JP2005070710A - Optical attenuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光伝送装置等で用いられる光減衰器に係り、より詳しくは、簡易な構成で実現可能な光減衰器に関する。 The present invention relates to an optical attenuator used in an optical transmission device or the like, and more particularly to an optical attenuator that can be realized with a simple configuration.
従来の光伝送装置では、光伝送装置を所定の性能で動作させるために、入力される光信号のパワーを所定の範囲内に収める必要があり、過大な光信号のパワーを減衰させる目的で光減衰器と呼ばれる光学部品が用いられている。特に、光ファイバ増幅器と組み合わせて光量や波長依存性等を最適化する光増幅器や、波長分離した光のゲインを調整する波長分散補償器等では、各波長チャンネルの光量を揃える必要があり、光減衰量を調整可能な可変光減衰器が用いられている。 In the conventional optical transmission device, in order to operate the optical transmission device with a predetermined performance, it is necessary to keep the power of the input optical signal within a predetermined range. For the purpose of attenuating the power of the excessive optical signal, An optical component called an attenuator is used. In particular, optical amplifiers that optimize the amount of light and wavelength dependency in combination with optical fiber amplifiers, and chromatic dispersion compensators that adjust the gain of wavelength-separated light need to have the same amount of light for each wavelength channel. A variable optical attenuator capable of adjusting the attenuation is used.
従来この種の光減衰器として、入射用の光ファイバと出射用の光ファイバとを、光軸を一致させて対向配置すると共に、両光ファイバの間に光軸を一致させたレンズを配置し、レンズを配置する位置によって出射用の光ファイバに入射する光をデフォーカスさせることで、ファイバ結合効率を変化させて光減衰量を設定する技術が存在する (特許文献1参照。)。また、この特許文献1には、レンズを移動させる駆動機構を設け、出射用光ファイバに入射する光のデフォーカス状態を異ならせることにより、光減衰量を可変にする点も記載されている。
Conventionally, as this type of optical attenuator, an incident optical fiber and an outgoing optical fiber are arranged opposite to each other with their optical axes aligned, and a lens whose optical axis is aligned is disposed between both optical fibers. There is a technique for setting the optical attenuation by changing the fiber coupling efficiency by defocusing the light incident on the outgoing optical fiber depending on the position of the lens (see Patent Document 1). Further, this
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、レンズによる集束光を用いて光減衰量を調整しているため、レンズが偏心していると光減衰量が著しく増加し、光減衰量の調整が困難になってしまう。また、レンズの光軸がわずかに傾いただけでも光減衰量が著しく増加し、同様に光減衰量の調整が困難になってしまう。さらに、可変光減衰器としてみた場合には、駆動機構によりレンズをわずかに移動させただけで光減衰量が著しく変動してしまうため、駆動機構としてきわめて高精度な部品を用いる必要があり、装置の複雑化、高コスト化を招いていた。
However, in the technique described in
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、簡易な構成で目的とする光減衰量を得ることのできる光減衰器を提供することにある。
また他の目的は、高精度な駆動機構を必要とせず、光減衰量の設定分解能が高く、波長依存性も小さい光減衰量可変型の光減衰器を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a technical problem, and an object of the present invention is to provide an optical attenuator capable of obtaining a target optical attenuation with a simple configuration. is there.
Another object of the present invention is to provide a variable optical attenuation type optical attenuator that does not require a high-precision drive mechanism, has high optical attenuation setting resolution, and has low wavelength dependency.
かかる目的のもと、本発明が適用される光減衰器は、光ビームを入力する第一の光ファイバと、第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、第一のコリメートレンズから出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバと、第一のコリメートレンズと第二のコリメートレンズとの間に配設され、光ビームの入射面と出射面とが平行でないプリズムとを含んでいる。 For this purpose, an optical attenuator to which the present invention is applied includes a first optical fiber that inputs a light beam and a first collimator that converts the light beam emitted from the first optical fiber into parallel light. A second collimating lens that collects the light beam emitted from the first collimating lens, a second optical fiber that outputs the light beam emitted from the second collimating lens, and the first collimating lens. It includes a prism that is disposed between the lens and the second collimating lens and whose light beam incident surface and light exit surface are not parallel to each other.
