JP2003329938A - Variable wavelength optical filter and wavelength varying method - Google Patents
Variable wavelength optical filter and wavelength varying methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は波長可変光フィルタ
及び波長可変方法に関する。例えば、波長可変フィル
タ、特に誘電体多層膜光フィルタに適用して有用なもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength tunable optical filter and a wavelength tunable method. For example, it is useful when applied to a wavelength tunable filter, especially a dielectric multilayer optical filter.
【0002】[0002]
【従来の技術】波長ルーティングを用いた光通信ネット
ワークの実現には、高速に通過波長を切替可能な波長可
変光フィルタが必要である。誘電体多層膜光フィルタ
は、低温度依存性、低経時変化性等の優れた特性を有す
る上、簡易な機械的切替機構により容易に波長を切り替
えることが可能であるため、上記用途に低コストで適用
可能なものとして従来より汎用化されている。2. Description of the Related Art In order to realize an optical communication network using wavelength routing, a wavelength tunable optical filter capable of switching passing wavelengths at high speed is required. The dielectric multilayer optical filter has excellent characteristics such as low temperature dependence and low aging property, and the wavelength can be easily switched by a simple mechanical switching mechanism. It has been generalized as an applicable one in the past.
【0003】図5に切替機構の従来例を示す。図5に示
すように、ロータ基板1a上に誘電体1bを一体化して
なる誘電体多層膜光フィルタロータ基板1を回転してフ
ィルタ層への光の入射角を変えて透過中心波長を変化さ
せる構造となっている。また、図6に別の従来例を示
す。図6に示すように、フィルタの共振器層がウェッジ
形の誘電体多層膜光フィルタロータ基板2を用いる場合
には、図中矢印で示すようにロータ基板2を直動させる
ことにより光の透過位置を変えて透過中心波長を変化さ
せる機構を備えている。FIG. 5 shows a conventional example of a switching mechanism. As shown in FIG. 5, the dielectric multilayer optical filter rotor substrate 1 in which the dielectric 1b is integrated on the rotor substrate 1a is rotated to change the incident angle of light to the filter layer and change the transmission center wavelength. It has a structure. Further, another conventional example is shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the resonator layer of the filter uses a wedge-shaped dielectric multilayer optical filter rotor substrate 2, the rotor substrate 2 is directly moved as shown by an arrow in the figure to transmit light. It is equipped with a mechanism for changing the transmission center wavelength by changing the position.
【0004】当該フィルタにおいては、入射角が常に一
定であるため、垂直入射を維持すれば偏波依存性の損失
を抑圧することも可能である。In the filter, since the incident angle is always constant, it is possible to suppress the polarization dependent loss if the vertical incidence is maintained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術による
波長可変光フィルタにおいては、目的とする波長を定め
るため、光フィルタを移動して最適位置制御をする必要
がある。位置精度は選択波長の精度に直接影響するた
め、精度の高い波長切替を実現しようとすると閉ループ
制御回路を用いた移動位置決め機構が必要である。しか
し、閉ループ制御方法では、一般に応答速度を上げよう
とすると駆動力を増大させる必要があると共に、機械的
共振を抑圧するための減衰機構も必要となる。In the wavelength tunable optical filter according to the above-mentioned prior art, it is necessary to move the optical filter to perform optimum position control in order to determine the target wavelength. Since the position accuracy directly affects the accuracy of the selected wavelength, a moving positioning mechanism using a closed loop control circuit is required to realize highly accurate wavelength switching. However, in the closed loop control method, generally, when trying to increase the response speed, it is necessary to increase the driving force and also a damping mechanism for suppressing mechanical resonance.
【0006】このため、駆動機構は極めて大きなものと
なり、光通信システムヘの適用阻害要因となっていた。
更に、ウェッジ形の共振器層をもつ波長可変光フィルタ
では、広い帯域を包含するためフィルタロータ基板の大
きさの下限に限界があり、したがって高速動作を実現す
るために必要な慣性質量の低減が困難となっていた。For this reason, the drive mechanism becomes extremely large, which has been a factor that impedes its application to optical communication systems.
Further, in the wavelength tunable optical filter having the wedge-shaped resonator layer, since the wide band is included, the lower limit of the size of the filter rotor substrate is limited, and therefore, the reduction of the inertial mass required for realizing the high speed operation is reduced. It was difficult.
【0007】また、単に2値をとる直動若しくは回転運
動機構を用いて波長選択フィルタを光路中に退避、挿入
を行うメカニズムにおいては、波長選択フィルタの実装
状態に性能が大きく影響され、例えば、コリメート光の
光軸に垂直な方向に回転軸を持つ回転モータを使用した
場合に、光軸に対して波長選択フィルタが傾いて取り付
けられた場合などは所要の性能を確保できない可能性が
あるなどの問題があった。Further, in a mechanism for retracting and inserting the wavelength selection filter in the optical path by using a linear motion mechanism or a rotary motion mechanism that simply takes a binary value, the performance is greatly affected by the mounting state of the wavelength selection filter. When using a rotary motor that has a rotary axis that is perpendicular to the optical axis of the collimated light, the required performance may not be ensured if the wavelength selection filter is installed tilted with respect to the optical axis. There was a problem.
