DE60127208T2

DE60127208T2 - Optische Kommunikationseinrichtung und ihr Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE60127208T2
Application number: DE60127208T
Authority: DE
Inventors: Takashi Chiba-shi Yamanaka; Masao Chiba-shi Kasuga; Akihiro Chiba-shi Iino; Kenji Chiba-shi Suzuki; Tomohiro Chiba-shi Shimada
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP2002040338A; EP1176741A3; DE60127208D1; US20020012149A1; EP1176741B1; EP1176741A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Kommunikationseinrichtung, die in einem optischen Netzwerk aus z.B. einem hochdichten Lichtwellenlängen-Multiplexsystem verwendet wird, und betrifft insbesondere eine kompakte multifunktionale optische Kommunikationseinrichtung.
In den letzten Jahren hat sich ein Kommunikationsübertragungssystem, das unter Verwendung einer optischen Faser zu einem System umgeschaltet wird, wie das Internet, rasch verbreitet. Ferner wird häufig ein WDM-(Wavelength Division Multiplexing) Übertragungssystem, das eine optische Multiplexkonversion verwendet, verwendet, um die Dichte einer Übertragungskapazität weiter zu erhöhen. Ein Kommunikationsmodul mit optischer Steuerung zum Synthetisieren/Teilen, Umschalten und Dämpfen eines optischen Signals anderer Wellenlänge usw. ist für die Anwendung des WDM-Systems unerlässlich.
Zum Beispiel gibt es variable Lichtwellenlängenfilter, die in der Japanischen Patentauslegeschrift Nr. 257068/1993 , 281480/1993 und 198936/1995 offenbart sind, als herkömmliches Kommunikationsmodul mit optischer Steuerung.
In Bezug auf ein Filterhauptgehäuse, das in diesen variablen Lichtwellenlängenfiltern verwendet wird, hat ein Filter eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung und eine durchgehende Wellenlänge wird umgeschalten, indem das Filterhauptgehäuse in Bezug auf einen Lichtstrahl verschoben wird. Daher ist die Produktivität des Filterhauptgehäuses gering und teuer. Wenn ferner die Wellenlänge beim Umschalten der durchgehenden Wellenlänge sehr unterschiedlich ist, wird eine Gleitstrecke des Filters länger, so dass das Ansprechvermögen schlecht wird. Ferner ist es nicht einfach, das Filterhauptgehäuse kompakt zu gestalten, da das Filterhauptgehäuse eine gewisse Größe aufweisen muss.
Ferner hat jedes Kommunikationsmodul mit optischer Steuerung eine einzige Funktion. Wenn es daher für die optische Kommunikationseinrichtung notwendig ist, mehrere Funktionen aufzuweisen, müssen mehrere Kommunikationsmodule mit optischer Steuerung verwendet werden. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung wird groß.
Die Europäische Patentanmeldung EP 0 991 152 A2 , veröffentlicht am 5. April 2000, beschreibt ein optisches Filter zur Verwendung in einem optischen Verstärker. In einer Form des optischen Filters sind drei optische Filter in Serie in dem Pfad eines Lichtstrahls angeordnet, wobei die Filter so angeordnet sind, dass sie den Lichtstrahl in das folgende Filter reflektieren. Die Filter bestehen jeweils aus einem Abschwächungsteil und einem Nicht-Abschwächungsteil und sind getrennt steuerbar, so dass ein oder mehrere der Filter verschoben werden können, so dass ihre Abschwächungsteile sich mehr oder weniger in dem Pfad des einfallenden Lichtstrahls befinden.
In US 6 094,293 , erteilt am 25. Juli 2000, ist eine optische Schaltvorrichtung beschrieben, in der eine Anzahl von optischen Schaltern in einer möglicherweise unterbrechenden Position eines einfallenden Lichtstrahls angeordnet sind. Die Schalter können einen von zwei Zuständen annehmen: einen ersten Zustand, in dem sie das Licht mit Hilfe eines Spiegels reflektieren, der an jedem Schalter befestigt ist, und einen zweiten Zustand, in dem sie das Licht ungehindert und unmodifiziert hindurchgehen lassen, indem der Spiegel aus dem Weg des Lichtstrahls bewegt wird. Eine selektive Steuerung der Zustände der Schalter ermöglicht, dass der einfallende Lichtstrahl durch selektive Reflexion von den Spiegeln der verschiedenen Schalter einer Reihe verschiedener Pfade folgt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer kompakten, multifunktionalen optischen Kommuni kationseinrichtung mit gutem Ansprechvermögen, und eines Steuerverfahrens für diese optische Kommunikationseinrichtung.
