JP2005070149A

JP2005070149A - 可変光減衰装置

Info

Publication number: JP2005070149A
Application number: JP2003209327A
Authority: JP
Inventors: Junji Suzuki; 純児鈴木; Keiichi Akagawa; 圭一赤川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】高い電圧を不要にするとともに減衰量の制御を容易にし、しかも、複数の光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得る。
【解決手段】信号光を伝搬する複数の光路中にそれぞれ進出可能な複数のシャッタは、複数のアクチュエータによりそれぞれ移動される。駆動部４２は、複数のアクチュエータを電気的に駆動する。複数のアクチュエータは、駆動部４２による通電によりローレンツ力を生ずる電流経路Ｄ１〜Ｄ６をそれぞれ有する。駆動部４２は、電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ対応する複数の可変定電流源Ａ１〜Ａ６を有する。各可変定電流源Ａ１〜Ａ６は、対応する電流経路に、対応する制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じた電流値を持つ定電流を流す。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の減衰量を制御することができる可変光減衰装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変光減衰器は、例えば、光通信などで用いられている。可変光減衰器としてはいくつかの方式があるが、下記の特許文献１には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）を用いた方式の可変光減衰器が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された可変光減衰器を、図１１及び図１２に示す。図１１はその要部を示す側面図、図１２はその要部を示す平面図である。この可変光減衰器では、ＭＥＭＳデバイス１１０が用いられている。ＭＥＭＳデバイス１１０は、互いに対向配置された光ファイバ１１１，１１２の端部１１１Ａ，１１２Ａ間のギャップ１１３内に、制御された量だけ挿入されるシャッタ１１４を有している。シャッタ１１４は、てこアーム１１８に接続されている。てこアーム１１８は、バネ力を生ずるフレクチュア部１１７に接続されている。フレクチュア部１１７は、フレキシブルアーム１２２Ａ，１２２Ｂを含んでいる。フレキシブルアーム１２２Ａ，１２２Ｂの一端に設けられた拡大部１２５Ａ，１２５Ｂが、支柱１２０Ａ，１２０Ｂにそれぞれ接続されている。フレキシブルアーム１２２Ａ，１２２Ｂの他端は、可動電極としてのトッププレート１１６に接続されている。さらに、固定電極としてのボトムプレート１１５が、トッププレート１１６と対向して、基板１１９上に配置されている。フレキシブルアーム１２２Ａ，１２２Ｂ間に補強部１２３が設けられ、補強部１２３からてこアーム１１８が延びている。トッププレート１１６が下方へ移動すると、てこアーム１１８により、支柱１２０Ａ，１２０Ｂを支点として、シャッタ１１４が上方へ移動するようになっており、てこ構造が採用されている。
【０００４】
この可変光減衰器では、トッププレート１１６とボトムプレート１１５との間に電圧を印加しない場合には、図１１に示すように、シャッタ１１４が光ファイバ１１１，１１２間の光路を遮らないため、光ファイバ１１１から光ファイバ１１２に伝送される光量は最大となる。一方、トッププレート１１６とボトムプレート１１５の間に電圧を印加すると、両者の間に生ずる静電力により、両プレート１１６，１１５が引き合い、トッププレート１１６が下方へ移動してシャッタ１１４が上昇し、その結果光ファイバ１１１，１１２間のギャップ１１３内に進出する。このとき、前記静電力とフレクチュア部１１７のバネ力が釣り合う位置でシャッタ１１４が停止する。このシャッタ１１４の停止位置に応じて、光ファイバ１１１，１１２間の光路が遮られる量が定まり、その分だけ光ファイバ１１１から１１２に伝送する光量が減少する。そして、プレート１１６，１１５間に印加する電圧を変えることで、シャッタ１１４の停止位置が変化し、これにより減衰量を変えることができる。
【０００５】
このように、この従来の可変光減衰器では、静電力を利用してシャッタ１１４の位置を変えている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６１７３１０５号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の可変光減衰器では、静電力を用いてシャッタの位置を動かしているため、高い電圧が必要であるという問題があった。また、前記従来の可変光減衰器では、静電力を用いているため、電極間電圧値（印加電圧値）と電極間隔（したがって、シャッタの位置）との間に直線性がなく、調整可能な電極間隔の範囲も狭い。それゆえ、減衰量の制御が難しいという問題があった。
【０００８】
そこで、静電力の代わりにローレンツ力を用いてシャッタの位置を動かすことが、考えられる。ローレンツ力を用いると、電流値とローレンツ力とは比例関係にあるとともに、電流値により定まる大きさのローレンツ力は電線の比較的広い位置範囲で作用し得るため、シャッタ位置の制御がし易くなる。また、高い電圧も不要である。したがって、前記従来の可変光減衰器の問題点を解消することができる。
【０００９】
ところで、複数の光路の信号光をそれぞれ減衰させる場合、装置の小型化等を図るため、シャッタ及びこれを移動させるアクチュエータの組を複数設け、これらを１つの装置に搭載することが考えられる。この場合、各アクチュエータとして、前述したようなローレンツ力を用いるアクチュエータを採用することが、前述した問題点を解消するために好ましい。