【0008】更に、例えばコリメート光の光軸に平行な
方向に回転軸を持つ回転モータを使用した場合に、それ
ぞれの波長選択フィルタの位置が完全には揃わないた
め、コリメート光のけられが発生し、挿入損失の低下が
問題となっていた。本発明は前述の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、高速で選択波長を
切り替えることの出来る、高性能な波長選択光フィルタ
及び波長可変方法を提供することにある。Further, for example, when a rotary motor having a rotary shaft in a direction parallel to the optical axis of the collimated light is used, the positions of the respective wavelength selection filters are not perfectly aligned, so that the collimated light is eclipsed. However, the decrease in insertion loss has been a problem. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a high-performance wavelength selective optical filter and a wavelength tunable method capable of switching a selective wavelength at high speed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
波長可変光フィルタは、入出力の光ファイバの端部間を
結ぶコリメート光の光軸に沿って、複数の波長選択光フ
ィルタを配置すると共に、駆動機構により各波長選択光
フィルタを独立に移動して少なくとも1つの波長選択フ
ィルタを選択して、上記コリメート光の光路中に出し入
れすることにより波長選択を行う波長可変光フィルタに
おいて、前記駆動機構は、コリメート光の光軸に垂直若
しくは平行な方向に回転軸を有する回転モータ及び該回
転軸に固定されたロータ基板を備え、前記波長選択光フ
ィルタは前記ロータ基板の中心から偏位した位置でロー
タ基板表面に取付治具により配置され、前記波長選択フ
ィルタがコリメート光の光路中に入る位置及び完全に退
避した位置で前記ロータ基板が突き当て停止するストッ
パ機構が設けられた構造を有することを特徴とする。A tunable optical filter according to claim 1 of the present invention comprises a plurality of wavelength selective optical filters along an optical axis of collimated light connecting ends of input and output optical fibers. A wavelength tunable optical filter that performs wavelength selection by moving each wavelength selective optical filter independently by a driving mechanism, selecting at least one wavelength selective filter, and putting the optical fiber in and out of the optical path of the collimated light. The drive mechanism includes a rotation motor having a rotation axis in a direction perpendicular or parallel to the optical axis of the collimated light and a rotor substrate fixed to the rotation axis, and the wavelength selection optical filter is deviated from the center of the rotor substrate. Are placed on the surface of the rotor substrate by a mounting jig at the above positions, and the wavelength selection filter is placed at a position where it enters the optical path of collimated light and a position where it is completely retracted. And having a structure in which the stopper mechanism is provided to stop abutment is over data board.
【0010】本発明の請求項2に係る波長可変光フィル
タは、請求項1記載の前記波長可変光フィルタにおい
て、前記ロータ基板上に位置検出用のロータリエンコー
ダ用のスリットが設けられ、前記スリットを挟むように
光学式エンコーダを配置した構造を有することを特徴と
する。このように構成することにより、任意の波長選択
光フィルタの切り替えが可能となる。また、駆動機構を
分散することにより駆動する対象の慣性モーメントを所
望の値まで低減できる。更に、駆動対象の慣性モーメン
トが小さいことから、減速機構を必要としなくなる。A tunable optical filter according to a second aspect of the present invention is the tunable optical filter according to the first aspect, wherein a slit for a rotary encoder for position detection is provided on the rotor substrate and the slit is provided. It is characterized by having a structure in which an optical encoder is arranged so as to sandwich it. With this configuration, it is possible to switch arbitrary wavelength selection optical filters. Further, by dispersing the drive mechanism, the moment of inertia of the driven object can be reduced to a desired value. Furthermore, since the moment of inertia of the driven object is small, the reduction mechanism is not needed.
【0011】本発明の請求項3に係る波長可変方法は、
請求項1記載の波長可変光フィルタを使用する波長可変
方法おいて、複数の波長選択フィルタのうち目的以外の
波長選択フィルタについて、退避位置にない波長選択フ
ィルタを、回転モータによりロータ基板を回転させて全
部退避位置へ移動させる工程と、予め制御装置のメモリ
上に記載された駆動入力とロータ基板回転位置との関係
情報を参照し、複数の波長選択フィルタのうち目的の波
長選択フィルタを退避された状態からコリメート光の光
路中に入る目的位置まで、回転モータにより回転し、ロ
ータ基板がストッパにより停止させられる工程とから構
成されることを特徴とする。このように構成することに
より、各回転モータの現在位置に係らず、全ての回転モ
ータについて、必ず原点位置からの位置決めを行うこと
が可能となる。A wavelength tunable method according to claim 3 of the present invention comprises:
In the wavelength tunable method using the wavelength tunable optical filter according to claim 1, for a wavelength selection filter other than a target among a plurality of wavelength selection filters, a wavelength selection filter that is not in a retracted position is rotated by a rotary motor to rotate a rotor substrate. To move all of the wavelength selection filters to the retracted position and the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotation position written in the memory of the control device in advance, and the target wavelength selection filter of the plurality of wavelength selection filters is retracted. From a state where the rotor substrate is rotated to a target position in the optical path of the collimated light, the rotor substrate rotates and the rotor substrate is stopped by the stopper. With this configuration, it is possible to perform positioning from the origin position for all rotary motors regardless of the current position of each rotary motor.