Zur Lösung des obengenannten Problems umfasst eine optische Kommunikationseinrichtung in der vorliegenden Erfindung ein optisches System zum Fortpflanzen eines Lichtstrahls durch einen Raum; eine Mehrzahl optischer Elemente, die in eine Unterbrechungsposition des Lichtstrahls in dem Raum bewegbar sind und in einer Serienrichtung mit dem Lichtstrahl angeordnet sind; ein Antriebsmittel zum separaten Antreiben dieser optischen Elemente; und ein Antriebssteuerungsmittel zum Steuern eines Betriebs dieses Antriebsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Arten von optischen Elementen als optische Elemente angeordnet sind, und die optischen Elemente an abwechselnden Seiten eines Pfades angeordnet sind, der von dem Lichtstrahl überquert wird. Daher kann die optische Kommunikationseinrichtung kompakt gestaltet werden, da die optischen Elemente in Serie und abwechselnd mit dem Lichtstrahl angeordnet sind.
Hier kann die optische Kommunikationseinrichtung zum Beispiel ein Schalter, ein Teiler, ein Kompilierer, ein Dämpfungsglied, ein Isolator, eine Blende, ein Terminator, ein Demultiplexer, ein Multiplexer oder ein Add-Drop-Modul sein.
Ebenso kann die optische Kommunikationseinrichtung vor dem obengenannten Namen der Vorrichtungen den Begriff "optische/optischer/optisches", "Wellenlängen" und "Polarisation" enthalten (zum Beispiel Wellenlängenschalter, Wellenlängenteiler, Wellenlängenkompilierer, optisches Dämpfungsglied, optischer Isolator, optische Blende, optischer Terminator, optischer Demultiplexer, optischer Multiplexer, optisches Add-Drop-Modul, usw.).
Ferner kann die optische Kommunikationseinrichtung die Kombination obengenannter Einzelfunktionsvorrichtungen enthalten.
Ferner kann das optische Element zum Beispiel ein optisches Filter enthalten, das aus einem dielektrischen mehrlagigen Film, einer Linse, einem Prisma, einer Reflexionsplatte usw. konstruiert ist.
Da zwei Arten oder mehr von optischen Elementen bereitgestellt sind, kann die optische Kommunikationseinrichtung multifunktional eingestellt sein, während die Kompaktheit beibehalten wird.
Wenn ferner zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit unterschiedlichen Wellenlängenübertragungseigenschaften enthalten sind, kann Licht mit einer vorbestimmten gewünschten Wellenlänge durch Umschalten der optischen Elemente, die in einer Unterbrechungsposition des Lichtstrahls angeordnet sind, übertragen werden. Wenn ferner zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit unterschiedlichen Wellenlängenabsorptionseigenschaften enthalten sind, kann Licht mit einer vorbestimmten gewünschten Wellenlänge durch Umschalten der optischen Elemente, die in einer Unterbrechungsposition des Lichtstrahls angeordnet sind, absorbiert werden. Das heißt, die Funktion eines optischen Filters kann so bereitgestellt sein, dass eine Wellenlängenauswahl in der optischen Kommunikationseinrichtung durch die Verwendung solcher Konstruktionen getroffen wird.
Wenn zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit unterschiedlichen Lichtmengendurchlasseigenschaften enthalten sind, kann eine durchgehende Lichtmenge durch Umschalten der optischen Elemente, die in einer Unterbrechungsposition des Lichtstrahls angeordnet sind, eingestellt werden. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung kann eine Funktion zur Einstellung der durchgehenden Lichtmenge aufweisen.
Wenn ferner ein optisches Element mit Eigenschaften zur Veränderung des optischen Pfades, wie ein Prisma, ein Spiegel usw., gemeinsam mit anderen optischen Elementen (z.B. jedem der obengenannten optischen Elemente) enthalten ist, kann ein optischer Pfad in eine vorbestimmte gewünschte Richtung geändert werden, indem ein Winkel des optischen Elements geändert wird, das über die Eigenschaften zur Veränderung des optischen Pfades verfügt. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung kann auch eine Funktion zur Änderung des optischen Pfades haben.
Ferner kann die optische Kommunikationseinrichtung eine Sicherungsfunktion haben, indem zusätzlich ein optisches Element oder mehrere optische Elemente mit denselben optischen Eigenschaften wie mindestes eine der Arten von optischen Teilen angeordnet wird.
