JP2003131146A - 可変光減衰器及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組み立て精度を向上すると共に組み立て時間
を短縮し、減衰量の制御を容易にすることができる可変
光減衰器及び装置を提供する。 【解決手段】 相対向する一対の光学系１３の間に形成
される平行ビーム１４領域に設けられて、当該平行ビー
ム１４を連続的に減衰させる可変光減衰器２０におい
て、略円盤形状を有すると共に円周上の端面に回転中心
から直径方向への突出量及び厚みが円周方向に亘って変
化する遮蔽部３１を有する遮蔽部材３０と、該遮蔽部材
３０を回転させる駆動手段４０とを具備し、前記遮蔽部
材３０の回転に伴い前記遮蔽部３１による平行ビーム１
４の減衰量を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の光学系の間
に形成される平行ビームを連続的に減衰する可変光減衰
器及び装置に関する。

【従来の技術】光通信においては、伝送品質を確保する
ために、光強度を適宜調整する可変光減衰器が必要であ
る。また、近年の通信容量の急激な増加に対応すべく、
光通信分野においては１本の光ファイバに複数の異なる
波長を多重化して伝送を行う波長多重通信や並列多チャ
ンネル通信が普及しており、この波長多重通信及び並列
多チャンネル通信においては、複数のチャンネル信号の
光強度を同じにするために、減衰量の微少な調整や、広
い範囲の減衰量の可変光減衰器が望まれている。このよ
うな可変光減衰器では、フィルターを用いて光を減衰さ
せるものと、シャッターの絞りを調整して光を減衰させ
るものとが提案されている。前者は、光吸収率の異なる
板状のフィルターを用いて、光の吸収量を変化させるこ
とにより透過光を減衰させている。しかしながら、この
ようなフィルターを用いた可変光減衰器では、光の減衰
量を連続的に変化させることが難しく、大型で挿入損失
が多いという問題がある。一方、後者は、特開昭５４−
５４６５１号公報に見られるように、シャッターを絞る
ことにより光の遮断量を連続的に変化させ、光の強度を
適宜調整している。ここで、シャッターの絞りによる可
変光減衰器について説明する。図７は、従来技術に係る
可変光減衰器の平面図である。図示するように、可変光
減衰器１００は、一対の光ファイバ１１の先端にフェル
ール１２がそれぞれ設けられ、このフェルール１２の先
端側に対向してそれぞれ設けられる光学系１３の間に形
成される平行ビーム１４領域に、一対の板状の遮蔽部材
１３１、１３２と、この遮蔽部材１３１、１３２を面方
向に移動して平行ビーム１４の遮蔽量を調整する調整手
段１４０とが設けられている。この調整手段１４０とし
て、一方の遮蔽部材１３１の幅方向両側に設けられたフ
ランジ部１３１ｂと装置本体１１０とに連結して一方の
遮蔽部材１３１を保持するねじ部１４１が設けられてい
る。一対の遮蔽部材１３１、１３２は、その先端が互い
に重なり合うようにけられており、この重なり合う先端
にＶ字状の切り欠き部１３１ａ、１３２ａが互いに対向
するように設けられている。この一対の遮蔽部材１３
１、１３２の切り欠き部１３１ａ、１３２ａを重ね合わ
せることによって菱形の開口部１３３を形成する。そし
て、調整手段１４０に設けられたねじ部１４１を回転さ
せることによって遮蔽部材１３１が面方向に移動するこ
とで開口部１３３の大きさを変化させて平行ビーム１４
の遮蔽量を調整している。図８は、偏心カムを使用した
可変光減衰器の、カムの回転角と減衰量の関係を示す図
で、回転角に対して減衰推量は非線形の関係にあり、回
転角６０°以下の領域では、減衰量の変化が少なく、１
２０°前後では減衰量の変化が大きくなっている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな遮蔽部材の絞りを用いた可変光減衰器では、平行光
学系に使用される光ファイバがシングルモードファイバ
の場合、レンズ径によっても多少異なるが、平行ビーム
