JP2005049742A - 可変光減衰器 - Google Patents

Abstract

【課題】 信号光の減衰量の制御精度が高く、小型で分解能も高い可変光減衰器を提供する。
【解決手段】 入力用及び出射用の光ファイバ３５、３６を保持した光ファイバアレイ３２の前面にレンズアレイ３８を取り付ける。レンズアレイ３８は、光ファイバ３５から出射された信号光４５を平行光あるいは収束光に変換する入力用レンズ４０ａと、戻ってきた平行光を集光させて光ファイバ３６に結合させる出力用レンズ４０ｂを有する。レンズアレイ３８を備えた光ファイバアレイ３２の前方には、直角二等辺三角形状をした直角プリズム３４が配置され、光ファイバ３５から出射された信号光４５は直角プリズム３４で２回全反射して戻り、光ファイバ３６へ入射する。レンズアレイ３８と直角プリズム３４の間には、透明な矩形状をした回動ブロック３３が設けられており、往きの信号光４５と戻りの信号光４５は回動ブロック３３を通過することによって光軸をシフトさせられる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光の減衰量を調節することができる可変光減衰器に関する。

図１は従来例１の可変光減衰器（特許文献１）の原理を示す概略図である。この可変光減衰器１は、入力用及び出力用の光ファイバ２、３と、レンズ４と、レンズ４の焦点位置に配置されたミラー５と、当該ミラー５を光軸の方向に移動させるための駆動部６とを備えている。しかして、入力用光ファイバ２を伝搬してきた信号光７が入力用光ファイバ２のコア端面から出射されると、この信号光７はレンズ４の光軸から外れた位置でレンズ４を透過し、レンズ４により平行光束に変換されると共に信号光７の進む方向がレンズ４の光軸に対して傾けられる。レンズ４を透過した信号光７は、ミラー５によってレンズ４側へ向けて反射され、再びレンズ４の光軸から外れた位置でレンズ４を透過する。レンズ４を再度透過した信号光７は、レンズ４により集光させられると共に信号光７の進む方向がレンズ４の光軸に平行な方向に曲げられ、出力用光ファイバ３に結合される。

この可変光減衰器１にあっては、駆動部６によってミラー５の角度を制御することで、出力用光ファイバ３に入射する信号光７の光軸を出力用光ファイバ３の光軸からオフセットさせ、それによって入力用光ファイバ２と出力用光ファイバ３との光結合効率を変化させ、出力用光ファイバ３から取り出される信号光７の減衰量を可変にしている。

図２は従来例２の別な可変光減衰器（特許文献２）の構造を示す一部破断した斜視図である。この可変光減衰器１１にあっては、支持部１２の上面に遮蔽壁１３を介して２つの溝１４、１５を凹設してあり、溝１４に入力用光ファイバ１６を納めると共に溝１５に出力用光ファイバ１７を納め、溝１４、１５に納められた入力用及び出力用の光ファイバ１６、１７の端面にはそれぞれレンズ（図示せず）を設けている。支持部１２の上面のうち、溝１４、１５よりも一段低くなった箇所には、直交する２面のミラー１８、１９からなる光反射体２０が支持されており、光反射体２０は、アクチュエータ２１によって光ファイバ１６、１７の光軸方向に沿って移動させられる。

しかして、この可変光減衰器１１にあっては、入力用光ファイバ１６から出射された信号光は一方のレンズによって集光され、光反射体２０のミラー１８、１９によって２回反射されて元の方向へ戻り、他方のレンズで集光されて出力用光ファイバ１７に結合される。そして、アクチュエータ２１によって入力用及び出力用光ファイバ１６、１７と光反射体２０との距離を変化させることによって入力用光ファイバ１６と出力用光ファイバ１７との結合効率を調整し、出力用光ファイバ１７から取り出される信号光の減衰量を可変にしている。

しかしながら、従来例１と従来例２のいずれにおいても、光ファイバとの相対位置精度が要求されるミラーを回転させたり、移動させたりする構造となっていたので、可変光減衰器の組み立てや調整が困難であり、結果として性能がばらつく問題があった。また、製造段階でミラーが正しく調整されていたとしても、ミラーを繰り返し駆動しているうちにミラーの位置のバラツキが大きくなる恐れがあった。

さらに、従来例１の可変光減衰器では、減衰調整分解能を決定する光軸のオフセット分解能は、２ｆξ（ただし、ｆはレンズの焦点距離、ξはミラー角制御分解能である。）となるので、ミラー角制御分解能が十分でない場合には、ｆ値を小さくする必要があった。しかし、従来例１のような構造では、レンズ収差が制約となるため、高分解能、高精度の可変光減衰器を実現することは困難であった。

また、従来例２の可変光減衰器の場合には、光ファイバからの出射光束をほぼコリメート状態にすることで制御分解能を高めることが可能であるが、適当な減衰レンジを得るためには、駆動ストロークを大きくする必要があり、可変光減衰器のサイズが大きくなっていた。逆に、レンズの焦点距離を短くして光ファイバからの出射光束を絞るようにすれば、可変光減衰器のサイズを小さくすることができるが、制御分解能は低下するという欠点があった。

特開２０００−１３１６２６号 特開２００２−２２１６７６号

本発明は、上記のような従来例に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光の減衰量の制御精度が高く、小型で分解能も高い可変光減衰器を提供することにある。

本発明にかかる可変光減衰器は、少なくとも一対の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束の全体又は一部を対をなす他方の光伝送路に光結合させるようにした可変光減衰器において、前記光伝送路どうしを光結合させている光路内に、透光性部材を角度変更可能に配置したことを特徴としている。ここで光伝送路としては、光ファイバ、光導波路などを用いることができる。

本発明の実施態様においては、前記透光性部材の角度を変更すると、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束が前記透光性部材に入射する角度又は透光性部材から出射する角度のうち少なくとも一方の角度が変化するようになっている。

本発明の別な実施態様においては、前記透光性部材は、対をなす光伝送路の各光軸を含む平面に垂直な方向を向いた回転軸の回りで角度変更可能となっている。

本発明のさらに別な実施態様においては、前記各光伝送路の端面に対向する位置に入出射光束を制御するためのレンズ又は回折格子を設けている。

本発明のさらに別な実施態様においては、前記透光性部材の角度を変更させるためのアクチュエータを備えている。ここでアクチュエータとしては特に限定されるものではないが、例えばボイスコイルモータ、電磁モータ、超音波モータ、ＭＥＭＳ技術を用いて作製されたアクチュエータ、圧電バイモルフなどを用いることができる。

本発明のさらに別な実施態様においては、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射され他方の光伝送路に入射する光束の減衰量を検知するためのモニター手段を備えている。

本発明のさらに別な実施態様においては、前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが互いに平行な平面によって構成されている。

本発明のさらに別な実施態様においては、２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路を横切るように１つの透光性部材を配置している。

本発明のさらに別な実施態様においては、２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路にそれぞれ個別に透光性部材を配置している。

本発明のさらに別な実施態様においては、２対以上の光結合された光伝送路を備え、前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面のうち少なくとも一方の面が湾曲面又は屈曲面となっている。

本発明のさらに別な実施態様においては、前記各光伝送路は互いに平行に配置されて一体化されており、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束を対をなす光伝送路の他方の光伝送路に光結合させるための折返し光学部品を有し、前記透光性部材は前記各光伝送路と前記折返し光学部品との間に配置されている。折返し光学部品としては、少なくとも２つの反射面を有するミラー部材、直角プリズム、屋根型プリズムなどが含まれる。

本発明のさらに別な実施態様は、前記折返し光学部品を有する実施態様において、前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが、いずれも平面によって構成され、光束が出射する面は光束が入射する面に対して傾いている。