Wenn mehrere Antriebsmittel verwendet werden, muss der Abstand zwischen den optischen Elemente verbreitert werden, so dass vordere und rückwärtige optische Elemente und die Antriebsmittel einander nicht stören. Wenn jedoch vordere und rückwärtige Antriebsmittel in Bezug auf den Lichtstrahl zickzackförmig zwischen denselben optischen Teilen angeordnet sind, kann der Abstand zwischen den optischen Teilen verringert werden. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung kann noch kompakter gestaltet werden.
In diesem Fall wird die Produktivität hinsichtlich der Montagezeit verbessert, wenn bewegliche optische Elemente, erhalten werden, indem Antriebsmittel in die optischen Elemente eingebaut und so angeordnet werden, dass die Antriebsmittel zwischen denselben optischen Elementen bezüglich des Lichtstrahls positioniert sind.
Zum Beispiel kann ein piezoelektrisches Stellglied als Antriebsmittel verwendet werden. In diesem Fall wird das Antriebsmittel kompakt und hat ein hohes Moment, wenn ein piezoelektrischer Körper zum Erzeugen einer dehnenden Vibration und ein beweglicher Körper bereitgestellt sind, der durch die dehnende Vibration, die durch diesen piezoelektrischen Körper erzeugt wird, reibschlüssig angetrieben wird. Daher kann die Kommunikationseinrichtung noch kompakter gestaltet werden. Genauer werden piezoelektrische Stellglieder einer rotierenden Art und einer direkt wirkenden Art verwendet.
Wenn das Antriebsmittel das piezoelektrische Stellglied ist, kann die folgende Konstruktion verwendet werden.
Zunächst kann das Steuermittel so konstruiert sein, dass ein Vorabsignal in dieses Steuermittel vor dem Antrieb eingegeben wird. Da in diesem Fall das piezoelektrische Stellglied durch das Vorabsignal aufgewärmt wird und ein gutes Ansprechvermögen aufweist, kann das Ansprechvermögen der optischen Kommunikationseinrichtung verbessert werden.
Wenn ferner das Steuermittel eine selbsterregende oszillierende Schaltung aufweist, kann das piezoelektrische Stellglied effizienter angetrieben werden.
Wenn ferner ein Stützelement zum beweglichen Stützen der optischen Elemente bereitgestellt ist und das Steuermittel in diesem Stützelement angeordnet ist, wird der Raum effektiv genutzt und die optische Kommunikationseinrichtung kann kompakter gestaltet werden.
Wenn ferner in der obengenannten optischen Kommunikationseinrichtung eine Steuerung derart ausgeführt wird, dass die mehreren optischen Elemente gleichzeitig angetrieben werden, kann ein Zeit, die zum Umschalten der optischen Elemente notwendig ist, verkürzt werden. Das heißt, das An sprechvermögen der optischen Kommunikationseinrichtung kann verbessert werden.
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur anhand eines weiteren Beispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, von welchen:
1 ein Blockdiagramm ist, das die Konstruktion einer optischen Kommunikationseinrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine schematische Schnittansicht der optischen Kommunikationseinrichtung von 1 ist, und 2B eine schematische Draufsicht auf diese optische Kommunikationseinrichtung ist;
3 eine Ansicht zur Erklärung der Funktion eines optischen Filters als optisches Element von 1 ist;
4 ein Blockdiagramm ist, das die Konstruktion eines beweglichen optischen Elements von 1 zeigt;
5 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel einer Antriebsschaltung von 1 zeigt;
6 eine Ansicht ist, die einen Hauptteil einer optischen Kommunikationseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine Ansicht ist, die die Konstruktion einer optischen Kommunikationseinrichtung zeigt, wobei 7A eine schematische Schnittansicht dieser Konstruktion ist, und 7B eine schematische Draufsicht auf diese Konstruktion ist;
8 eine Ansicht ist, die die Konstruktion einer optischen Kommunikationseinrichtung in einer dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; wobei 8A eine schematische Schnittansicht dieser Konstruktion ist, und 8B eine schematische Draufsicht auf diese Konstruktion ist;
9 eine Ansicht ist, die die Konstruktion einer optischen Kommunikationseinrichtung zeigt, wobei 9A eine Vorderansicht ist, die einen Hauptteil dieser Konstruktion zeigt, und 9B eine Draufsicht auf diese Konstruktion ist.
Ausführungsform 1
Die schematische Konstruktion einer optischen Kommunikationseinrichtung in der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Verwendung von Blockdiagrammen beschrieben.
