JP2005122112A - 可変光減衰器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 制作が容易で、小形化及び軽量化され、低コストで大量生産が可能な可変光減衰器を提供する。また、応答速度が速く、駆動電力が小さい可変光減衰器を提供する。
【解決手段】少なくとも1つの入力光ファイバー11と、少なくとも1つの出力光ファイバー12とが一体化している光ファイバー部1と、光ファイバー部から一定の間隔をおいて向き合うように配列され、入力光ファイバー11から出射される出射光13を出力光ファイバー12に反射させ、垂直または回転駆動によって出射光13を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラー14を有するミラー部2と、光ファイバー部1とミラー部2の間に配置され、入力光ファイバー11から出射される出射光13をマイクロミラー14に集束させるレンズ3とを含む。
【選択図】 図1
【解決手段】少なくとも1つの入力光ファイバー11と、少なくとも1つの出力光ファイバー12とが一体化している光ファイバー部1と、光ファイバー部から一定の間隔をおいて向き合うように配列され、入力光ファイバー11から出射される出射光13を出力光ファイバー12に反射させ、垂直または回転駆動によって出射光13を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラー14を有するミラー部2と、光ファイバー部1とミラー部2の間に配置され、入力光ファイバー11から出射される出射光13をマイクロミラー14に集束させるレンズ3とを含む。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光通信網で使用される光スイッチ素子に関し、特に、マイクロミラーを有する可変光減衰器に関する。
最近、急増する多様な形態の情報を効果的に伝送するために、波長分割多重化光通信システムが活発に開発されて、供給されてきた。
かかる光通信システムでは、波長が各々異なる複数個の光源にそれぞれ異なる情報を保存した後、これを多重化して、1つの光ファイバーを介して伝送する。
そして、受信端では、この多重化した信号を逆多重化して分離した後、各波長別に光信号を受信する。
かかる光通信システムでは、波長が各々異なる複数個の光源にそれぞれ異なる情報を保存した後、これを多重化して、1つの光ファイバーを介して伝送する。
そして、受信端では、この多重化した信号を逆多重化して分離した後、各波長別に光信号を受信する。
一方、光信号を長距離伝送するためには、光信号の減少を考慮し、伝送の中間で光増幅器を使用することが必須である。この際、光増幅器の利点やデマルチプレクサの特性が波長によって異なるので、各波長別の光出力が互いに異なるように現れる。
もし、このような状態で多重化した後伝送されると、波長別光出力の均一性が失われて信号の特性が低下し、そして、究極的には伝送不可能になる。
もし、このような状態で多重化した後伝送されると、波長別光出力の均一性が失われて信号の特性が低下し、そして、究極的には伝送不可能になる。
したがって、各波長別光信号の強度を均一にするためには、可変光減衰器が必要である。
一般に、光減衰器は、光信号が最も小さい波長を基準にして、他の波長の信号を減少させる役割を果たす。
一般に、光減衰器は、光信号が最も小さい波長を基準にして、他の波長の信号を減少させる役割を果たす。
従来技術の光減衰器は、例えば、モータを用いて機械的に光ファイバーを動かす素子、微細電子機械システム(microelectromechanical system:MEMS)アクチュエータを用いた素子、光ファイバーの一部を研いだ後、その表面に特殊物質をコーティングした素子、及びシリカ基板上に熱光学効果を用いたマハゼンダー干渉系型光変調器(Mach−Zehnder interferometric modulator)素子などが知られている。
しかしながら、機械的な光減衰器と光ファイバーを研いで作った光減衰器などは、大きさが大きく、他の光素子との集積が不可能であるという問題点がある。そして、MEMS素子と、シリカ素子を用いた光減衰器は、駆動電圧、及び電力の消耗が多い。
そこで、本発明の目的は、小形化及び軽量化の可能な可変光減衰器を提供することにある。
他の目的として、製作が簡単かつ容易であり、低コストで大量生産が可能な可変光減衰器を提供することにある。
また他の目的として、応答速度が速く、駆動電力が小さい可変光減衰器を提供することにある。
また他の目的として、応答速度が速く、駆動電力が小さい可変光減衰器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明による可変光減衰器は、 少なくとも1つの入力光ファイバーと、少なくとも1つの出力光ファイバーとが一体化している光ファイバー部と、前記光ファイバー部から一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、前記光ファイバー部と前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズとを含んでいることを特徴とする。