【0012】本発明の請求項4に係る波長可変方法は、
請求項2記載の波長可変光フィルタを使用する波長可変
方法において、複数の波長選択フィルタのうち目的以外
の波長選択フィルタについて、退避位置にない波長選択
フィルタを、回転モータによりロータ基板を回転させて
全部退避位置へ移動させる第1の工程と、予め制御装置
のメモリ上に記載された駆動入力とロータ基板回転位置
との関係情報を参照し、複数の波長選択フィルタのうち
目的の波長選択フィルタを退避された状態からコリメー
ト光の光路中に入る目的位置まで、回転モータにより回
転し、ロータ基板がストッパにより停止させられる第2
の工程と、ロータ基板上に位置検出用のロータリエンコ
ーダ用のスリットと光学式エンコーダからの位置検出信
号により波長選択フィルタの最適位置に微調整する第3
の工程とから構成されることを特徴とする。A wavelength tunable method according to claim 4 of the present invention comprises:
The wavelength tunable method using the wavelength tunable optical filter according to claim 2, wherein a wavelength selection filter other than the target wavelength selection filter among the plurality of wavelength selection filters is rotated by rotating the rotor substrate with a rotation motor. By referring to the first step of moving all of them to the retracted position and the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotation position written in the memory of the control device in advance, the target wavelength selection filter among the plurality of wavelength selection filters is selected. From the retracted state to the target position that enters the optical path of the collimated light, the rotation motor rotates and the rotor substrate is stopped by the stopper.
And the step of finely adjusting to the optimum position of the wavelength selection filter by the slit for the rotary encoder for position detection on the rotor substrate and the position detection signal from the optical encoder.
And the process of
【0013】このように構成することにより、コリメー
ト光の光軸に垂直な方向に回転軸を有する回転モータを
使用した場合には、波長選択光フィルタのコリメート光
の光軸からの傾きを補正することが可能となり、またコ
リメート光の光軸に平行な方向に回転軸を有する回転モ
ータを使用した場合に、波長選択フィルタの位置を光軸
に対して最適な位置に揃えることができる。With this configuration, when the rotary motor having the rotary shaft in the direction perpendicular to the optical axis of the collimated light is used, the inclination of the wavelength selective optical filter from the optical axis of the collimated light is corrected. Further, when the rotary motor having the rotary shaft in the direction parallel to the optical axis of the collimated light is used, the position of the wavelength selection filter can be aligned with the optimum position with respect to the optical axis.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細に説明する。
〔実施例1〕本発明の第1の実施例を図1及び図2に示
す。図1は本実施例に係る波長可変光フィルタの構成図
である。図2は本実施例に係る波長可変光フィルタを用
いた波長選択方法の工程を示す説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. [Embodiment 1] A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a wavelength tunable optical filter according to this embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing steps of a wavelength selection method using the wavelength tunable optical filter according to this embodiment.
【0015】図1に示すように、本発明の波長可変光フ
ィルタは、入出力の光ファイバに設置されたコリメータ
10の端部間を結ぶコリメート光の光軸11に沿って、
複数の駆動機構に搭載された波長選択光フィルタ(誘電
体多層膜光フィルタ)13が配置される形態とした。駆
動機構は、コリメート光の光軸11に平行な方向に回転
軸を持つ超音波モータ12を使用し、その回転軸にはロ
ータ基板15を固定した。As shown in FIG. 1, the wavelength tunable optical filter of the present invention has an optical axis 11 of collimated light that connects the ends of a collimator 10 installed in an input / output optical fiber.
The wavelength selection optical filter (dielectric multilayer film optical filter) 13 mounted on a plurality of driving mechanisms is arranged. As the drive mechanism, an ultrasonic motor 12 having a rotation axis in a direction parallel to the optical axis 11 of the collimated light was used, and the rotor substrate 15 was fixed to the rotation axis.
【0016】ロータ基板15の中心から偏位した位置に
は波長選択光フィルタ13が基板表面に取付治具14に
より配置されている。取付治具14にはフィルタが取り
付く分の穴が開いており、その穴に波長選択光フィルタ
13が挿入されて固定されている。更に、波長選択光フ
ィルタ13がコリメート光の光路中に入る位置及び完全
に退避した位置でロータ基板15が突き当て停止するス
トッパ機構17を配置した。At a position deviated from the center of the rotor substrate 15, a wavelength selection optical filter 13 is arranged on the substrate surface by a mounting jig 14. A hole for attaching the filter is opened in the mounting jig 14, and the wavelength selection optical filter 13 is inserted and fixed in the hole. Further, a stopper mechanism 17 is arranged to stop the rotor substrate 15 from abutting at the position where the wavelength selection optical filter 13 enters the optical path of the collimated light and the position where it is completely retracted.