の平行光は、０．６〜１．０ｍｍφである。したがっ
て、遮蔽部材の開口部が１ｍｍ前後の大きさであるため
に、遮蔽部材の開口部を平行ビームの平行光に位置合わ
せするのが大変困難であり、位置決め作業に時間がかか
ってしまうという問題がある。また、遮蔽部材の絞りを
用いた可変光減衰器では、開口部の大きさが１．０ｍｍ
前後しかなく、しかも絞りを変化させるねじ部にバック
ラッシュ等のガタがあるため減衰量のバラツキが大きく
なってしまう。また、ねじ部は、ピッチが０．３〜１．
０ｍｍで形成されているため、減衰量の微調整が難しい
という問題がある。さらに、平行ビームの光の強度分布
は、中心部が大きく周辺部が低い所謂ガウス分布となっ
ているため、遮蔽部材の絞りを用いた可変光減衰器で
は、遮蔽板の移動量と減衰量との関係が非線形に変化し
てしまい減衰量の制御が困難であるという問題がある。
特に光の強度分布の低い周辺部側から遮蔽し始める減衰
機構では、移動量と減衰量との関係を線形に変化するよ
うにするには、遮蔽部材の形状を複雑にする必要があり
製造が困難であると共に製造コストがかかるという問題
がある。本発明はこのような事情に鑑み、組み立て精度
を向上すると共に組み立て時間を短縮し、減衰量の制御
を容易にすることができる可変光減衰器及び装置を提供
することを課題とする。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、相対向する一対の光学系の間に形成
される平行ビーム領域に設けられて、当該平行ビームを
連続的に減衰させる可変光減衰器において、略円盤形状
を有すると共に円周上の端面に回転中心から直径方向へ
の突出量及び厚みが円周方向に亘って変化する遮蔽部を
有する遮蔽部材と、該遮蔽部材を回転させる駆動手段と
を具備し、前記遮蔽部材の回転に伴い前記遮蔽部による
平行ビームの減衰量を変化させることを特徴とする可変
光減衰器にある。本発明の第２の態様は、第１の態様に
おいて、前記遮蔽部材の回転角と前記遮蔽部による前記
平行ビームの減衰量との関係が略線形に変化することを
特徴とする可変光減衰器にある。本発明の第３の態様
は、第１又は２の態様において、前記遮蔽部の最も厚い
部分の厚みが前記平行ビームのビーム径よりも大きいこ
とを特徴とする可変光減衰器にある。本発明の第４の態
様は、第１〜３の何れかの態様において、前記遮蔽部材
の円周上の端面には、前記遮蔽部の形成されていない領
域を有することを特徴とする可変光減衰器にある。本発
明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、
前記駆動手段が、回転型アクチュエータであり、該回転
型アクチュエータが回転角を把握することのできるパル
スモータであることを特徴とする可変光減衰器にある。
本発明の第６の態様は、第１〜４の何れかの態様におい
て、前記駆動手段が、回転型アクチュエータと回転角把
握手段とを有することを特徴とする可変光減衰器にあ
る。本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記
回転角把握手段が、前記遮蔽部材と同軸上に設けられた
エンコーダ板及び該エンコーダ板の回転角を把握する測
定手段とからなるエンコーダであることを特徴とする可
変光減衰器にある。本発明の第８の態様は、第１〜７の
何れかの態様において、前記遮蔽部材の少なくとも光を
遮蔽する領域には、熱膨張率の小さな低熱膨張層を有す
ることを特徴とする可変光減衰器にある。本発明の第９
の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記遮蔽
部材の少なくとも光を遮蔽する領域には、低偏波依存性
処理が施されていることを特徴とする可変光減衰器にあ
る。本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様
の可変光減衰器を具備することを特徴とする可変光減衰
装置にある。かかる本発明では、遮蔽部材の円周上の端
面に直交方向への突出量及び厚みが円周方向に亘って変