Wie in 1 und 2A und 2B dargestellt ist, ist eine optische Kommunikationseinrichtung 1 schematisch aus einem Eingabeabschnitt 10 zum Eingeben optischer Signale, mehreren beweglichen optischen Elementen 20 zum Steuern des optischen Signals, das von dem Eingabeabschnitt 10 eingegeben wird, einem Antriebssteuermittel 30 zum Steuern eines Betriebs jedes optischen Elements 20, und einem Ausgabeabschnitt 40 zum Ausgeben des optischen Signals konstruiert. Das heißt, in der optischen Kommunikationseinrichtung 1 wird das optische Signal, das von dem Eingabeabschnitt 10 eingegeben wird, durch das bewegliche optische Element 20 gesteuert und dann von dem Ausgabeabschnitt 40 ausgegeben.
Wie in 2B dargestellt ist, sind die beweglichen optischen Elemente 20 in Serie und abwechselnd in Bezug auf einen Lichtstrahl 100 zwischen dem Eingabeabschnitt 10 und dem Ausgabeabschnitt 40 angeordnet.
Wie in 2B dargestellt ist, hat der Eingabeabschnitt 10 eine optische Faser 10a und eine Linse 10b. Der Ausgabeab schnitt 40 hat ebenso eine optische Faser 40a und eine Linse 40b. Somit kann ein paralleler Lichtstrahl 100 zwischen dem Eingabeabschnitt 10 und dem Ausgabeabschnitt 40 erhalten werden. Mittel, um den Lichtstrahl 100 parallel zu machen, sind nicht auf das obengenannte beschränkt. Zum Beispiel kann auch ein Verfahren verwendet werden, um einen Lichtstrahl parallel zu machen, das eine optischen Faser 40a, 40b verwendet, die eine besondere bearbeitete Seitenfläche aufweisen, die irgendwie asphärisch ist, um ein paralleles optisches Lichtsignal auszugeben.
Das bewegliche optische Element 20 ist durch ein optisches Element 21 und ein piezoelektrisches Stellglied 22 konstruiert und steuert das optische Signal, indem das optische Element 21 mit Hilfe des piezoelektrischen Stellglieds 22 in eine Unterbrechungsposition des optischen Signals bewegt wird oder das optische Element 21 aus der Unterbrechungsposition entfernt wird. Wie in 2A dargestellt ist, ist das bewegliche optische Element 20 an einer Seitenfläche eines Stützelements 20a (in 2B nicht dargestellt) befestigt.
Wie in 2B dargestellt ist, wird die Seitenfläche des Stützelements 20A an einer Befestigungsseite des beweglichen optischen Elements 20 eindeutig danach bestimmt, an welcher Seite sich das bewegliche optische Element 20 in Bezug auf den Lichtstrahl 100 befindet. Diese Seitenfläche des Stützelements 20a liegt dem Lichtstrahl 100 gegenüber. Somit ist es möglich, einen erforderlichen Abstand zum Anordnen des beweglichen optischen Elements 20 zu verringern.
Ein optisches Filter zum Durchlassen von Licht einer spezifischen Wellenlänge (siehe 3A), ein optisches Filter zum Absorbieren von Licht einer spezifischen Wellenlänge (siehe 3B), ein optisches Filter zum Einstellen einer Lichtdurchlassmenge (siehe 3C) usw., werden als das optische Element 21 angesehen, und das optische Element 21 ist durch einen dielektrischen mehrlagigen Film konstruiert.
Zum Beispiel ist das piezoelektrische Stellglied 22 ein piezoelektrisches Stellglied einer rotierenden Art. Wie in 2 und 4 dargestellt ist, ist das piezoelektrische Stellglied 22 schematisch aus einem piezoelektrischem Element 22b an einer Scheibe konstruiert, die an einer Befestigungsbasis 22a befestigt ist, einem Vibrationskörper 22c, der integral mit dem piezoelektrischen Element 22b angeordnet ist, einem beweglichen Körper 22d, der an dem Vibrationskörper 22c montiert ist, und einem Pressmittel 22e zum Sichern des Kontaktdrucks zwischen dem Vibrationskörper 22c und dem beweglichen Körper 22d. Eine Biegevibration, die auf einer oberen Fläche des piezoelektrischen Elements 22b verursacht wird, wird durch den Vibrationskörper 22c verstärkt und als Antriebskraft von einem nicht dargestellten Fortsatz an dem Vibrationskörper 22c zu dem beweglichen Körper 22d ausgegeben. Der bewegliche Körper 22d hält das optische Element fest an einem Ende.
