JP2005173255A - 可変光減衰器 - Google Patents
可変光減衰器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005173255A JP2005173255A JP2003413700A JP2003413700A JP2005173255A JP 2005173255 A JP2005173255 A JP 2005173255A JP 2003413700 A JP2003413700 A JP 2003413700A JP 2003413700 A JP2003413700 A JP 2003413700A JP 2005173255 A JP2005173255 A JP 2005173255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical fiber
- fiber ferrule
- support member
- side optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
【課題】 光学要素を配置するだけで光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能な可変光減衰器を提供する。
【解決手段】 入力された光信号を減衰させて出力する可変光減衰器であって、光信号が入力される入力側光ファイバフェルール11と、入力側光ファイバフェルール11からの光信号を出力する出力側光ファイバフェルール12と、入力側光ファイバフェルール11からの光信号を出力側光ファイバフェルール12に集光するボールレンズ13と、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12とボールレンズ13とに対して、光軸を一致させて配置させる位置基準となる側面を有する円筒型圧電素子21とを備えている。
【選択図】 図1
【解決手段】 入力された光信号を減衰させて出力する可変光減衰器であって、光信号が入力される入力側光ファイバフェルール11と、入力側光ファイバフェルール11からの光信号を出力する出力側光ファイバフェルール12と、入力側光ファイバフェルール11からの光信号を出力側光ファイバフェルール12に集光するボールレンズ13と、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12とボールレンズ13とに対して、光軸を一致させて配置させる位置基準となる側面を有する円筒型圧電素子21とを備えている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、入力した光信号を減衰させて出力する可変光減衰器に関し、さらに詳しくは、光学要素間で伝達される光信号の減衰量を調節可能な可変光減衰器に関する。
近年、光ファイバによる光通信は、大容量の情報を高速に伝送することができることから、急速に実用化が図られている。かかる状況のもと、従来の光ファイバによる光通信では、光ファイバの両端に送信機と受信機とがつながれた単純な1:1の通信が中心であったのに対して、光スイッチング技術の進展に伴い、現在では、光信号を電気信号に変換することなく、光信号のままで切り替える光クロスコネクトが実用化され、多数の光ファイバからの光信号を光信号のままで、それぞれ異なる経路に切り替えることが可能となっている。
その際に、光クロスコネクトにおいて多チャンネル光スイッチが用いられるが、多チャンネル光スイッチでは、スイッチングにより光のパスの長さが変化したり、また、光信号が異なる光スイッチ部を通過することにより、それぞれの通過減衰量(ロス)に異なりが生じる場合がある。すなわち、多チャンネル光スイッチにおいては、入力側に等しい強度の光信号が入力したとしても、出力側からの出力光の強度にばらつきが生じる。また、スイッチングにより、同じ出力端子であっても出力光の強度が変化することもある。そのため、光信号の切り替えに対応させて、その出力光の強度を一定に保つように調整する可変光減衰器が用いられている。
その際に、光クロスコネクトにおいて多チャンネル光スイッチが用いられるが、多チャンネル光スイッチでは、スイッチングにより光のパスの長さが変化したり、また、光信号が異なる光スイッチ部を通過することにより、それぞれの通過減衰量(ロス)に異なりが生じる場合がある。すなわち、多チャンネル光スイッチにおいては、入力側に等しい強度の光信号が入力したとしても、出力側からの出力光の強度にばらつきが生じる。また、スイッチングにより、同じ出力端子であっても出力光の強度が変化することもある。そのため、光信号の切り替えに対応させて、その出力光の強度を一定に保つように調整する可変光減衰器が用いられている。
ここで、可変光減衰器に関する従来技術として、図6に示したように、可変光減衰器100において、入力側光ファイバフェルール111からの光を出力側光ファイバフェルール112に集光するための集光レンズ113と、集光レンズ113と出力側光ファイバフェルール112との間に設けられて少なくとも一つのピンホールを有する薄板形状の遮蔽部材114と、遮蔽部材114を少なくとも光軸方向に移動させる駆動手段115とが具備され、駆動手段115によって遮蔽部材114を光軸方向に移動させることによって、遮蔽部材114のピンホールの周縁部での集光ビームを遮蔽する量を変化させる技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した特許文献1に記載した可変光減衰器のように、従来の可変光減衰器では、光信号の減衰量を調節するために多くの光学要素を必要とし、また、それらの光学要素の中には空間対称性が低いものもあることから光軸調整が難しかった。そのために、製造過程においてパワーメータ等を用いて光量を確認しながらの光軸調整(アクティブアラインメント)を行う必要があり、歩止りが悪く、製造コストも高価なものとなっていた。