ここで、前記光ファイバー部の入力光ファイバーと、出力光ファイバーとは、互いに隣接しているか、または一定の間隔離れており、前記光ファイバー部は、入/出力光ファイバーと、前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台とで構成される。
前記入/出力光ファイバーの前方のチューブ内には、前記入力光ファイバーから出射される光を集束させる前記レンズが取り付けられる。
前記ミラー部は、少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、前記マイクロミラー上に形成される反射面と、前記反射面の両側の前記マイクロミラー上に形成される磁性体と、前記マイクロミラーの一面と前記基板とを連結するスプリングと、前記スプリングを含む前記マイクロミラー周辺の基板上に形成され、外部の電気的信号に従って前記マイクロミラーを回転駆動させるコイルと、を含んでいる。
本発明に従う可変光減衰器は、互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射する出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支持するために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射する出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記レンズを固定するために、前記ミラー部の上側に取り付けられるレンズ支持台と、を含んでいることを特徴とする。
前記ミラー部を支持するために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射する出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記レンズを固定するために、前記ミラー部の上側に取り付けられるレンズ支持台と、を含んでいることを特徴とする。
ここで、前記ミラー支持台に取り付けられ、前記レンズを含むミラー部の上部に形成され、中心部には前記入力光ファイバーから出射される光を透過させるウィンドウが取り付けられているキャップをさらに備えている。
前記キャップの外面には、外部磁界を前記ミラー部のマイクロミラーに印加するための磁性コイルが取り付けられる。
本発明に従う可変光減衰器は、互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記レンズを固定するキャップと、を含んでいることを特徴とする。
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記レンズを固定するキャップと、を含んでいることを特徴とする。
ここで、前記キャップの外面には、外部磁界を前記ミラー部のマイクロミラーに印加するための磁性コイルが取り付けられる。
本発明に従う可変光減衰器は、互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーの前方のチューブ内に配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記入力光ファイバーから出射する光を透過させるウィンドウが取り付けられているキャップと、を含んでいることを特徴とする。
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、前記入/出力光ファイバーの前方のチューブ内に配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記入力光ファイバーから出射する光を透過させるウィンドウが取り付けられているキャップと、を含んでいることを特徴とする。
本発明は、電磁力駆動のマイクロミラーを使用して、光通信用送受信モジュールインタフェースの主要部品の光減衰器を実現することができる。
即ち、マイクロマシーニング技術、及び半導体一貫工程などを通じて小形軽量化されたインターフェース部品を実現することができ、部品単価を節減できる。
また、動作中の駆動電力が顕著に低められ、入/出力光ファイバーが一体化しているので、組立時の整列工程を単純化できる。
そして、本発明の光スイッチを拡張して、nチャンネルOADMのドロップモジュールを実現できる。
即ち、マイクロマシーニング技術、及び半導体一貫工程などを通じて小形軽量化されたインターフェース部品を実現することができ、部品単価を節減できる。
また、動作中の駆動電力が顕著に低められ、入/出力光ファイバーが一体化しているので、組立時の整列工程を単純化できる。
そして、本発明の光スイッチを拡張して、nチャンネルOADMのドロップモジュールを実現できる。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、本発明の概念は、一体化した入/出力光ファイバーと、レンズと、シリコンマイクロマシーニング及び半導体一貫製造工程を通じて製作されたマイクロミラーとを集積し、可変光減衰器を製作することで、小形及び軽量化の可能な可変光減衰器、製作が簡単で容易であり、低コストで大量生産の可能な可変光減衰器、応答速度が速く、駆動電力が小さい可変光減衰器を提供することにある。