本発明のさらに別な実施態様は、前記折返し光学部品を有する実施態様において、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束は、一方の光伝送路から前記折返し光学部品に向かう光路と、前記折返し光学部品で反射されて対をなす光伝送路の他方の光伝送路へ向かう光路とで前記透光性部材を２度透過するものである。

本発明のさらに別な実施態様は、前記折返し光学部品を有する実施態様において、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束は、一方の光伝送路から前記折返し光学部品に向かう光路と、前記折返し光学部品で反射されて対をなす光伝送路の他方の光伝送路へ向かう光路とで前記透光性部材を２度透過し、前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが、互いに平行な平面によって構成されている。

本発明のさらに別な実施態様は、前記折返し光学部品を有する実施態様において、２対以上の光結合された光伝送路を備え、前記各光伝送路は一定ピッチで一列に配列されたものである。

本発明のさらに別な実施態様は、前記折返し光学部品を有する実施態様において、２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす各光伝送路のうち一方の光伝送路を一列に配列し、対をなす各光伝送路の他方の光伝送路を一列に配列し、前記一方の光伝送路の配列方向と前記他方の光伝送路の配列方向とを互いに平行としたものである。

なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

本発明の可変光減衰器にあっては、光伝送路どうしを光結合させている光路内に透光性部材を角度変更可能に配置しているので、透光性部材の角度を変化させると、一方の光伝送路から出射された光束が透光性部材に入射する角度又は透光性部材から出射する角度のうち少なくとも一方の角度が変化し、それによって透光性部材を透過した光束の光軸がシフトさせられる。その結果、他方の光伝送路に入射する光束の光軸がオフセットし、他方の光伝送路に結合される光量を制御することができる。

また、本発明の可変光減衰器によれば、光量調整（又は減衰量調整）の分解能は透光性部材の角度制御分解能以外にも透光性部材の入射面と出射面との間の板厚を薄くすることによって向上させることができるので、高分解能で小型の可変光減衰器を製作することができる。さらに、その構造上、狭ピッチの光伝送路にも適用可能で多チャンネル化も可能になる。

透光性部材は、対をなす光伝送路の各光軸を含む平面に垂直な方向を向いた回転軸の回りで角度変更させることにより、光の減衰量を高精度で調整することができる。

また、各光伝送路の端面に対向する位置に入出射光束を制御するためのレンズ又は回折格子を設けておけば、対をなす光伝送路間における光の損失を小さくできる。

また、透光性部材の角度を変更させるためのアクチュエータを設ければ、透光性部材をアクチュエータで駆動することができ、可動光減衰器のケーシング等を開くことなく減衰量を調整することが可能になる。

さらに、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射され他方の光伝送路に入射する光束の減衰量を検知するためのモニター手段を設けておけば、減衰量をモニターしながら調整することができ、減衰量を高精度に調整することができる。

また、透光性部材を光束が透過する際に、透光性部材に光束が入射する面と透光性部材から光束が出射する面とを互いに平行な平面によって構成すれば、透光性部材の位置が任意の方向に平行移動するように位置ずれしても、減衰量が影響を受けないようにすることができる。よって、可変光減衰器の組立精度の要求度を緩和することができ、可変光減衰器の組立を容易にすることができる。

２対以上の光結合された光伝送路を備えている場合において、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路を横切るように１つの透光性部材を配置しておけば、複数対の光伝送路間の減衰量を一括して調整することができる。あるいは、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路にそれぞれ個別に透光性部材を配置しておけば、複数対の光伝送路間の減衰量を個別に調整することが可能になる。

さらに、２対以上の光結合された光伝送路を備えている場合において、透光性部材に光束が入射する面と透光性部材から光束が出射する面のうち少なくとも一方の面を湾曲面又は屈曲面によって形成すれば、その湾曲面又は屈曲面のプロファイルによって各光伝送路毎の減衰量を任意の比率で変化させることができる。

また、発明のさらに別な実施態様においては、各光伝送路を互いに平行に配置して一体化し、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束を対をなす光伝送路の他方の光伝送路に光結合させるための折返し光学部品を設け、透光性部材を各光伝送路と折返し光学部品との間に配置すれば、各光伝送路を一方にまとめることができるので、可変光減衰器を小型化することができる。また、各光伝送路が一体化されるので、光伝送路の取り扱いも簡単になる。

また、透光性部材に光束が入射する面と透光性部材から光束が出射する面とがいずれも平面によって構成され、光束が出射する面を光束が入射する面に対して傾けてあれば、透光性部材の回転角度と減衰量との関係を直線に近づけることが可能になる。

さらに、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束が、一方の光伝送路から折返し光学部品に向かう光路と、折返し光学部品で反射されて対をなす光伝送路の他方の光伝送路へ向かう光路とで前記透光性部材を２度透過するようにすれば、透光性部材の一定角度の傾きに対する減衰量の変化を大きくすることができる。

上記折返し光学部品を備えた実施態様において、往き側の光路と戻り側の光路で２度透光性部品を透過する物で、透光性部材に光束が入射する面と透光性部材から光束が出射する面とを互いに平行な平面によって構成してあれば、透光性部材の回転軸が傾いていたり、透光性部材が平行移動するように位置ずれしていたりしても減衰量が影響を受けないようにすることができる。よって、可変光減衰器の組立精度の要求度を緩和することができ、可変光減衰器の組立を容易にすることができる。

また、互いに平行に配置された２対以上の光結合された光伝送路を一定ピッチで一列に配列すれば、可変光減衰器を薄型化することができる。

一方、対をなす各光伝送路のうち一方の光伝送路を一列に配列し、対をなす各光伝送路の他方の光伝送路を一列に配列し、一方の光伝送路の配列方向と他方の光伝送路の配列方向とを互いに平行とすれば、光伝送路を２段に配置することができるので、一体化された光伝送路をコンパクト化することができる。さらに、ここに用いる透光性部材も小型化することができ、可変光減衰器をより小型化することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

図３は本発明の実施例１による可変光減衰器３１の構造を示す斜視図、図４はその断面図である。この可変光減衰器３１は、主として、光ファイバアレイ３２、透光性を有する回動ブロック３３、レンズアレイ３８、および直角プリズム３４によって構成されている。

光ファイバアレイ３２は、光通信回線につながる２本の光ファイバ、すなわち入力用光ファイバ３５と出力用光ファイバ３６の端部を一定間隔をあけて平行に並べたものを樹脂製のホルダー３７で保持して一体化させたものである。レンズアレイ３８は、ホルダー３７の前面に取り付けられている。レンズアレイ３８は、透明な基板３９の表面に球面レンズ又は非球面レンズからなる入力用レンズ４０ａ（マイクロレンズ）と出力用レンズ４０ｂ（マイクロレンズ）を設けたものであり、入力用レンズ４０ａと出力用レンズ４０ｂは、その光軸間距離が両光ファイバ３５、３６の端部の光軸間距離と等しくなるように配置されている。レンズアレイ３８は、接着剤等によってホルダー３７の前面に固着されており、入力用レンズ４０ａ及び出力用レンズ４０ｂの光軸は、それぞれ入力用光ファイバ３５及び出力用光ファイバ３６の光軸に一致している。また、基板３９の厚みは両レンズ４０ａ、４０ｂの焦点距離にほぼ等しくなっており、両レンズ４０ａ、４０ｂの主平面と両光ファイバ３５、３６の端面との距離は、両レンズ４０ａ、４０ｂの焦点距離に等しくなっている。

ここで、入力用光ファイバ３５及び出力用光ファイバ３６のコア半径をｒc、開口数をＮＡとし、基板３９の厚みをＴとすれば、入力用レンズ４０ａ及び出力用レンズ４０ｂの半径Ｒを、
Ｒ≧ｒc＋Ｔ・tan（arcsinＮＡ）
とすることにより、入力用光ファイバ３５から出射された信号光をほぼ１００％入力用レンズ４０ａに入射させて平行光に変換することができ、また、戻ってきた平行光をほぼ１００％出力用レンズ４０ｂに入射させて出力用光ファイバ３６に入射させることができる。