【００１０】
ところが、本発明者の研究の結果、シャッタ及びこれをローレンツ力を用いて移動させるアクチュエータの組を複数備えた可変光減衰装置では、これらのアクチュエータを電気的に駆動する駆動部の構成によっては、１つのシャッタの位置を変えると、意図しない他のシャッタの位置も変動してしまい、各光路の信号光の減衰量をそれぞれ安定して得ることができなくなってしまうことが判明した。この点については、後に、比較例を参照して詳述する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高い電圧が不要であるとともに減衰量の制御が容易であり、しかも、複数の光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得てかつ高い安定性を有する可変光減衰装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による可変光減衰装置は、（ａ）信号光を伝搬する複数の光路中にそれぞれ進出可能な複数のシャッタと、前記複数のシャッタをそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、制御信号に応じて前記複数のアクチュエータを電気的に駆動する駆動部と、を備え、（ｂ）前記各アクチュエータは、磁界内に配置されて前記駆動部による通電によりローレンツ力を生ずる電流経路を有し、（ｃ）前記各アクチュエータは、当該アクチュエータの前記電流経路に生ずる前記ローレンツ力に従って、当該アクチュエータに対応する前記シャッタを、当該シャッタに対応する前記光路を通過する前記信号光を所望の減衰量で減衰させる位置に、移動させ、（ｄ）前記駆動部は、前記複数のアクチュエータにそれぞれ対応する複数の可変定電流源を有し、（ｅ）前記各可変定電流源は、前記複数のアクチュエータのうち対応するアクチュエータの前記電流経路に、前記制御信号に応じた電流値を持つ定電流を流すものである。
【００１３】
本発明の第２の態様による可変光減衰装置は、（ａ）信号光を伝搬する複数の光路中にそれぞれ進出可能な複数のシャッタと、前記複数のシャッタをそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、制御信号に応じて前記複数のアクチュエータを電気的に駆動する駆動部と、を備え、（ｂ）前記各アクチュエータは、磁界内に配置されて前記駆動部による通電によりローレンツ力を生ずる電流経路を有し、（ｃ）前記各アクチュエータは、当該アクチュエータの前記電流経路に生ずる前記ローレンツ力に従って、当該アクチュエータに対応する前記シャッタを、当該シャッタに対応する前記光路を通過する前記信号光を所望の減衰量で減衰させる位置に、移動させ、（ｄ）前記駆動部は、前記複数のアクチュエータを複数のグループに分けたときの前記複数のグループにそれぞれ対応する複数の可変定電流源を有し、（ｅ）前記各可変定電流源は、前記複数のアクチュエータのうち当該可変定電流源に対応するグループのアクチュエータの前記電流経路に、前記制御信号に応じた電流値を持つ定電流を流し、（ｆ）前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループは、前記複数のアクチュエータのうちの２つ以上のアクチュエータからなるものである。
【００１４】
本発明の第３の態様による可変光減衰装置は、前記第１の態様において、前記複数のアクチュエータは同一基板に搭載され、前記基板には、前記複数のアクチュエータの前記電流経路の一方側が電気的に共通に接続されたパッドが設けられたものである。
【００１５】
本発明の第４の態様による可変光減衰装置は、前記第１又は第２の態様において、（ａ）前記複数のアクチュエータは同一基板に搭載され、（ｂ）前記基板には、前記複数のアクチュエータを複数のグループに分けたときの前記複数のグループにそれぞれ対応する複数のパッドが設けられ、（ｃ）前記各パッドには、前記複数のアクチュエータのうち当該パッドに対応するグループのアクチュエータの前記電流経路の一方側が電気的に接続され、（ｄ）前記複数のパッドにそれぞれ対応する前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループは、前記複数のアクチュエータのうちの２つ以上のアクチュエータからなるものである。
【００１６】
本発明の第５の態様による可変光減衰装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記複数の光路を有する光導波路基板を備えたものである。
【００１７】
本発明の第６の態様による可変光減衰装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記磁界を発生させる磁界発生部を備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による可変光減衰装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による可変光減衰装置を模式的に示す一部概略平面図である。ただし、図１では、光導波路基板１及びアクチュエータ基板２については、１組のアクチュエータ２２及びシャッタ２１に関連する部分（１つのチャネルに関連する部分）のみを示している。図１では、平面視での各要素の位置関係を明らかにするため、本来隠れ線（破線）となるべき線も実線で示している。
【００２１】
図２乃至図４は、各動作状態をそれぞれ示すもので、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。説明の便宜上、図１乃至図４に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。アクチュエータ基板２の基板面がＸＹ平面と平行となっている。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。
【００２２】