ここで、第一の光ファイバおよび第一のコリメートレンズは第一のファイバコリメータを構成し、第二の光ファイバおよび第二のコリメートレンズは第二のファイバコリメータを構成することを特徴とすれば、構成を簡易にできるという点で好ましい。また、プリズムを、第一のコリメートレンズから出射される光ビームの光路上を直線的に移動させる駆動部材をさらに含むことを特徴とすれば、光減衰量を調整可能な可変光減衰器を構成できるという点で好ましい。 Here, the first optical fiber and the first collimating lens constitute a first fiber collimator, and the second optical fiber and the second collimating lens constitute a second fiber collimator. It is preferable in that the configuration can be simplified. In addition, if the prism further includes a drive member that linearly moves on the optical path of the light beam emitted from the first collimating lens, a variable optical attenuator capable of adjusting the amount of light attenuation is configured. It is preferable in that it can be performed.
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される光減衰器は、光ビームを入力する第一の光ファイバと、第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、第一のコリメートレンズから出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバと、第一のコリメートレンズと第二のコリメートレンズとの間に配設され、第一のコリメートレンズ側の光ビームの入射面と第二のコリメートレンズ側の光ビームの出射面とが平行でない第一のプリズムと、第一のプリズムと第二のコリメートレンズとの間に配設され、第一のプリズム側の光ビームの入射面と第二のコリメートレンズ側の光の出射面とが平行でない第二のプリズムとを含んでいる。 From another viewpoint, the optical attenuator to which the present invention is applied is a first optical fiber that inputs a light beam and a first optical fiber that converts the light beam emitted from the first optical fiber into parallel light. One collimating lens, a second collimating lens that collects the light beam emitted from the first collimating lens, a second optical fiber that outputs the light beam emitted from the second collimating lens, The first collimating lens is disposed between the first collimating lens and the second collimating lens, and the first collimating lens side light beam entrance surface and the second collimating lens side light beam exit surface are not parallel to each other. The second prism is disposed between the first prism and the second collimator lens, and the light incident surface on the first prism side and the light exit surface on the second collimator lens side are not parallel. No pre And an arm.
ここで、第一の光ファイバおよび第一のコリメートレンズは第一のファイバコリメータを構成し、第二の光ファイバおよび第二のコリメートレンズは、第二のファイバコリメータを構成し、第一のファイバコリメータの光軸と第二のファイバコリメータの光軸とが同軸上に設定されることを特徴とすれば、光学モジュールの構成が容易になり、また、接続時の作業性が向上するという点で好ましい。また、第一のプリズムおよび/または第二のプリズムを、第一のコリメートレンズから出射される光ビームの光路上を直線的に移動させる駆動部材をさらに含むことを特徴とすれば、光減衰量を調整可能な可変光減衰器を構成できるという点で好ましい。そして、第一のプリズムの出射面と第二のプリズムの入射面とが略平行に配置されることを特徴とすれば、第一のプリズムと第二のプリズムとを近接して配置することが可能な点で好ましい。 Here, the first optical fiber and the first collimating lens constitute a first fiber collimator, and the second optical fiber and the second collimating lens constitute a second fiber collimator, and the first fiber If the optical axis of the collimator and the optical axis of the second fiber collimator are set on the same axis, the configuration of the optical module becomes easy and the workability during connection is improved. preferable. The light attenuation amount may further include a drive member that linearly moves the first prism and / or the second prism on the optical path of the light beam emitted from the first collimating lens. This is preferable in that a variable optical attenuator capable of adjusting the above can be configured. If the exit surface of the first prism and the entrance surface of the second prism are arranged substantially parallel to each other, the first prism and the second prism can be arranged close to each other. It is preferable in terms of possible.
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される光減衰器は、光ビームを入力する第一の光ファイバと、第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、第一のコリメートレンズから出射される平行光を平行な状態を維持しながら傾けて透過する透過部材と、透過部材から出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバとを含んでいる。 Furthermore, from another viewpoint, the optical attenuator to which the present invention is applied is a first optical fiber that inputs a light beam and a first optical fiber that converts the light beam emitted from the first optical fiber into parallel light. One collimating lens, a transmissive member that tilts and transmits parallel light emitted from the first collimating lens while maintaining a parallel state, and a second collimating lens that condenses the light beam emitted from the transmissive member And a second optical fiber that outputs a light beam emitted from the second collimating lens.