直角プリズム３４は、透光性を有するガラスや樹脂などによって製作されており、市販品を用いることができる。直角プリズム３４は、平面視で直角二等辺三角形状をしており、互いに直交する２面が光を全反射させるための反射面４１、４２となり、反射面４１、４２に対して４５°の角度をなす面が入出射面４３となっている。直角プリズム３４は、入出射面４３が両光ファイバ３５、３６の各光軸に垂直となるようにして、かつ、入力用光ファイバ３５の光軸の延長上に反射面４１が位置し、出力用光ファイバ３６の光軸の延長上に反射面４２が位置するようにして、光ファイバアレイ３２の前方に配置されている。

回動ブロック３３は、透光性を有する樹脂又はガラスからなるブロックであって、光ファイバアレイ３２前面のレンズアレイ３８と直角プリズム３４との間に配置されている。回動ブロック３３は、直角プリズム３４が直角二等辺三角形に見える方向（垂直方向）に平行な回転軸４４を中心として回動自在となっている。実施例１では、回動ブロック３３は、レンズアレイ３８に対向する面（前面）と直角プリズム３４に対向する面（後面）とが平行になっていて、好ましくは直方体に形成されている。また、実施例１では、回動ブロック３３は、入力用光ファイバ３５の光軸の延長上と出力用光ファイバ３６の光軸の延長上とに跨って配置されている。この回動ブロック３３は、手動により、あるいは、アクチュエータ（アクチュエータの具体例については後述する。）を用いて回転軸４４の回りに回動させられるようになっており、角度調整された状態で固定できるようになっている。

しかして、回動ブロック３３を初期設定角度（すなわち、図４に示すように、回動ブロック３３の前面がレンズアレイ３８と平行で、回動ブロック３３の後面が直角プリズム３４の入出射面４３に平行な状態）で固定した場合には、図４に示すように、入力用光ファイバ３５内を伝搬してきて入力用光ファイバ３５のコア端面から出射された信号光４５は、入力用レンズ４０ａによって平行光に変換され、平行光となった信号光４５は回動ブロック３３を真っ直ぐに通過して入出射面４３から直角プリズム３４内に進入する。直角プリズム３４内に入射した信号光４５は反射面４１、４２で２回全反射して元の方向に戻り、再び回動ブロック３３を真っ直ぐに通過して出力用レンズ４０ｂに入射し、出力用光ファイバ３６に結合される。この場合には、入力用光ファイバ３５と出力用光ファイバ３６との光結合効率がほぼ１００％、つまり減衰量がほぼ０ｄＢとなる。

これに対し、図５に示すように、回動ブロック３３を回転軸４４（回転軸４４は図５のＺ軸方向と平行になっている。）の回りに回動させて初期設定角度から傾けると、入力用光ファイバ３５から出射された信号光４５は、入力用レンズ４０ａによって平行光に変換され、平行光となった信号光４５は、回動ブロック３３を通過してその前面と後面によって２度屈折する。回動ブロック３３に入射する前の信号光４５と通過後の信号光４５とでは、光軸は互いに平行となっているが、回動ブロック３３の傾きに応じて光軸がδoだけシフトする。そのため、信号光４５が直角プリズム３４の反射面４１に入射する位置が変化する。この信号光４５は、反射面４１、４２で２回全反射して元の方向に戻り、再び回動ブロック３３を通過する。そして、戻りの信号光４５は、回動ブロック３３の後面と前面で２度屈折し、往きの信号光４５が回動ブロック３３を通過した時と反対向けに光軸がδoだけシフトする。回動ブロック３３を通過した信号光４５はレンズアレイ３８に達し、出力用レンズ４０ｂに入射した信号光４５だけが出力用光ファイバ３６のコア端面に入射し、出力用光ファイバ３６に結合される。

直角プリズム３４で全反射して元の方向へ戻ってきた信号光４５が出力用レンズ４０ｂに入射する位置は、図５から分かるように、回動ブロック３３を通過することによる光軸のシフト量δoの２倍（２δo）だけオフセットし、戻ってきた信号光４５の一部だけが出力用レンズ４０ｂを通過して出力用光ファイバ３６に結合される。従って、回動ブロック３３の回転角度を変化させて回動ブロック３３を通過する信号光４５のシフト量δoを調整することにより、入力用光ファイバ３５と出力用光ファイバ３６との光結合効率や信号光４５の減衰量を任意に調整することができる。

この可変光減衰器３１によれば、回動ブロック３３のＺ軸回りにおける回転角度を調整することによって可変光減衰器３１による信号光の減衰量を高精度に調整することができる。しかも、この可変光減衰器３１では位置精度の必要な直角プリズム３４が固定されているので、可変光減衰器３１の組立てや調整が簡単になる。しかも、直角プリズム３４を駆動する必要がないので、駆動しているうちに直角プリズム３４の位置がずれたり、調整が狂ってくるといった不都合もない。

また、この可変光減衰器３１では、回動ブロック３３の前面と後面との間の幅を小さくすれば、回動ブロック３３を１°だけ回転させたときのシフト量δoの変化を小さくすることができるので、減衰量を調整する際の分解能を高くすることができる。よって、可変光減衰器３１のサイズを大きくすることなく、減衰量の調整の分解能を高くすることができ、高精度、高分解能で、かつ、小型の可変光減衰器３１を製作することができる。

実施例１では、回動ブロック３３の前面と後面とが平行になっているので、図５から明らかなように、回動ブロック３３が、両光ファイバ３５、３６の光軸方向と平行な方向（Ｘ軸方向）や両光ファイバ３５、３６の光軸に垂直な方向（すなわち、図５の紙面に平行なＹ軸方向や、紙面に垂直なＺ軸方向）に位置ずれ（＝平行移動）していても、直角プリズム３４から戻ってきて出力用光ファイバ３６に結合される信号光の光量は影響を受けることがない。そのため、可変光減衰器３１の調整が容易に行える構造となっている。

また、可変光減衰器３１では、図６に示すように、両光ファイバ３５、３６端部の光軸を含む平面と、反射面４１及び反射面４２に垂直な平面とが同一平面（ＸＹ平面）に平行となり、回動ブロック３３の回転軸４４が当該平面に垂直（Ｚ軸方向）となるように組み立てることが望ましい。しかし、この実施例１では、回動ブロック３３の前面と後面とが平行になっているので、図７に示すように、回動ブロック３３の回転軸４４がＹ軸方向の回りに傾いていても、往きの信号光４５の光軸のずれと戻りの信号光４５の光軸のずれとがキャンセルされるため、直角プリズム３４から戻ってきて出力用光ファイバ３６に結合される信号光４５のレンズ入射位置は影響を受けることがなく、出力用光ファイバ３６に入射する光量が変化することがない。同じように、回動ブロック３３の回転軸４４がＸ軸方向の回りに傾いている場合も、直角プリズム３４から戻ってきて出力用光ファイバ３６に結合される信号光４５のレンズ入射位置が影響を受けることがなく、出力用光ファイバ３６に入射する光量が変化することがない。

よって、この実施例１の可変光減衰器３１では、回動ブロック３３の組立時に要求される厳密性が緩和され、組立精度の許容度が大きいので、組み立て作業が容易になり、コストを安価にすることが可能になる。