【0017】本実施例に係る波長可変フィルタを使用し
た波長可変方法(以下、波長選択方法という)を図2に
示す。先ず、図2(a)に示すように、複数の波長選択
フィルタのうち目的以外の波長選択フィルタについて、
退避位置にない波長選択フィルタ20を、回転モータ2
2によりロータ基板15を回転させて全部退避位置へ移
動させる。次に、図2(b)に示すように、予め制御装
置のメモリ上に記載された駆動入力とロータ基板回転位
置との関係情報を参照し、複数の波長選択フィルタのう
ち目的の波長選択フィルタ21を退避された状態からコ
リメート光23の光路中に入る目的位置までロータ基板
を回転モータにより回転し、取付治具14がストッパ1
7に当たることにより停止する。FIG. 2 shows a wavelength tuning method using the wavelength tuning filter according to this embodiment (hereinafter referred to as a wavelength selection method). First, as shown in FIG. 2A, regarding a wavelength selection filter other than the target among the plurality of wavelength selection filters,
The wavelength selection filter 20 that is not in the retracted position is attached to the rotary motor 2
The rotor substrate 15 is rotated by 2 to move all to the retracted position. Next, as shown in FIG. 2B, reference is made to the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotational position, which has been written in advance in the memory of the control device, and the target wavelength selection filter of the plurality of wavelength selection filters is selected. The rotor substrate is rotated by the rotary motor from the retracted state of 21 to the target position where it enters the optical path of the collimated light 23, and the attachment jig 14 causes the stopper 1 to move.
It stops by hitting 7.
【0018】目的の波長選択フィルタ21は、一つのフ
ィルタとして選択される場合に限らず、複数のフィルタ
として選択される場合を含む。停止位置は波長選択光フ
ィルタ21がコリメート光23の光軸内に入っているの
で、波長選択が実施される。The target wavelength selection filter 21 is not limited to being selected as one filter, but may be selected as a plurality of filters. Since the wavelength selection optical filter 21 is within the optical axis of the collimated light 23 at the stop position, wavelength selection is performed.
【0019】以上説明した、構成及び選択方法に基づ
き、波長選択フィルタを構成し、選択切り替え動作の確
認を行った結果、本発明の波長可変光フィルタにより設
定した波長選択が実行可能であることが確認された。ま
た、市販の超小型超音波モータ(直径5mm)を使用し
て波長選択フィルタを構成した結果、従来からの大幅な
小型化が確認された。切り替え時間について、1つの波
長選択光フィルタがコリメート光の光路中から退避する
位置までの所要時間は約20ms以下であることが確認
された。Based on the configuration and the selection method described above, the wavelength selection filter is constructed and the selection switching operation is confirmed. As a result, the wavelength selection set by the wavelength tunable optical filter of the present invention can be executed. confirmed. Further, as a result of constructing the wavelength selection filter by using a commercially available ultra-small ultrasonic motor (diameter 5 mm), it was confirmed that the size was significantly reduced from the conventional one. Regarding the switching time, it was confirmed that the time required for one wavelength selective optical filter to retract from the optical path of the collimated light was about 20 ms or less.
【0020】上述の実施例ではコリメート光の光軸11
に平行な方向に回転軸を持つ回転モータを使用する形態
を説明したが、光軸11に垂直な方向に回転軸を持つ回
転モータにより波長選択フィルタ退避、挿入される形態
においても、同一の効果が得られることが確認された。
なお、本発明は、上述の実施例において説明した形態に
限定されるものではなく、例えば駆動機構には直動(リ
ニア)モータも使用可能であり、また超音波モータに限
定されず、電磁駆動型サーボモータ、静電駆動モータな
どが使用可能であり、その主旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更が可能であることは勿論である。In the above embodiment, the optical axis 11 of the collimated light is used.
Although the mode in which the rotary motor having the rotary axis in the direction parallel to the optical axis is used has been described, the same effect is obtained even in the mode in which the wavelength selective filter is retracted and inserted by the rotary motor having the rotary axis in the direction perpendicular to the optical axis 11. It was confirmed that
It should be noted that the present invention is not limited to the forms described in the above embodiments, and for example, a direct drive (linear) motor can be used for the drive mechanism, and the drive mechanism is not limited to the ultrasonic motor, and the electromagnetic drive can be used. Type servo motors, electrostatic drive motors and the like can be used, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0021】[実施例2]本発明の第2の実施例を図3
及び図4に示す。図3は本実施例に係る波長可変光フィ
ルタの構成図である。図4は本実施例に係る波長可変光
フィルタを用いた波長選択方法の工程を示す説明図であ
る。図3に示すように、本発明の波長可変光フィルタ
は、入出力の光ファイバに設置されたコリメータ30の
端部間を結ぶコリメート光の光軸31に沿って、複数の
駆動機構に搭載された波長選択光フィルタ(誘電体多層
膜光フィルタ)33が配置される形態とした。[Embodiment 2] A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
And shown in FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of the wavelength tunable optical filter according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing steps of a wavelength selection method using the wavelength tunable optical filter according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the wavelength tunable optical filter of the present invention is mounted on a plurality of drive mechanisms along an optical axis 31 of collimated light that connects the ends of the collimator 30 installed in the input and output optical fibers. The wavelength selection optical filter (dielectric multilayer film optical filter) 33 is arranged.