化する遮蔽部を設けるようにしたため、遮蔽部材の回転
角と減衰量との関係を比較的容易に線形に変化するよう
に近づけることができる。また、遮蔽部材の平行ビーム
に対する位置決めを容易にして組み立て時間及び組み立
て工程を簡略化することができる。さらに、遮蔽部材を
回転させることで減衰量を変化させるためバックラッシ
ュ等のガタの発生を防止することができる。

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施形態に基づ
いて詳細に説明する。 （実施形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る可変
光減衰器を具備する可変光減衰装置の断面図であり、図
２は、平行ビームの強度分布を示すグラフであり、図３
は、遮蔽部材の斜視図である。図１に示すように、本実
施形態の可変光減衰装置１０は、一対の光ファイバ１１
と、光ファイバ１１の先端から照射した光を平行ビーム
１４とする一対の光学系１３と、一対の光学系１３の間
に形成された平行ビーム１４を連続的に減衰させる可変
減衰器２０とを有する。一対の光学系１３は、本実施形
態では、一対の光ファイバ１１の先端側に設けられて、
一方の光ファイバ１１の先端から照射した光を平行ビー
ム１４とし、この平行ビーム１４を他方の光ファイバ１
１に収束させるものであり、例えば、非球面レンズ、セ
ルフォックレンズ等によって構成されている。本実施形
態では、図中左側の光ファイバ１１から射出された光
が、この一対の光学系１３を介して図中右側の光ファイ
バ１１で受光されるようになっている。このように形成
される平行ビーム１４は、本実施形態では、０．６〜
１．０ｍｍφの真円となるようにした。ここで、平行ビ
ーム１４の強度分布を図２に示す。図２に示すように、
平行ビーム１４の強度分布は、模式的にガウス分布で表
すことができる。このような平行ビーム１４を遮蔽する
本実施形態の可変光減衰器２０としては、遮蔽部材３０
と、遮蔽部材３０を回転させる駆動手段４０とを具備す
る。遮蔽部材３０は、図３に示すように、略円盤形状を
有すると共に円周上の端面に回転中心から直径方向への
突出量及び厚みが円周方向に亘って変化する遮蔽部３１
を有し、回転自在に設けられている。遮蔽部３１は、遮
蔽部材の回転に伴い平行ビーム１４の軸を中心として両
側に厚みが漸大するように設けられている。すなわち、
遮蔽部材３０は、回転によって遮蔽部が平行ビーム１４
の軸側から外側に向かって遮蔽するようになっている。
また、遮蔽部材３０の円周上の端面には、遮蔽部３１が
設けられてない領域を有し、その領域では平行ビーム１
４を遮断しないようになっている。さらに、遮蔽部３１
の最も厚い部分は、平行ビーム１４を完全に遮蔽するよ
うな厚みとした。このように遮蔽部材３０は、円周上の
端面に設けられた遮蔽部３１によって平行ビーム１４を
その軸側から遮蔽して平行ビーム１４を減衰させること
ができる。また、遮蔽部材３０の回転によって平行ビー
ム１４を遮蔽する遮蔽部３１の厚みを連続的に変化する
ことができるため、平行ビーム１４を連続的に遮蔽する
ことができる。このような遮蔽部材３０を回転させる駆
動手段４０としては、例えば、超音波モータなどの駆動
モータ等の回転型アクチュエータを挙げることができ、
遮蔽部材３０は回転型アクチュエータの回転軸４１に固
定されている。また、このような可変光減衰装置１０に
は、遮蔽部材３０の回転角を把握する回転角把握手段５
０が設けられている。この回転角把握手段５０は、本実
施形態では、駆動手段４０の回転軸４１に遮蔽部材３０
と共にエンコーダ板５１とエンコーダ板５１の位置を測
定する測定手段５２とからなるエンコーダを設けるよう
にした。このような回転角把握手段５０を構成するエン
コーダは、特に限定されず、例えば、刷子式、光電式及
び磁気式等を挙げることができる。本実施形態では、例
えば、エンコーダ板５１に設けられたマークをスリット
として、測定手段５２をフォトインタラプタとすること