つぎに、上記回動ブロック３３を回転させるためのアクチュエータについて説明する。図８は回動ブロック３３を回動させるためのプリズム回転装置４９を備えた可変光減衰器３１の概略断面図である。図８に示す可変光減衰器３１では、ベース基板４６の上面に支持盤４７が固定されており、支持盤４７の中央部には縦穴状をした空洞部４８が設けられている。空洞部４８内において、ベース基板４６の上面には、パルスステップモータ等の電磁モータ、静電モータ、超音波モータ、ＳＥＷ、ＭＥＭＳ（マイクロマシン装置）などの回転型アクチュエータ５０が設置されている。回転型アクチュエータ５０から上方へ突出している回転軸４４の上端には回転テーブル５１が水平に支持されており、回転テーブル５１は回転型アクチュエータ５０によって水平面内で回転駆動される。光ファイバアレイ３２と直角プリズム３４は、空洞部４８を挟んで互いに対向するようにして支持盤４７の上面に固定されており、回動ブロック３３は、光ファイバアレイ３２及び直角プリズム３４とほぼ同じ高さで回転テーブル５１の上面に接着固定されている。また、ベース基板４６の上面には、回転型アクチュエータ５０を回転制御させるための駆動回路５２が搭載されており、回転型アクチュエータ５０、回転テーブル５１及び駆動回路５２等によってプリズム回転装置４９が構成されている。

しかして、回転型アクチュエータ５０の上の回転テーブル５１に固定されている回動ブロック３３が始めに図９（ａ）のように初期設定角度となっていたとする。外部から駆動回路５２に指令信号を送ると、図９（ｂ）に示すように、駆動回路５２は回転型アクチュエータ５０を駆動して指令信号に応じた角度だけ回転テーブル５１を回転させ、回動ブロック３３の角度を調整する。これによって目標とする減衰量が得られるように可変光減衰器３１が調整される。

図１０は別なプリズム回転装置４９を備えた可変光減衰器３１の概略断面図、図１１その平面図である。この可変光減衰器３１では、プリズム回転装置４９に揺動型ボイスコイルモータ５４を用いている。ベース基板４６の上面に円筒状をした軸受け５３が設けられており、当該軸受け５３によって回転テーブル５１の下面に設けられた回転軸４４が回転自在に支持されている。回転テーブル５１の上には、回動ブロック３３が接着固定されている。回転テーブル５１の縁からは、揺動型ボイスコイルモータ５４のアーム５５（ロータプレート）が一体的に延出されている。揺動型ボイスコイルモータ５４は、３本の湾曲したヨーク（継鉄）５７、５８、５９を備えた略Ｅ形のヨーク部材５６を備えており、このヨーク部材５６は、ベース基板４６の上面に固定されている支持部６０の上面に設けられている。ヨーク５７及び５８間のスリットにおいてヨーク５７の縁には永久磁石６１が固定されており、永久磁石６１からヨーク５８に向けて磁界が生じている。同様に、ヨーク５９及び５８の間のスリットにおいてヨーク５９の縁に永久磁石６２が固定されており、永久磁石６２からヨーク５８に向けて磁界が生じている。アーム５５の後端部下面には環状に形成されたコイル６３が固定されており、コイル６３内には中央のヨーク５８がコイル６３に接触しないようにして挿入されている。しかして、この揺動型ボイスコイルモータ５４にあっては、コイル６３に電流を流すと、コイル６３に働くローレンツ力によってコイル６３がヨーク５８に沿って移動し、それによりアーム５５及び回転テーブル５１は回転軸４４の回りに回転する。また、電流の流れる向きを反転させると、アーム５５及び回転テーブル５１は反対向きに回転する。よって、揺動型ボイスコイルモータ５４を駆動してアーム５５の角度を変えることにより、回動ブロック３３を任意の回転角度に回転させることができる。

揺動型ボイスコイルモータはハードディスクドライブなどの磁気記録装置に多用されていて安価に提供されているので、プリズム回転装置４９として揺動型ボイスコイルモータ５４を用いれば、可変光減衰器３１のコストを安価にすることができる。

なお、図示しないが、手動で回動ブロック３３を回転調整するようにしてあってもよい。例えば、回転自在に支持された回転テーブルの上に回動ブロック３３を接着固定しておき、手動で回転テーブルを回転させることによって回動ブロック３３を回転させ、回転調整後に適当なクランプ手段によって回転テーブルをロックさせるようにしてもよい。

なお、この実施例１による可変光減衰器３１は、その実施にあたっては種々の変形が可能である。図１２はこの実施例１の変形例を示している。上記実施例１では、入力用光ファイバ３５から出射された信号光４５は、入力用レンズ４０ａによって平行光に変換され、また、直角プリズム３４から戻ってきた平行光は、出力用レンズ４０ｂによって集光されて出力用光ファイバ３６に結合されていた。これに対し、図１２に示した変形例では、入力用光ファイバ３５から出射された信号光４５は入力用レンズ４０ａによって集光され、回動ブロック３３を通過して反射面４１で全反射された後、反射面４１と反射面４２の中央で１点に集光し、ついで、再び発散して反射面４２に入射し、反射面４２で全反射し、回動ブロック３３を透過して発散しながら出力用レンズ４０ｂに入射し、出力用レンズ４０ｂによって出力用光ファイバ３６のコア端面に集光されるようになっている。このような変形例の場合には、両レンズ４０ａ、４０ｂの主平面と両光ファイバ３５、３６の端面との間の距離は、両レンズ４０ａ、４０ｂの焦点距離の値よりも大きくなっている。

図１３は実施例１の別な変形例を示している。図１３の変形例は、直角プリズム３４に代えてミラーブロック６４を用いたものである。ミラーブロック６４は、例えば、金属ブロックに直角をなす２面を有する凹部を設け、その２面を鏡面研磨して反射面４１、４２を形成したものである。あるいは、ガラス又はプラスチックからなるブロックに直角をなす２面を形成し、この２面にアルミニウムやＡｇ等の金属膜を蒸着させて反射面４１、４２を形成したものでもよい。

図１４は本発明の実施例２による可変光減衰器６５の構造を示す水平断面図である。この可変光減衰器６５は、回動ブロック３３が入力用光ファイバ３５の光軸の延長上にのみ位置し、出力用光ファイバ３６の光軸の延長上には位置しないようにしたものである。

図１４の可変光減衰器６５では、回動ブロック３３を回転させると、入力用光ファイバ３５のコア端面から出射された信号光４５の光軸がＹ軸方向にシフトするので、直角プリズム３４で２回全反射されて戻り、出力用レンズ４０ｂに入射する光の光軸もＹ軸方向に同じだけシフトする。この結果、出力用レンズ４０ｂによって出力用光ファイバ３６に結合される光量が変化し、可変光減衰器６５の減衰量を調整することができる。

この実施例２の可変光減衰器６５では、一方の光路（往きの光路）にしか回動ブロック３３が挿入されていないので、同じ幅の回動ブロック３３を往きと戻りの両光路に挿入した場合（実施例１）と比較すると、同じ回転角度だけ回動ブロック３３を回転させたときの回動ブロック３３による光軸のシフト量は等しいが、出力用レンズ４０ｂに入射する信号光４５のオフセット量は１／２になる。よって、実施例２の可変光減衰器６５によれば、実施例１の可変光減衰器３１と比較して、その分だけ減衰量を詳細に調整できることになり、減衰量を調整する際の分解能が向上する。

また、実施例２でも、回動ブロック３３の前面と後面とは平行になっているので、回動ブロック３３が図１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向などに平行移動するようにずれていても、出力用光ファイバ３６に入射する光量や減衰量には影響しない。ただし、実施例２の場合には、一方の光路にしか回動ブロック３３が挿入されていないので、回動ブロック３３がＹ軸の回りやＸ軸の回りに傾いて組立てられた場合には、信号光４５の光軸のずれが往きと戻りでキャンセルされない。従って、実施例１に比較すると、組立時の精度が必要となる。

なお、ここでは、入力用光ファイバ３５の光軸の延長上にのみ回動ブロック３３が位置する場合について説明したが、出力用光ファイバ３６の光軸の延長上にのみ回動ブロック３３が位置していてもよいことは当然である。

