JP3571685B2 - 光経路変換型可変光学減衰器 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変光学減衰器に関し、特に、マイクロエレクトロメカニカルシステム(Micro Electro Mechanical System;MEMS)方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させることで、波長によって減衰量が変化しないようにするのに適した光経路変換型可変光学減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、光通信機器の一つである光学減衰器は、入射光の強度を一定量だけ人為的に調節して光損失が発生するようにした後、減衰された光が出力されるようにする装置である。よって、受信部の受光素子に入射される光の強度を最適に調整することで、光通信網や光計測器等に用いられている。
【0003】
そして、光通信用光信号減衰器は、一組の入射端及び出射端を持った光部品であって、入射光に所定の光損失を与えて減衰された光パワーを出射する機能の光部品である。
【0004】
光通信において、転送距離の長短による光ファイバーの転送損失の差、光ファイバー接続部の数、転送路に使われる光分岐結合などの光部品数と性能等、光受信パワー水準はシステムの構成によって違う。光受信レベルが過大な場合、光受信レベルの調整のために光学減衰器が用いられる。
【0005】
その他に、通信機器や光測定機器に対する評価、調整、校正などが代表的な用途である。
【0006】
光学減衰器は、その機能面において、光に一定の減衰量を与える固定光学減衰器(Fixed Optical Attenuator)と、減衰量を可変できる可変光学減衰器(Variable Optical Attenuator;VOA)とに分けられる。
【0007】
また、光学減衰器は、使用波長範囲で波長によって減衰量が変化しないのが重要である。
【0008】
従来の可変光学減衰器は、大別すれば、シリカ(silica)やポリマー(polymer)系材質の熱光効果(thermo−optic effect)を利用した導波路型減衰器、機械式コネクタ型の大型減衰器及びMEMSアクチュエータ(actuator)を利用したMEMS減衰器に分けられる。
【0009】
図1及び図2は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器の概略図である。
【0010】
なお、符号41は送信ファイバー(Transmitting Fiber)、42は受信ファイバー(Receiving Fiber)、43は移動遮断膜(movable Shutter)、44は接続手段で、45は移動遮断膜の遮断部位である。
【0011】
そして、図1は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が動く前の状態を示したもので、光信号の減衰なしに送信ファイバー41から受信ファイバー42に転送されることを示したものである。
【0012】
また、図2は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が 動いた後の状態を示したもので、光信号が移動遮断膜の遮断部位45により遮断されただけ減衰されて送信ファイバー41から受信ファイバー42に転送されることを示したものである。
【0013】
このような遮断膜(shutter)型MEMS可変光学減衰器は、一対の送受信光ファイバー間に移動遮断膜43を位置させ、移動遮断膜43の変位によって二つの光ファイバー41、42間の接続面積を調節することによって挿入損失を制御する。
【0014】
しかし、このような遮断膜型可変光学減衰器は、移動遮断膜43から反射されて送信ファイバー41に戻る光信号が発生し、このように戻る光信号の影響を最小化しなければならない短所があった。
【0015】
図3及び図4は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器の概略図である。
【0016】
なお、符号51は入力ファイバー、52はレンズ、53はミラー、54は出力ファイバーである。
【0017】
そして、図3は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜する前の状態を示したもので、入力ファイバー51から出る光信号がレンズ52を通じて集光されミラー53により反射されて、再びレンズ52を通じて集光されて出力ファイバーに減衰なしに入ることを示したものである。
【0018】
また、図4は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜した後の状態を示したもので、入力ファイバー51から出る光信号がレンズ52を通じて集光され傾斜したミラー53により反射されて、再びレンズ52を通じて集光され出力ファイバー54にミラー53の傾斜だけ減衰された状態で入ることを示したものである。
【0019】
よって、微少回転ミラー型可変光学減衰器は、入出力光ファイバー51、52がミラーの反射を利用して接続し、ミラーの角変位によって挿入損失を制御する方式を利用する。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の微少回転ミラー型可変光学減衰器は、ミラー53を基板に平行に製作するため、光ファイバーを基板に垂直に整列して組立てなければならない難しいパッケージ(packaging)作業が要求される問題点があった。
【0021】
また、同様なMEMS方式の可変光学減衰器でも、構造の形態によって性能に 差別が発生できる。光学MEMS構造における光ファイバー及び微細ミラー、レンズ等は精密配列(alignment)を要求するが、素子の小型化の観点では光ファイバーを素子の基板に垂直に配列することより基板に平行に配列することが利点を持つ。しかし、回転ミラー型MEMS可変光学減衰器は、回転するミラーの製造及びコリメータ(collimator)レンズの使用を必要とし、光ファイバーを基板に垂直に配列する構造が要求される。反面に、遮断膜型MEMS可変光学減衰器の構造はコリメータを不要とし、光ファイバーも基板に平行に配列することができるが、遮断膜から反射された光が送信光ファイバーに戻って雑音信号の原因になる。
【0022】
よって、本発明は前記のような従来の問題点らを解消するために提案されたもので、その目的は、MEMS方式にて送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しない光経路変換型可変光学減衰器を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光経路変換型可変光学減衰器は:光信号を送信コアを通じて各々出射する複数個の送信光ファイバーと;前記複数個の送信光ファイバーから出射された光信号を受信コアを通じて各々入射される複数個の受信光ファイバーと;前記複数個の送信光ファイバーの送信コアを通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバーの受信コアに入れることができないようにする反射面を各々備えていて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバーの光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバーに入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラーと;前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーが、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々一対をなす前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーと平行に配置される半導体ウエーハをさらに含んでなることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の光経路変換型可変光学減衰器の技術的思想による一実施例を詳細に説明する。