先ず、本発明の概念は、一体化した入/出力光ファイバーと、レンズと、シリコンマイクロマシーニング及び半導体一貫製造工程を通じて製作されたマイクロミラーとを集積し、可変光減衰器を製作することで、小形及び軽量化の可能な可変光減衰器、製作が簡単で容易であり、低コストで大量生産の可能な可変光減衰器、応答速度が速く、駆動電力が小さい可変光減衰器を提供することにある。
また、マイクロマシーニング技術で製作され、微細に駆動するマイクロミラーは、応答速度が速く、駆動電力が小さくて、可変光減衰器の性能を向上させる。そして、本発明の可変光減衰器は、多様なチャンネル数を有するOADM(Optical Add/Drop Multiplexer)のドロップモジュールを実現できる。
図1は、本発明による可変光減衰器の駆動原理を示す図である。図1に示すように、本発明は、大別して光ファイバー部1と、ミラー部2と、それらの間に整列されるレンズ3とで構成される。光ファイバー部1は、少なくとも1つの入力光ファイバー11と、少なくとも1つの出力光ファイバー12とが一体化している。ここで、光ファイバー部1の入力光ファイバー11と、出力光ファイバー12は、互いに並んでくっ付いているか、或いは一定の間隔だけ離れている。
ミラー部2は、少なくとも1つのマイクロミラー14を有し、光ファイバー部1から一定の間隔をおいて向き合うように配列される。また、ミラー部2は、入力光ファイバー11から出射された出射光を出力光ファイバー12に反射させ、垂直または回転駆動によって出射光を減衰させる。
レンズ3は、光ファイバー部1とミラー部2の間に位置し、入力光ファイバー11から出射される出射光をミラー部2のマイクロミラー14に集束させる。
このように構成される本発明の駆動原理は次の通りである。
まず、入力光ファイバー11から出射した光は、入力光経路15と、出力光経路16に沿って進行する。したがって、マイクロミラー14は、入力光17全体を出力光ファイバー12に伝達する。出力光18の減衰は、マイクロミラー14の垂直運動19、または回転運動20によって出力光経路16が初期の位置を外れることによって生じる。
まず、入力光ファイバー11から出射した光は、入力光経路15と、出力光経路16に沿って進行する。したがって、マイクロミラー14は、入力光17全体を出力光ファイバー12に伝達する。出力光18の減衰は、マイクロミラー14の垂直運動19、または回転運動20によって出力光経路16が初期の位置を外れることによって生じる。
図2は、マイクロミラー14が垂直運動する場合の、本発明に従う可変光減衰器の駆動原理を示す図である。
図2に示すように、マイクロミラー14が垂直方向に垂直運動19すると、初期状態の第1出力光経路18aは、第2出力光経路18bに変わる。したがって、第2出力光18は、光経路の変化程度に比例して減衰する。即ち、出力光18の減衰量は、出力光経路18が初期状態から外れるその程度に比例して増加する。
図2に示すように、マイクロミラー14が垂直方向に垂直運動19すると、初期状態の第1出力光経路18aは、第2出力光経路18bに変わる。したがって、第2出力光18は、光経路の変化程度に比例して減衰する。即ち、出力光18の減衰量は、出力光経路18が初期状態から外れるその程度に比例して増加する。
図3A及び図3Bは、マイクロミラーが回転運動する本発明による可変光減衰器の駆動原理を示す図である。
図3Aは、回転軸21がマイクロミラーの先端に位置した場合であり、図3Bは、回転軸21がマイクロミラーの中心部に位置した場合である。
図3A及び図3Bに示すように、マイクロミラー14がθz方向に回転運動20すると、初期状態の第1出力光経路18aは、第2出力光経路18bに変わり、第2出力光18は、光経路の変化程度に比例して減衰する。
図3Aは、回転軸21がマイクロミラーの先端に位置した場合であり、図3Bは、回転軸21がマイクロミラーの中心部に位置した場合である。
図3A及び図3Bに示すように、マイクロミラー14がθz方向に回転運動20すると、初期状態の第1出力光経路18aは、第2出力光経路18bに変わり、第2出力光18は、光経路の変化程度に比例して減衰する。
図4〜図7は、本発明の第1乃至第4実施形態に従う可変光減衰器のパッケージを示す図である。
第1実施形態
本発明の第1実施形態は、図4に示すように、レンズ3がキャップ33に取り付けられている場合である。
入/出力光ファイバー11,12は、チューブ31によって囲まれており、入/出力光ファイバー11,12を固定するために、入/出力光ファイバー11,12とチューブ31の間には光ファイバー固定台32が取り付けられている。ここで、入力光ファイバー11と出力光ファイバー12は、互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている。
本発明の第1実施形態は、図4に示すように、レンズ3がキャップ33に取り付けられている場合である。
入/出力光ファイバー11,12は、チューブ31によって囲まれており、入/出力光ファイバー11,12を固定するために、入/出力光ファイバー11,12とチューブ31の間には光ファイバー固定台32が取り付けられている。ここで、入力光ファイバー11と出力光ファイバー12は、互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている。