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光学要素を配置するだけで光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能な可変光減衰器を提供することにある。
かかる目的のもと、本発明の可変光減衰器は、入力された光信号を減衰させて出力する可変光減衰器であって、光信号が入力される第1の光学要素と、第1の光学要素からの光信号を出力する第2の光学要素と、第1の光学要素からの光信号を第2の光学要素に集光する集光レンズと、第1の光学要素と第2の光学要素と集光レンズとに対して、光軸を一致させて配置させる位置基準となる側面を有する円筒状部材とを備えたことを特徴としている。これにより、第1の光学要素と第2の光学要素と集光レンズとを配置するだけで、各光学要素の光軸を機械的に一致させることができ、光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能となる。なお、ここで「側面」とは、円筒状部材の外側面と内側面の双方を含むものであり、以下の記述においても同様である。
ここで、円筒状部材は、超音波モータの構成要素である圧電素子であることを特徴とすれば、駆動手段である超音波モータの構成要素を用いて各光学要素の光軸を一致させるように配置することができ、装置の小型化が容易となる。特に、圧電素子を圧電セラミックで形成すれば、硬度が高く、熱膨張率も極めて小さい圧電セラミックによって、各光学要素の高精度な位置設定を維持することができる。さらには、集光レンズは、超音波モータにより光軸に沿って移動可能に構成されていることを特徴とすれば、超音波モータから高いトルクが得られることから、集光レンズを円滑に移動させることができる。
また、集光レンズはボールレンズであり、第1の光学要素と第2の光学要素とは光軸に関する回転対称体で形成すれば、各光学要素の光軸を一致させ易く、パッシブアラインメントが容易となる。
また、集光レンズはボールレンズであり、第1の光学要素と第2の光学要素とは光軸に関する回転対称体で形成すれば、各光学要素の光軸を一致させ易く、パッシブアラインメントが容易となる。
また、本発明の可変光減衰器は、光信号が入力される入力側光ファイバフェルールと、入力側光ファイバフェルールからの光信号を出力する出力側光ファイバフェルールとを支持する光ファイバフェルール支持部材と、入力側光ファイバフェルールからの光信号を出力側光ファイバフェルールに集光する集光レンズを支持する集光レンズ支持部材と、円筒状圧電素子を有し、集光レンズ支持部材をスライド移動させる超音波モータとを備え、光ファイバフェルール支持部材を円筒状圧電素子の外側面に固定するとともに、集光レンズ支持部材を円筒状圧電素子の内側面に当接させて配置し、入力側光ファイバフェルールの光軸と出力側光ファイバフェルールの光軸と集光レンズの光軸とを一致させることを特徴としている。これにより、入力側光ファイバフェルールと出力側光ファイバフェルールと集光レンズとを配置するだけで、各光学要素の光軸を機械的に一致させることができ、光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能となる。
ここで、集光レンズ支持部材の一部を支持するフランジをさらに備え、フランジと集光レンズ支持部材とはネジ同士によって嵌合させ、集光レンズ支持部材を超音波モータのローターに連結して回転させることで、集光レンズ支持部材をスライド移動させることを特徴とすることができる。これにより、集光レンズを光軸方向にスライド移動させることができる。また、超音波モータは円筒状圧電素子の外側面に複数の電極が配置され、光ファイバフェルール支持部材はこの電極同士の間に固定すれば、光ファイバフェルール支持部材を精度良く固定することができる。
さらには、光ファイバフェルール支持部材は、光軸と直交する面内における入力側光ファイバフェルールと出力側光ファイバフェルールの位置を定めるX軸方向支持部とY軸方向支持部とを有するように構成すれば、入力側光ファイバフェルールと出力側光ファイバフェルールにおける光軸と直交する面内での位置ずれを抑えることができる。
また、集光レンズ支持部材をスライド移動させることにより、光信号の減衰量を変化させることを特徴とすれば、高精度な出力光量調整を実現することができる。
さらには、光ファイバフェルール支持部材は、光軸と直交する面内における入力側光ファイバフェルールと出力側光ファイバフェルールの位置を定めるX軸方向支持部とY軸方向支持部とを有するように構成すれば、入力側光ファイバフェルールと出力側光ファイバフェルールにおける光軸と直交する面内での位置ずれを抑えることができる。
また、集光レンズ支持部材をスライド移動させることにより、光信号の減衰量を変化させることを特徴とすれば、高精度な出力光量調整を実現することができる。
本発明の効果として、光学要素を配置するだけで光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能な可変光減衰器を提供することが可能となった。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態の可変光減衰器を示した断面図である。図1に示す可変光減衰器1は、入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15、入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15のそれぞれの先端に設けられた入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12、入力側光ファイバフェルール11の先端から出射した光を出力側光ファイバフェルール12に集光する集光レンズの一例としてのボールレンズ13、ボールレンズ13を光軸方向に移動させる駆動手段としての超音波モータ20を備えている。