ここで、透過部材は1または複数のプリズムからなることを特徴とすれば、構成を容易とすることができる点で好ましい。また、透過部材による平行光の傾き位置を調整する傾き位置調整部材をさらに備えることを特徴とすれば、光減衰量を調整可能な可変光減衰器を構成できるという点で好ましい。 Here, if the transmissive member is composed of one or a plurality of prisms, it is preferable in that the configuration can be facilitated. In addition, it is preferable that an inclination position adjusting member that adjusts the inclination position of the parallel light by the transmission member is further provided in that a variable optical attenuator capable of adjusting the amount of light attenuation can be configured.
本発明の光減衰器によれば、簡易な構成で目的とする光減衰量を得ることができる。
また、本発明の光減衰器によれば、高精度な駆動機構を必要とせず、光減衰量の設定分解能を高く、波長依存性も小さくすることができる。
According to the optical attenuator of the present invention, the target optical attenuation can be obtained with a simple configuration.
In addition, according to the optical attenuator of the present invention, a high-precision drive mechanism is not required, the optical attenuation amount setting resolution is high, and the wavelength dependency can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
―実施の形態1―
図1は波長多重伝送方式の光通信機器等で使用される光学部品モジュールの一種である光減衰器(VOA:Variable Optical Attenuator)10を示す図である。この光減衰器10は、第一の光ファイバとしての入射光ファイバ21が接続される第一のコリメートレンズ11と、第二の光ファイバとしての出射光ファイバ22が接続されると共に第一のコリメートレンズ11に対して傾斜して配置される第二のコリメートレンズ12と、これら第一のコリメートレンズ11と第二のコリメートレンズ12との間に配設される透過部材としての三角プリズム13とを備えている。そして、本実施の形態では、三角プリズム13が駆動部材あるいは傾き位置調整部材としてのアクチュエータ30により第一のコリメートレンズ11と第二のコリメートレンズ12との間の光路上をZ方向(直線)に進退移動できるようになっている。なお、入射光ファイバ21および第一のコリメートレンズ11は、両者を一体化した入射ファイバコリメータユニット23(第一のファイバコリメータ)として構成されている。同様に、出射光ファイバ22および第二のコリメートレンズ12についても、両者を一体化した出射ファイバコリメータユニット24(第二のファイバコリメータ)として構成されている。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
—
FIG. 1 is a view showing an optical attenuator (VOA) 10 which is a kind of optical component module used in a wavelength division multiplexing optical communication device or the like. This
また、入射光ファイバ21および出射光ファイバ22としてはシングルモード光ファイバが用いられている。さらに、第一のコリメートレンズ11、第二のコリメートレンズ12には、焦点距離1.5mm、ファイバ側の開口数NA=0.25のものが用いられる。さらにまた、三角プリズム13としては、光学ガラスSF11(n=1.75)を硝材とし、光の入射面(第一のコリメートレンズ11との対向部側)13aと出射面(第二のコリメートレンズ12との対向部側)13bとのなす角度を15°とした直角プリズムが用いられている。当然、三角プリズム13の入射面13aと出射面13bとは非平行である。
Further, as the incident
また、上述した第一のコリメートレンズ11、第二のコリメートレンズ12、三角プリズム13を駆動するアクチュエータ30、入射光ファイバ21、出射光ファイバ22は、長方形状の基板40に取り付けられている。基板40は、入射光ファイバ21を固定するためのV溝41、出射光ファイバ22を固定するためV溝42、第一のコリメートレンズ11を固定するための凹部43、第二のコリメートレンズ12を固定するための凹部44、三角プリズム13を駆動するアクチュエータ30を固定するための凹部45を備えている。そして、これら第一のコリメートレンズ11、第二のコリメートレンズ12、アクチュエータ30、入射光ファイバ21、出射光ファイバ22は、紫外線硬化型の接着剤やはんだ等の金属によって基板40に固定されている。なお、基板40としては、例えばシリコンの他、セラミックス、ガラス、プラスチックなどの硬質材料を使用することができる。