光ファイバー固定台32は、V溝またはフェルール(ferrule)の形状を使用することができ、光ファイバー固定台32の材質としては、ガラス、シリコン、ジルコニウム、金属、ポリマーなど、多様な材質を使用できる。また、マイクロミラーが形成されたミラー部2を支えるために、ミラー部2の下側にはミラー支持台34が取り付けられる。ここで、ミラー部2と、ミラー支持台34は、電気的な連結のためにワイヤボンディングが行われる。
そして、ミラー部2を保護するために、ミラー部2の上部にはキャップ33が覆われ、ミラー部2は、キャップ33によって気密状態に実装される。ここで、キャップ33の中心部には、入力光ファイバー11から出射する光を集束させるレンズ3が取り付けられている。
そして、ミラー部2を保護するために、ミラー部2の上部にはキャップ33が覆われ、ミラー部2は、キャップ33によって気密状態に実装される。ここで、キャップ33の中心部には、入力光ファイバー11から出射する光を集束させるレンズ3が取り付けられている。
第2実施形態
本発明の第2実施形態は、図5に示すように、レンズ3がチューブ31に取り付けられている場合である。
入/出力光ファイバー11,12は、チューブ31によって囲まれており、入/出力光ファイバー11,12を固定するために、入/出力光ファイバー11,12とチューブ31の間には光ファイバー固定台32が取り付けられている。そして、入/出力光ファイバー11,12の前方のチューブ31内には、入力光ファイバー11から出射される光を集束させるレンズ3が取り付けられている。
本発明の第2実施形態は、図5に示すように、レンズ3がチューブ31に取り付けられている場合である。
入/出力光ファイバー11,12は、チューブ31によって囲まれており、入/出力光ファイバー11,12を固定するために、入/出力光ファイバー11,12とチューブ31の間には光ファイバー固定台32が取り付けられている。そして、入/出力光ファイバー11,12の前方のチューブ31内には、入力光ファイバー11から出射される光を集束させるレンズ3が取り付けられている。
マイクロミラーが形成されたミラー部2を支持するために、ミラー部2の下側にはミラー支持台34が取り付けられる。そして、ミラー部2を保護するために、ミラー部2の上部にはキャップ33が覆われ、ミラー部2は、キャップ33によって気密状態に実装される。ここで、キャップ33の中心部には入力光ファイバー11から出射する光を透過させるウィンドウ 35が取り付けられている。
第3実施形態
本発明の第3実施形態は、図6に示すように、レンズ3がミラー部2のレンズ固定台36に取り付けられている場合である。
本発明の第3実施形態は、第2実施形態にレンズ3を固定させるレンズ固定台36が追加される。レンズ固定台36は、ミラー部2の基板の周縁領域上に所定の高さで形成され、入力光ファイバー11から出射される光を集束するレンズ3を固定する。この際、ミラー部2は、レンズ固定台36によって気密状態に実装される。
本発明の第3実施形態は、図6に示すように、レンズ3がミラー部2のレンズ固定台36に取り付けられている場合である。
本発明の第3実施形態は、第2実施形態にレンズ3を固定させるレンズ固定台36が追加される。レンズ固定台36は、ミラー部2の基板の周縁領域上に所定の高さで形成され、入力光ファイバー11から出射される光を集束するレンズ3を固定する。この際、ミラー部2は、レンズ固定台36によって気密状態に実装される。
第4実施形態
本発明の第4実施形態は、図7に示すように、レンズ3がミラー部2のレンズ固定台36に取り付けられている場合である。
本発明の第4実施形態は、第3実施形態からウィンドウ35を有するキャップ33が除去された。したがって、第4実施形態のレンズ3は、第1乃至第3実施形態のキャップ33に形成されるレンズやウィンドウの役割を同時に行う。このように構成される本発明の実施形態において、マイクロミラーの反射面を除き、入/出力光ファイバー11,12の先端、レンズ3、ウィンドウ35などには無反射コーティングをして光効率を高め、リターンロースを減少させる。また、入/出力光ファイバー11,12の先端は、垂直ではない一定の角度(約8度)を有するように加工して、リターンロースを減少させる。
本発明の第4実施形態は、図7に示すように、レンズ3がミラー部2のレンズ固定台36に取り付けられている場合である。
本発明の第4実施形態は、第3実施形態からウィンドウ35を有するキャップ33が除去された。したがって、第4実施形態のレンズ3は、第1乃至第3実施形態のキャップ33に形成されるレンズやウィンドウの役割を同時に行う。このように構成される本発明の実施形態において、マイクロミラーの反射面を除き、入/出力光ファイバー11,12の先端、レンズ3、ウィンドウ35などには無反射コーティングをして光効率を高め、リターンロースを減少させる。また、入/出力光ファイバー11,12の先端は、垂直ではない一定の角度(約8度)を有するように加工して、リターンロースを減少させる。
図8Aは、本発明による可変光減衰器のミラー部を示す斜視図であり、図8Bは、図8AのI−I線上による断面図であり、図8Cは、図8AのII−II線上による断面図である。
図8Aは、電磁力駆動のマイクロミラーの一例として、図3Aに示す回転運動を使用した可変光減衰器に適用可能である。
図8Aに示すように、基板51は、少なくとも1つの貫通孔56を有する。ここで、基板51は、製造工程に従って基板51に貫通孔56を形成することができ、基板51の裏面をエッチングして、マイクロミラー面を露出させることもできる。