図1は、本実施の形態の可変光減衰器を示した断面図である。図1に示す可変光減衰器1は、入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15、入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15のそれぞれの先端に設けられた入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12、入力側光ファイバフェルール11の先端から出射した光を出力側光ファイバフェルール12に集光する集光レンズの一例としてのボールレンズ13、ボールレンズ13を光軸方向に移動させる駆動手段としての超音波モータ20を備えている。
本実施の形態の可変光減衰器1では、入力側光ファイバフェルール11によって支持された入力側光ファイバ14からの入射光は、ボールレンズ13によって集光され、出力側光ファイバフェルール12によって支持された出力側光ファイバ15から外部へ出力される。そして、このボールレンズ13は、超音波モータ20の内部に配設され、超音波モータ20によって光軸方向に移動可能に構成されている。
出力側光ファイバ15からの出力光量は、ボールレンズ13の位置を移動させることにより調整することができる。すなわち、出力側光ファイバ15からの出力光量は、ボールレンズ13を入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との中心位置に配置した時に最大となり、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の間の距離を固定したまま、ボールレンズ13を出力側光ファイバフェルール12、あるいは入力側光ファイバフェルール11のいずれかへ近づけることにより出力光量を減少させることができる。そこで、本実施の形態の可変光減衰器1では、超音波モータ20によってボールレンズ13を光軸方向に移動させて、出力側光ファイバ15からの出力光量を調整している。
出力側光ファイバ15からの出力光量は、ボールレンズ13の位置を移動させることにより調整することができる。すなわち、出力側光ファイバ15からの出力光量は、ボールレンズ13を入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との中心位置に配置した時に最大となり、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の間の距離を固定したまま、ボールレンズ13を出力側光ファイバフェルール12、あるいは入力側光ファイバフェルール11のいずれかへ近づけることにより出力光量を減少させることができる。そこで、本実施の形態の可変光減衰器1では、超音波モータ20によってボールレンズ13を光軸方向に移動させて、出力側光ファイバ15からの出力光量を調整している。
ここで、入力側光ファイバフェルール11の光軸と出力側光ファイバフェルール12の光軸とボールレンズ13の光軸とを一致させて配置するとともに、超音波モータ20によりボールレンズ13を光軸に沿って移動可能とするための構成について説明する。
図2は、図1に示した可変光減衰器1のAA断面図であり、図1が同時に図2のBB断面図となる関係にある。図1および図2に示したように、超音波モータ20は、円筒型圧電素子21、円筒型圧電素子21の上端面および下端面に配置されたローター22、23、円筒型圧電素子21の外側面に倣って円弧状に形成され、円筒型圧電素子21の中心軸(Z軸)を通る直交面によって4等分に分割して配置された4つの銀電極28によって主要部が構成されている。そして、対向する銀電極28を一対として、隣同士の銀電極28間で90°ずつ位相の異なる4相交流電圧を印加することにより、円筒型圧電素子21の両端面には進行波が発生し、それぞれの端面に圧接して配置されたローター22、23は同一方向に回転する。なお、円筒型圧電素子21を構成する圧電セラミックの素材としては、Pd(Zr−Ti)O3系の強誘電体を用いている。
図2は、図1に示した可変光減衰器1のAA断面図であり、図1が同時に図2のBB断面図となる関係にある。図1および図2に示したように、超音波モータ20は、円筒型圧電素子21、円筒型圧電素子21の上端面および下端面に配置されたローター22、23、円筒型圧電素子21の外側面に倣って円弧状に形成され、円筒型圧電素子21の中心軸(Z軸)を通る直交面によって4等分に分割して配置された4つの銀電極28によって主要部が構成されている。そして、対向する銀電極28を一対として、隣同士の銀電極28間で90°ずつ位相の異なる4相交流電圧を印加することにより、円筒型圧電素子21の両端面には進行波が発生し、それぞれの端面に圧接して配置されたローター22、23は同一方向に回転する。なお、円筒型圧電素子21を構成する圧電セラミックの素材としては、Pd(Zr−Ti)O3系の強誘電体を用いている。
超音波モータ20の内部には、ボールレンズ13を内部に保持したボールレンズ保持部材24が配設されている。図3は、ボールレンズ保持部材24の構成を説明する図であり、(a)が正面図、(b)がC方向から見た側面図である。図3に示すように、ボールレンズ保持部材24は、内径および外径の異なる2つの部分からなる円筒状の部材であり、内部にボールレンズ13を固定して保持するボールレンズ固定部24Aと、出力側光ファイバフェルール12を内挿するフェルール内挿部24Bとで構成されている。また、ボールレンズ固定部24Aおよびフェルール内挿部24Bの内側面と外側面とはいずれも同心円で形成され、それぞれの肉厚は均一である。