図１５は本発明の実施例３による可変光減衰器６６の構造を示す水平断面図である。この可変光減衰器６６では、回動ブロック３３が平面視で台形ないし扇形をしており、レンズアレイ３８と対向している前面と直角プリズム３４に対向している後面とが非平行となっている。

実施例１の可変光減衰器３１のように、前面と後面とが平行となった回動ブロック３３を用いた場合には、回動ブロック３３の回転角度と減衰量との関係は図１６に破線で示すように大きくうねって非線形となっている。これに対し、図１５に示す可変光減衰器６６のように、前面と後面とが平行でない回動ブロック３３を用いることにより、図１６に実線で示すように、回動ブロック３３の回転角度と減衰量との関係を直線に近づけることが可能になる。よって、回転型アクチュエータ５０などで回動ブロック３３を回転させて減衰量を調整する際の可変光減衰器６６の制御が容易になる。

図１７は本発明の実施例４による可変光減衰器６７を示す概略断面図である。この可変光減衰器６７では、直角プリズム３４を用いて信号光４５を折り返さず、光ファイバアレイ３２ａと光ファイバアレイ３２ｂとを対向させ、両光ファイバアレイ３２ａ、３２ｂ間の光路途中に回動ブロック３３を配置している。光ファイバアレイ３２ａは、信号光４５を出射する入力用光ファイバ３５を保持し、前面には入力用レンズ４０ａを有するレンズアレイ３８ａが固定されている。光ファイバアレイ３２ｂは、信号光４５を受光する出力用光ファイバ３６を保持し、前面には出力用レンズ４０ｂを有するレンズアレイ３８ｂが固定されている。

このような可変光減衰器６７でも、回動ブロック３３を回転させることによって回動ブロック３３を通過する前後で信号光４５の光軸をシフトさせることができるので、回動ブロック３３を回転させることにより、光ファイバアレイ３２ｂの出力用光ファイバ３６に入射する光量を制御することができ、信号光４５の減衰量を調整することができる。

本発明によれば、このように光ファイバアレイ３２ａ、３２ｂを対向型としたい場合でも、直角プリズム３４の位置に受光側の光ファイバアレイ３２ｂを配置することができるので、可変光減衰器６７が大型化しにくいという利点がある。

図１８は本発明の実施例５による可変光減衰器７１を示す斜視図、図１９はその概略水平断面図である。この可変光減衰器７１にあっては、光ファイバアレイ３２内に複数本の入力用光ファイバの端部と複数本の出力用光ファイバの端部とが平行に、かつ、一定ピッチで一列に配列されている。各光ファイバの端面は、光ファイバアレイ３２の前面で露出しており、光ファイバアレイ３２の前面にはレンズアレイ３８が固定されている。

入力用光ファイバと出力用光ファイバは、いずれも２本以上であればよいが、ここでは４本の入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄと、４本の出力用光ファイバ３６ｄ、３６ｃ、３６ｂ、３６ａが一列に配列されている場合を例にとって説明する。

レンズアレイ３８には、各光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３６ｄ、３６ｃ、３６ｂ、３６ａに合わせて４個の入力用レンズ４０ａと４個の出力用レンズ４０ｂが設けられており、各入力用レンズ４０ａの光軸は、各入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの光軸と一致し、各出力用レンズ４０ｂの光軸は、各出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの光軸と一致している。また、直角プリズム３４の幅も８本の各光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…、３６ａ全体の幅よりも広くなっており、反射面４１が入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの端部の光軸の延長線と交差し、反射面４２が出力用光ファイバ３６ｄ、３６ｃ、３６ｂ、３６ａの端部の光軸の延長線と交差するように直角プリズム３４が配置されている。矩形状をした回動ブロック３３も、８本の各光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…、３６ａの端部の光軸の延長線を横切るように配置されている。

しかして、この可変光減衰器７１にあっては、回動ブロック３３が初期設定角度となっている場合には、図１９に破線で示す信号光４５のように、入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄのコア端面から出射された光は、各入力用レンズ４０ａで集光されて平行光となった後、回動ブロック３３を真っ直ぐに通過し、直角プリズム３４内に進入して反射面４１と反射面４２で２回全反射して元の方向へ戻り、再び回動ブロック３３を真っ直ぐに通過して各出力用レンズ４０ｂで集光され、出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの各コア端面に入射させられる。

これに対し、回動ブロック３３を初期設定角度から傾けると、例えば入力用光ファイバ３５ｃから出射された信号光４５は、図１９に実線で示す信号光４５のように、回動ブロック３３を通過する際に光軸をシフトさせられて直角プリズム３４内に進入し、直角プリズム３４の反射面４１と反射面４２で２回全反射されて元の方向へ戻る。戻ってきた信号光４５は再び回動ブロック３３を通過する際に光軸をシフトさせられ、戻ってきた信号光４５の一部だけが出力用レンズ４０ｂを通過して出力用光ファイバ３６ｃに入射させられ、出力用光ファイバ３６ｃの他端から出射される信号光４５が減衰される。同様に、回動ブロック３３を初期設定角度から傾けると、入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｄから出射された信号光４５は、直角プリズム３４で反射して戻ってくる往きと戻りの光路で回動ブロック３３により光軸をシフトさせられ、戻りの各信号光４５の一部だけが各出力用レンズ４０ｂを通過してそれぞれの出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｄに入射させられ、出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｄの他端から出射される信号光４５が減衰される。従って、図１９に示す実施例５の可変光減衰器７１のように、前面と後面が平行な回動ブロック３３を用いれば、各出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの他端から出射される信号光４５を等しい減衰量となるように一括して調整することができる。

図２０は実施例５の変形例を示す概略水平断面図である。この変形例による可変光減衰器７２では、回動ブロック３３の後面を湾曲形状又は屈曲形状に形成している。このような可変光減衰器７２によれば、各入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから出射された信号光４５毎に回動ブロック３３内を通過する光路長が異なるので、各信号光４５毎に光軸のシフト量を異ならせることができる。よって、この変形例によれば、図２１に示すように、各出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ（チャンネル）毎に信号光４５の減衰量を異ならせることができ、回動ブロック３３の後面の形状を設計することにより、各出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ毎の減衰量が所望の値となるようにできる。

なお、図２０の変形例では、回動ブロック３３の後面を湾曲又は屈曲させたが、回動ブロック３３の前面、あるいは回動ブロック３３の前面及び後面を湾曲又は屈曲させてもよい。

図２２は本発明の実施例６による可変光減衰器８１の斜視図、図２３及び図２４はいずれもその縦断面図である。この可変光減衰器８１にあっては、光ファイバアレイ３２内に上下２段に光ファイバが配列されており、上段には複数本の出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…が一定ピッチで一列に配列され、下段には複数本の入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…が一定ピッチで一列に配列されている。さらに、上段の出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…と下段の入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…とはそれぞれ等しいピッチで配列されていて、上下に並んだ出力用光ファイバどうしが対となっている。各光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…；３５ａ、３５ｂ、…の端面は光ファイバアレイ３２の端面に露出している。

光ファイバアレイ３２の端面にはレンズアレイ３８が固定されており、レンズアレイ３８にも上下２段にレンズが配列されており、上段に一列に配列された複数個の出力用レンズ４０ｂは、その光軸が上段の出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…の光軸と一致し、下段に一列に配列された複数個の入力用レンズ４０ａは、その光軸が下段の入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…の光軸と一致している。

直角プリズム３４は断面直角二等辺三角形状の柱状体となっており、その三角断面に垂直な方向（長さ方向）が水平方向（Ｙ軸方向）を向くようにして光ファイバアレイ３２の前方に配置されている。直角プリズム３４の反射面４１は、下段の入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…の光軸の延長線と交差しており、反射面４２は上段の出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…の光軸の延長線と交差しており、入出射面４３がレンズアレイ３８の方向を向いている。