図8Aは、電磁力駆動のマイクロミラーの一例として、図3Aに示す回転運動を使用した可変光減衰器に適用可能である。
図8Aに示すように、基板51は、少なくとも1つの貫通孔56を有する。ここで、基板51は、製造工程に従って基板51に貫通孔56を形成することができ、基板51の裏面をエッチングして、マイクロミラー面を露出させることもできる。
そして、貫通孔の領域にはマイクロミラー52が形成され、マイクロミラー52上には反射面55が形成され、反射面55の両側のマイクロミラー52上には磁性体54が形成される。また、スプリング53によってマイクロミラー52の一面と基板51とを連結する。ここで、磁性体54とスプリング53は、互いに垂直な方向に形成される。
図9Aは図8Aのミラー部が駆動することを示す斜視図、 図9Bは図9AのI−I線上に従う断面図である。図9Aは、電磁力駆動のマイクロミラー52が+θy方向に駆動する形状を示すもので、マイクロミラー52の駆動のためには、外部から基板51に垂直方向の電場を加える。
基板51に垂直方向である−z方向に磁界を加える場合、マイクロミラー52には+θy方向へのトルクが加えられ、マイクロミラー52は、この駆動トルクと、スプリングによる復元力トルクとが平行する位置まで回転する。したがって、マイクロミラー52に加えられる外部磁界の大きさを調節することで、マイクロミラー52の各変位を調節できる。
マイクロミラー52の回転方向は、+θyまたは−θyの両方向駆動が可能なので、光学系の構造にしたがって適切な方向を選択できる。
即ち、外部磁界を+z方向に加える場合、マイクロミラー52は−θy方向に回転し、外部磁界を−z方向に加える場合、マイクロミラー52は+θy方向に回転する。
即ち、外部磁界を+z方向に加える場合、マイクロミラー52は−θy方向に回転し、外部磁界を−z方向に加える場合、マイクロミラー52は+θy方向に回転する。
図8Aと図9Aに示す電磁力駆動のマイクロミラーは、回転軸がマイクロミラー52の一方の先端に位置した構造である。したがって、図8Aと図9Aに示す電磁力駆動マイクロミラーは、図3Aに示すマイクロミラーの回転運動を使用した可変光減衰器に適する。
また、図8Aと図9Aに示す電磁力駆動マイクロミラーは、スプリングと磁性体の相対的な位置を調節して、図3Bに示す回転軸がマイクロミラーの中心部に位置した構造も実現可能である。
また、図8Aと図9Aに示す電磁力駆動マイクロミラーは、スプリングと磁性体の相対的な位置を調節して、図3Bに示す回転軸がマイクロミラーの中心部に位置した構造も実現可能である。
図10は、電磁力駆動のマイクロミラーを駆動するためのコイルがミラー部に集積されたことを示す図である。
図10に示すように、コイル57は、スプリング53を含むマイクロミラー52の周辺の基板51上に形成され、外部の電気的信号に従ってマイクロミラー52を回転駆動させる。コイル57は、マイクロミラー52と同一の基板51上に形成され、コイル57の両先端には第1電極パッド58と、第2電極パッド59とが形成される。
第1、第2電極パッド58,59の間に電流を印加する場合、電流の方向に従ってマイクロミラー52には±z方向の電場が加えられる。したがって、マイクロミラー52を、+θyまたは−θyのうち望みの方向に回転させえる。
図10に示すように、コイル57は、スプリング53を含むマイクロミラー52の周辺の基板51上に形成され、外部の電気的信号に従ってマイクロミラー52を回転駆動させる。コイル57は、マイクロミラー52と同一の基板51上に形成され、コイル57の両先端には第1電極パッド58と、第2電極パッド59とが形成される。
第1、第2電極パッド58,59の間に電流を印加する場合、電流の方向に従ってマイクロミラー52には±z方向の電場が加えられる。したがって、マイクロミラー52を、+θyまたは−θyのうち望みの方向に回転させえる。
図11Aは図10のコイルの電流の流れを示す図で、 図11Bは図11AのIII−III線上による断面図である。図11A及び図11Bに示すように、コイル57は、第1、第2電極パッド(図示せず)と、第1連結部57dによって第1電極パッドに連結される下部導電線57aと、第2連結部57eによって第2電極パッドに連結される上部導電線57cと、下部導電線57aと上部導電線57cとを電気的に連結するコア57bと、基板51と下部導電線57aを絶縁させる下部絶縁層57fと、上部導電線57cと下部導電線57aを絶縁させる上部絶縁層57gとで構成される。
図11Aに示すように、電流がコイルに流れる場合、下部導電線57aは、第1連結部57dを介して印加される電流(I)をコイル中心部のコア57bに伝達する。
下部導電線57aを介してコア57bに流れ込んだ電流は、実質的なコイルの役割を果たす上部導電線57cを介して第2連結部57eに再び流れ出る。
下部導電線57aを介してコア57bに流れ込んだ電流は、実質的なコイルの役割を果たす上部導電線57cを介して第2連結部57eに再び流れ出る。
電流の方向が逆の場合、これと反対の経路を通じて電流が流れる。
図12Aは本発明による可変光減衰器の他のミラー部を示す斜視図、図12Bは図12Aの平面図、図12Cは図12BのIV−IV線上に従う断面図である。
図12A〜図12Cは、電磁力駆動のマイクロミラーの他の一例として、図2に示す垂直運動を使用した可変光減衰器に適用可能である。