Der bewegliche Körper 22d des piezoelektrischen Stellglieds 22 ist ein integrales Objekt in Stabform und wird mit einem Teil des beweglichen Körpers 22d nahe seinem Mittelpunkt als Drehwelle gedreht. Der bewegliche Körper in der vorliegenden Erfindung kann auch durch mehrere Elemente, abhängig von den Verwendungszwecken, konstruiert sein.
Zwei Fortsätze 20b sind an einer Seitenfläche des Stützelements 20a angeordnet, so dass diese Fortsätze 20b das andere Ende des beweglichen Körpers 22d auf einem Drehkreis an diesem anderen Ende begrenzen. Das heißt, ein Drehungsausmaß des beweglichen Körpers 22d ist durch die zwei Fortsätze 22b begrenzt. Einer der zwei Fortsätze 20b ist so angeordnet, dass das optische Element 21, das an einem Ende des beweglichen Körpers 22d angeordnet ist, an einer Unter brechungsposition des Lichtstrahls 100 nahe einem Seitenende des Stützelements 20a angeordnet ist. Der andere der Fortsätze 20b ist so angeordnet, dass der bewegliche Körper 22d und das optische Element 21 in Ausweichpositionen als Stellen, an welchen der Lichtstrahl 100 nicht gestört wird, angeordnet sind. Die primäre Bewegung des beweglichen Körpers 22d kann durch diese Struktur verringert werden.
Das heißt, alle beweglichen optischen Elemente 20 haben dieselbe Konstruktion mit Ausnahme des optischen Elements 21, so dass die Produktivität erhöht wird. Ferner verlaufen alle Antriebsdrehrichtung im Falle einer Unterbrechung des Lichtstrahls in dieselbe Richtung, so dass ein Steuersystem, das das Antriebssteuermittel 30 verwendet, vereinfacht ist.
Wie in 1 dargestellt ist, ist das Antriebssteuermittel 30 zum Beispiel aus einer Antriebsschaltung 31 und einem Steuermittel 32 konstruiert.
Die Antriebsschaltung 31 ist eine allgemein bekannte, selbsterregende oszillierende Schaltung, die als Beispiel in 5 angeführt ist, und verstärkt eine periodische Spannungsschwankung zwischen beiden Flächen, die durch eine piezoelektrische Vibration des piezoelektrischen Elements 22b verursacht wird, und verwendet diese periodische Spannungsschwankung als Antriebsignal des piezoelektrischen Elements 22b selbst. Zum Beispiel ist die Antriebsschaltung 31 aus einer IC konstruiert und an einer Seitenfläche des Stützelements 20a befestigt, vorzugsweise der Seitenfläche des Stützelements 20a an der Befestigungsseite des beweglichen optischen Elements 20, mit Kompaktheit als Zielsetzung.
Der Betrieb eines invertierenden Verstärkers 31a und eines Verstärkers 31b innerhalb der Antriebsschaltung 31 wird durch das Steuermittel 32 gesteuert. So wird ein Betrieb des piezoelektrischen Stellgliedes 22 durch das Steuermittel 32 gesteuert.
Das Steuermittel 32 dreht und bewegt jedes optische Element 21 durch Steuern des Betriebs des piezoelektrischen Stellgliedes 22. In diesem Fall wird ein neues optisches Element 21 in der Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 angeordnet, um eine Umschaltzeit zu verkürzen, und das optische Element 21, das in der Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 angeordnet ist, wird gleichzeitig in die Ausweichposition zurückgestellt.
Das Steuermittel 32 gibt ein Vorabsignal in das piezoelektrische Stellglied 22 ein, bevor das optische Element 21 vorwiegend durch einen Antrieb des piezoelektrischen Stellgliedes 22 gedreht und bewegt wird. Da das Vorabsignal in das piezoelektrische Stellglied 22 eingegeben wird, erreicht das piezoelektrische Stellglied 22 einen Aufwärmzustand und das Ansprechvermögen zu einem Eingabezeitpunkt eines Antriebssignals für den Hauptantrieb wird verbessert.
Das Vorabsignal besteht aus einem Antriebssignal in eine Richtung entgegengesetzt zu jener in dem Hauptantrieb, und einem Antriebssignal, das so klein ist, dass kein beweglicher Körper 22d bewegt wird. Im ersten Fall wird der bewegliche Körper 22d durch die Antriebskraft gegen den Fortsatz 20b gepresst und kein beweglicher Körper 22d wird bewegt.
