mara

ファブリ・ペロ干渉フィルタの使用の実例についてご説明いたします。
（１）波長弁別器
ファブリ・ペロ干渉フィルタの透過スペクトルは、ＦＳＲ毎に周期的に透過ピークを持ちます。このファブリ・ペロ干渉フィルタに単色レーザー光を透過させたとします。この場合、レーザー光の波長が透過ピーク近傍にあれば、透過ピーク波長とレーザー光波長の差が大きいほど、透過率は小さくなります。このことを利用すると、透過率の変動からレーザー光の波長変動を検出することができます。このように波長弁別器として利用されています。

（２）波長選択性フィルタ
一般的な光ファイバ通信は、1550nmを中心に100nm程度の波長範囲が利用されています。つまり、この100nm程度の範囲内の波長を持つレーザー光が多重化されてファイバーの中を伝播している訳です。この多重化された複数のレーザ光の内の一つだけを取り出す時に利用されます。この場合は200nm以上のＦＳＲを持ったファブリ・ペロ干渉フィルタが使われます。

（３）波長スライス光
白色光をファブリ・ペロ干渉フィルタに透過させた場合、その透過光は、ファブリ・ペロ干渉フィルタの透過ピークの形状と同じスペクトルを持つ光がＦＳＲ毎に多数並んだ、多波長光とみなすことができます。この様な多波長光は波長スライス光と呼ばれています。

光通信や光制御の分野では（１）と（２）の使い方が良く行われており、商品化も
されていますが、（３）は論文での報告はありますが、実用化はされていません。

お礼

非常に丁寧にご回答いただきありがとうございました。
なかなかフィルタと言っても奥が深いですね。また疑問に思った時は
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#11476

プリズムのような分散型の素子を使う場合は、複数の次数は出てこないので、この問題はありませんが、エタロン（ファブリ・ペロー干渉計）やグレーティングなど、干渉効果を利用するものは必ず次数によって繰り返しが現れます。
そこで、不要な波長の次数のピークが重なることを防ぐために、通常は他の干渉フィルタなどを使うわけです。このピークが重ならずに使える範囲はＦＳＲ(free spectrum range)と呼ばれます。

中には、例えばエタロンで分光した後、更にグレーティングの分光器で分光するなどする例もあります。
これらはどれも測定対象によってケースバイケースで使われています。
レーザのような元々単色性が強い場合は、光源の波長はもともとFSRの範囲内なので問題とはなりません。

一般に市販されている分光器はグレーティングと、フィルタを組み合わせたもので、エタロンは通常の分光には使われません。これは、上記理由から狭い波長範囲を見るためには非常に有効ですが、広い範囲をみるためには、他の分光素子や、フィルタと組み合わせなければならなく面倒だからです。

では。

お礼

なるほど。他の干渉フィルタと併用して使ったりするのですね。
ありがとうございました。