JP2001305439A - 光通信機器 - Google Patents

光通信機器

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JP2001305439A
JP2001305439A JP2000122983A JP2000122983A JP2001305439A JP 2001305439 A JP2001305439 A JP 2001305439A JP 2000122983 A JP2000122983 A JP 2000122983A JP 2000122983 A JP2000122983 A JP 2000122983A JP 2001305439 A JP2001305439 A JP 2001305439A
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piezoelectric actuator
optical
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Masao Kasuga
政雄 春日
Akihiro Iino
朗弘 飯野
Tomohiro Shimada
友弘 島田
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より微細に光を制御することすなわち減衰量
や分解能の限界を向上させ、かつ、ラッチ機能を備えた
高信頼性の光通信機器を提供する。 【解決手段】 圧電振動体に発生する屈曲振動を動力源
とする圧電アクチュエータ11と、圧電アクチュエータ
11を駆動源として移動する移動体12と、移動体12
の移動により信号媒体である光を制御する多層膜フィル
タ13と、圧電アクチュエータ11を介して多層膜フィ
ルタ13の位置を制御する駆動回路16および制御回路
17を備える。ここで、制御回路17は、移動体12を
一定時間移動させない場合には、保守信号を送信して移
動体12が移動しない程度に圧電アクチュエータ11を
駆動させてその保守を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高密度光周
波数多重方式の光ネットワークに用いられる光通信機器
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、インターネット等の急速な普及に
伴い、通信伝送方式は光ファイバーを用いた方式に移行
しつつある。また、さらなる伝送容量の高密度化を目的
として、光多重変換を用いたWDM(Wavelength Divis
ion Multiplexing)伝送方式が採用されつつある。この
WDM方式を採用するには、波長の異なる光信号を合成
/分波、切換、減衰等する光制御通信モジュールが不可
欠となる。
【0003】光制御通信モジュールは、フィルタ等の光
制御部材を微小移動して光を制御する方式や、あるいは
光導波路を用いたAWG方式等がある。このうち、前者
の方式においては駆動源が不可欠となるが、従来の光通
信モジュールは、ステッピングモータやサーボモータ等
の電磁型モータ若しくは電磁型アクチュエータを用いて
いた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光通信モジュ
ールの駆動源にステッピングモータを用いた場合は光制
御部材の微細な位置決めを行うことが難しく、分解能に
限界があった。また、サーボモータを用いた場合は位置
決め時には常に通電状態にする必要があり、ラッチ方式
とすることは難しかった。また、AWG方式では減衰量
や分解能に限界があった。
【0005】本発明の課題は、より微細に光を制御する
ことすなわち減衰量や分解能の限界を向上させ、かつ、
ラッチ機能を備えた高信頼性の光通信機器を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明は、圧電振動体に発生する変形運動を動力源
とする圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータ
を駆動源として移動する移動体と、この移動体の移動に
より信号媒体である光を制御する光制御手段と、前記圧
電アクチュエータを介して前記光制御手段を制御する駆
動制御回路と、を備えた光通信機器である。ここで、前
記駆動制御回路は、前記移動体を一定時間移動させない