図５は、本実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【００２３】
本実施の形態による可変光減衰装置は、図１乃至図５に示すように、光導波路基板１と、アクチュエータ基板２と、磁界発生部としての磁石３と、減衰量指令信号に応答してアクチュエータ基板２の後述する複数のアクチュエータ２２を制御する制御部４と、を備えている。
【００２４】
図１及び図４に示すように、光導波路基板１は、信号光の光路を構成する入射側の光導波路１１及び出射側の光導波路１２、並びに、後述するシャッタ２１を受け入れるシャッタ受け入れ凹部としての例えば幅十μｍ程度の溝１３を、複数組有している。図１乃至図４では、１組の光導波路１１，１２及び溝１３のみを示しているが、その組が、光導波路基板１において、減衰させるべき信号光の光路数（すなわち、チャネル数）と同数、１次元状又は２次元状に配置されている。
【００２５】
光導波路１１の一端（光導波路１１の出射端）及び光導波路１２の一端（光導波路１２の入射端）は、互いに間隔をあけて対向するように、溝１３の相対する側面に露出されている。図面には示していないが、例えば、光導波路１１の他端（光導波路１１の入射端）は光導波路基板１の端面に露出され、この光導波路１の他端には入射信号光を導く光ファイバ等が接続される。同様に、例えば、光導波路１２の他端（光導波路１２の出射端）は光導波路基板１の端面に露出され、この光導波路１２の他端には減衰後の出射光を導く光ファイバ等が接続される。
【００２６】
このような光導波路基板１は、シリコン基板やガラス基板等を用いて公知の製造方法により製造することができることは、言うまでもない。
【００２７】
アクチュエータ基板２は、シャッタ２１、及び、光導波路１１の出射端から光導波路１２の入射端へ入射する信号光を所望の減衰量で減衰させる位置にシャッタ２１を移動させるように構成されたマイクロアクチュエータ２２を、基板３１上に複数組有している。図１乃至図４では、１組のシャッタ２１及びアクチュエータ２２のみを示しているが、その組が、アクチュエータ基板２において、チャネル数と同数、１次元状又は２次元状に配置されている。シャッタ２１は、図１乃至図４に示すように、光導波路基板２の溝１３と対応する位置に配置され、溝１３内に進出可能となっている。本実施の形態では、アクチュエータ２２はＭＥＭＳとして構成されている。
【００２８】
各アクチュエータ２２は、脚部３２ａ，３２ｂと、Ｚ軸方向から見た平面視でＸ軸方向に並行して延びた２本の帯板状の梁部３３ａ，３３ｂと、梁部３３ａ，３３ｂの先端（自由端、＋Ｘ方向の端部）に設けられそれらの間を機械的に接続する平面視で長方形状の接続部３４と、を備えている。本実施の形態では、アクチュエータ基板２を構成する基板３１としてガラス基板等の絶縁基板が用いられているが、例えば基板３１上に絶縁膜を形成すれば、基板３１としてシリコン基板などの任意の材料の基板を用いることができる。
【００２９】
梁部３３ａの固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板３１上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン３５ａ（図１では省略）を介して基板３１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部３２ａを介して、基板３１に機械的に接続されている。同様に、梁部３３ｂの固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板３１上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン（図示せず）を介して基板３１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部３２ｂを介して、基板３１に機械的に接続されている。前述したように、梁部３３ａ，３３ｂの自由端間が接続部３４で機械的に接続され、梁部３３ａ，３３ｂの固定端側が脚部３２ａ，３２ｂをそれぞれ介して基板３１に機械的に接続されている。したがって、本実施の形態では、梁部３３ａ，３３ｂ及び接続部３４が、全体として、片持ち梁構造を持つ可動部を構成している。本実施の形態では、基板３１が固定部を構成している。なお、前記配線パターンにおける脚部３２ａ，３２ｂ付近以外の領域の上、及び、その他の基板３１上の領域に、シリコン酸化膜等の保護膜３６が形成されている。
【００３０】
梁部３３ａは、下側のＳｉＮ膜３７と上側のＡｌ膜３８とが積層された薄膜で、板ばねとして作用するように構成されている。梁部３３ａにおけるＡｌ膜３８は、後述するローレンツ力用の電流経路への配線の一部として用いられている。
【００３１】
梁部３３ａは、図２に示すように、駆動信号（ローレンツ力用電流）が供給されていない状態において、膜３７，３８の応力によって、上方（基板３１と反対側、＋Ｚ方向）に湾曲している。なお、図２では、便宜上、梁部３３ａは根元で折れ曲がって斜め上方へ直線状に延びるかのように表記しているが、実際には、梁部３３ａが全体的に湾曲する。このような湾曲状態は、膜３７，３８の成膜条件を適宜設定することにより、実現することができる。
【００３２】
本実施の形態では、脚部３２ａは、梁部３３ａを構成するＳｉＮ膜３７及びＡｌ膜３８がそのまま連続して延びることによって構成されている。Ａｌ膜３８は、脚部３２ａにおいてＳｉＮ膜３７に形成された開口を介して配線パターン３５ａに電気的に接続されている。
【００３３】
梁部３３ｂ及び脚部３２ｂは、前述した梁部３３ａ及び脚部３２ａとそれぞれ全く同一の構造を有している。
【００３４】
接続部３４は、梁部３３ａ，３３ｂからそのまま連続して延びたＳｉＮ膜３７及びＡｌ膜３８で構成されている。接続部３４には、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属あるいはその他の材料からなるシャッタ２１が設けられている。図１に示すように、Ａｌ膜３８における接続部３４上の一部がＹ軸方向に延びている。
【００３５】