The first
次に、三角プリズム13を移動させるために設けられるアクチュエータ30について説明する。図2はアクチュエータ30の側部断面図を、図3(a)はアクチュエータ30の分解図を示している。このアクチュエータ30は、円筒形状を有しその内部には三角プリズム13が収容されると共にその外周面には図示しないネジが切られたプリズム保持部材31と、円筒状の本体32aとこの本体32aの外周面に軸方向に沿って四分割形成された電極32b〜32eとを備え、内部にはプリズム保持部材31を収容可能な圧電素子32と、リング形状を有して圧電素子32の一端部側に配設され、その内周面にはプリズム保持部材31をねじ込み可能なネジが切られたリング33と、これらプリズム保持部材31、圧電素子32、リング33を収容する筐体34とを備えている。なお、図3(a)においては、筐体34の記載を省略している。
Next, the
ここで、圧電素子32は、接着剤35によって筐体34の内周面に接着、固定されている。また、筐体34の内周面には、圧電素子32およびリング33を挟んでリブ36,37が形成されており、リング33がプリズム保持部材31の軸方向に移動するのを規制している。また、筐体34の内部には、軸方向に沿ってシャフト38が形成されており、このシャフト38がプリズム保持部材31に設けられた貫通孔31aに貫通して挿入されている。さらに、図3(b)に示すように、圧電素子32の外周面に形成された各電極32b〜32eのうち、電極32bおよび電極32dには第一の交流電源39aが接続され、電極32cおよび電極32eには第二の交流電源39bが接続され、超音波モータとして機能するようになっている。
Here, the
次に、図1〜図3を参照しながら、本実施の形態に係る光減衰器10の基本的な動作について説明する。
入射光ファイバ21から出射された光ビームは、第一のコリメートレンズ11に入射し、平行光に変換された後に第一のコリメートレンズ11より出射される。そして、第一のコリメートレンズ11から出射された光ビームは、三角プリズム13に入射する。このとき、三角プリズム13の入射面13aは光ビームの入射方向に対して略直角であり、第一のコリメートレンズ11より出射された光ビームは、スネルの法則に従ってほとんど方向を変えることなく三角プリズム13に入射する。そして、三角プリズム13に入射した光ビームは、三角プリズム13より出射される。このとき、三角プリズム13の出射面13bは入射面13aに対して15°傾斜しており、出射面13bから出射される光ビームは、スネルの法則に従って平行状態を維持しながら所定角度だけ方向を変えて三角プリズム13より出射される。さらに、三角プリズム13より出射された光ビームは、第二のコリメートレンズ12に入射し、集束光に変換されて第二のコリメートレンズ12より出射される。そして、第二のコリメートレンズ12より出射された光ビームは、集光された状態で出射光ファイバ22に入射し、出射光ファイバ22内を伝送されていく。出射光ファイバ22内を伝送される光ビームは、例えば図示しない合波器等において他の波長の光ビームと合波される。
Next, the basic operation of the
The light beam emitted from the incident
そして、この光減衰器10では、アクチュエータ30を用いて三角プリズム13の位置を調整することで、出射光ファイバ22を介して出力される光ビームの強度を減衰できるようになっている。
ここではまず、アクチュエータ30による三角プリズム13の移動動作について説明する。圧電素子32の各電極32b〜32eに対し、交流電源39a,39bを用いて交流電流を印加すると、圧電素子32の底面表面に進行波が発生する。このとき、リング33に対して図3(c)に示す矢印A方向のトルクが働き、リング33は矢印A方向に向かって回転を開始する。すると、このリング33の内側に切られたネジにはプリズム保持部材31の外周面に切られたネジがねじ込まれているため、リング33の回転に伴ってプリズム保持部材31も回転しようとする。ここで、プリズム保持部材31に形成された貫通孔31aには、図2に示すように固定された筐体34に設けられたシャフト38が貫通配置されていることから、プリズム保持部材31は回転することができず、リング33の回転によるねじ込みによって図3(c)に示す矢印B方向に移動する。つまり、圧電素子32に交流電流を流すと、リング33が回転し、プリズム保持部材31がリニアに移動する。その結果、プリズム保持部材31に取り付けられた三角プリズム13は、図1に示すZ方向に移動し、第一のコリメートレンズ11に対して離れたり近づいたりすることができる。その際、プリズム保持部材31は回転しないので、三角プリズム13も回転しない。
In the
First, the movement operation of the
図4は、三角プリズム13のZ方向への移動量と、出射光ファイバ22を介して出力される光ビームの減衰量(光減衰量)との関係を示すグラフ図である。なお、本実施の形態においては、図1に示す状態すなわち三角プリズム13を第一のコリメートレンズ11に最近接させた位置をZ=0とし、Z=0の時に最も光減衰量が少なくなるように各部品を配置している。このため、三角プリズム13を第一のコリメートレンズ11から遠ざけるほど(第二のコリメートレンズ12に近づけるほど)光減衰量が大きくなっていく。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of movement of the