で、光電式のエンコーダとした。また、測定手段５２に
よるエンコーダ板５１のマーク位置検出方法としては、
任意のマーク又は別途設けたマークを原点として検出パ
ルスをカウントすることにより位置の読みとりを行うイ
ンクリメンタル型や、エンコーダ板５１のどの位置のマ
ークであってもマークを読みとるだけで位置検出を行う
ことができるアブソリュート型などを挙げることができ
る。何れの方法によりマークの位置を検出してエンコー
ダ板５１の回転量を把握しても遮蔽部材３０の回転角を
確実に把握することができる。なお、可変光減衰装置１
０にエンコーダからなる回転角把握手段５０を設けず
に、駆動手段４０自体が回転角の把握できるパルスモー
タ等を用いるようにしてもよい。何れにしても、遮蔽部
材３０の回転角を把握することができれば、特に限定さ
れない。また、遮蔽部材３０は、平行ビーム１４を遮蔽
する際、平行ビーム１４が照射されることによって熱膨
張し、この熱膨張による変形で平行ビーム１４の遮蔽量
に誤差が発生する虞があるため、遮蔽部材３０の少なく
とも平行ビーム１４を遮蔽する領域、本実施形態では、
遮蔽部３１に熱膨張率の低い低熱膨張層を設けるか、遮
蔽部３１自体を熱膨張率の低い材料、例えばセラミック
等で形成するのが好ましい。さらに、遮蔽部材３０に
は、遮蔽した平行ビーム１４が反射しないように、遮蔽
部材３０の少なくとも平行ビーム１４を遮蔽する領域、
すなわち、遮蔽部３１表面に光を吸収する加工を施す
か、若しくは遮蔽部３１自体を低反射材料で形成するな
どの低偏波依存性処理を施すようにしてもよい。このよ
うに遮蔽部材３０が平行ビーム１４を反射しないように
することで、偏光依存損失を低減することができる。こ
のように、本実施形態の可変光減衰器２０によれば、遮
蔽部材３０によって平行ビーム１４の軸側及び所定の一
方側から平行ビーム１４を遮蔽することができるため、
遮蔽部材３０の回転角と減衰量との関係を比較的容易に
線形に変化するように近づけることができる。このた
め、回転角の制御を容易にすることができる。また、遮
蔽部材３０の位置決めは、遮蔽部材３０を回転させなが
ら平行ビーム１４を遮蔽して平行ビーム１４の減衰量を
測定し、最も減衰量が多くなる位置で固定して位置決め
固定を行う。このように可変光減衰器２０の位置決めを
行うことで、遮蔽部材３０の平行ビーム１４に対する位
置決めを容易に且つ確実に行うことができる。さらに、
駆動手段４０によって遮蔽部材３０を回転させて減衰量
を調整するため、バックラッシュ等のガタを防止して減
衰量のバラツキを低減することができると共に減衰量の
微調整を容易に行うことができる。ここで、このような
可変光減衰装置１０による減衰状態について詳細に説明
する。なお、図４及び図５は、遮蔽部材による平行ビー
ムの遮蔽状態を示す平行ビームの軸方向及び端面方向の
平面図である。まず、図４（ａ）に示すように、遮蔽部
材３０が回転しない状態、すなわち、遮蔽部３１の円周
上の端面に遮蔽部３１が設けられていない領域が平行ビ
ーム１４に相対向した状態では、平行ビーム１４の全て
が遮蔽部材３０の遮蔽部３１の設けられていない領域を
通過して平行ビーム１４を減衰しない状態となる。すな
わち、一方の光ファイバ１１に入射された光は減衰され
ずに他方の光ファイバ１１から出力される。次に、図４
（ｂ）に示すように、駆動手段４０によって遮蔽部材３
０を所定量回転すると、遮蔽部３１の厚さが最も薄い部
分が平行ビーム１４内に所定方向から突出して平行ビー
ム１４を所定量遮蔽する。これにより一方の光ファイバ
１１に入射された光は所定量減衰されて他方の光ファイ
バ１１から出力される。次に、図４（ｃ）に示すよう
に、駆動手段４０によって遮蔽部材３０をさらに回転す
ると、遮蔽部３１の平行ビーム１４を遮蔽する領域は平
行ビーム１４の逆側まで突出し、平行ビーム１４の軸を
中心として両側に広がるように厚さが厚くなるため、遮
蔽部３１によってさらに平行ビーム１４の軸側を遮蔽す
る面積が大きくなる。これにより、一方の光ファイバ１
１に入射された光はさらに減衰されて他方の光ファイバ