前述した説明からわかるように、Ａｌ膜３８によって、脚部３２ａ下の配線パターン３５ａから、梁部３３ａ→接続部３４→梁部３３ｂ→を経て、脚部３２ｂ下の配線パターン（図示せず）へ至る、電流経路が構成されている。この電流経路のうち、接続部３４におけるＹ軸方向に沿った電流経路が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、Ｚ軸方向へ向かうローレンツ力を発生させる部分となっている。この部分が後述するように前記磁石３により生ずるＸ軸方向の磁界内に置かれるので、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用電流）を流すと、接続部３４においてＹ軸方向に延びたＡｌ膜３８の部分に、ローレンツ力（駆動力）がＺ方向へ作用する。なお、このローレンツ力の向きが＋Ｚ方向であるか−Ｚ方向であるかは、ローレンツ力用電流の向き及び磁界の向きによって定まるが、本実施の形態では、前述したように、ローレンツ力用電流が供給されていない状態において図２に示すように上方に湾曲しているので、ローレンツ力用電流の向きは、ローレンツ力が−Ｚ方向のみに生ずるように定めておけばよい。もっとも、例えば、ローレンツ力用電流が供給されていない状態において図３に示すように上方にも下方にも湾曲していない場合には、ローレンツ力用電流の向きをいずれの向きにも変え得るようにしておけばよい。また、ローレンツ力用電流が供給されていない状態において図４に示すように下方に湾曲している場合には、ローレンツ力用電流の向きは、ローレンツ力が＋Ｚ方向のみに生ずるように定めておけばよい。
【００３６】
本実施の形態では、前記チャネル数は６とされ、アクチュエータ基板２は６個のアクチュエータ２２を有している。もっとも、本発明では、チャネル数は２以上の任意の数で良く、例えば、数十としてもよい。図５では、アクチュエータ基板２の６個のアクチュエータ２２の前記電流経路を、それぞれ互いに異なる符号Ｄ１〜Ｄ６で示している。図５に示すように、アクチュエータ基板２は、各電流経路Ｄ１〜Ｄ６に対して共通に設けられた外部接続用のパッドＰ０と、各電流経路Ｄ１〜Ｄ６に対してそれぞれ独立して設けられた外部接続用のパッドＰ１〜Ｐ６を、基板３１上に有している。図５に示すように、アクチュエータ基板２において、電流経路Ｄ１〜Ｄ６の一端は、対応する前記配線パターン３５ａによって、パッドＰ０に電気的に共通に接続されている。また、アクチュエータ基板２において、電流経路Ｄ１〜Ｄ６の他端は、対応する前記配線パターン３５ｂによって、パッドＰ１〜Ｐ６にそれぞれ電気的に独立して接続されている。
【００３７】
パッドＰ０，Ｐ１〜Ｐ６が制御部４の所定箇所に接続されることで、制御部４から電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ駆動信号としてのローレンツ力用電流が供給されるようになっている。この点については、後に詳述する。
【００３８】
なお、本実施の形態で用いられているアクチュエータ基板２は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。なお、シャッタ２１は、例えば、シャッタ２１に対応する凹所をレジストに形成した後、電解メッキによりシャッタ２１となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。
【００３９】
本実施の形態では、磁石３は、図２乃至図４に示すようにアクチュエータ基板２の−Ｚ側に配置された板状の永久磁石である。この磁石３は、図２乃至図４には現れていないがＸ軸方向の＋側がＮ極に−側がＳ極に着磁され、各アクチュエータ２２の接続部３４においてＹ軸方向に延びたＡｌ膜３８の部分（ローレンツ力用電流経路）の付近において、Ｘ軸方向に沿ってその−側へ向かう略均一な磁界を発生するようになっている。もっとも、磁界発生部として、磁石３に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【００４０】
光導波路基板１及びアクチュエータ基板２とは、図１乃至図４に示すような位置関係となるように配置されて、各アクチュエータ２２に搭載されたシャッタ２１が、対応する溝２３内に挿入できるように、位置合わせされている。
【００４１】
図２は、制御部４から前記電流経路にローレンツ力用電流が供給されていない状態を示している。この場合、接続部３４においてＹ軸方向に延びたＡｌ膜３８の部分には、ローレンツ力が作用せず、シャッタ２１が光導波路１１の出射端を完全に遮っている。このため、減衰量は１００％である。
【００４２】
図３は、制御部４から前記電流経路に中程度のローレンツ力用電流が供給されている状態を示している。この場合、接続部３４においてＹ軸方向に延びたＡｌ膜３８の部分には、中程度のローレンツ力が下向きに作用するため、シャッタ２１は、このローレンツ力と梁部３３ａ，３３ｂのバネ力とが釣り合った位置で停止し、光導波路２１の出射端の下半分程度を遮っている。このため、減衰量は５０％程度である。
【００４３】
図４は、制御部４から前記電流経路に大きなローレンツ力用電流が供給されている状態を示している。この場合、接続部３４においてＹ軸方向に延びたＡｌ膜３８の部分には、大きなローレンツ力が下向きに作用するため、シャッタ２１は、このローレンツ力と梁部３３ａ，３３ｂのバネ力とが釣り合った位置で停止し、光導波路２１の出射端を全く遮らない。このため、減衰量はほぼ０％である。
【００４４】
動作状態は図２乃至図４に示す例に限られず、制御部４から前記電流経路に流す電流値を変えてローレンツ力の大きさを変えることで、減衰量をほぼ０％〜１００％まで連続的に任意に変えることができる。
【００４５】