この理由は次の通りである。三角プリズム13をZ方向に移動させると、光ビームが傾く位置(光ビームを曲げる位置)がずれる。これにより、第二のコリメートレンズ12に入射する光ビームがレンズ中心からずれ、出射光ファイバ22に入射する光ビームが出射光ファイバ22に対し傾いて入射する。その結果、出射光ファイバ22の結合効率が低下し、光減衰量が増加する。本実施の形態に係る光減衰器10では、三角プリズム13を約2mmZ方向に移動させることにより、30dB以上の光減衰量を得ることができる。ここで、図9は、上述した特許文献1記載の光減衰器におけるレンズの移動量と、光ファイバを介して出力される光ビームの減衰量(光減衰量)との関係を示している。本実施の形態に係る光減衰器10では、図9に示す特許文献1の光減衰器とは異なり、レンズを約10μm移動しただけで光減衰量が15dBになってしまうようなことはなく、三角プリズム13の位置決め精度がそれほど要求されないため、精度の高くないアクチュエータ30を用いつつ所望の光減衰量を得ることができるという利点がある。さらに、本実施の形態では、光導波路のように光の位相差を利用していないことから、光の波長依存性を小さくすることができる。
The reason is as follows. When the
また、本実施の形態では、三角プリズム13の入射面13aと出射面13bとのなす角度を15°としているが、この角度の選択理由は次の通りである。図5は、三角プリズム13を透過する光ビームの光軸の曲がる角度と、三角プリズム13を挿入することによって生じる挿入損失との関係を示すグラフ図である。同図より、挿入損失を0.1dB以下に抑えるためには、光軸の曲がる角度を20°以下に抑えなければならないことがわかる。光軸の曲がる角度は、上述したようにスネルの法則に従う。そこで、本実施の形態では、三角プリズム13を構成する硝材として屈折率n=1.75のSF11を選択すると共に、三角プリズム13の入射面13aと出射面13bとのなす角度を15°とすることで、光軸の曲がる角度を20°以下としている。
In the present embodiment, the angle formed by the
なお、本実施の形態では、三角プリズム13を用いていたが、例えば入射面と出射面とのなす角度が小さい場合には台形プリズムを用いてもよい。また、本実施の形態では、基板40の上に、第一のコリメートレンズ11、第二のコリメートレンズ12、三角プリズム13が取り付けられたアクチュエータ30、入射光ファイバ21、出射光ファイバ22等を固定する構成を採用していたが、これに限られるものではなく、アクチュエータ30の筐体34にコリメートレンズと光ファイバとを一体化した光ファイバコリメータを直接接合する構成を採用することも可能である。さらに、本実施の形態では、アクチュエータ30として超音波モータを使用していたが、これに限られるものではなく、例えば静電力駆動型、電磁力可変型を使用してもよい。さらにまた、本実施の形態では、アクチュエータ30を用いて三角プリズム13を移動させることにより可変型の光減衰器を構成していたが、例えば、所定の位置に三角プリズム13を接着等で固定することにより、一定量の減衰量を得る光減衰器を構成することもできる。
In the present embodiment, the
―実施の形態2―
本実施の形態は、実施の形態1と略同様であるが、三角プリズムを二つ使用することで、入射光ファイバ(入射ファイバコリメータユニット)と出射光ファイバ(出射ファイバコリメータユニット)とを略直線の同軸上に配置できるようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
-Embodiment 2-
The present embodiment is substantially the same as the first embodiment, but by using two triangular prisms, the incident optical fiber (incident fiber collimator unit) and the outgoing optical fiber (outgoing fiber collimator unit) are substantially straight. It can be arranged on the same axis. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6は、本実施の形態における光減衰器10を示す図である。この光減衰器10は、第一の光ファイバとしての入射光ファイバ61が接続される第一のコリメートレンズ51と、第二の光ファイバとしての出射光ファイバ62が接続される第二のコリメートレンズ52と、これら第一のコリメートレンズ51と第二のコリメートレンズ52との間に対向して配設される透過部材としての第一の三角プリズム53(第一のプリズム)および第二の三角プリズム54(第二のプリズム)を備えている。本実施の形態では、第一の三角プリズム53が第一のコリメートレンズ51側に配置され、第二の三角プリズム54が第二のコリメートレンズ52側に配置される。そして、第一の三角プリズム53は、駆動部材あるいは傾き位置調整部材としてのアクチュエータ70により第一のコリメートレンズ51と第二の三角プリズム54との間の光路上をZ方向(直線)に進退移動できるように構成され、一方、第二の三角プリズム54は固定配置されている。なお、実施の形態1と同様、入射光ファイバ61および第一のコリメートレンズ51は、両者を一体化した入射ファイバコリメータユニット63(第一のファイバコリメータ)として構成されている。同様に、出射光ファイバ62および第二のコリメートレンズ52についても、両者を一体化した出射ファイバコリメータユニット64(第二のファイバコリメータ)として構成されている。
FIG. 6 is a diagram showing the