ボールレンズ固定部24Aの内側面24dは、ボールレンズ13の直径と同一の内径で形成され、ボールレンズ13をボールレンズ固定部24Aの内部に配置することによって、ボールレンズ13の中心とボールレンズ固定部24Aの内側面24dおよび外側面24aの中心軸とは一致するように形成されている。また、ボールレンズ固定部24Aの外径は、超音波モータ20の円筒型圧電素子21の内径と同一に形成されている。
さらに、ボールレンズ固定部24Aには、Z軸方向(円筒型圧電素子21の中心軸方向)に向けて90°間隔で4本の貫通孔24cが形成されている。
一方、フェルール内挿部24Bでは、内側面24eが出力側光ファイバフェルール12の直径と同一の内径で形成され、出力側光ファイバフェルール12の中心軸とフェルール内挿部24Bの内側面24eおよび外側面24bの中心軸とは一致するように形成されている。したがって、フェルール内挿部24Bの内側面24eに出力側光ファイバフェルール12を内挿することによって、出力側光ファイバフェルール12の中心軸はフェルール内挿部24Bの内側面24eおよび外側面24bの中心軸上に位置することとなる。その際、出力側光ファイバフェルール12は、フェルール内挿部24Bの内側面24eに沿ってスライド移動可能である。
さらに、フェルール内挿部24Bの外側面24bには雄ネジが形成されている。
さらに、ボールレンズ固定部24Aには、Z軸方向(円筒型圧電素子21の中心軸方向)に向けて90°間隔で4本の貫通孔24cが形成されている。
一方、フェルール内挿部24Bでは、内側面24eが出力側光ファイバフェルール12の直径と同一の内径で形成され、出力側光ファイバフェルール12の中心軸とフェルール内挿部24Bの内側面24eおよび外側面24bの中心軸とは一致するように形成されている。したがって、フェルール内挿部24Bの内側面24eに出力側光ファイバフェルール12を内挿することによって、出力側光ファイバフェルール12の中心軸はフェルール内挿部24Bの内側面24eおよび外側面24bの中心軸上に位置することとなる。その際、出力側光ファイバフェルール12は、フェルール内挿部24Bの内側面24eに沿ってスライド移動可能である。
さらに、フェルール内挿部24Bの外側面24bには雄ネジが形成されている。
ボールレンズ13が固定配置されたボールレンズ保持部材24は、超音波モータ20の円筒型圧電素子21の内部に回転自在およびスライド自在に配置される。そして、ボールレンズ固定部24Aに形成された4本の貫通孔24cにはそれぞれ細棒27が挿入され、細棒27の両端はそれぞれローター22、23に固定される。その際、ボールレンズ保持部材24と細棒27との間は、スライド自在に構成されている。
また、細棒27はローター22とローター23とがそれぞれ円筒型圧電素子21の上端面および下端面を圧接するように固定している。そのため、ローター22、23は円筒型圧電素子21の両端面に生じる進行波を効率よく受けて、高いトルクで回転することができる。
ローター22、23が回転すると、ローター22、23の回転が細棒27を介してボールレンズ保持部材24を駆動し、ボールレンズ保持部材24は、円筒型圧電素子21の内部で回転することができる。
また、細棒27はローター22とローター23とがそれぞれ円筒型圧電素子21の上端面および下端面を圧接するように固定している。そのため、ローター22、23は円筒型圧電素子21の両端面に生じる進行波を効率よく受けて、高いトルクで回転することができる。
ローター22、23が回転すると、ローター22、23の回転が細棒27を介してボールレンズ保持部材24を駆動し、ボールレンズ保持部材24は、円筒型圧電素子21の内部で回転することができる。
そして、ボールレンズ固定部24Aの外径は円筒型圧電素子21の内径と同一に形成され、さらに、ボールレンズ13の中心とボールレンズ固定部24Aの内側面24dおよび外側面24aの中心軸とは一致するように形成されているので、ボールレンズ保持部材24が回転する際には、ボールレンズ13の中心は円筒型圧電素子21の中心軸上に常に位置し、X軸、Y軸方向への位置ぶれが抑えられている。ここで、X軸、Y軸とは、Z軸(円筒型圧電素子21の中心軸)と直交する平面内における直交軸である。
一方、ボールレンズ保持部材24は、Z軸方向にはスライド自在であるので、ボールレンズ保持部材24は細棒27および円筒型圧電素子21の内側面に支持されながら、円筒型圧電素子21の内部をZ軸方向にスライド移動可能である。
一方、ボールレンズ保持部材24は、Z軸方向にはスライド自在であるので、ボールレンズ保持部材24は細棒27および円筒型圧電素子21の内側面に支持されながら、円筒型圧電素子21の内部をZ軸方向にスライド移動可能である。
また、超音波モータ20の外部には、光ファイバフェルール固定部材25、26が配設されている。図4は、一例として光ファイバフェルール固定部材25の構成を示す図であり、(a)が正面図、(b)がD方向から見た側面図であるが、光ファイバフェルール固定部材26も同様に構成されている。図4に示すように、光ファイバフェルール固定部材25は、枠体で構成され、両側部にはそれぞれ入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12を支持する支持孔25a、25bが形成されている。さらに、光ファイバフェルール固定部材25には、光ファイバフェルール固定部材25を円筒型圧電素子21の外側部に固定するための凸部25cが設けられている。凸部25cは、円筒型圧電素子21の外側面の銀電極28と銀電極28との間の溝部に嵌合して、円筒型圧電素子21の外側面に直接接触しながら光ファイバフェルール固定部材25を固定している。