１１から出力される。次に図５（ａ）に示すように、駆
動手段４０によって遮蔽部材３０をさらに回転すると、
遮蔽部３１の平行ビーム１４を遮蔽する領域はさらに厚
さが厚くなり、遮蔽部３１によってさらに平行ビーム１
４の軸側を遮蔽する面積が大きくなる。これにより、一
方の光ファイバ１１に入射された光はさらに減衰されて
他方の光ファイバ１１から出力される。そして、図５
（ｂ）に示すように、駆動手段５０によってさらに遮蔽
部材３０を回転移動することにより、遮蔽部３１の厚さ
が最も厚い領域で平行ビーム１４を遮蔽する。これによ
り、平行ビーム１４は完全に遮蔽される。このように本
実施形態の可変光減衰装置１０では、駆動手段４０が駆
動する遮蔽部材３０の回転位置によって平行ビーム１４
の減衰量を連続して制御することができる。また、この
ように可変光減衰装置１０によって平行ビームを遮蔽し
た際の遮蔽部材３１の回転角と平行ビームの減衰量との
関係を図６に示す。図６（ａ）に示すように、遮蔽部材
３０の回転角と平行ビーム１４の減衰量との関係は略線
形に変化するようになっており、減衰量の制御を遮蔽部
材３０の回転角の制御によって容易に行うことができ
る。なお、本実施形態では、遮蔽部材３０の遮蔽部３１
は、円周方向に亘って厚みが直線的に変化するようにし
たが、これに限定されず、例えば、円周方向に亘って曲
線的に変化するように形成してもよい。図６（ｂ）は、
カム半径を２ｍｍ、ビーム径を０．８φとし曲線形状に
遮蔽部３１を形成した例で、外周の原点位置から外周方
向に０．３ｍｍの位置までカムの幅は、約２ｍｍで、
０．３ｍｍから１．０ｍｍまでは、幅が２．０ｍｍから
１．０ｍｍまで曲線的に変化し、その先６ｍｍまで約
１．０ｍｍから２．４ｍｍまで直線的に増加する。この
ように形成することで、図６（ｃ）に示すように、遮蔽
部材の回転角と減衰量との関係をさらに線形に変化する
ように近づけることができ、減衰量の制御をさらに容易
に行うことができる。 （他の実施形態）以上、本発明の実施形態１を説明した
が、可変光減衰器及び装置の基本的構造はこれに限定さ
れるものではない。例えば、上述した実施形態１では、
遮蔽部材３０の遮蔽部３１は、遮蔽部３１の設けられて
いない領域から設けられている領域に突出するようにし
たが、これに限定されず、遮蔽部の円周方向に亘って漸
大又は漸小するように突出量が変化するようにしてもよ
い。また、実施形態１の遮蔽部材３０では、平行ビーム
１４の減衰範囲を平行ビーム１４を遮蔽しない状態から
完全に遮蔽する状態までとしたが、これに限定されず、
平行ビーム１４の減衰量範囲によって遮蔽部３１の厚み
や設ける領域等を適宜変更するようにしてもよい。

【発明の効果】以上説明したように、本発明の可変光減
衰器及び装置によれば、遮蔽部材の円周上の端面に直交
方向への突出量及び厚みが円周方向に亘って変化する遮
蔽部を設けるようにしたため、遮蔽部材の回転角と減衰
量との関係を比較的容易に線形に変化するように近づけ
ることができる。これにより、平行ビームの減衰量の制
御を容易に行うことができる。また、遮蔽部材の平行ビ
ームに対する位置決めを容易にして組み立て時間及び組
み立て工程を簡略化することができる。さらに、遮蔽部
材を回転させることで減衰量を変化させるためバックラ
ッシュ等のガタの発生を防止することができ、減衰量の
微調整を容易に且つ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る可変光減衰器を具備
する可変光減衰装置の一部断面図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る平行ビームの強度分
布を示す図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る遮蔽部材の斜視図で
ある。

【図４】本発明の実施形態１に係る遮蔽部材による平行
ビームの遮蔽状態を示す平行ビームの軸方向及び端面方
向の平面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係る遮蔽部材による平行