また、入射光ファイバ61、出射光ファイバ62としては、実施の形態1と同様にシングルモード光ファイバが用いられている。さらに、第一のコリメートレンズ51、第二のコリメートレンズ52には、焦点距離1.5mm、ファイバ側の開口数NA=0.25のものが用いられる。さらにまた、第一の三角プリズム53としては、光学ガラスSF11(n=1.75)を硝材とし、光の入射面(第一のコリメートレンズ51との対向部側)53aと出射面(第二の三角プリズム54との対向部側)53bとのなす角度を15°とした直角プリズムが用いられている。また、第二の三角プリズム54としては、光学ガラスSF11(n=1.75)を硝材とし、光の入射面(第一の三角プリズム53との対向部側)54aと出射面(第二のコリメートレンズ52との対向部側)54bとのなす角度を15°とした直角プリズムが用いられている。つまり、第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54は同じものである。当然、第一の三角プリズム53の入射面53aと出射面53bとは非平行であり、第二の三角プリズム54の入射面54aと出射面54bとは非平行である。ただし、本実施の形態では、第一の三角プリズム53の出射面53bと第二の三角プリズム54の入射面54aとが略平行になるように配置される。
As the incident
また、上述した第一のコリメートレンズ51、第二のコリメートレンズ52、第一の三角プリズム53を駆動するアクチュエータ70、第二の三角プリズム54、入射光ファイバ61、出射光ファイバ62は、長方形状の基板80に取り付けられている。基板80は、入射光ファイバ61を固定するためのV溝81、出射光ファイバ62を固定するためV溝82、第一のコリメートレンズ51を固定するための凹部83、第二のコリメートレンズ52を固定するための凹部84、第一の三角プリズム53を駆動するアクチュエータ70および第二の三角プリズム54を固定するための凹部85を備えている。そして、これら第一のコリメートレンズ51、第二のコリメートレンズ52、アクチュエータ70、第二の三角プリズム54、入射光ファイバ61、出射光ファイバ62は、紫外線硬化型の接着剤やはんだ等の金属によって基板80に固定されている。なお、アクチュエータ70は、実施の形態1で説明したアクチュエータ30と同じである。
The
次に、本実施の形態に係る光減衰器10の基本的な動作について説明する。
入射光ファイバ61から出射された光ビームは、第一のコリメートレンズ51に入射し、平行光に変換された後に第一のコリメートレンズ51より出射される。そして、第一のコリメートレンズ51から出射された光ビームは、第一の三角プリズム53に入射する。このとき、第一の三角プリズム53の入射面53aは光ビームの入射方向に対して略直角であり、第一のコリメートレンズ51より出射された光ビームは、スネルの法則に従ってほとんど方向を変えることなく第一の三角プリズム53に入射する。そして、第一の三角プリズム53に入射した光ビームは、第一の三角プリズム53より出射される。このとき、第一の三角プリズム53の出射面53bは入射面53aに対して15°傾斜しており、出射面53bから出射される光ビームは、スネルの法則に従って平行状態を維持しながら所定角度だけ方向を変えて第一の三角プリズム53より出射される。さらに、第一の三角プリズム53より出射された光ビームは、第二の三角プリズム54に入射する。このとき、第一の三角プリズム53の出射面53bより出射された光ビームは、スネルの法則に従って平行状態を維持しながら所定角度だけ方向を変えて第二の三角プリズム54に入射する。そして、第二の三角プリズム54に入射した光ビームは、第二の三角プリズム54より出射される。さらに、第二の三角プリズム54より出射された光ビームは、第二のコリメートレンズ52に入射し、集束光に変換されて第二のコリメートレンズ52より出射される。そして、第二のコリメートレンズ52より出射された光ビームは、集光された状態で出射光ファイバ62に入射し、出射光ファイバ62内を伝送されていく。出射光ファイバ62内を伝送される光ビームは、例えば図示しない合波器等において他の波長の光ビームと合波される。
Next, the basic operation of the
The light beam emitted from the incident
そして、この光減衰器10では、実施の形態1と同様、アクチュエータ70を用いて第一の三角プリズム53の位置を調整することで、出射光ファイバ62を介して出力される光ビームの強度を減衰できるようになっている。
図7は、第一の三角プリズム53のZ方向への移動量と、出射光ファイバ62を介して出力される光ビームの減衰量(光減衰量)との関係を示すグラフ図である。なお、本実施の形態においては、実施の形態1とは異なり、第一の三角プリズム53を第二の三角プリズム54に当接させた(第一の三角プリズム53の出射面53bと第二の三角プリズム54の入射面54aとを接触させた)位置をZ=0とし、Z=0の時に最も光減衰量が少なくなるように各部品を配置している。このため、第一の三角プリズム53を第二の三角プリズム54から遠ざけるほど(第一のコリメートレンズ51に近づけるほど)光減衰量が大きくなっていく。
In the
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of movement of the first
この理由は次の通りである。第一の三角プリズム53をZ方向に移動させると、光ビームが傾く位置(光ビームを曲げる位置)がずれ、第一の三角プリズム53から出射された光ビームが第二の三角プリズム54に入射する位置もずれる。すると、第二のコリメートレンズ52に入射する光ビームがレンズ中心からずれ、出射光ファイバ62に入射する光ビームが出射光ファイバ62に対し傾いて入射する。その結果、出射光ファイバ62の結合効率が低下し、光減衰量が増加する。本実施の形態に係る光減衰器10では、第一の三角プリズム53を約0.45mmZ方向に移動させることにより、30dB以上の光減衰量を得ることができる。