【0022】駆動機構は、コリメート光の光軸31に垂
直な方向に回転軸を持つ電磁駆動型サーボモータ(図示
省略)を使用し、その回転軸にはロータ基板32を固定
した。ロータ基板32の中心から偏位した位置には波長
選択光フィルタ33が基板表面に取付治具34にて配置
されている。また、ロータ基板32上に位置検出用のロ
ータリエンコーダ用のスリット35を設け、ロータ基板
32のスリットを挟むように光学式エンコーダ36を配
置した。更に、波長選択光フィルタ33がコリメート光
の光路中に入る位置及び完全に退避した位置でロータ基
板32が突き当て停止するストッパ機構37を設けた。The drive mechanism used was an electromagnetically driven servomotor (not shown) having a rotary shaft in a direction perpendicular to the optical axis 31 of the collimated light, and the rotor substrate 32 was fixed to the rotary shaft. At a position deviated from the center of the rotor substrate 32, a wavelength selection optical filter 33 is arranged on the substrate surface by a mounting jig 34. Further, a slit 35 for a rotary encoder for position detection is provided on the rotor substrate 32, and an optical encoder 36 is arranged so as to sandwich the slit of the rotor substrate 32. Further, a stopper mechanism 37 is provided so that the rotor substrate 32 abuts and stops at the position where the wavelength selection optical filter 33 enters the optical path of the collimated light and the position where it is completely retracted.
【0023】本実施例に係る波長可変フィルタを使用し
た波長可変方法(以下、波長選択方法という)を図4に
示す。先ず、図4(a)に示すように、複数の波長選択
フィルタのうち目的以外の波長選択フィルタについて、
退避位置にない波長選択フィルタ40を、電磁駆動型サ
ーボモータによりロータ基板32を回転させて全部退避
位置へ移動させる。次に、図4(b)に示すように、予
め制御装置のメモリ上に記載された駆動入力とロータ基
板回転位置との関係情報を参照し、複数の波長選択フィ
ルタのうち目的の波長選択フィルタ41を退避された状
態からコリメート光31の光路中に入る位置までロータ
基板を回転モータにより回転し、取付治具34がストッ
パ37に当たることにより停止する。FIG. 4 shows a wavelength tuning method (hereinafter referred to as a wavelength selection method) using the wavelength tunable filter according to this embodiment. First, as shown in FIG. 4A, regarding a wavelength selection filter other than the purpose among the plurality of wavelength selection filters,
The wavelength selection filter 40 that is not in the retracted position is moved to the retracted position by rotating the rotor substrate 32 by an electromagnetically driven servomotor. Next, as shown in FIG. 4 (b), referring to the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotation position, which is written in the memory of the control device in advance, the target wavelength selection filter of the plurality of wavelength selection filters is selected. The rotor substrate is rotated by the rotary motor from the retracted state of 41 to a position where it enters the optical path of the collimated light 31, and the mounting jig 34 comes into contact with the stopper 37 to stop.
【0024】目的の波長選択フィルタ41は、一つのフ
ィルタとして選択される場合に限らず、複数のフィルタ
として選択される場合を含む。最後に、図4(c)に示
すように、ロータ基板32上に設けられたスリット35
と光学式エンコーダ36からの位置検出信号によりフィ
ードバック制御を行い、波長選択光フィルタ41を最適
位置に微調整する。The target wavelength selection filter 41 is not limited to being selected as one filter, but may be selected as a plurality of filters. Finally, as shown in FIG. 4C, the slit 35 provided on the rotor substrate 32.
Feedback control is performed by the position detection signal from the optical encoder 36, and the wavelength selection optical filter 41 is finely adjusted to the optimum position.
【0025】以上説明した、構成及び選択方法に基づ
き、波長選択フィルタを構成し、選択切り替え動作の確
認を行った結果、本発明の波長可変光フィルタにより設
定した波長選択が実行可能であることが確認された。ま
た、市販の超小型モータ(直径5mm)を使用して波長
選択フィルタを構成した結果、従来からの大幅な小型化
が確認された。切り替え時間について、1つの波長選択
光フィルタがコリメート光の光路中から退避する位置ま
での所要時間は約20ms以下であることが確認され
た。また、退避位置からストッパ位置まで波長選択光フ
ィルタを移動し、停止後にエンコーダによる位置検出量
をフィードバックした結果、コリメート光の光軸に対し
て、波長選択光フィルタの面が垂直になるように校正で
き、高性能化が確認された。Based on the configuration and the selection method described above, the wavelength selection filter is configured and the selection switching operation is confirmed. As a result, the wavelength selection set by the wavelength tunable optical filter of the present invention can be executed. confirmed. Further, as a result of constructing the wavelength selection filter using a commercially available ultra-compact motor (diameter: 5 mm), it was confirmed that the size of the wavelength was significantly reduced. Regarding the switching time, it was confirmed that the time required for one wavelength selective optical filter to retract from the optical path of the collimated light was about 20 ms or less. Also, after moving the wavelength selective optical filter from the retracted position to the stopper position and feeding back the position detection amount by the encoder after stopping, calibration is performed so that the surface of the wavelength selective optical filter is perpendicular to the optical axis of the collimated light. It was possible and confirmed to have high performance.
