コレクション: 1310nm バンドパスフィルター
標準的なシングルモード ファイバーでは減衰が少なく、色分散がほぼゼロであるため、長距離光通信に最適です。
- アプリケーション 1:光ファイバー通信システムで、データ伝送用に 1310nm 波長を分離し、波長分割多重 (WDM) セットアップで隣接バンドからの干渉を最小限に抑えます。
- アプリケーション 2:ファイバー ブラッグ グレーティング (FBG) センサーなどの光センシング アプリケーションでは、不要なスペクトル ノイズを除去して、1310 nm の光を選択的に通過させ、歪み、温度、または圧力を正確に測定します。
- アプリケーション 3:光スペクトル アナライザやレーザー ソース キャリブレーション システムなどの光学テストおよび測定機器では、1310 nm 信号を正確に抽出して、光学コンポーネントおよびシステムの信頼性の高い特性評価を実現します。
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1310nmフィルタ選択ガイド:代表的なアプリケーションからのリバースエンジニアリング
1. 光通信システムにおける波長分割多重(WDM)モジュール
光ファイバー通信において、1310nmと1550nmはG.652光ファイバーの低損失波長帯であり、単芯双方向(BiDi)伝送に広く用いられています。1.25/2.5Gbpsの低速BiDiモジュールを例に挙げると、フィルタ構成は以下のコア要件を満たす必要があります。
主要な構成パラメータ
- スペクトル特性:
45°誘電体薄膜干渉フィルタを用いることで、1310nmの信号を反射し、1550nmの信号を透過する双方向の分離を実現します。この設計は薄膜干渉原理を活用し、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層した多層コーティング(例:TiO₂/SiO₂)を形成することで、45°入射角における正確な波長分割を実現します。
- 帯域幅制御:
反射帯域幅は1310±5nm、透過帯域幅は1550±5nmをカバーし、S偏光とP偏光の偏光差による波長シフトを回避するため、遷移帯域幅は40nmを超える必要があります。例えば、波長許容差が±10nmの1310nm DFBレーザーを使用する場合、フィルターの狭帯域設計(半値全幅、FWHM < 10nm)により、正確なスペクトルマッチングが保証されます。
- 光学性能:
挿入損失は0.5dB未満に抑える必要があり、クロストークを-45dB未満に抑えるにはアイソレーションが45dB以上である必要があります。これらの指標はシステムのビットエラーレート(BER)に直接影響します。低損失特性は長距離伝送(例:10km)における光増幅器の必要性を低減し、運用コストを削減します。
- 環境適応性:
フィルターはTelcordia GR-468認証を取得し、-40℃から85℃の温度変化に耐え、高温多湿環境でも安定性を維持する必要があります。光モジュールは屋外や環境条件が変化するデータセンターに設置されることが多いため、これは非常に重要です。
選択理由
低速BiDiモジュールにおいて1310/1550nmの波長組み合わせが採用されたのは、低コストの直接変調レーザー(FP/DFBなど)が1310nmでチャープが最小限に抑えられ、10kmを超える伝送をサポートできるためです。このフィルターの狭帯域設計と高いアイソレーションは、2波長信号を効果的に分離し、波長分散によるパルスの広がりを防ぎ、単芯双方向伝送における信号干渉の問題を解決します。
2. 高温環境におけるレーザー振動計
産業用振動検出においては、1310nm赤外線レーザーが、その優れた透過性と高温物体からの発光に対する耐性から、非接触測定に広く用いられています。この用途に必要なフィルター構成は以下のとおりです。
主要な構成パラメータ
- スペクトル特性:
中心波長1310±2nm、半値幅8~20nm、ピーク透過率90%超のバンドパスフィルターを採用。この設計により、可視光線および近赤外光の周囲光を効率的に除去し、レーザー信号のみを透過させることで、信号対雑音比(SNR)を向上させます。
- ブロッキングの深さ:
400~1100nmの波長域では、太陽光に含まれる赤外線成分(例:940nm、1064nm)による検出器への干渉を抑制するため、フィルターの遮蔽深度はOD4以上(透過率0.01%未満)である必要があります。例えば、高温炉の検出では、900~1100nmの波長域における黒体放射がレーザー信号を圧倒する可能性がありますが、遮蔽深度を高くすることで背景ノイズを大幅に低減できます。
- 材質と構造:
500℃以上の温度に耐えられる、全誘電体ハードコーティング(Ti₃O₅+SiO₂)を施した光学ガラス基板(例:K9、フューズドシリカ)を使用してください。フィルターは、集積フォトニックチップの光路に収まるコンパクトなサイズ(例:3~80mm)で設計し、機器の小型化と可搬性を確保する必要があります。
- 偏光特性:
偏光感度検出システムでは、レーザー偏光状態の変化による信号変動を回避するために、偏光依存損失 (PDL) を 0.1dB 未満に制御する必要があります。
選択理由
1310nmのレーザー波長は、高温物体の熱放射波長(通常1400nm超)と重ならないため、自己干渉を排除します。このフィルターは、高い遮断深度と狭帯域設計により、周囲光ノイズを検出器の暗電流以下のレベルまで低減し、従来のドップラー振動計が高温環境で直面するSNR不足の問題を解決します。さらに、全誘電体コーティングの耐高温性により、過酷な環境下でも長期安定性を確保します。
3. 選択決定における重要な側面
- スペクトルマッチング:
光源の波長許容範囲 (例: 1310±10nm) とシステム帯域幅要件 (例: WDM モジュール遷移帯域 >40nm) に基づいて、フィルタの中心波長と FWHM を選択します。
- 光学性能のトレードオフ:
- 光通信では、絶縁(> 45dB)と低損失(< 0.8dB)を優先します。
- レーザー振動測定では、ブロッキング深度 (OD4+) と SNR の向上に重点を置きます。
- 環境適合性:
高温シナリオ向けに耐熱材料を選択し、屋外用途向けに紫外線防止コーティングを施し、光通信モジュールの厳格な信頼性テストに準拠していることを保証します。
これらの構成に従うことで、1310nm フィルターはターゲット アプリケーションに正確に適応し、システム パフォーマンスを確保しながらコストと複雑さを効果的に削減できます。