制御部４は、外部からの各チャネルに対する減衰量指令信号に応答して、当該各減衰量指令信号が示す減衰量に対応する大きさの電流を電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ流すように、構成されている。具体的には、本実施の形態では、制御部４は、外部からの各減衰量指令信号を駆動部４２（具体的には、各可変定電流源Ａ１〜Ａ６）に対する制御信号Ｓ１〜Ｓ６として適した形式の信号にそれぞれ変換する信号変換部４１と、信号変換部４１による変換後の信号である各制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じて、アクチュエータ基板２に設けられた６個のアクチュエータ２２をそれぞれ独立して電気的に駆動する駆動部４２と、を有している。減衰量指令信号が可変定電流源Ａ１〜Ａ６に対する制御信号Ｓ１〜Ｓ６として適した形式の信号である場合には、勿論、信号変換部４１を設ける必要はない。
【００４６】
本実施の形態では、駆動部４２は、６個のアクチュエータ２２の電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれに対応する６個の可変定電流源Ａ１〜Ａ６を有している。可変定電流源Ａ１〜Ａ６の正極側の出力端子は、電気的に共通にグラウンドＧに接続されている。可変定電流源Ａ１〜Ａ６の負極側の出力端子は、配線５１〜５６によってアクチュエータ基板２のパッドＰ１〜Ｐ６にそれぞれ電気的に独立して接続されている。アクチュエータ基板２のパッドＰ０は、配線５７によってグラウンドＧに電気的に接続されている。本実施の形態では、以上の接続関係によって、各可変定電流源Ａ１〜Ａ６は、電流経路Ｄ１〜Ｄ６のうち当該可変定電流源に対応する電流経路に（例えば、可変定電流源Ａ１は電流経路Ｄ１に）、対応する制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じた（例えば、可変定電流源Ａ１は制御信号Ｓ１に応じた）電流値を持つ定電流をそれぞれ流すようになっている。
【００４７】
ここで、可変定電流源Ａ１〜Ａ６の一例を図６に示す。本例では、可変定電流源Ａ１〜Ａ６は、可変の基準電圧Ｖ_ＲＥＦ（制御信号Ｓ１〜Ｓ６に相当）に応じた電流値を持つ出力電流（定電流）Ｉ_Ｏを、出力端子６１，６２間に接続される負荷Ｒ_Ｌに供給するように、構成されている。すなわち、本例では、可変定電流源Ａ１〜Ａ６は、制御回路６３と、制御回路６３を介して負荷Ｒ_Ｌに電力を供給する電源６４と、出力電流Ｉ_Ｏを検出する電流検出抵抗Ｒ_Ｓと、誤差増幅器６５とを備えている。誤差増幅器６５は、出力電流Ｉ_Ｏが電流検出抵抗Ｒ_Ｓを流れることにより生ずる電圧Ｖ_Ｓと、基準電圧Ｖ_ＲＥＦとの誤差を増幅して、制御回路６３に供給する。制御回路６３は、電源６４からの電力に基づいて、誤差増幅器６５からの誤差信号がゼロとなるような（すなわち、Ｖ_ＳがＶ_ＲＥＦと等しくなるような）出力電流Ｉ_Ｏを負荷Ｒ_Ｌに供給する。
【００４８】
なお、可変定電流源自体は市販されているので、可変定電流源Ａ１〜Ａ６として市販されているものを用いることができる。
【００４９】
本実施の形態によれば、前述したように各アクチュエータ２２は、電流経路Ｄ１〜Ｄ６に流れる電流によりそれぞれ生ずるローレンツ力によって作動する。したがって、電流値とローレンツ力とは比例関係にあるとともに、電流値により定まる大きさのローレンツ力は電線の比較的広い位置範囲で作用し得るため、シャッタ２１の位置の制御がし易くなる。また、本実施の形態では、静電力ではなくローレンツ力が用いられているので、高い電圧が不要である。
【００５０】
また、本実施の形態では、前述したように、駆動部４２が、６個のアクチュエータ２２の電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ対応する可変定電流源Ａ１〜Ａ６を有し、各可変定電流源Ａ１〜Ａ６が、６個のアクチュエータ２２のうち対応するアクチュエータの電流経路に、前記制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じた電流値を持つ定電流を流す。したがって、本実施の形態によれば、１つのシャッタ２１の位置を変えても他のシャッタ２１の位置が変動するようなことがなく、各光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得ることができる。
【００５１】
この点について、本実施の形態による可変光減衰装置と比較される第１及び第２の比較例の可変光減衰装置と比較しつつ、説明する。
【００５２】
図９は、第１の比較例の可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図であり、図５に対応している。図９において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５３】
第１の比較例の可変光減衰装置が本実施の形態による可変光減衰装置と異なる所は、駆動部４２の構成のみである。すなわち、第１の比較例では、駆動部４２は、図９に示すように、可変定電流電源Ａ１〜Ａ６に代えて、電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ対応する可変定電圧源Ｂ１〜Ｂ６で構成されている。可変定電圧源Ｂ１〜Ｂ６の正極側の出力端子は、電気的に共通にグラウンドＧに接続されている。可変定電圧源Ｂ１〜Ｂ６の負極側は、配線５１〜５６によってアクチュエータ基板２のパッドＰ１〜Ｐ６にそれぞれ電気的に独立して接続されている。アクチュエータ基板２のパッドＰ０は、配線５７によってグラウンドＧに電気的に接続されている。各可変定電圧源Ｂ１〜Ｂ６は、信号変換部４１からの各制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じた値の定電圧を出力する。
【００５４】
この第１の比較例では、可変定電圧源Ｂ１の正極側の出力端子→可変定電圧源Ｂ１の正極側の出力端子からグラウンドＧまでの配線→グラウンドＧからパッドＰ０までの配線５７→パッドＰ０から電流経路Ｄ１の一端までの配線パターン３５ａ→電流経路Ｄ１→電流経路Ｄ１の他端からパッドＰ１までの配線パターン３５ｂ→パッドＰ１から可変定電圧源Ｂ１の負極側の出力端子の経路で、電流経路Ｄ１に関する閉回路が形成されている。したがって、可変定電圧源Ｂ１の出力電圧の値に依存した電流値の電流が電流経路Ｄ１に流れ、それにより生ずるローレンツ力によって、電流経路Ｄ１に対応するシャッタ１がある位置に移動し、対応する光路の信号光についてある減衰量が得られる。以上の点は、他の電流経路Ｄ２〜Ｄ６についても同様である。