図12A〜図12Cに示すように、基板61は、少なくとも1つの貫通孔60を有する。ここで、基板61は、製造工程に従って基板61に貫通孔60を形成することができ、基板61の裏面をエッチングして、マイクロミラー面を露出させることもできる。
図12Aは本発明による可変光減衰器の他のミラー部を示す斜視図、図12Bは図12Aの平面図、図12Cは図12BのIV−IV線上に従う断面図である。
図12A〜図12Cは、電磁力駆動のマイクロミラーの他の一例として、図2に示す垂直運動を使用した可変光減衰器に適用可能である。
図12A〜図12Cに示すように、基板61は、少なくとも1つの貫通孔60を有する。ここで、基板61は、製造工程に従って基板61に貫通孔60を形成することができ、基板61の裏面をエッチングして、マイクロミラー面を露出させることもできる。
そして、貫通孔領域にはマイクロミラー62が形成され、マイクロミラー62上には反射面65が形成され、スプリング63によって、マイクロミラー62の4つの面と基板61とを連結される。また、コイル64は、反射面65の周辺のマイクロミラー62上に形成され、外部の電気的信号に従ってマイクロミラー62を垂直駆動させる。このように、コイル64が形成されたマイクロミラー62は、基板61に垂直に加えられる外部磁界と、コイルに流れる電流による磁界との相互作用によって+z方向、または−z方向に動く。
ここで、外部磁界が+z方向に加えられる場合、コイル64に+θz方向の電流が流れると、マイクロミラー62は−z方向に動く。そして、コイル64に−θ方向に電流が流れると、マイクロミラー62は+z方向に動く。
第1電極パッド67と、第2電極パッド68の間に電流を印加する場合、スプリング63の上部に形成された第1、第2連結部66a、66bを通じてコイル64に電流が流れる。
第1電極パッド67と、第2電極パッド68の間に電流を印加する場合、スプリング63の上部に形成された第1、第2連結部66a、66bを通じてコイル64に電流が流れる。
図13及び図14は可変光減衰器のパッケージに装着される磁性コイルを示す図である。図13は、ミラー部2の電磁力駆動のマイクロミラーを駆動するために、キャップ33の外面に外部磁界を印加するための磁性コイル37が取り付けられた場合である。ここで、磁性コイル37は、ミラー部2に垂直方向の磁界を印加できる任意の場所に位置する。
また、磁性コイル37は、図4及び図5に示すように、本発明の第1、第2、第3実施形態に共に適用可能である。
また、磁性コイル37は、図4及び図5に示すように、本発明の第1、第2、第3実施形態に共に適用可能である。
図14は、ミラー部2に印加される磁界の大きさを極大化するために、磁性コイル37の外面にヨーク38が囲まれている場合である。ここで、ヨーク38は、透磁率の高い物質で製作される。また、ヨーク38は、磁性コイル37が形成された本発明の第1、第2、第3実施形態において共に適用可能である。
1:光ファイバー部 2:ミラー部 3:レンズ 11:入力光ファイバー 12:出力光ファイバー
13:出射光 14:マイクロミラー 15:入力光経路 16:出力光経路
17:入力光 18:出力光 19:垂直運動 20:回転運動 21:回転軸
31:チューブ 32:光ファイバー固定台 33:キャップ 34:ミラー支持台
35:ウィンドウ 36:レンズ固定台 51,61:基板
52,62:マイクロミラー 53,63:スプリング 54:磁性体
55,65:反射面 56,60:貫通孔 57,64:コイル
58,67:第1電極パッド 59,68:第2電極パッド 66:連結部
13:出射光 14:マイクロミラー 15:入力光経路 16:出力光経路
17:入力光 18:出力光 19:垂直運動 20:回転運動 21:回転軸
31:チューブ 32:光ファイバー固定台 33:キャップ 34:ミラー支持台
35:ウィンドウ 36:レンズ固定台 51,61:基板
52,62:マイクロミラー 53,63:スプリング 54:磁性体
55,65:反射面 56,60:貫通孔 57,64:コイル
58,67:第1電極パッド 59,68:第2電極パッド 66:連結部
Claims (32)
- 少なくとも1つの入力光ファイバーと、少なくとも1つの出力光ファイバーとが一体化している光ファイバー部と、
前記光ファイバー部から一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記光ファイバー部と前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、を含んでいることを特徴とする可変光減衰器。 - 前記光ファイバー部の入力光ファイバー及び出力光ファイバーは、互いに隣接しているか、または一定の間隔で離れていることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。
- 前記光ファイバー部は、
入/出力光ファイバーと、
前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、
前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、を含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。 - 前記入力光ファイバーから出射する光を集束させる前記レンズは、前記入/出力光ファイバーの前方のチューブ内に取り付けられることを特徴とする請求項3記載の可変光減衰器。