光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26とが超音波モータ20の円筒型圧電素子21の外側面に固定され、支持孔25a、25bに入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12が支持されることによって、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸は一致するように構成されている。その際、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26とは、互いに90°で交差するように固定されている。そのため、支持孔25a、25bに支持される入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12は、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26によって、X軸方向およびY軸方向への位置ずれが抑制されている。
さらに、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26との内部には、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26の内側面に固定されて、ボールレンズ保持部材24のフェルール内挿部24Bを支持するフランジ29が配設されている(図1参照)。フランジ29の中心には、フェルール支持穴29aが形成され、フェルール支持穴29aには雌ネジが形成されている。そして、フェルール支持穴29aの雌ネジはフェルール内挿部24Bの外側面24bの雄ネジと嵌合している。
上述したように、ボールレンズ13が固定されたボールレンズ保持部材24は、ローター22、23の回転に伴って、円筒型圧電素子21の内部で回転することができるとともに、円筒型圧電素子21の内部をZ軸方向にスライド移動可能に構成されている。また、ボールレンズ保持部材24は、フェルール内挿部24Bにおいてフランジ29とネジによって嵌合している。そのため、ボールレンズ保持部材24が回転することによって、フランジ29との間のネジによりボールレンズ保持部材24はZ軸方向にスライド移動する。このようにして、ボールレンズ13は、Z軸方向にスライド移動することが可能となる。
一方、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12は、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26とによって、それぞれの光軸が一致するように固定されているが、ボールレンズ保持部材24がZ軸方向にスライド移動する際には、ボールレンズ保持部材24のフェルール内挿部24Bの内側面24eに出力側光ファイバフェルール12を内挿しながら、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との位置関係は維持されるように構成されている。すなわち、光ファイバフェルール固定部材25と光ファイバフェルール固定部材26とは、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸と、円筒型圧電素子21の内側面の中心軸とが一致するように、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12を支持している。また、ボールレンズ保持部材24のボールレンズ固定部24Aおよびフェルール内挿部24Bの内側面と外側面とはいずれも同心円で形成され、ボールレンズ固定部24Aの外径は、円筒型圧電素子21の内径と同一に形成されている。そのため、フェルール内挿部24Bの中心軸と入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸とは一致しており、ボールレンズ保持部材24がZ軸方向にスライド移動しても、出力側光ファイバフェルール12は光軸の位置ずれを生じることなく、フェルール内挿部24Bの内側面24eをスライドする。
したがって、ボールレンズ保持部材24をスライド移動させても、ボールレンズ13の中心と入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸とは、常に同一直線上に位置している。
したがって、ボールレンズ保持部材24をスライド移動させても、ボールレンズ13の中心と入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸とは、常に同一直線上に位置している。
このように、超音波モータ20の円筒型圧電素子21の内側面および外側面を基準位置として、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の配置位置をそれぞれ設定するように構成しているため、ボールレンズ13の中心と、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸とを機械的に精度良く一致させることができる。そのため、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12といった光学要素を配置するだけで光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能となる。その際、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12といった光学要素は、光軸に関して回転対称体であるため、パッシブアラインメントが容易となる。