レンズアレイ３８と直角プリズム３４との間には、複数枚の透明な回動ブロック３３からなる回動ブロックアレイ８２が配設されている。各回動ブロック３３は入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…又は出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…の配列ピッチと等しい幅を有しており、手動で、あるいはアクチュエータ（後述する。）により互いに単独で垂直面（ＸＺ面）内で回動できるようになっている。

しかして、この可変光減衰器８１では、各回動ブロック３３を個別に回動させることにより、上下で対をなす入力用光ファイバと出力用光ファイバの間における信号光４５の減衰量を個別に調整できるようになっている。以下においては、図２３、図２４に従って入力用光ファイバ３５ａと出力用光ファイバ３６ａの間で伝送される信号光４５の場合について説明するが、上下で対をなす他の光ファイバ間についても同様である。

回動ブロック３３が初期設定角度となっている場合には、図２３に示すように、入力用光ファイバ３５ａのコア端面から出射された信号光４５は、下段の入力用レンズ４０ａで集光されて平行光となった後、回動ブロック３３を真っ直ぐに通過し、直角プリズム３４内に進入して反射面４１と反射面４２で２回全反射して元の方向へ戻り、再び回動ブロック３３を真っ直ぐに通過して上段の出力用レンズ４０ｂで集光され、出力用光ファイバ３６ｂに入射する。この場合には、信号光４５のほぼ全光束が出力用光ファイバ３６ｂに入射し、信号光４５の減衰量は０ｄＢとなる。

これに対し、図２４に示すように回動ブロック３３を初期設定角度から傾けると、入力用光ファイバ３５ａから出射された信号光４５は、回動ブロック３３を通過することによって光軸がシフトする。回動ブロック３３を通過した信号光４５は、直角プリズム３４に入射し、反射面４１、４２で２回全反射して元の方向に戻り、回動ブロック３３を再度通過する。戻りの信号光４５も回動ブロック３３を通過することによって光軸がシフトし、その結果、信号光４５の一部だけが出力用レンズ４０ｂによって出力用光ファイバ３６ｂのコア端面に集められ、出力用光ファイバ３６ｂに入射する光量が減少するために信号光４５が減衰する。

図２５は回動ブロックアレイ８２を駆動するための複数本のアクチュエータ８３を備えた当該可変光減衰器８１の平面図を示し、図２６はその概略断面図を表している。このアクチュエータ８３は、図２７（ａ）に示すように、リボン状をしており、基端部がベース基板４６の上面に固定され、先端部上面に回動ブロック３３が固定されている。この回動ブロック３３を保持したアクチュエータ８３をベース基板４６上に並べて配列させることによってアクチュエータ８３の先端部に回動ブロックアレイ８２が構成されている。このアクチュエータ８３としては、電圧を印加すると圧電効果によって反りを発生する圧電バイモルフを用いてもよい。あるいは、ＭＥＭＳ（マイクロマシニング技術）によって帯状のリボンを形成し、リボンの先端部とベース基板４６の上面に設けた電極（図示せず）間に発生させた静電反発力又は静電吸引力によってリボンの弾性に抗してアクチュエータ８３を湾曲させるようにしたものでもよい。

よって、アクチュエータ８３を電気的に制御することによって図２７（ｂ）（ｃ）に示すようにアクチュエータ８３の湾曲具合を制御することができ、各回動ブロック３３の角度を変化させ、それによって可変光減衰器８１の減衰量を調整することができる。また、図示のようなアクチュエータ８３を用いることで可変光減衰器８１を小型化することができる。

また、入力用光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…と出力用光ファイバ３６ａ、３６ｂ、…とを２段に配置する構造とすれば、実施例５のように各光ファイバ３５ａ、３５ｂ、…、３６ａを一列に配列する場合と比較すると、光ファイバアレイ３２の幅が広くならないので、光ファイバアレイ３２を小型化することができる。また、実施例５の場合には光ファイバ本数が増加するにつれて直角プリズム３４が非常に大きくなるが、実施例６では直角プリズム３４が長くなるだけであまり大きくならない。よって、実施例５の場合と比較してより一層可変光減衰器８１を小型化することができる。

このような８４アクチュエータ８３を用いると、回動ブロック３３は平行移動を伴うことになるが、回動ブロック３３としてその前面と後面とが平行なもの、例えば矩形状をした透明ブロックを用いれば前記のように回動ブロック３３の平行移動によって減衰量が影響を受けることはない。

前記のような各実施例の可変光減衰器にはモニター出力機能を付加することができる。以下においては、実施例１の可変光減衰器３１にモニター出力機能を付加したものを例にとって説明する。

図２８は実施例１の可変光減衰器３１にモニター出力機能を付加したものである。光ファイバアレイ３２には、シングルモードファイバ（コア径約１０μｍ）からなる入力用及び出力用光ファイバ３５、３６と共に、マルチモードファイバ（コア径約５０μｍ）又はシングルモードファイバからなるモニター用光ファイバ９２が保持されており、モニター用光ファイバ９２は出力用光ファイバ３６に近接する位置に平行に配置されている。また、レンズアレイ３８の前面には、図２９に示すように、入力用レンズ４０ａとハイブリッドレンズ９４が設けられている。入力用レンズ４０ａは、入力用光ファイバ３５の前方に位置している。ハイブリッドレンズ９４は、出力用レンズ４０ｂとモニターレンズ９３が一体に結合されたものであり、出力用レンズ４０ｂは出力用光ファイバ３６の前方に位置し、モニターレンズ９３はモニター用光ファイバ９２の前方に位置している。モニターレンズ９３とモニター用光ファイバ９２とは光軸が一致するように調芯されている。その他の構成については、実施例１と同じであるので、説明を省略する。

ハイブリッドレンズ９４は、図３０（ｃ）に示すような形状の出力用レンズ４０ｂとモニターレンズ９３を結合一体化したものであり、図３０（ａ）（ｂ）に示すような正面形状と下面形状を有している。まず、出力用レンズ４０ｂの形状を説明する。図３０（ｃ）に示した出力用レンズ４０ｂの内側の輪郭の円９５は、入射する信号光４５のビーム断面の半径と等しい半径の円を表わしている（これは、実施例１の出力用レンズ４０ｂの外形と同じである。）。また、外側の輪郭の円９６は、円９５よりも適当に大きな円を表わしており、これが出力用レンズ４０ｂの外径となる。円９６の中心と円９５の中心は一致しており、出力用レンズ４０ｂの光軸も当該中心と一致している。出力用レンズ４０ｂは、円９６を外形とする球面又は非球面レンズから円９５の外側の領域を１８０度の範囲にわたって除去した形状となっている。図３０（ｃ）に示すモニターレンズ９３の輪郭の円９７は、ビーム断面の半径に比べて充分に大きな円であればよく（厳密には、後述のモニター集光範囲よりも大きな円である。）、モニターレンズ９３は円９７を外形とする球面又は非球面レンズから出力用レンズ４０ｂの重なり合う領域を除去した形状となっている。そして、モニターレンズ９３の一部除去された部分に出力用レンズ４０ｂの一部が嵌め込まれたような形状となるようにハイブリッドレンズ９４が構成されている。なお、図３０（ｂ）に示すように出力用光ファイバ３６は出力用レンズ４０ｂの光軸と一致するように配置され、モニター用光ファイバ９２はモニターレンズ９３の光軸と一致するように配置される。