そして、本実施の形態では、第一の三角プリズム53と第二の三角プリズム54とを用い、第一の三角プリズム53で傾けられた光ビームを第二の三角プリズム54にて逆方向に傾けることにより、結果として入射光ファイバ61(入射ファイバコリメータユニット63)と出射光ファイバ62(出射ファイバコリメータユニット64)とを同一軸上に配置できるため、他の光学部品等と接続する際の作業性がよくなる。
The reason is as follows. When the first
In this embodiment, the first
また、図8は、第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54を構成する硝材として、光学ガラスSF11に代えて光学ガラスBK7(n=1.51)を用いた場合における第一の三角プリズム53のZ方向への移動量と、出射光ファイバ62を介して出力される光ビームの減衰量(光減衰量)との関係を示すグラフ図である。なお、第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54の形状については上述したものと同じである。このように第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54を構成する硝材の屈折率を低くした場合、30dB以上の減衰量を得るには、第一の三角プリズム53を約1mm動かせばよいことがわかる。すなわち、プリズムを構成する硝材(屈折率)と入射面と出射面とのなす角度を必要に応じて適宜選択することにより、所望とする特性を容易に得ることができるようになる。
FIG. 8 shows the first triangle when the optical glass BK7 (n = 1.51) is used instead of the optical glass SF11 as the glass material constituting the first
なお、本実施の形態では、第一の三角プリズム53だけを移動させるようにしていたが、これに限られるものではなく、第二の三角プリズム54だけを移動可能に構成してもよい。また、第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54を共に移動可能に構成してもよいことはもちろんである。また、本実施の形態では、二つの三角プリズム(第一の三角プリズム53および第二の三角プリズム54)を用いていたが、3以上のプリズムを用いてもかまわない。さらに、本実施の形態では、アクチュエータ70を用いて第一の三角プリズム53を移動させることにより可変型の光減衰器を構成していたが、例えば、第二の三角プリズム54と同様に第一の三角プリズム53も接着等で固定することにより、一定量の減衰量を得る光減衰器を構成することもできる。
In the present embodiment, only the first
10…光減衰器、11…第一のコリメートレンズ、12…第二のコリメートレンズ、13…三角プリズム、13a…入射面、13b…出射面、21…入射光ファイバ、22…出射光ファイバ、23…入射ファイバコリメータユニット、24…出射ファイバコリメータユニット、30…アクチュエータ、31…プリズム保持部材、31a…貫通孔、32…圧電素子、32a…本体、32b〜32e…電極、33…リング、34…筐体、35…接着剤、36,37…リブ、38…シャフト、39a,39b…交流電源、40…基板、51…第一のコリメートレンズ、52…第二のコリメートレンズ、53…第一の三角プリズム、54…第二の三角プリズム、61…入射光ファイバ、62…出射光ファイバ、63…入射ファイバコリメータユニット、64…出射ファイバコリメータユニット、70…アクチュエータ、80…基板
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、
前記第一のコリメートレンズから出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、
前記第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバと、
前記第一のコリメートレンズと前記第二のコリメートレンズとの間に配設され、光ビームの入射面と出射面とが平行でないプリズムと
を含む光減衰器。 A first optical fiber for inputting a light beam;
A first collimating lens that converts a light beam emitted from the first optical fiber into parallel light;
A second collimating lens that collects the light beam emitted from the first collimating lens;
A second optical fiber that outputs a light beam emitted from the second collimating lens;
An optical attenuator including a prism disposed between the first collimating lens and the second collimating lens and having a light beam incident surface and a light output surface which are not parallel to each other.