【0026】上述の実施例ではコリメート光の光軸31
に垂直な方向に回転軸を有する回転モータに適用した形
態を説明したが、光軸31に平行な方向に回転軸を有す
る回転モータにより波長選択フィルタを退避、挿入する
形態においても、挿入損失低下の軽減が図られ、また波
長選択光フィルタの小型化も可能になった。なお、本発
明は上述の実施例において説明した形態に限定されるも
のではなく、例えば駆動機構には直動(リニア)モータ
も使用可能であり、また電磁駆動型サーボモータに限定
されず、超音波モータ、静電駆動モータなどが使用可能
であり、その主旨を逸脱しない範囲において、種々の変
更が可能であることは勿論である。In the above embodiment, the optical axis 31 of the collimated light is used.
Although the form applied to the rotary motor having the rotary shaft in the direction perpendicular to the direction has been described, the insertion loss is reduced even in the form in which the wavelength selective filter is retracted and inserted by the rotary motor having the rotary shaft in the direction parallel to the optical axis 31. The wavelength selection optical filter can be miniaturized. It should be noted that the present invention is not limited to the form described in the above embodiment, and for example, a direct drive (linear) motor can be used for the drive mechanism, and the drive mechanism is not limited to the electromagnetic drive type servo motor. It is needless to say that a sonic motor, an electrostatic drive motor, or the like can be used, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0027】本発明は、上述したように、図1〜4に示
された構成を基本特徴とする波長可変光フィルタ及びそ
のフィルタにおける波長変換方法に関するものであり、
複数の回転駆動機構(超音波モータなど)と、その駆動
機構のロータ基板に設置したフィルタと、回転駆動によ
りフィルタが移動したときの移動位置を規定するストッ
パーとを備え、光路上に回転駆動により少なくとも1つ
のフィルタを出し入れすることにより選択波長を変換す
るので、小型でしかも高速で選択波長変換ができ、高信
頼の波長可変光フィルタが実現される。As described above, the present invention relates to a wavelength tunable optical filter having the basic features shown in FIGS. 1 to 4 and a wavelength conversion method in the filter,
It is equipped with a plurality of rotary drive mechanisms (such as ultrasonic motors), a filter installed on the rotor substrate of the drive mechanism, and a stopper that regulates the movement position when the filters are moved by the rotary drive. Since the selected wavelength is converted by inserting / removing at least one filter, it is possible to realize a highly tunable wavelength tunable optical filter which is small in size and can perform the selective wavelength conversion at high speed.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長可変
光フィルタによれば、以下に示すように産業上格段の効
果が得られるものである。駆動機構は、コリメート光の
光軸に垂直若しくは平行な方向に回転軸を有する回転モ
ータ及び該回転軸に固定されたロータ基板を備え、前記
波長選択光フィルタは前記ロータ基板の中心から偏位し
た位置でロータ基板表面に取付治具により配置され、前
記波長選択フィルタがコリメート光の光路中に入る位置
及び完全に退避した位置で前記ロータ基板が突き当て停
止するストッパ機構が設けられた構造とし、また、ロー
タ基板上に位置検出用のロータリエンコーダ用のスリッ
トが設けられ、前記スリットを挟むように光学式エンコ
ーダを配置した構造としたことにより、駆動機構を分散
することにより駆動する対象の慣性モーメントを所望の
値まで低減し、小さな駆動機構で所望の切り替え時間を
実現することが可能となり、装置の大幅な小型化が可能
となった。また、駆動対象の慣性モーメントが小さいこ
とから、減速機構も必要とせず、装置自体の低コスト化
が可能となった。As described above, according to the wavelength tunable optical filter of the present invention, industrially remarkable effects can be obtained as shown below. The drive mechanism includes a rotary motor having a rotary shaft in a direction perpendicular or parallel to the optical axis of the collimated light and a rotor substrate fixed to the rotary shaft, and the wavelength selective optical filter is deviated from the center of the rotor substrate. At a position, which is arranged by a mounting jig on the surface of the rotor substrate, a structure is provided with a stopper mechanism that stops the rotor substrate from abutting at the position where the wavelength selection filter enters the optical path of collimated light and the position where it is completely retracted, Further, a slit for a rotary encoder for position detection is provided on the rotor substrate, and an optical encoder is arranged so as to sandwich the slit, so that the inertial moment of the object to be driven by dispersing the drive mechanism Can be reduced to a desired value, and the desired switching time can be achieved with a small drive mechanism, greatly reducing the size of the device. Reduction became possible. Further, since the moment of inertia of the object to be driven is small, a reduction mechanism is not required, and the cost of the device itself can be reduced.