【００５５】
今、電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ電流ｉ１〜ｉ６が流れている状態を考える。このとき、配線５７には、電流Ｉ＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４＋ｉ５＋ｉ６が流れる。したがって、配線５７の抵抗値をｒとすると、オームの法則から、パッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差は、Ｉ×ｒとなる。その状態から、電流経路Ｄ２に対応する光路の信号光の減衰量のみを変えるべく、可変定電圧源Ｂ２の出力電圧のみを変えた場合を考える。可変定電圧源Ｂ２の出力電圧が変わると、当然に電流ｉ２が変化するため、電流Ｉが変化し、ひいてはパッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差が変化する。そして、パッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差が変化すると、可変定電圧源Ｂ１の出力電圧が変化しなくても、電流経路Ｄ１の両端にかかる電圧が変化してしまうため、電流経路Ｄ１に流れる電流ｉ１も変化してしまう。その結果、電流経路Ｄ１に生ずるローレンツ力が変化し、対応するシャッタ２１が変位してしまい、対応する光路の信号光の減衰量が勝手に変化してしまう。
【００５６】
このように、第１の比較例による可変光減衰装置では、１つのシャッタの位置を変えると、意図しない他のシャッタの位置も変動してしまい、各光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得ることができなくなってしまう。
【００５７】
図１０は、第２の比較例の可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図であり、図５に対応している。図１０において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５８】
第２の比較例の可変光減衰装置が本実施の形態による可変光減衰装置と異なる所は、駆動部４２の構成のみである。すなわち、第２の比較例では、駆動部４２は、図１０に示すように、可変定電流電源Ａ１〜Ａ６に代えて、電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ対応する可変抵抗器Ｃ１〜Ｃ６と、直流定電圧源Ｅとで構成されている。可変抵抗器Ｃ１〜Ｃ６の一端は、電気的に共通に直流定電圧源Ｅの正極に接続されている。直流定電圧源Ｅの負極はグラウンドＧに接続されている。可変抵抗器Ｃ１〜Ｃ６の他端は、配線５１〜５６によってアクチュエータ基板２のパッドＰ１〜Ｐ６にそれぞれ電気的に独立して接続されている。アクチュエータ基板２のパッドＰ０は、配線５７によってグラウンドＧに電気的に接続されている。各可変抵抗器Ｃ１〜Ｃ６は、信号変換部４１からの各制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応じた値の抵抗値を示すようになっている。
【００５９】
この第２の比較例では、直流定電圧源Ｅの正極→直流定電圧源Ｅの正極から可変抵抗器Ｃ１の一端までの配線→可変抵抗器Ｃ１→可変抵抗器Ｃ１の他端からパッドＰ１までの配線５１→パッドＰ１から電流経路Ｄ１の一端までの配線パターン３５ｂ→電流経路Ｄ１→電流経路Ｄ１の他端からパッドＰ０までの配線パターン３５ａ→パッドＰ０からグラウンドＧまでの配線５７の経路で、電流経路Ｄ１に関する閉回路が形成されている。したがって、可変抵抗器Ｃ１の抵抗値に依存した電流値の電流が電流経路Ｄ１に流れ、それにより生ずるローレンツ力によって、電流経路Ｄ１に対応するシャッタ１がある位置に移動し、対応する光路の信号光についてある減衰量が得られる。以上の点は、他の電流経路Ｄ２〜Ｄ６についても同様である。
【００６０】
今、電流経路Ｄ１〜Ｄ６にそれぞれ電流ｉ１〜ｉ６が流れている状態を考える。このとき、配線５７には、電流Ｉ＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４＋ｉ５＋ｉ６が流れる。したがって、配線５７の抵抗値をｒとすると、オームの法則から、パッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差は、Ｉ×ｒとなる。その状態から、電流経路Ｄ２に対応する光路の信号光の減衰量のみを変えるべく、可変抵抗器Ｃ２の抵抗値のみを変えた場合を考える。可変抵抗器Ｃ２の抵抗値が変わると、当然に電流ｉ２が変化するため、電流Ｉが変化し、ひいてはパッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差が変化する。そして、パッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差が変化すると、可変抵抗器Ｃ１の抵抗値が変化しなくても、電流経路Ｄ１の両端にかかる電圧が変化してしまうため、電流経路Ｄ１に流れる電流ｉ１も変化してしまう。その結果、電流経路Ｄ１に生ずるローレンツ力が変化し、対応するシャッタ２１が変位してしまい、対応する光路の信号光の減衰量が勝手に変化してしまう。
【００６１】
このように、第２の比較例による可変光減衰装置においても、前記第１の比較例と同様に、１つのシャッタの位置を変えると、意図しない他のシャッタの位置も変動してしまい、各光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得ることができなくなってしまう。
【００６２】