場合には、保守信号を送信して前記移動体が移動しない
程度、もしくは光信号の伝送に影響を与えない範囲で前
記圧電アクチュエータを駆動させてもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【0008】〔第1の実施の形態〕まず、構成を説明す
る。図1および図2の両図に示すように、光スイッチ1
(光通信機器)は、圧電アクチュエータ11と、圧電ア
クチュエータ11を駆動源として移動する移動体12
と、移動体12に組み付けられた周知の多層膜フィルタ
13と、多層膜フィルタ13によって制御された光の波
長・強度・有無等の状態(以下光信号と記載)を検出し
て電気信号に変換する周知の光信号検出回路14(図2
においては省略)と、移動体12の位置を検出する移動
体位置検出機構15と、圧電体11aを駆動させる周知
の駆動回路16(図2においては省略)と、光信号検出
回路14からの信号と移動体位置検出機構15からの信
号を解析して駆動回路16を制御する制御回路17(図
2においては省略)と、により概略構成される。ここ
で、多層膜フィルタ13は出力用の光ファイバ2の出力
端と入力用の光ファイバ3の入力端との間に位置する。
なお、駆動回路16は、光通信機器に要求される温度範
囲などの環境対応性を考慮して、圧電ブザーや超音波モ
ータで多用されている自励発振駆動方式を用いてもよ
い。すなわち、光スイッチ1は、圧電アクチュエータ1
1で多層膜フィルタ13を駆動することで、光ファイバ
2から出力される光信号をオンオフさせて光ファイバ3
に出力する機器である。
【0009】圧電アクチュエータ11は圧電体11a、
振動体11bを有する直動型の圧電アクチュエータであ
り、駆動回路16からの信号により、圧電素子11a上
面に生ずる変形運動である伸縮運動を振動体11bで増
幅し、振動体11b上の突起11cからこの振動を駆動
力として出力する。
【0010】移動体12は直方体であり、図2の両図に
示すように、振動体11bの出力用突起11cの上に載
置されている。移動体12は上部に、ガラス基板13a
を備える。ガラス基板13aは、多層膜フィルタ13を
対向する側面から露出した状態で保持すると共に、移動
体位置検出機構15の一部であるスリット15cを多層
膜フィルタ13に対して平行に露出保持した構成であ
る。多層膜フィルタ13とスリット15cは、位置的に
連関して配置されている。
【0011】移動体位置検出機構15は、図2の両図に
示すように、発光素子15aおよび受光素子15bの間
にスリット15cを配置した構成であり、スリット15
cを透過した発光素子15aからの光を受光素子15b
でパルス信号に変換して制御回路17に出力する。
【0012】制御回路17は、光信号検出回路14から
の信号に含まれる情報を解析する他、移動体位置検出機
構15からの信号から多層膜フィルタ13の位置を認識
し、必要に応じて駆動回路16を制御することで、圧電
アクチュエータ11の駆動を制御し、多層膜フィルタ1
3の位置を変更して光ファイバ2から出力される光信号
をオンオフさせる。また、制御回路17は、多層膜フィ
ルタ13を一定期間動かさないときは、保守信号を駆動
回路16に出力して、駆動回路16に、移動体12が動
かない程度、もしくは光信号の伝送に影響を与えない範
囲の駆動信号を圧電アクチュエータ11に出力させる。
【0013】本実施の形態によれば、駆動源として圧電
アクチュエータ11を用いているため、電磁型モータ等
を用いた場合と比べてより微細に多層膜フィルタ13の
位置決めが可能となる。従って、通信装置内の光ファイ
バがより入り組んで多層膜フィルタ13の小型化を求め
られても、その要求に対応して精度良く多層膜フィルタ
13を位置決めできる。
【0014】また、圧電アクチュエータ11は伸縮振動
を動力源としたアクチュエータであり、駆動信号の入力
を停止しても移動体12が原点に復帰することはない。
従って、移動体12および多層膜フィルタ13はラッチ
方式で駆動する。
【0015】さらに、保守信号により圧電アクチュエー
タ11を定期的に駆動させるため、多層膜フィルタ13
を長期間動かさなくても圧電アクチュエータ11を常に
確実に駆動できる。また、多層膜フィルタ13の特性を
変えることで、光スイッチ1は所定の波長の光のみを通
す波長可変方式の光フィルタや光の強度を可変する光ア
ッテネータにもなる。
【0016】〔第2の実施の形態〕図3に示すように本