また、ボールレンズ13をスライド移動させる駆動手段として超音波モータ20を用いているので、ボールレンズ13をスライド移動させるのに際して、高いトルクが得られることから、ボールレンズ13を円滑に移動させることができる。また、超音波モータ20では、可動部分がローター22、23のみであるため、設計の自由度が高く、上述のような円筒型圧電素子21の内部にボールレンズ13を配置するような構成も可能であることから、装置の小型化を図ることも可能である。
また、ボールレンズ13をスライド移動させる駆動手段として超音波モータ20を用いているので、ボールレンズ13をスライド移動させるのに際して、高いトルクが得られることから、ボールレンズ13を円滑に移動させることができる。また、超音波モータ20では、可動部分がローター22、23のみであるため、設計の自由度が高く、上述のような円筒型圧電素子21の内部にボールレンズ13を配置するような構成も可能であることから、装置の小型化を図ることも可能である。
さらに、ボールレンズ13をスライド移動させても、ボールレンズ13において光軸からの位置ずれを生じることもないので、出力側光ファイバ15からの出力光量を高精度に調整することもできる。
ここで、図5は、入力側光ファイバ14からの入射された光信号がボールレンズ13によって集光されて出力側光ファイバ15から出力される際の光信号損失とボールレンズ13の位置との関係を示した図である。図5において、横軸は、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との中心位置を原点(0mm)として、この中心位置から入力側光ファイバフェルール11または出力側光ファイバフェルール12側への移動距離(mm)を表している。縦軸は、光信号損失(dB)である。
ここでは、ボールレンズ13において、直径2.5mmの光学ガラス(BK7)を用いている。また、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との間の距離は7.4mmに設定している。入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15は、シングルモードファイバであり、使用した光信号の波長は、1550nmである。
図5に示したように、出力側光ファイバ15からの出力光量をボールレンズ13の位置により略リニアに減衰させることができるので、高精度な出力光量調整を実現することが可能である。
ここで、図5は、入力側光ファイバ14からの入射された光信号がボールレンズ13によって集光されて出力側光ファイバ15から出力される際の光信号損失とボールレンズ13の位置との関係を示した図である。図5において、横軸は、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との中心位置を原点(0mm)として、この中心位置から入力側光ファイバフェルール11または出力側光ファイバフェルール12側への移動距離(mm)を表している。縦軸は、光信号損失(dB)である。
ここでは、ボールレンズ13において、直径2.5mmの光学ガラス(BK7)を用いている。また、入力側光ファイバフェルール11と出力側光ファイバフェルール12との間の距離は7.4mmに設定している。入力側光ファイバ14および出力側光ファイバ15は、シングルモードファイバであり、使用した光信号の波長は、1550nmである。
図5に示したように、出力側光ファイバ15からの出力光量をボールレンズ13の位置により略リニアに減衰させることができるので、高精度な出力光量調整を実現することが可能である。
なお、本実施の形態の可変光減衰器1では、集光レンズとしてボールレンズ13を用いたが、通常の凸レンズや、非球面レンズ等を用いることもできる。この場合にも、集光レンズの光軸がボールレンズ保持部材24の中心軸に一致するように、集光レンズをボールレンズ保持部材24に設定することによって、上述したような光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能となる。
ただし、集光レンズとしてボールレンズ13を用いた場合には、集光レンズは空間対称性が高く、凸レンズや、非球面レンズ等のように倒れ方向の位置調整を必要としないため、ボールレンズ保持部材24への設定が容易になるという利点を有している。
ただし、集光レンズとしてボールレンズ13を用いた場合には、集光レンズは空間対称性が高く、凸レンズや、非球面レンズ等のように倒れ方向の位置調整を必要としないため、ボールレンズ保持部材24への設定が容易になるという利点を有している。
以上説明したように、本実施の形態の可変光減衰器1では、超音波モータ20の円筒型圧電素子21のような円筒状部材の内側面および外側面を基準位置として、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の配置位置をそれぞれ設定するように構成しているため、可変光減衰器1において、ボールレンズ13の中心(光軸)と、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12の光軸とを機械的に精度良く一致させることができる。そのため、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12といった光学要素を可変光減衰器1に配置するだけで、光軸調整の必要のないパッシブアラインメントが可能となる。その際、ボールレンズ13、入力側光ファイバフェルール11および出力側光ファイバフェルール12といった光学要素は、光軸に関して回転対称体であるため、パッシブアラインメントが容易となる。
特に、配置基準位置となる円筒状部材として、圧電セラミックで形成された超音波モータ20の円筒型圧電素子21を用いることで、硬度が高く、さらには熱膨張率も極めて小さい圧電セラミックによって、光学要素の高精度な位置設定を維持することができる。