図３１は上記ハイブリッドレンズ９４のより詳細な設計例を示している。まず、信号光４５のビーム径と等しい半径の円９５を描く。この円と外接するようにして信号光４５のビーム径と等しい半径の円９８を描く。ついで、円９８に外接し、かつ、円９５の中心を通る垂線（直線９９）と円９５の交点を通る円１００を描く。さらに、円９５と同心円状の大きな円９６を描き、円９５の外部のうち直線９９の片側を除去して出力用レンズ４０ｂの形状を決める。また、円９８と同心円状の大きな円９７を描き、円９７から出力用レンズ４０ｂと重なる領域を除去してモニターレンズ９３の形状を決める。ついで、円９６の中心に光軸を有する球面又は非球面レンズを一部カットして上記のような出力用レンズ４０ｂの形状にする。また、円９７の中心に光軸を有する球面又は非球面レンズを一部カットして上記のようなモニターレンズ９３の形状にする。円１００内の領域から円９５の領域を除いた領域はモニター集光領域１０１（図３２参照）であって、信号光４５の直径が１００μｍであるとすると、モニター集光領域１０１は直径が約１７５μｍの領域となる。

ハイブリッドレンズ９４は、非球面レンズ製造技術を応用して一体構造で製作される。個別に製作した２つのレンズを貼り合わせても良いが、結合部分で光の損失が生じるので、一体成形することが望ましい。

図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はハイブリッドレンズ９４による戻りの信号光４５の分割推移の様子を説明する図である。図３２（ａ）に示すように、円９５内に信号光４５が入射している場合には、ほとんど全ての信号光４５が出力用レンズ４０ｂに入射して出力用レンズ４０ｂにより集光され、出力用光ファイバ３６に入射する。これに対し、信号光４５がモニターレンズ９３側へ少し移動すると、信号光４５の照射領域が円９５からはみ出すので、円９５内の信号光４５は出力用レンズ４０ｂにより集光されて出力用光ファイバ３６に入射するが、円９５からはみ出てモニター集光領域１０１に入った信号光４５は全てモニターレンズ９３で集光され、モニター用光ファイバ９２で受光される。さらに信号光４５が大きく移動し、信号光４５の照射領域の大部分が円９５からはみ出すと、円９５内のわずかな信号光４５が出力用レンズ４０ｂにより集光されて出力用光ファイバ３６に入射するが、円９５からはみ出てモニター集光領域１０１に入っている大部分の信号光４５はモニターレンズ９３で集光され、モニター用光ファイバ９２で受光される。さらに、信号光４５の照射領域が完全に円９５からはみ出すと、ほぼ全ての信号光４５がモニターレンズ９３で集光され、モニター用光ファイバ９２で受光される。

これらのいずれの状態においても、出力用レンズ４０ｂからはみ出した光（例えば、図３１に示した信号光４５）は全てモニターレンズ９３で集光されてモニター用光ファイバ９２で受光され、モニター用に使用されていることが分かる。よって、出力用レンズ４０ｂでもモニターレンズ９３でも受光されない光が発生せず、モニター感度とモニター精度が向上する。また、出力用光ファイバ３６やモニター用光ファイバ９２で受光されない信号光４５が可変光減衰器３１を温度上昇させる原因になるのを防止することもできる。

上記の動作から分かるように、出力用レンズ４０ｂとしては、円９５で表わされる球面又は非球面レンズであればよく、モニターレンズ９３としては、円１００で表わされる球面又は非球面レンズから円９５の部分を除いたものであればよいが、この実施形態では出力用レンズ４０ｂを円９５よりも大きくして、モニターレンズ９３もモニター集光領域１０１の領域よりも大きくしている。これは、円９５の領域やモニター集光領域１０１からはみ出た微弱な光もハイブリッドレンズ９４によって集光させ、出力用光ファイバ３６又はモニター用光ファイバ９２へ入射させるようにし、光ファイバアレイ３２などの温度上昇を少しでも減らすためである。

尚、従来の可変光減衰器は、モニター機能を有していない。そのため、図３３に示すように、可変光減衰器１０２の後段に可変光減衰器１０２から出力された信号光を９９：１に分岐させるスプリッタ１０３を接続し、９９％の光を光出力として使用し、１％の光をモニター出力として利用している。しかし、このような構成では、光出力がロスするという問題と、モニター精度が悪いという問題がある。前者の問題は、このような方法では可変光減衰器１０２からの出力を９９：１に分割しているため、スプリッタ１０３からの出力は可変光減衰器１０２からの出力の９９％となり、必ず１％の出力を損失するためである。また、後者の問題は、モニター出力される光量は可変光減衰器１０２からの出力の１％のみであり、この１％の光を使って残りの９９％の光を算出しなければならないので、モニター精度が悪く、フィードバック制御しても、光出力量の補正精度が悪いためである。

これに対し、本発明の実施例７の可変光減衰器３１では、可変光減衰器３１からの出力は１００％後段に出力されるので、光出力のロスが少ない。特に、ハイブリッドレンズ９４を用いることにより、光のロスがほとんどないので、より一層高精度に制御可能になる。また、可変光減衰器３１の入力と出力との差がモニター出力となるので、モニタリング光量（絶対値）が大きくなり、信号光の減衰量を高精度に制御可能になる。

また、上記のようなモニター出力機能を備えた可変光減衰器３１を用いれば、図３４に示すような制御回路内蔵可変減衰器１０４を構成することもできる。制御回路内蔵可変減衰器１０４は、回動ブロック３３、回動ブロック３３の角度を変化させるためのアクチュエータ１０５、モニター出力機能を備えた光ファイバアレイ３２を備えており、これらによってモニター機能付きの可変光減衰器３１が構成されている。制御回路内蔵可変減衰器１０４は、さらにアクチュエータ１０５を駆動するための駆動回路１０６、駆動回路１０６を通してアクチュエータ１０５を制御し、光ファイバアレイ３２に戻る信号光４５のオフセット量を制御する制御回路１０７、光ファイバアレイ３２のモニター用光ファイバ９２から出力されたモニター光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子１０８、受光素子１０８からの出力信号を増幅して制御回路１０７にフィードバック信号を入力する増幅回路１０９を備えている。また、制御回路１０７は、制御電圧又は制御信号を通じて上位システム１１０と通信する。

次に、この制御回路内蔵可変減衰器１０４により減衰量を調整するための制御動作を説明する。図３６はこの制御動作を表わしたフロー図である。信号光４５の減衰量を調整又は再調整する際には、制御回路１０７は、まず駆動回路１０６に制御信号を出力してアクチュエータ１０５を駆動し、図３５（ａ）に示すように、光ファイバアレイ３２へ戻ってくる信号光４５が全てモニターレンズ９３に入射する角度で（あるいは、受光素子１０８で受光しているモニター光をモニターしながら、モニター光の光量が最大となる位置で）回動ブロック３３を停止させる（ステップＳ１）。このときのモニター用光ファイバ９２の受光量を、光入力の入射光量I１とみなしてメモリに記憶する（ステップＳ２）。ついで、この入射光量Ｉ１の値から、光出力を規格値Ｏ１に保つことができる減衰量を演算する。

次に、制御回路１０７は、演算された減衰量となるように駆動回路１０６に制御信号（制御電圧）を出力し（ステップＳ３）、駆動回路１０６を通じてアクチュエータ１０５で回動ブロック３３を元の角度に戻す（ステップＳ４）。図３５（ｂ）に示すように、こうして演算された減衰量となる角度で回動ブロック３３が停止すると、出力用光ファイバ３６から外れてモニター用光ファイバ９２に入射している光量を受光素子１０８で測定し（ステップＳ５）、受光素子１０８から出力される信号を増幅回路１０９で増幅してモニター信号として制御回路１０７へフィードバックさせる。制御回路１０７は、このモニター信号からモニター光の光量Ｏ２を算出し、さらに出力用光ファイバ３６からの出射光量Ｏ３＝Ｉ１−Ｏ２を演算する。

この出射光量の演算値Ｏ３が規格値Ｏ１に等しいか否かを判定し（ステップＳ６）、等しくない場合には、制御回路１０７は、モニター光の光量Ｏ２から演算した出射光量Ｏ３と規格値Ｏ１とを比較し、出射光量が規格値Ｏ１に近づくように回動ブロック３３の角度をフィードバック制御し、出射光量を補正する。