実施の形態は、光スイッチ1において、圧電アクチュエ
ータ11の代わりに回転型の圧電アクチュエータである
超音波モータ18および付勢バネ19を用い、移動体位
置検出機構15の代わりに光学式エンコーダ20を用い
た構成である。
【0017】超音波モータ18は、圧電体18aの上に
振動体18bを組み付け、振動体18bの上面の出力突
起18c上に回転可能に設置された偏心ロータ18d
と、を備え、圧電体18aの伸縮運動を動力源とするモ
ータである。ここで、偏心ロータ18dの端面は移動体
12の一端面に当接する。付勢バネ19は移動体12の
他端面に当接しており、移動体12を偏心ロータ18d
側に付勢する。移動体12は、第1の実施の形態と同様
に上部に多層膜フィルタを保持したガラス基板13aを
備える。光学式エンコーダ20は、偏心ロータ18dに
同心状に組み付けられたスリット21と、スリット21
を挟むように互いに対向して設けられる発光素子22お
よび受光素子23と、を備えた周知のエンコーダであ
り、超音波モータ18の回転量を検出して制御回路17
に出力する。
【0018】本実施の形態において、超音波モータ18
で偏心ロータ18dを一方向に回転させると移動体12
は偏心ロータ18dの端面に押され、コイルバネ19の
付勢力にうち勝って図3中左側に動く。その後、超音波
モータ18が反対方向に回転すると、偏心ロータ18d
も反対方向に回転し、移動体12を押すことをやめる。
すると、移動体12はコイルバネ19の付勢力により図
3中右側に動く。
【0019】従って、本実施の形態においても、第1の
実施の形態と同様の効果を得られる。また、ガラス基板
13aにおける多層膜フィルタの特性を変えることで、
光スイッチ1は所定の波長の光のみを通す波長可変方式
の光フィルタや、光の強度を可変する光アッテネータに
もなる。
【0020】〔第3の実施の形態〕図4の一部省略の平
面図に示すように本実施の形態に係る光スイッチ4(光
通信機器)は、光スイッチ1と概略同じ構成であるが、
多層膜フィルタ13の代わりに光ファイバ2を移動体1
2の上に固定し、複数の出力用の光ファイバ3を移動体
12の移動方向に沿って並列に並べた構成である。光ス
イッチ4において、圧電アクチュエータ11を駆動させ
て移動体12を前後させることで、光ファイバ2から出
力された光信号を受け取る光ファイバ3を切り替える。
すなわち、光スイッチ4は光ファイバ2を光制御手段と
した光スイッチを備えることとなる。従って、光スイッ
チ4によれば、より微細に光ファイバ2の位置決めを行
えるため、より高密度に光ファイバ3を設けても確実に
光信号の送り先を切り替えることができる。従って、小
型化した光スイッチとなる。また、光スイッチ1と同様
に光ファイバ2をラッチ方式で駆動でき、また光ファイ
バ2を長期間動かさなくても圧電アクチュエータ11を
常に確実に駆動できる。
【0021】〔第4の実施の形態〕図5の一部省略の平
面図に示すように、本実施の形態は、光スイッチ4にお
いて、光ファイバ2を二本並列に並べ、さらに圧電アク
チュエータ11の代わりに超音波モータ18および付勢
バネ19を用いた構成である。本実施の形態において
も、第3の実施の形態と同様の効果を得られる。また、
第3の実施の形態では、1つの入力信号に対してN通り
の出力形態(図4では3通り)が選択可能のいわゆる1
×N型の光スイッチであるのに対して、本実施例では2
つの入力信号を同時に切り換えられることから、いわゆ
る2×N型の光スイッチが実現可能である。
【0022】〔第5の実施の形態〕図6の一部省略の平
面図に示すように、本実施の形態に係る光アッテネータ
5(光通信機器)は、光スイッチ1と概略同じ構成であ
るが、多層膜フィルタ13の代わりにレンズ51を支持
部材52を介して移動体12の上に固定した構成であ
る。ここで、レンズ51は、光ファイバ2から出射する
光を受けるように、かつ、移動体12の移動方向が光フ
ァイバ2からの光の出射方向と平行になるように配置さ
れる。光アッテネータ5によれば、制御回路17が光信
号検出回路14からの信号から光の減衰量を認識しつ
つ、圧電アクチュエータ11を駆動させて移動体12を
前後させることで光ファイバ2とレンズ51の距離を従
来より微細に調整して、光の減衰量を従来より精密に所
望の値に調整できる。また、光スイッチ1と同様に光フ
ァイバ2をラッチ方式で駆動でき、また光ファイバ2を