特に、配置基準位置となる円筒状部材として、圧電セラミックで形成された超音波モータ20の円筒型圧電素子21を用いることで、硬度が高く、さらには熱膨張率も極めて小さい圧電セラミックによって、光学要素の高精度な位置設定を維持することができる。
本発明の活用例として、DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)方式などの波長の異なる複数の光信号を1本の光ファイバによって多重に伝送するシステム等への適用がある。
1…可変光減衰器、11…入力側光ファイバフェルール、12…出力側光ファイバフェルール、13…ボールレンズ、14…入力側光ファイバ、15…出力側光ファイバ、20…超音波モータ、21…円筒型圧電素子、22,23…ローター、24…ボールレンズ保持部材、24A…ボールレンズ固定部、24B…フェルール内挿部、25,26…光ファイバフェルール固定部材、27…細棒、28…銀電極、29…フランジ
Claims (10)
- 入力された光信号を減衰させて出力する可変光減衰器であって、
光信号が入力される第1の光学要素と、
前記第1の光学要素からの光信号を出力する第2の光学要素と、
前記第1の光学要素からの光信号を前記第2の光学要素に集光する集光レンズと、
前記第1の光学要素と前記第2の光学要素と前記集光レンズとに対して、光軸を一致させて配置させる位置基準となる側面を有する円筒状部材と
を備えたことを特徴とする可変光減衰器。 - 前記円筒状部材は、超音波モータの構成要素である圧電素子であることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。
- 前記圧電素子は、圧電セラミックで形成されていることを特徴とする請求項2記載の可変光減衰器。
- 前記集光レンズは、前記超音波モータにより前記光軸に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項2記載の可変光減衰器。
- 前記集光レンズはボールレンズであり、前記第1の光学要素と前記第2の光学要素とは光軸に関する回転対称体で形成されることを特徴とする請求項1記載の可変光減衰器。
- 光信号が入力される入力側光ファイバフェルールと、当該入力側光ファイバフェルールからの光信号を出力する出力側光ファイバフェルールとを支持する光ファイバフェルール支持部材と、
前記入力側光ファイバフェルールからの光信号を前記出力側光ファイバフェルールに集光する集光レンズを支持する集光レンズ支持部材と、
円筒状圧電素子を有し、前記集光レンズ支持部材をスライド移動させる超音波モータとを備え、
前記光ファイバフェルール支持部材を前記円筒状圧電素子の外側面に固定するとともに、前記集光レンズ支持部材を前記円筒状圧電素子の内側面に当接させて配置し、前記入力側光ファイバフェルールの光軸と前記出力側光ファイバフェルールの光軸と前記集光レンズの光軸とを一致させることを特徴とする可変光減衰器。 - 前記集光レンズ支持部材の一部を支持するフランジをさらに備え、当該フランジと当該集光レンズ支持部材とはネジ同士によって嵌合させ、当該集光レンズ支持部材を前記超音波モータのローターに連結して回転させることで、当該集光レンズ支持部材をスライド移動させることを特徴とする請求項6記載の可変光減衰器。
- 前記超音波モータは前記円筒状圧電素子の外側面に複数の電極が配置され、前記光ファイバフェルール支持部材は当該電極同士の間に固定されたことを特徴とする請求項6記載の可変光減衰器。
- 前記光ファイバフェルール支持部材は、前記光軸と直交する面内における前記入力側光ファイバフェルールと前記出力側光ファイバフェルールの位置を定めるX軸方向支持部とY軸方向支持部とを有することを特徴とする請求項6記載の可変光減衰器。
- 前記集光レンズ支持部材をスライド移動させることにより、光信号の減衰量を変化させることを特徴とする請求項6記載の可変光減衰器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003413700A JP2005173255A (ja) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 可変光減衰器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003413700A JP2005173255A (ja) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 可変光減衰器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005173255A true JP2005173255A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34733754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003413700A Pending JP2005173255A (ja) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 可変光減衰器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005173255A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104155751A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-11-19 | 奉化市宇创产品设计有限公司 | 压电陶瓷调光器 |