- 前記光ファイバー固定台は、V溝またはフェルールの形状であることを特徴とする請求項3記載の可変光減衰器。
- 前記光ファイバー固定台は、ガラス、シリコン、ジルコニウム、金属、ポリマーのうち、何れかを選択して形成されることを特徴とする請求項3記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部を支持するために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台をさらに含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部を保護するために、前記ミラー部の上部に形成されるキャップをさらに含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。
- 前記キャップの中心部には、前記入力光ファイバーから出射される光を集束させる前記レンズが取り付けられることを特徴とする請求項8記載の可変光減衰器。
- 前記キャップの中心部には、前記入力光ファイバーから出射される光を透過させるウィンドウが取り付けられることを特徴とする請求項8記載の可変光減衰器。
- 前記キャップの外面には、外部磁界を前記ミラー部のマイクロミラーに印加するための磁性コイルが取り付けられることを特徴とする請求項8記載の可変光減衰器。
- 前記磁性コイルの外面は、前記磁性コイルの磁界を高めるためのヨークで囲まれていることを特徴とする請求項11記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部は、
少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、
前記マイクロミラー上に形成される反射面と、
前記反射面の両側の前記マイクロミラー上に形成される磁性体と、
前記マイクロミラーの一面と前記基板とを連結するスプリングと、
前記スプリングを含む前記マイクロミラー周辺の基板上に形成され、外部の電気的信号に従って前記マイクロミラーを回転駆動させるコイルと、を含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。 - 前記磁性体とスプリングは、互いに垂直な方向に形成されることを特徴とする請求項13記載の可変光減衰器。
- 前記コイルは、
第1、第2電極パッドと、
前記第1電極パッドに連結される下部導電線と、
前記第2電極パッドに連結される上部導電線と、
前記下部導電線と上部導電線とを電気的に連結するコアと、
前記基板と下部導電線を絶縁させる下部絶縁層と、
前記上部導電線と下部導電線を絶縁させる上部絶縁層と、を含んでいることを特徴とする請求項13記載の可変光減衰器。 - 前記基板の周縁の領域上に所定の高さで形成され、前記入力光ファイバーから出射される光を集束するレンズを固定させるレンズ固定台をさらに含んでいることを特徴とする請求項13記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部は、
少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、
前記マイクロミラー上に形成される反射面と、
前記マイクロミラーの4つの面と前記基板とを連結するスプリングと、
前記反射面の周辺の前記マイクロミラー上に形成され、外部の電気的信号に従って前記マイクロミラーを垂直に駆動させるコイルと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。 - 前記コイルは、
第1、第2電極パッドと、
前記第1電極パッドに連結される下部導電線と、
前記第2電極パッドに連結される上部導電線と、
前記下部導電線と、上部導電線とを電気的に連結するコアと、
前記基板と下部導電線を絶縁させる下部絶縁層と、
前記上部導電線と下部導電線を絶縁させる上部絶縁層と、を含んでいることを特徴とする請求項17記載の可変光減衰器。 - 前記基板の周縁領域上に所定の高さで形成され、前記入力光ファイバーから出射される光を集束するレンズを固定するレンズ固定台をさらに含んでいることを特徴とする請求項17記載の可変光減衰器。
- 互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、
前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、
前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、
前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支持するために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、
前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、