長期間動かさなくても圧電アクチュエータ11を常に確
実に駆動できる。
【0023】〔第6の実施の形態〕図7の一部省略の平
面図に示すように、本実施の形態に係る光アッテネータ
6(光通信機器)は、光アッテネータ5と概略同じ構成
であるが、レンズ51の代わりに光ファイバ3を支持部
材61を介して移動体12の上に固定した構成である。
ここで、移動体12の移動方向は光アッテネータ5と同
じである。光アッテネータ6によれば、圧電アクチュエ
ータ11を駆動させて移動体12を前後させることで光
ファイバ2と光ファイバ3の距離を従来より微細に調整
できる。従って、光の減衰量を従来より微細に調整でき
る。また、光スイッチ1と同様に光ファイバ2をラッチ
方式で駆動でき、また光ファイバ2を長期間動かさなく
ても圧電アクチュエータ11を常に確実に駆動できる。
【0024】〔第7の実施の形態〕図8の一部省略の平
面図に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ7
は、光ファイバ71を3本ずつ縦横に互いに交差するよ
うにマトリックス状に並べ、各交差部において光ファイ
バ71を二つとも中断し、その中断部に周知の回転型の
超音波モータ72によって回転しながら上下する反射板
73を配置した構成である。すなわち、光スイッチ7は
超音波モータ72および反射板73をそれぞれ9個有す
る。
【0025】また、光スイッチ7は、光スイッチ1と同
様に光信号検出回路14、移動体位置検出機構15、駆
動回路16、制御回路17を備える。光スイッチ7のブ
ロック図は、図1において圧電アクチュエータ11よび
多層膜フィルタ13の代わりに各超音波モータ72およ
び反射板73が並列に配置された図となる。
【0026】光スイッチ7によれば、各超音波モータ7
2を制御して反射板73を昇降させることで、一つの光
ファイバ71(例えば図8中の光ファイバ71a)から
入力した光信号を4つの光ファイバ71(例えば図8中
の光ファイバ71b・71c・71d・71e)のうち
の任意の光ファイバ71を選択して出力することができ
る。
【0027】また、光スイッチ7は反射板73の駆動源
として超音波モータ72を用いているため、光ファイバ
71および反射板73を格段に高密度に集積することが
可能となり、集積の度合いが進んでも実用的な大きさの
ままで、N×N型のマトリックス型日光スイッチが実現
可能である。
【0028】なお、以上の実施の形態中、光アッテネー
タ5においては圧電アクチュエータ11を用いたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、超音波モータ1
8および付勢バネ19を用いる構成としてもよい。ま
た、圧電アクチュエータは屈曲および伸縮運動を駆動源
とするタイプであればどのタイプを用いてもよく、光制
御手段の構成・機能等についても適宜に変更可能である
ことは勿論である。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、より微細に光制御手段
の位置決めを行える。また、光制御手段則ち移動体を駆
動しない場合でも一定期間ごとに保守信号により圧電ア
クチュエータを移動体を駆動しない程度、もしくは光信
号の伝送に影響を与えない範囲で強制的に駆動させるた
め、圧電アクチュエータの信頼性を常に高い状態に維持
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施の形態の光通信機
器の構成を示すブロック図である。
【図2】図1の光通信機器の概略図であり、(A)は平
面図、(B)は側面図である。
【図3】本発明を適用した第2の実施の形態の光通信機
器の概略図であり、(A)は平面図、(B)は側面図で
ある。
【図4】本発明を適用した第3の実施の形態の光通信機
器の平面概略図である。
【図5】本発明を適用した第4の実施の形態の光通信機
器の平面概略図である。
【図6】本発明を適用した第5の実施の形態の光通信機
器の平面概略図である。
【図7】本発明を適用した第6の実施の形態の光通信機
器の平面概略図である。
【図8】本発明を適用した第7の実施の形態の光通信機
器の平面概略図である。
【符号の説明】