CN104238107A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-12-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字化可调光衰减器 |
CN111338037A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-26 | 季华实验室 | 光纤耦合调节装置及其调节方法 |
-
2003
- 2003-12-11 JP JP2003413700A patent/JP2005173255A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104238107A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-12-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字化可调光衰减器 |
CN104155751A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-11-19 | 奉化市宇创产品设计有限公司 | 压电陶瓷调光器 |
CN111338037A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-26 | 季华实验室 | 光纤耦合调节装置及其调节方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
USRE47906E1 (en) | Reconfigurable optical add-drop multiplexers with servo control and dynamic spectral power management capabilities | |
US8131123B2 (en) | Beam steering element and associated methods for manifold fiberoptic switches and monitoring | |
US8000568B2 (en) | Beam steering element and associated methods for mixed manifold fiberoptic switches | |
US7769255B2 (en) | High port count instantiated wavelength selective switch | |
US7720329B2 (en) | Segmented prism element and associated methods for manifold fiberoptic switches | |
US6618519B2 (en) | Switch and variable optical attenuator for single or arrayed optical channels | |
KR20040036929A (ko) | 인터리브된 채널들을 갖는 자유공간 파장 라우팅 시스템 | |
CN207181787U (zh) | 一种变焦镜头和潜望式摄像模组 | |
JP2008040447A (ja) | レンズアレイを用いた光学装置 | |
JP5110533B2 (ja) | 光路長補正モジュール | |
JP2005309370A (ja) | 光モジュール、光合分波器及びそれを用いた光合分波ユニット | |
JP2000284141A (ja) | 光分波器及びその調心組立方法 | |
JP5475560B2 (ja) | 光スイッチ | |
US20060280421A1 (en) | Variable light attenuator | |
US8532444B2 (en) | Compact multiplexer/demultiplexer | |
US20050031255A1 (en) | Method and system for maintaining active alignment in an optical switch using dedicated representative directing elements | |
JP2005173255A (ja) | 可変光減衰器 | |
US9625315B2 (en) | Optical sensing module, optical mechanism of spectrometer, and spectrometer | |
JP2004252244A (ja) | 光ファイバコリメータアレイ | |
JP2013097281A (ja) | 光ファイバコリメータ構造及び光ファイバコリメータアレイ | |
JP2005195806A (ja) | 可変光減衰器 | |
US8977080B2 (en) | Compact multiplexer/demultiplexer | |
JP2008151897A (ja) | 光分波装置 | |
US11515941B2 (en) | Free space optical communication terminal with dispersive optical component | |
US6970615B1 (en) | Compact high-stability optical switches |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080701 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090106 |