Gemäß der optischen Kommunikationseinrichtung 1 mit der obengenannten Konstruktion kann das optische Element 21, das in der Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 angeordnet ist, durch passende Steuerung des Betriebs jedes beweglichen optischen Elements 20 passend gewählt werden. Daher wird eine optische Filterfunktion der optischen Kommunikationseinrichtung 1 umgeschaltet.
Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung 1 wird zu einer optischen Kommunikationseinrichtung, die imstande ist, die Wellenlänge des Ausgangslichts des Ausgabeabschnitts 40 mit gutem Ansprechvermögen umzuschalten, indem optische Filter mehrerer Arten mit unterschiedlichen Wellenlängenübertragungseigenschaften als optisches Element 21 verwendet werden.
Die optische Kommunikationseinrichtung 1 wird auch zu einer optischen Kommunikationseinrichtung, die imstande ist, die Wellenlänge des Lichts, das von dem Ausgangslicht des Ausgabeabschnitts 40 entfernt wurde, mit gutem Ansprechvermögen umzuschalten, indem optische Filter mehrerer Arten mit unterschiedlichen Wellenlängenabsorptionseigenschaften als optisches Element 21 verwendet werden.
Die optische Kommunikationseinrichtung 1 wird auch zu einer optischen Kommunikationseinrichtung, die imstande ist, die Stärke des Ausgangslichts von dem Ausgabeabschnitt 40 mit gutem Ansprechvermögen zu ändern, indem optische Filter mehrerer Arten mit unterschiedlichen Lichtabsorptionsraten als optisches Element 21 verwendet werden.
Ferner wird die optische Kommunikationseinrichtung 1 eine optische Kommunikationseinrichtung mit einer Sicherungsfunktion, indem eine Mehrzahl derselben optischen Filter angeordnet wird.
Da es nicht notwendig ist, einen variablen Filtertyp zu verwenden, wird die Produktivität verbessert und die Kosten werden gesenkt.
Ferner kann ein Steuerzustand des Lichtstrahls 100 beibehalten werden, ohne das piezoelektrische Stellglied 22 zu betätigen, indem ein elektrischer Strom durch das piezoelektrische Stellglied 22 fließen gelassen wird. Daher kann der Energieverbrauch der optischen Kommunikationseinrichtung 1 verringert werden.
Ausführungsform 2
Eine optische Kommunikationseinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat schematisch eine Konstruktion ähnlich jener der optischen Kommunikationseinrichtung 1 in der ersten Ausführungsform. In der Konstruktion der optischen Kommunikationseinrichtung in dieser zweiten Ausführungsform jedoch ist ein Kodierer 23 angeordnet, ohne den Fortsatz 20b in dem beweglichen optischen Element 20 anzuordnen, und das Steuermittel 32 hat eine Funktion, einen Betrieb des piezoelektrischen Stellgliedes 22 auf der Basis der Erfassungsergebnisse von dem Kodierer 23 zu steuern.
Der Kodierer 34 ist durch einen Schlitz 23a konstruiert, der gemeinsam mit dem beweglichen Körper 22d und einem allgemein bekannten Drehungsausmaßdetektor 23b einer optischen Art gedreht wird, um ein Drehungsausmaß des Schlitzes 23a zu erfassen. Erfassungsergebnisse des Drehungsausmaßdetektors 23b werden zu dem Steuermittel 32 übertragen.
Gemäß dieser Ausführungsform werden ähnliche Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erhalten, und ein Betrieb des beweglichen Körpers 22d kann so gesteuert werden, dass dieser bewegliche Körper 22d in einem beliebigen Winkel eingestellt wird. Ferner sind Schäden unwahrscheinlich, die durch den Kontakt des Fortsatzes 20b mit dem beweglichen Körper 22d verursacht werden.
Zusätzliche Anordnung 1
Eine optische Kommunikationseinrichtung 2, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, hat schematisch eine Konstruktion ähnlich jener der optischen Kommunikationsein richtung 1. Wie in 7A und 7B dargestellt ist, wird jedoch eine Reflexionsplatte oder ein Prisma zum Beugen eines Lichtstrahls 100 als mindestens ein optisches Element 21 verwendet (letzten zwei Teile in 7B), und ein Ausgabeabschnitt 40 in Bezug auf den Lichtstrahl 10, der durch das optische Element 21 gebeugt ist, wird hinzugefügt.