1 光スイッチ(光通信機器) 2,3 光ファイバ 4 光スイッチ(光通信機器) 5 光アッテネータ(光通信機器) 6 光アッテネータ(光通信機器) 7 光スイッチ(光通信機器) 11 圧電アクチュエータ 12 移動体 13 多層膜フィルタ(光信号制御手段) 14 光信号検出回路 15 移動体位置検出機構 16 駆動回路 17 制御回路 18 超音波モータ 19 付勢バネ 20 光学式エンコーダ 51 レンズ 52 支持部材 61 支持部材 71 光ファイバ 72 超音波モータ 73 反射板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 友弘 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA04 AA21 AB07 AB10 AB19 AB24 AC08 AZ01 AZ05

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動体に発生する変形運動を動力源
    とする圧電アクチュエータと、 この圧電アクチュエータを駆動源として移動する移動体
    と、 この移動体の移動により信号媒体である光を制御する光
    制御手段と、 前記圧電アクチュエータを介して前記光制御手段を制御
    する駆動制御回路と、を備えることを特徴とする光通信
    機器。
  2. 【請求項2】 圧電振動体に発生する変形運動を動力源
    とする圧電アクチュエータと、 この圧電アクチュエータを駆動源として移動する移動体
    と、 この移動体の移動により信号媒体である光を制御する光
    制御手段と、 前記圧電アクチュエータを介して前記光制御手段を制御
    する駆動制御回路と、を備えることを特徴とする光通信
    機器において、 前記駆動制御回路は、前記移動体を一定時間移動させな
    い場合には、保守信号を送信して前記移動体の移動に影
    響を与えない範囲で前記圧電アクチュエータを駆動させ
    ることを特徴とする光通信機器。
  3. 【請求項3】 前記駆動制御回路は、前記移動体を一定
    時間移動させない場合には、保守信号を送信して前記移
    動体が光信号の伝送に影響を与えない範囲で強制的に移
    動されるように前記圧電アクチュエータを駆動させるこ
    とを特徴とする光通信機器。
  4. 【請求項4】 前記光制御手段により制御された光の状
    態を検出する光検出手段を備え、前記駆動制御回路は、
    前記光検出手段の検出値を用いて圧電アクチュエータを
    駆動制御することを特徴とする請求項1または3記載の
    光通信機器。
  5. 【請求項5】 前記移動体の位置を検出する位置検出手
    段を備え、前記駆動制御回路は、前記位置検出手段の検
    出値を用いて圧電アクチュエータを駆動制御することを
    特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光通信機
    器。
  6. 【請求項6】 前記圧電アクチュエータは回転型である
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光通
    信機器。
  7. 【請求項7】 前記圧電アクチュエータは直動型である
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光通
    信機器。
  8. 【請求項8】 前記移動体は、光のオンオフ制御を行う
    フィルタを組み付け保持することを特徴とする請求項1
    〜7のいずれかに記載の光通信機器。
  9. 【請求項9】 前記移動体は、光のオンオフ制御を行う
    ために光ファイバを移動させることを特徴とする請求項
    1〜7のいずれかに記載の光通信機器。
  10. 【請求項10】 前記移動体は、波長可変フィルタを組
    み付け保持することを特徴とする請求項1〜7のいずれ
    かに記載の光通信機器。
  11. 【請求項11】 前記移動体は、光の減衰状態を調節す
    るレンズを組み付け保持することを特徴とする請求項1
    〜7のいずれかに記載の光通信機器。
  12. 【請求項12】 前記移動体は、一対の光ファイバ端部
    の距離を可変することで光の減衰状態を調節するための
    光ファイバを組み付け保持することを特徴とする請求項
    1〜7のいずれかに記載の光通信機器。
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