前記レンズを固定するために、前記ミラー部の上側に取り付けられるレンズ支持台と、を含んでいることを特徴とする可変光減衰器。 - 前記ミラー支持台に取り付けられ、前記レンズを含むミラー部の上部に形成され、中心部には前記入力光ファイバーから出射される光を透過させるウィンドウが取り付けられているキャップをさらに含んでいることを特徴とする請求項20記載の可変光減衰器。
- 前記キャップの外面には、外部の磁界を前記ミラー部のマイクロミラーに印加するための磁性コイルが取り付けられることを特徴とする請求項21記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部は、
少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、
前記マイクロミラー上に形成される反射面と、
前記マイクロミラーの一面または4つの面と、前記基板とを連結するスプリングと、
前記スプリングを含む前記マイクロミラー周辺の基板上に形成され、外部の電気的信号に従って前記マイクロミラーを回転、または垂直駆動させるコイルと、を含んでいることを特徴とする請求項20記載の可変光減衰器。 - 前記スプリングが前記マイクロミラーの一面にのみ連結される場合、前記反射面の両側の前記マイクロミラー上には磁性体が形成されることを特徴とする請求項23記載の可変光減衰器。
- 互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、
前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、
前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、
前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、
前記入/出力光ファイバーと前記ミラー部の間に配置され、前記入力光ファイバーから出射される出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、
前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記レンズを固定するキャップと、を含んでいることを特徴とする可変光減衰器。 - 前記キャップの外面には、外部磁界を前記ミラー部のマイクロミラーに印加するための磁性コイルが取り付けられることを特徴とする請求項25記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部は、
少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、
前記マイクロミラー上に形成される反射面と、
前記マイクロミラーの一面または4つの面と、前記基板とを連結するスプリングと、
前記スプリングを含む前記マイクロミラー周辺の基板上に形成され、外部の電気的信号に従って、前記マイクロミラーを回転、または垂直駆動させるコイルと、を含んでいることを特徴とする請求項25記載の可変光減衰器。 - 前記スプリングが前記マイクロミラーの一面にのみ連結される場合、前記反射面の両側の前記マイクロミラー上には磁性体が形成されることを特徴とする請求項27記載の可変光減衰器。
- 互いに隣接しているか、または一定の間隔だけ離れている、少なくとも1つの入/出力光ファイバーと、
前記入/出力光ファイバーを囲むチューブと、
前記入/出力光ファイバーを固定するために、前記入/出力光ファイバーとチューブの間に取り付けられる光ファイバー固定台と、
前記入/出力光ファイバーから一定の間隔をおいて向き合うように配列され、前記入力光ファイバーから出射する出射光を前記出力光ファイバーに反射させ、垂直または回転駆動によって前記出射光を減衰させる少なくとも1つのマイクロミラーを有するミラー部と、
前記ミラー部を支えるために、前記ミラー部の下側に取り付けられるミラー支持台と、
前記入/出力光ファイバーの前方のチューブ内に配列され、前記入力光ファイバーから出射する出射光を前記マイクロミラーに集束させるレンズと、
前記ミラー部を含むミラー支持台の上部に形成され、前記入力光ファイバーから出射する光を透過させるウィンドウが取り付けられているキャップと、を含んでいることを特徴とする可変光減衰器。 - 前記キャップの外面には、外部磁界を前記ミラー部のマイクロミラー部に印加するための磁性コイルが取り付けられることを特徴とする請求項29記載の可変光減衰器。
- 前記ミラー部は、
少なくとも1つの貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の領域に形成されるマイクロミラーと、
前記マイクロミラー上に形成される反射面と、
前記マイクロミラーの一面または4つの面と、前記基板とを連結するスプリングと、
前記スプリングを含む前記マイクロミラー周辺の基板上に形成され、外部の電気的信号に従って前記マイクロミラーを回転、または垂直駆動させるコイルと、を含んでいることを特徴とする請求項29記載の可変光減衰器。 - 前記スプリングが前記マイクロミラーの一面にのみ連結される場合、前記反射面の両側の前記マイクロミラー上には磁性体が形成されることを特徴とする請求項31記載の可変光減衰器。
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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