【0029】更に、上記波長可変光フィルタを使用する
波長可変方法おいて、複数の波長選択フィルタのうち目
的以外の波長選択フィルタについて、退避位置にない波
長選択フィルタを、回転モータによりロータ基板を回転
させて全部退避位置へ移動させる工程と、予め制御装置
のメモリ上に記載された駆動入力とロータ基板回転位置
との関係情報を参照し、複数の波長選択フィルタのうち
目的の波長選択フィルタを退避された状態からコリメー
ト光の光路中に入る目的位置まで、回転モータにより回
転し、ロータ基板がストッパにより停止させられる工程
とから構成されることを特徴とする波長可変切り替え方
法とすることにより、回転モータの全周にわたる位置決
めのためのフィードバック制御を行わないため、任意の
波長選択光フィルタの高速な切り替えが可能となった。
必ず原点位置からの位置決めを行うことが可能となり、
任意の波長選択光フィルタの切り替えの高信頼化が可能
となる。Further, in the wavelength tunable method using the tunable optical filter, for the wavelength selection filters other than the intended one among the plurality of wavelength selection filters, the wavelength selection filter not in the retracted position is rotated by the rotation motor to rotate the rotor substrate. Of the target wavelength selection filter among the plurality of wavelength selection filters by referring to the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotation position, which is stored in advance in the memory of the control device, and the step of moving all the wavelength selection filters to the retracted position. Rotation is performed by the rotation motor to stop the rotor substrate from the stopped state to the target position where it enters the optical path of the collimated light. Since the feedback control for positioning over the entire circumference of the motor is not performed, any wavelength selective optical filter can be used. High-speed switching of it has become possible.
It is possible to position from the origin position without fail.
It is possible to achieve high reliability of switching of arbitrary wavelength selection optical filters.
【0030】また上記工程にロータ基板上に位置検出用
のロータリエンコーダ用のスリットと光学式エンコーダ
からの位置検出信号により波長選択フィルタの最適位置
に微調整する第3の工程を付加した波長可変選択方法と
することにより、回転モータの全周にわたる位置決めの
ためのフィードバック制御を行わないため、任意の波長
選択光フィルタの高速な切り替えが可能となった。コリ
メート光の光軸に垂直な方向に回転軸を有する回転モー
タを使用した場合には、波長選択光フィルタのコリメー
ト光の光軸からの傾きを補正でき、所望の性能が確保で
きるなど高性能化が可能となった。In addition to the above steps, a wavelength tunable selection is added by adding a third step of finely adjusting to the optimum position of the wavelength selection filter by a slit for a rotary encoder for position detection on the rotor substrate and a position detection signal from an optical encoder. By adopting the method, the feedback control for positioning over the entire circumference of the rotary motor is not performed, so that it is possible to switch any wavelength selective optical filter at high speed. When using a rotary motor that has a rotary axis that is perpendicular to the optical axis of the collimated light, the tilt of the wavelength selective optical filter from the optical axis of the collimated light can be corrected, and the desired performance can be secured. Became possible.
【0031】また、コリメート光の光軸に平行な方向に
回転軸を有する回転モータを使用した場合に、波長選択
フィルタの位置を揃えることができるため、挿入損失低
下の軽減が図れ、また波長選択光フィルタの小型化も可
能となり、全体の小型化も可能となる。Further, when the rotary motor having the rotary shaft in the direction parallel to the optical axis of the collimated light is used, the positions of the wavelength selection filters can be aligned so that the insertion loss can be reduced and the wavelength selection can be performed. The optical filter can be downsized, and the entire size can be downsized.
【図1】本発明の第1の実施例における波長可変光フィ
ルタの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a wavelength tunable optical filter according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例における波長選択方法の
工程を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing steps of the wavelength selection method in the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施例における波長可変光フィ
ルタの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a wavelength tunable optical filter according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例における波長選択方法の
工程を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a step of a wavelength selection method according to a second embodiment of the present invention.
【図5】従来技術に係る波長可変光フィルタを概念的に
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing a wavelength tunable optical filter according to a conventional technique.
【図6】従来技術に係る他の波長可変光フィルタを概念
的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing another wavelength tunable optical filter according to the prior art.
1a ロータ基板 1b 誘電体 1 誘電体多層膜光フィルタロータ基板 2 誘電体多層膜光フィルタロータ基板 10 コリメータ 11 光軸 12 回転モータ 13 誘電体多層膜光フィルタ 14 取付治具 17 ストッパ 20 波長選択光フィルタ 21 波長選択光フィルタ 22 回転モータ 23 コリメート光 30 コリメータ 31 コリメート光軸 32 回転モータ 33 誘電体多層膜光フィルタ 34 取付治具 35 スリット 36 光学式エンコーダ 37 ストッパ 40 波長選択光フィルタ 41 波長選択光フィルタ 1a rotor substrate 1b Dielectric 1 Dielectric multilayer film optical filter rotor substrate 2 Dielectric multilayer optical filter rotor substrate 10 Collimator 11 optical axis 12 rotation motor 13 Dielectric multilayer film optical filter 14 Mounting jig 17 Stopper 20 wavelength selective optical filter 21 Wavelength selective optical filter 22 rotary motor 23 Collimated light 30 collimator 31 Collimating optical axis 32 rotation motor 33 Dielectric multilayer film optical filter 34 Mounting jig 35 slits 36 Optical encoder 37 Stopper 40 wavelength selective optical filter 41 wavelength selective optical filter