Gemäß der optischen Kommunikationseinrichtung 2 wird eine Position des optischen Elements 21 zum Beugen des Lichtstrahls 100 in einer Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 eingestellt und von dieser Unterbrechungsposition getrennt, so dass der Ausgabeabschnitt 40 zum Ausstrahlen des Lichtstrahls 100 umgeschaltet wird. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung 2 wird eine Vorrichtung einer zusammengesetzten Art, die auch die Funktion einer optischen Schaltvorrichtung aufweist, während die Kompaktheit beibehalten wird.
Ausführungsform 3
Eine optische Kommunikationseinrichtung 3 in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat schematisch eine Konstruktion ähnlich jener der optischen Kommunikationseinrichtung 1. Wie in 8A und 8B dargestellt ist, wird jedoch eine Blende zum Unterbrechen des Lichtstrahls 100 als mindestens ein optisches Element 21 verwendet (letztes Teil in 8B).
Gemäß der optischen Kommunikationseinrichtung 3 kann der Lichtstrahl 10 ausgestrahlt und unterbrochen werden, indem die Position des optischen Elements 21 als Blende in der Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 eingestellt wird und die Position des optischen Elements 21 aus der Unterbrechungsposition getrennt wird. Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung 3 wird eine Vorrichtung einer zusammengesetzten Art, die auch die Funktion einer optischen Schaltvorrichtung aufweist, während die Kompaktheit beibehalten wird.
Zusätzliche Anordnung 2
Eine optische Kommunikationseinrichtung 4, die ebenso nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, hat schematisch dieselbe Konstruktion wie die optischen Kommunikationseinrichtungen 1 bis 3. Wie jedoch in 9A dargestellt ist, wird anstelle des beweglichen optischen Elements 20 ein bewegliches optisches Element 50 verwendet. Ferner ist eine Antriebsschaltung 31 direkt an einem Substrat 4a der optischen Kommunikationseinrichtung 4 angeordnet.
Wie in 9B dargestellt ist, wird in dem beweglichen optischen Element 50 ein optisches Element 21 linear durch ein piezoelektrisches Stellglied 51 einer direkt wirkenden Art in eine Richtung bewegt, die den Lichtstrahl 100 schneidet.
Das piezoelektrische Stellglied 51 hat ein rechteckiges parallelflaches piezoelektrisches Element und einen Vibrationskörper und verstärkt eine Biegevibration, die auf einer oberen Fläche des obengenannten piezoelektrischen Elements durch den obengenannten Vibrationskörper verursacht wird, und gibt die Biegevibration als Antriebskraft von einem Fortsatz 51a an dem Vibrationskörper aus.
Hier wird das optische Element 21 durch zwei Anschlagelemente 4b begrenzt, die von dem Substrat 4a abstehen, und kann zwischen diesen Anschlagelementen 4b bewegt werden.
Ein Anschlagelement 4b ist so positioniert, dass dieses Anschlagelement 4b an dem optischen Element 21 anliegt, wenn das optische Element 21 zur Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 bewegt wird. Das andere Anschlagelement 4b ist so positioniert, dass dieses Anschlagelement 4b an dem optischen Element 21 anliegt, wenn das optische Element 21 aus der Unterbrechungsposition des Lichtstrahls 100 entfernt ist.
Ein Vorabsignal, das von dem Steuermittel 32 bereitgestellt wird, wird ein kleines Antriebssignal in den optischen Kommunikationseinrichtungen 1 bis 3, und ein Signal zum Antreiben des optischen Elements 21 in eine Anschlagrichtung an dem Anschlagelement 4b.
Das optische Element 21 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Pressmittels gegen den obengenannten Vibrationskörper gepresst.
Das heißt, die optische Kommunikationseinrichtung 4 erreicht ähnliche Wirkungen wie die optischen Kommunikationseinrichtungen 1 bis 3, indem das optische Element 21, das so angeordnet ist, dass es den Lichtstrahl 100 unterbricht, durch Antreiben des piezoelektrischen Stellglieds 51 umgeschaltet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf jede der obengenannten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere gibt es keine Einschränkung in einem optischen Element, das als optisches Element 21 anwendbar ist, und in seinen Kombinationen usw. Eine kompakte Kommunikationseinrichtung einer zusammengesetzten Art (oder mit Einzelfunktion) mit einer vorbestimmten gewünschten Funktion wird erhalten, indem das optische Element und seine Kombination usw. passend gewählt werden.
Es ist nicht notwendig, jedes bewegliche optische Element 21 in Serie mit dem Lichtstrahl 100 anzuordnen, sondern es ist ausreichend, jedes bewegliche optische Element 20 in Serienrichtung in einem Bereich anzuordnen, der nicht von den Merkmalen der vorliegenden Erfindung abweicht.