ビームの遮蔽状態を示す平行ビームの軸方向及び端面方
向の平面図である。

【図６】本発明の実施形態１に係る遮蔽部材の回転角と
平行ビームの減衰量との関係を示すグラフである。

【図７】従来技術に係る可変光減衰器の平面図である。

【図８】偏心カムを使用した可変光減衰器の、カムの回
転角と減衰量の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ 可変光減衰装置 １１ 光ファイバ １３ 光学系 １４ 平行ビーム ２０ 可変光減衰器 ３０ 遮蔽部材 ３１ 遮蔽部 ４０ 駆動手段 ５０ 回転角把握手段 ５１ エンコーダ板 ５２ 測定手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する一対の光学系の間に形成され
   る平行ビーム領域に設けられて、当該平行ビームを連続
   的に減衰させる可変光減衰器において、 略円盤形状を有すると共に円周上の端面に回転中心から
   直径方向への突出量及び厚みが円周方向に亘って変化す
   る遮蔽部を有する遮蔽部材と、該遮蔽部材を回転させる
   駆動手段とを具備し、前記遮蔽部材の回転に伴い前記遮
   蔽部による平行ビームの減衰量を変化させることを特徴
   とする可変光減衰器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変光減衰器において、
   前記遮蔽部材の回転角と前記遮蔽部による前記平行ビー
   ムの減衰量との関係が略線形に変化することを特徴とす
   る可変光減衰器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の可変光減衰器にお
   いて、前記遮蔽部の最も厚い部分の厚みが前記平行ビー
   ムのビーム径よりも大きいことを特徴とする可変光減衰
   器。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか記載の可変光減衰
   器において、前記遮蔽部材の円周上の端面には、前記遮
   蔽部の形成されていない領域を有することを特徴とする
   可変光減衰器。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか記載の可変光減衰
   器において、前記駆動手段が、回転型アクチュエータで
   あり、該回転型アクチュエータが回転角を把握すること
   のできるパルスモータであることを特徴とする可変光減
   衰器。
6. 【請求項６】 請求項１〜４の何れか記載の可変光減衰
   器において、前記駆動手段が、回転型アクチュエータと
   回転角把握手段とを有することを特徴とする可変光減衰
   器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の可変光減衰器において、
   前記回転角把握手段が、前記遮蔽部材と同軸上に設けら
   れたエンコーダ板及び該エンコーダ板の回転角を把握す
   る測定手段とからなるエンコーダであることを特徴とす
   る可変光減衰器。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れか記載の可変光減衰
   器において、前記遮蔽部材の少なくとも光を遮蔽する領
   域には、熱膨張率の小さな低熱膨張層を有することを特
   徴とする可変光減衰器。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れか記載の可変光減衰
   器において、前記遮蔽部材の少なくとも光を遮蔽する領
   域には、低偏波依存性処理が施されていることを特徴と
   する可変光減衰器。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９の何れか記載の可変光減
    衰器の可変光減衰器を具備することを特徴とする可変光
    減衰装置。