なお、信号光４５の光軸のオフセットが小さい領域では、モニター用光ファイバ９２の受光量が小さくなるので、光軸のオフセットがゼロの位置、又はモニター用光ファイバ９２の受光量がゼロになる回動ブロック３３の角度を見い出すのは困難である。このような場合には、モニター用光ファイバ９２の受光量がゼロに近くなる前のモニター光量の変化率と予め記憶させられているデータとに基づいて、モニター光量がゼロになる角度を予測するようにすればよい。

なお、上記各実施例では、回動ブロックがレンズアレイの正面と平行に揃っている状態で出力用光ファイバに入射する光量が最大となり、その状態から回動ブロックが傾くと次第に信号光が減衰するようにしているが、回動ブロックが傾いている状態で出力用光ファイバに入射する光量が最大となり、その状態から回動ブロックの傾きを小さくするに従って信号光が減衰していくようにしてもよい。また、入力用レンズ、出力用レンズに代えて入力用の回折格子や出力用の回折格子を用いてもよい。

本発明にかかる可変光減衰器は、光ファイバ通信において、信号回線中を伝搬する光信号の光量や信号強度を減衰させることによって所望の値に調整するものである。例えば、本発明の可変光減衰器によれば、光ファイバケーブルを伝搬して微弱になった信号光を光増幅器で増幅した後、可変光減衰器で所定の信号強度に調整して出力させることができる。

従来例１の可変光減衰器の原理を示す概略図である。 従来例２の可変光減衰器を示す概略斜視図である。 本発明の実施例１による可変光減衰器の構造を示す斜視図である。 同上の可変光減衰器の水平断面図である。 図３の可変光減衰器の作用説明のための水平断面図である。 図３の可変光減衰器の縦断面図である。 回動ブロックの回転軸がＺ軸方向から傾いている場合の信号光の挙動を説明する縦断面図である。 可変光減衰器におけるプリズム回転装置の一例を示す断面図である。 （ａ）は同上のプリズム回転装置により直角プリズムを回転させる前の状態を示す平面図、（ｂ）は直角プリズムを回転させた後の状態を示す平面図である。 可変光減衰器におけるプリズム回転装置の別な例を示す縦断面図である。 同上のプリズム回転装置によりプリズムを回転させた状態を示す平面図である。 実施例１の可変光減衰器の変形例を示す水平断面図である。 実施例１の可変光減衰器の別な変形例を示す水平断面図である。 本発明の実施例２による可変光減衰器の構造を示す水平断面図である。 本発明の実施例３による可変光減衰器の構造を示す水平断面図である。 実施例１の可変光減衰器と実施例３の可変光減衰器における、回動ブロックの回転角度と信号光の減衰量との関係を示す図である。 本発明の実施例４による可変光減衰器を示す概略縦断面図である。 本発明の実施例５による可変光減衰器を示す斜視図である。 同上の可変光減衰器の水平断面図である。 実施例５の変形例を示す概略水平断面図である。 同上の変形例における各出力用光ファイバを伝搬する信号光の減衰量を示す図である。 発明の実施例６による可変光減衰器の斜視図である。 同上の可変光減衰器縦断面図である。 図２２の可変光減衰器の作用を説明する縦断面図である。 回動ブロックを駆動するための複数本のアクチュエータを備えた可変光減衰器の平面図である。 同上の可変光減衰器の概略縦断面図である。 （ａ）はベース基板上に設けられたアクチュエータを示す斜視図、（ｂ）（ｃ）はアクチュエータにより回動ブロックを傾ける様子を示す図である。 モニター出力機能を付加した実施例７の可変光減衰器を示す水平断面図である。 入力用レンズとハイブリッドレンズを備えたレンズアレイの正面図である。 （ａ）はハイブリッドレンズの正面図、（ｂ）はハイブリッドレンズの下面図、（ｃ）はハイブリッドレンズを構成する出力用レンズとモニターレンズの正面図である。 ハイブリッドレンズの詳細な設計例を説明するための図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はハイブリッドレンズによる信号光の分割推移の様子を説明する図である。 従来の出力モニター方法を説明する図である。 実施例７の可変光減衰器を用いた制御回路内蔵可変減衰器の構成を示す概略ブロック図である。 （ａ）（ｂ）は同上の制御回路内蔵可変減衰器における信号光の減衰量を調整する方法を説明する図である。 図３４に示した制御回路内蔵可変減衰器の制御動作を表したフロー図である。

符号の説明

３２ 光ファイバアレイ
３３ 回動ブロック（透光性部材）
３４ 直角プリズム（折返し部材）
３５ 入力用光ファイバ（光伝送路）
３６ 出力用光ファイバ（光伝送路）
３８ レンズアレイ
４０ａ 入力用レンズ
４０ｂ 出力用レンズ
４１、４２ 反射面
４５ 信号光
４９ プリズム回転装置
５０ 回転型アクチュエータ
５１ 回転テーブル
５４ 揺動型ボイスコイルモータ
６３ コイル
８３ アクチュエータ
９２ モニタ用光ファイバ
９３ モニタレンズ
９４ ハイブリッドレンズ

Claims (16)

1. 少なくとも一対の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束の全体又は一部を対をなす他方の光伝送路に光結合させるようにした可変光減衰器において、
   前記光伝送路どうしを光結合させている光路内に、透光性部材を角度変更可能に配置したことを特徴とする可変光減衰器。
2. 前記透光性部材の角度を変更すると、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束が前記透光性部材に入射する角度又は透光性部材から出射する角度のうち少なくとも一方の角度が変化するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
3. 前記透光性部材は、対をなす光伝送路の各光軸を含む平面に垂直な方向を向いた回転軸の回りで角度変更可能となっていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
4. 前記各光伝送路の端面に対向する位置に入出射光束を制御するためのレンズ又は回折格子を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
5. 前記透光性部材の角度を変更させるためのアクチュエータを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
6. 対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射され他方の光伝送路に入射する光束の減衰量を検知するためのモニター手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
7. 前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが互いに平行な平面によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
8. ２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路を横切るように１つの透光性部材が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
9. ２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす光伝送路どうしを光結合させる各光路にそれぞれ個別に透光性部材が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
10. ２対以上の光結合された光伝送路を備え、前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面のうち少なくとも一方の面が湾曲面又は屈曲面となっていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
11. 前記各光伝送路は互いに平行に配置されて一体化されており、対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束を対をなす光伝送路の他方の光伝送路に光結合させるための折返し光学部品を有し、前記透光性部材は前記各光伝送路と前記折返し光学部品との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変光減衰器。
12. 前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが、いずれも平面によって構成され、光束が出射する面は光束が入射する面に対して傾いていることを特徴とする、請求項１１に記載の可変光減衰器。
13. 対をなす光伝送路のうち一方の光伝送路から出射された光束は、一方の光伝送路から前記折返し光学部品に向かう光路と、前記折返し光学部品で反射されて対をなす光伝送路の他方の光伝送路へ向かう光路とで前記透光性部材を２度透過することを特徴とする、請求項１１に記載の可変光減衰器。
14. 前記透光性部材を光束が透過する際に、前記透光性部材に光束が入射する面と前記透光性部材から光束が出射する面とが、互いに平行な平面によって構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の可変光減衰器。
15. ２対以上の光結合された光伝送路を備え、前記各光伝送路は一定ピッチで一列に配列されていることを特徴とする、請求項１１に記載の可変光減衰器。
16. ２対以上の光結合された光伝送路を備え、対をなす各光伝送路のうち一方の光伝送路を一列に配列し、対をなす各光伝送路の他方の光伝送路を一列に配列し、前記一方の光伝送路の配列方向と前記他方の光伝送路の配列方向とを互いに平行としたことを特徴とする、
    １１に記載の可変光減衰器。

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