前記第二の光ファイバおよび前記第二のコリメートレンズは第二のファイバコリメータを構成することを特徴とする請求項1記載の光減衰器。 The first optical fiber and the first collimating lens constitute a first fiber collimator;
2. The optical attenuator according to claim 1, wherein the second optical fiber and the second collimating lens constitute a second fiber collimator.
前記第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、
前記第一のコリメートレンズから出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、
前記第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバと、
前記第一のコリメートレンズと前記第二のコリメートレンズとの間に配設され、当該第一のコリメートレンズ側の光ビームの入射面と当該第二のコリメートレンズ側の光ビームの出射面とが平行でない第一のプリズムと、
前記第一のプリズムと前記第二のコリメートレンズとの間に配設され、当該第一のプリズム側の光ビームの入射面と当該第二のコリメートレンズ側の光の出射面とが平行でない第二のプリズムと
を含む光減衰器。 A first optical fiber for inputting a light beam;
A first collimating lens that converts a light beam emitted from the first optical fiber into parallel light;
A second collimating lens that collects the light beam emitted from the first collimating lens;
A second optical fiber that outputs a light beam emitted from the second collimating lens;
Between the first collimating lens and the second collimating lens, an incident surface of the light beam on the first collimating lens side and an exit surface of the light beam on the second collimating lens side A first prism that is not parallel;
The first prism and the second collimator lens are disposed between the first prism side and the light beam incident surface on the first prism side and the light exit surface on the second collimator lens side are not parallel. An optical attenuator including a second prism.
前記第二の光ファイバおよび前記第二のコリメートレンズは、第二のファイバコリメータを構成し、
前記第一のファイバコリメータの光軸と前記第二のファイバコリメータの光軸とが同軸上に設定されることを特徴とする請求項4記載の光減衰器。 The first optical fiber and the first collimating lens constitute a first fiber collimator;
The second optical fiber and the second collimating lens constitute a second fiber collimator,
The optical attenuator according to claim 4, wherein an optical axis of the first fiber collimator and an optical axis of the second fiber collimator are set on the same axis.
前記第一の光ファイバから出射される光ビームを平行光に変換する第一のコリメートレンズと、
前記第一のコリメートレンズから出射される平行光を平行な状態を維持しながら傾けて透過する透過部材と、
前記透過部材から出射される光ビームを集光する第二のコリメートレンズと、
前記第二のコリメートレンズから出射される光ビームを出力する第二の光ファイバと
を含む光減衰器。 A first optical fiber for inputting a light beam;
A first collimating lens that converts a light beam emitted from the first optical fiber into parallel light;
A transmission member that transmits the parallel light emitted from the first collimating lens while tilting it while maintaining a parallel state;
A second collimating lens that collects the light beam emitted from the transmission member;
And an optical attenuator including a second optical fiber that outputs a light beam emitted from the second collimating lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003304206A JP2005070710A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Optical attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003304206A JP2005070710A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Optical attenuator |
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ID=34407961
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011215287A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Hitachi Zosen Corp | Optical output attenuator |
CN109239858A (en) * | 2018-11-28 | 2019-01-18 | 上海传输线研究所(中国电子科技集团公司第二十三研究所) | A kind of optical fiber collimator docking style single optical rotary joint and installation method |
CN112050685A (en) * | 2020-07-19 | 2020-12-08 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | Laser target simulator |
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2003
- 2003-08-28 JP JP2003304206A patent/JP2005070710A/en not_active Withdrawn
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