JP2001305439A - 光通信機器 - Google Patents

光通信機器

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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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政雄 春日
Akihiro Iino
朗弘 飯野
Tomohiro Shimada
友弘 島田
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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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