前述した第１及び第２の比較例に対し、本実施の形態による可変光減衰装置では、図５に示すように、各定電流電源Ｐ１〜Ｐ６の出力電流がそのままそれぞれ電流経路Ｄ１〜Ｄ６に流れる。したがって、電流経路Ｄ１に流れる電流は、常に、対応する制御信号Ｓ１〜Ｓ６によってのみ定まる可変定電流源Ａ１の出力電流のままとなり、他の電流経路Ｄ２〜Ｄ６に流れる電流が変化してパッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差が変化しても、不変である。他の電流経路Ｄ２〜Ｄ６に流れる電流についても、同様である。このため、本実施の形態によれば、１つのシャッタの位置を変えても、意図しない他のシャッタの位置が変動することがない。よって、本実施の形態によれば、各光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得ることができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
【００６４】
図７は、本発明の第２の実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図であり、図５に対応している。図７において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態による可変光減衰装置が前記第１の実施の形態による可変光減衰装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。すなわち、前記第１の実施の形態では、電流経路Ｄ１〜Ｄ６の一端が、対応する前記配線パターン３５ａによって、１つのパッドＰ０に電気的に共通に接続されているのに対し、本実施の形態では、電流経路Ｄ１〜Ｄ６が３つずつ２つのグループに分けられ、これらグループにそれぞれ対応して２つのパッドＰ０１，Ｐ０２がアクチュエータ基板２２に設けられている。本実施の形態では、一方のグループの電流経路Ｄ１〜Ｄ３の一端が、対応する配線パターン３５ａによってパッドＰ０１に電気的に共通に接続され、他方のグループの電流経路Ｄ４〜Ｄ６の一端が、対応する配線パターン３５ａによってパッドＰ０２に電気的に共通に接続されている。前記第１の実施の形態では、パッドＰ０が配線５７によってグラウンドＧに電気的に接続されているのに対し、本実施の形態では、パッドＰ０１，Ｐ０２がそれぞれ配線５７−１，５７−２によって独立してグラウンドＧに電気的に接続されている。
【００６６】
ローレンツ力で駆動するためには、各電流経路Ｄ１〜Ｄ６に流す電流量は比較的多くなる。前記第１の実施の形態では、全ての電流経路Ｄ１〜Ｄ６に流れる電流量を合計した電流量が配線５７に流れるため、配線５７として電流容量の非常に大きいものを用いる必要がある。これに対し、本実施の形態では、各配線５７−１，５７−２に流れる電流量は、３つの電流経路を流れる電流量の合計ですみ、大幅に少なくなる。したがって、配線５７−１，５７−２として電流容量の小さいものを用いることができる。可変光減衰装置は、省スペース化が求められているので、実際には、アクチュエータ基板２は非常に小さなものとなる。電流容量の大きな配線を、このような小さなアクチュエータ基板２のパットに取り付けることは非常に困難である。したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べて、アクチュエータ基板２に対する配線の取り付けが容易となり、好ましい。
【００６７】
また、前記第１の実施の形態では、配線５７に流れる電流量が多いため、パッドＰ０とグラウンドＧとの間の電位差の変動量が大きくなる可能性がある。したがって、定電流電源Ａ１〜Ａ６は、この電圧変動分だけ余分に出力電圧の調整範囲を持つ必要があり、好ましくない。これに対し、グラウンドＧに落ちるまでの共通部分に十分に大きな容量を有する配線を施しておけば、配線５７−１，５７−２に流れる電流量が少ないため、パッドＰ０１，Ｐ０２とグラウンドＧとの間の電位差の変動量は小さくなる。したがって、本実施の形態によれば、定電流電源Ａ１〜Ａ６の出力電圧の調整範囲が少なくてすみ、好ましい。
【００６８】
なお、本実施の形態では、電流経路Ｄ１〜Ｄ６を２つのグループに分けてこれらのグループにそれぞれ対応する２つパッドＰ０１，Ｐ０２を設けたが、そのグループの数（したがって、グラウンドＧ側のパッドの数）は、２つに限定されるものではない。例えば、電流経路Ｄ１〜Ｄ６を１個ずつのグループに分けて、電流経路Ｄ１〜Ｄ６と同数のグラウンドＧ側のパッドを設けてもよいが、その場合には、アクチュエータ基板２からグラウンドＧへ接続される配線の数が多くなり好ましくない。したがって、例えば、電流経路Ｄ１〜Ｄ６を３つ又は４つずつのグループに分けてこれらのグループにそれぞれ対応してグラウンドＧ側のパッドを設けることが、好ましい。
【００６９】
なお、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られることは、言うまでもない。
【００７０】
［第３の実施の形態］
【００７１】
図８は、本発明の第３の実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図であり、図５に対応している。図７において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７２】
本実施の形態による可変光減衰装置が前記第１の実施の形態による可変光減衰装置と異なる所は、可変定電流源Ｓ２、配線５２及びパッドＰ２が取り除かれ、パッドＰ０とパッドＰ１との間に電流経路Ｄ１，Ｄ２が直列に接続されている点のみである。これにより、本実施の形態では、電流経路Ｄ１〜Ｄ６が５つのグループに分けられ、駆動部４２は、５つのグループにそれぞれ対応する５つの可変定電流源Ａ１，Ａ３〜Ａ６で構成され、各可変定電流源Ａ１，Ａ３〜Ａ６は、対応するグループの電流経路に、制御信号に応じた電流値を持つ定電流を流すようになっている。
【００７３】