Ferner kann auch eine Konstruktion zum Ermitteln eines Bewegungsausmaßes jedes beweglichen Körpers, d.h., Positionsinformation des optischen Elements, aus einer Menge des Energieverbrauchs und einer Antriebsrichtung jedes piezoelektrischen Stellgliedes, verwendet werden.
Die optische Kommunikationseinrichtung 1 in der zweiten Ausführungsform kann den Fortsatz 20b aufweisen. In diesem Fall wird der bewegliche Körper 22d durch den Fortsatz 20b positioniert, und die Position des beweglichen Körpers 22d wird von dem Kodierer 23 erkannt.
Ferner kann jedes konkrete Konstruktionselement usw. passend geändert werden.
Wie zuvor erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die optische Kommunikationseinrichtung kompakt gestaltet werden, indem die optischen Elemente in Serie und abwechselnd mit dem Lichtstrahl angeordnet werden. Ferner kann eine kompakte optische Kommunikationseinrichtung einer zusammengesetzten Art und eine optische Kommunikationseinrichtung mit einer Sicherungsfunktion erhalten werden, indem eine Kombination entsprechender optischer Elemente passend geändert wird.

Claims

Optische Kommunikationseinrichtung, umfassend: ein optisches System zum Fortpflanzen eines Lichtstrahls (100) durch einen Raum; eine Mehrzahl optischer Elemente (21), die in eine Unterbrechungsposition des Lichtstrahls in dem Raum bewegbar sind und in einer Serienrichtung mit dem Lichtstrahl angeordnet sind; ein Antriebsmittel (22, 31) zum separaten Antreiben dieser optischen Elemente; und ein Antriebssteuerungsmittel (32) zum Steuern eines Betriebs dieses Antriebsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass: mindestens zwei Arten von optischen Elementen als optische Elemente angeordnet sind, und die optischen Elemente an abwechselnden Seiten eines Pfades angeordnet sind, der von dem Lichtstrahl überquert wird.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit verschiedenen Wellenlängenübertragungseigenschaften als optische Elemente enthalten sind.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit verschiedenen Wellenlängenabsorptionseigenschaften als optische Elemente enthalten sind.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei Arten oder mehr von optischen Elementen mit verschiedenen Lichtmengendurchlasseigenschaften als optische Elemente enthalten sind.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Blende als mindestens eines der optischen Elemente enthalten ist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei bewegliche optische Elemente, die durch Einbauen des Antriebsmittels in die optischen Elemente bereitgestellt sind, zickzackförmig angeordnet sind, so dass das Antriebsmittel zwischen denselben optischen Elementen durch den Lichtstrahl positioniert ist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel ein piezoelektrisches Stellglied ist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 7, wobei das piezoelektrische Stellglied einen piezoelektrischen Körper (22c) zum Erzeugen einer dehnenden Vibration umfasst, und einen beweglichen Körper (22d), der reibschlüssig durch die dehnende Vibration angetrieben wird, die in diesem piezoelektrischen Körper erzeugt wird.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 7, wobei das piezoelektrische Stellglied von einer rotierenden Art ist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 7, wobei das piezoelektrische Stellglied von einer direkt wirkenden Art ist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 7, wobei das Antriebssteuermittel ein Vorabsignal an das Antriebsmittel vor dem Antrieb eingibt.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Antriebsschaltung eine selbsterregende oszillierende Schaltung aufweist.
Optische Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Stützelement (20a) zum beweglichen Stützen der optischen Elemente bereitgestellt ist, und mindestens ein Abschnitt des Antriebssteuermittels in diesem Stützelement angeordnet ist.
Verfahren zum Steuern einer optischen Kommunikationseinrichtung, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines optischen Systems zum Fortpflanzen eines Lichtstrahls (100) durch einen Raum; Bereitstellen einer Mehrzahl optischer Elemente (21), wobei die optischen Elemente in eine Unterbrechungsposition des Lichtstrahls in dem Raum bewegbar sind und der Reihe nach in die Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahls angeordnet sind; Bereitstellen eines Antriebsmittels (22, 31) zum separaten Antreiben der optischen Elemente, und Antreiben, mit Hilfe des Antriebssteuermittels, eines der optischen Elemente, so dass dieses optische Element in seine Unterbrechungsposition bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen von mindestens zwei verschiedenen Arten von optischen Elemente als die Mehrzahl von optischen Elementen, wobei die optischen Elemente an abwechselnden Seiten des Lichtstrahls angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei mehr als ein optisches Teil gleichzeitig angetrieben wird.