フロントページの続き (72)発明者 吉田 英二 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 森 邦彦 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ02 AZ06 2H048 GA23 GA25 GA62 GA66 Continued front page (72) Inventor Eiji Yoshida 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Kunihiko Mori 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ02 AZ06 2H048 GA23 GA25 GA62 GA66
Claims (4)
メート光の光軸に沿って、複数の波長選択光フィルタを
配置すると共に、駆動機構により各波長選択光フィルタ
を独立に移動して少なくとも1つの波長選択フィルタを
選択して、上記コリメート光の光路中に出し入れするこ
とにより波長選択を行う波長可変光フィルタにおいて、
前記駆動機構は、コリメート光の光軸に垂直若しくは平
行な方向に回転軸を有する回転モータ及び該回転軸に固
定されたロータ基板を備え、前記波長選択光フィルタは
前記ロータ基板の中心から偏位した位置でロータ基板表
面に取付治具により配置され、前記波長選択フィルタが
コリメート光の光路中に入る位置及び完全に退避した位
置で前記ロータ基板が突き当て停止するストッパ機構が
設けられた構造を有することを特徴とする波長可変光フ
ィルタ。1. A plurality of wavelength selection optical filters are arranged along an optical axis of collimated light connecting end portions of input and output optical fibers, and each wavelength selection optical filter is independently moved by a driving mechanism. A wavelength tunable optical filter that performs wavelength selection by selecting at least one wavelength selection filter and putting it in and out of the optical path of the collimated light,
The drive mechanism includes a rotation motor having a rotation axis in a direction perpendicular or parallel to the optical axis of the collimated light and a rotor substrate fixed to the rotation axis, and the wavelength selection optical filter is deviated from the center of the rotor substrate. A structure is provided in which a stopper mechanism is provided on the surface of the rotor substrate at a predetermined position by a mounting jig, and the rotor substrate abuts and stops at a position where the wavelength selection filter enters the optical path of collimated light and a position where the wavelength selection filter is completely retracted. A tunable optical filter characterized by having.
いて、前記ロータ基板上に位置検出用のロータリエンコ
ーダ用のスリットが設けられ、前記スリットを挟むよう
に光学式エンコーダを配置した構造を有することを特徴
とする波長可変光フィルタ。2. The variable wavelength optical filter according to claim 1, wherein a slit for a rotary encoder for position detection is provided on the rotor substrate, and an optical encoder is arranged so as to sandwich the slit. Tunable optical filter characterized by.
用する波長可変方法おいて、複数の波長選択フィルタの
うち目的以外の波長選択フィルタについて、退避位置に
ない波長選択フィルタを、回転モータによりロータ基板
を回転させて全部退避位置へ移動させる工程と、予め制
御装置のメモリ上に記載された駆動入力とロータ基板回
転位置との関係情報を参照し、複数の波長選択フィルタ
のうち目的の波長選択フィルタを退避された状態からコ
リメート光の光路中に入る目的位置まで、回転モータに
より回転し、ロータ基板がストッパにより停止させられ
る工程とから構成されることを特徴とする波長可変方
法。3. A wavelength tunable method using the wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein a wavelength selection filter which is not in a retracted position is selected from a plurality of wavelength selection filters by a rotary motor. By referring to the process of rotating the rotor substrate to move it all to the retracted position and the relationship information between the drive input and the rotor substrate rotational position written in the memory of the controller in advance, the target wavelength of the plurality of wavelength selection filters is selected. A wavelength tunable method comprising: a step of rotating a selection filter from a retracted state to a target position entering the optical path of collimated light by a rotation motor and stopping a rotor substrate by a stopper.
使用する波長可変方法において、複数の波長選択フィル
タのうち目的以外の波長選択フィルタについて、退避位
置にない波長選択フィルタを、回転モータによりロータ
基板を回転させて全部退避位置へ移動させる第1の工程
と、予め制御装置のメモリ上に記載された駆動入力とロ
ータ基板回転位置との関係情報を参照し、複数の波長選
択フィルタのうち目的の波長選択フィルタを退避された
状態からコリメート光の光路中に入る目的位置まで、回
転モータにより回転し、ロータ基板がストッパにより停
止させられる第2の工程と、ロータ基板上に位置検出用
のロータリエンコーダ用のスリットと光学式エンコーダ
からの位置検出信号により波長選択フィルタの最適位置
に微調整する第3の工程とから構成されることを特徴と
する波長可変方法。4. The wavelength tunable method using the wavelength tunable optical filter according to claim 2, wherein a wavelength selection filter which is not in the retracted position is selected from a plurality of wavelength selection filters other than the target by a rotary motor. Of the plurality of wavelength selection filters, the first step of rotating the rotor substrate to move all to the retracted position and the relational information between the drive input and the rotor substrate rotational position written in the memory of the control device in advance are referred to. From the retracted state of the target wavelength selection filter to the target position where it enters the optical path of the collimated light, the second step in which the rotor substrate is rotated by the rotation motor and the rotor substrate is stopped by the stopper, and the position detection on the rotor substrate is performed. The slit for the rotary encoder and the position detection signal from the optical encoder finely adjust to the optimum position of the wavelength selection filter. A wavelength tunable method comprising the steps of:
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JP2002133573A JP2003329938A (en) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | Variable wavelength optical filter and wavelength varying method |
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Cited By (2)
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WO2016192134A1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Filtering assembly and machine bed |
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-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002133573A patent/JP2003329938A/en active Pending
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