本実施の形態は、電流経路Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対応する２つの信号光の減衰量を常に同時に制御するような用途に用いられる。前記第１の実施の形態では、勿論、このような用途に用いることも可能であるが、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べて、可変定電流源Ｓ２、配線５２及びパッドＰ２が設けられていない分、構成が簡単で安価となる。
【００７４】
なお、本実施の形態によっても前記第１の実施の形態と同様の利点が得られることは、言うまでもない。
【００７５】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００７６】
例えば、前述した各実施の形態では、光導波路基板１が用いられていたが、信号光が空中等の光路を進行するようにし、その光路中にシャッタ２１が進出し得るようにアクチュエータ基板２を配置すれば、光導波路基板１を設ける必要はない。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い電圧が不要であるとともに減衰量の制御が容易であり、しかも、複数の光路の信号光の減衰量をそれぞれ高い精度で得てかつ高い安定性を有する可変光減衰装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による可変光減衰装置を模式的に示す一部概略平面図である。
【図２】所定の動作状態を示す、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図３】他の動作状態を示す、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図４】更に他の動作状態を示す、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【図６】可変定電流源の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【図９】第１の比較例の可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【図１０】第２の比較例の可変光減衰装置の電気的な全体構成を示す回路図である。
【図１１】従来の可変光減衰器の要部を示す側面図である。
【図１２】図１０に示す従来の可変光減衰器の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
１光導波路基板
２アクチュエータ基板
３磁石
４制御部
１１，１２光導波路
１３溝
２１シャッタ
２２アクチュエータ
４１信号変換部
４２駆動部
Ａ１〜Ａ６可変定電流源
Ｄ１〜Ｄ６電流経路
Ｇグラウンド
５１〜５７配線

Claims

信号光を伝搬する複数の光路中にそれぞれ進出可能な複数のシャッタと、
前記複数のシャッタをそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、
制御信号に応じて前記複数のアクチュエータを電気的に駆動する駆動部と、
を備え、
前記各アクチュエータは、磁界内に配置されて前記駆動部による通電によりローレンツ力を生ずる電流経路を有し、
前記各アクチュエータは、当該アクチュエータの前記電流経路に生ずる前記ローレンツ力に従って、当該アクチュエータに対応する前記シャッタを、当該シャッタに対応する前記光路を通過する前記信号光を所望の減衰量で減衰させる位置に、移動させ、
前記駆動部は、前記複数のアクチュエータにそれぞれ対応する複数の可変定電流源を有し、
前記各可変定電流源は、前記複数のアクチュエータのうち対応するアクチュエータの前記電流経路に、前記制御信号に応じた電流値を持つ定電流を流すことを特徴とする可変光減衰装置。
信号光を伝搬する複数の光路中にそれぞれ進出可能な複数のシャッタと、
前記複数のシャッタをそれぞれ移動させる複数のアクチュエータと、
制御信号に応じて前記複数のアクチュエータを電気的に駆動する駆動部と、
を備え、
前記各アクチュエータは、磁界内に配置されて前記駆動部による通電によりローレンツ力を生ずる電流経路を有し、
前記各アクチュエータは、当該アクチュエータの前記電流経路に生ずる前記ローレンツ力に従って、当該アクチュエータに対応する前記シャッタを、当該シャッタに対応する前記光路を通過する前記信号光を所望の減衰量で減衰させる位置に、移動させ、
前記駆動部は、前記複数のアクチュエータを複数のグループに分けたときの前記複数のグループにそれぞれ対応する複数の可変定電流源を有し、
前記各可変定電流源は、前記複数のアクチュエータのうち当該可変定電流源に対応するグループのアクチュエータの前記電流経路に、前記制御信号に応じた電流値を持つ定電流を流し、
前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループは、前記複数のアクチュエータのうちの２つ以上のアクチュエータからなることを特徴とする可変光減衰装置。
前記複数のアクチュエータは同一基板に搭載され、
前記基板には、前記複数のアクチュエータの前記電流経路の一方側が電気的に共通に接続されたパッドが設けられたことを特徴とする請求項１記載の可変光減衰装置。
前記複数のアクチュエータは同一基板に搭載され、
前記基板には、前記複数のアクチュエータを複数のグループに分けたときの前記複数のグループにそれぞれ対応する複数のパッドが設けられ、
前記各パッドには、前記複数のアクチュエータのうち当該パッドに対応するグループのアクチュエータの前記電流経路の一方側が電気的に接続され、
前記複数のパッドにそれぞれ対応する前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループは、前記複数のアクチュエータのうちの２つ以上のアクチュエータからなることを特徴とする請求項１又は２記載の可変光減衰装置。
前記複数の光路を有する光導波路基板を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変光減衰装置。
前記磁界を発生させる磁界発生部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可変光減衰装置。