【0025】
図5及び図6は本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【0026】
図に示すように、光信号が送信コア(Transmitting Core)72を通じて出射される送信光ファイバー71と、前記送信光ファイバー71から出射された光信号が受信コア(Receiving Core)76を通じて入射される受信光ファイバー75と、前記送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が前記受信光ファイバー75の受信コア76に入射されないようにする反射面74を備え、任意の移動方向に移動して前記送信光ファイバー71の光信号の一部のみを前記受信光ファイバー75に入射させることにより光信号が減衰されるミラー73とを含んでなる。
【0027】
前記ミラー73は、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75間の光経路と垂直な方向に直線運動を行い、前記ミラー73の反射面74は傾斜面でなり、前記送信光ファイバー71から出射された光信号を反射させた光信号が、前記送受信光ファイバー71、75間の光経路と一致しない経路に反射されるようにする。
【0028】
図7は図5が基板に装着された姿を示した概略図である。
【0029】
図に示すように、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75と前記ミラー73と平行に配置される基板(Substrate)77をさらに含んでなる。
【0030】
図8は図5が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【0031】
図に示すように、光信号を送信コア72を通じて各々出射する複数個の送信光ファイバー71と;前記複数個の送信光ファイバー71から出射された光信号を受信コア76を通じて各々入射される複数個の受信光ファイバー75と;前記複数個の送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバー75の受信コア76に入れることができないようにする反射面74を各々備えて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバー71の光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバー75に入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラー73と;前記複数個の送信光ファイバー71と前記複数個の受信光ファイバー75と前記複数個のミラー73が、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々の一対をなす前記複数個の送信光ファイバー71と前記複数個の受信光ファイバー75と前記複数個のミラー73と平行に配置される半導体ウェーハ78をさらに含んでなる。
【0032】
図9は図5にMEMSアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【0033】
図に示すように、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75間の光経路と垂直な方向に前記ミラー73が直線運動を行うように、前記ミラー73の移動を制御するMEMSアクチュエータ79をさらに含んでなる。
【0034】
このように構成された本発明による光経路変換型可変光学減衰器の動作を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0035】
まず、本発明では従来の可変光学減衰器で発生する性能問題を解決するためにMEMS方式を採択し、光ファイバーとの相対的な配列(alignment) 及び光信号干渉の回避を考慮した新構造の可変光学減衰器を提案する。
【0036】
従って、本発明による光経路変換型可変光学減衰器はMEMSアクチュエータ79を利用した減衰器であって、挿入損失が少なくて偏光に起因した損失及び波長依存性がなくて優秀な性能を期待できる。また、既存の機械式コネクター型減衰器に比べて製品の大きさ及び価格を顕著に低減でき、競争力のある商品開発を期待できる。
【0037】
従来のMEMSアクチュエータを利用した可変光学減衰器は、微細遮断膜(micro−shutter)を光ファイバー間に位置して挿入損失を誘発する構造(図1及び図2参照)や、微細ミラー(micro−mirror)を回転させて挿入損失を制御する構造(図3及び図4参照)等に対して研究が進行している。
【0038】
本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、送信光ファイバー71の光信号を受信光ファイバー75に反射させる微細ミラー73を直線運動させることで光信号の減衰効果を果す原理を利用し、基板77に平行に光ファイバーを配列できる。
【0039】
図5は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー73が送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動する前の状態を示したものである。
【0040】
このときは、送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が減衰なし受信光ファイバー75の受信コア76に入射される。
【0041】
そして、図6は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー73が送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動した後の状態を示したものである。
【0042】
このときは、送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号の一部であるδの間隔だけ移動した反射面74に反射された光信号が、送受信光ファイバー71、75間の光経路と無関係な経路に進行して消滅される。また、このときは送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号の一部である、ミラー73の反射面74にぶつからない信号は減衰された状態でそのまま直進運動によって受信光ファイバー75の受信コア76に入ることになる。よって、送信光ファイバー71から出射された光信号はδの間隔だけ減衰されて受信光ファイバー75に入射されることになる。
【0043】
それで、移動可能なミラー73は送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動する場合、送出された光の一部が反射されて他の経路に 離れることになるため、受信光ファイバー75から受信される光量が減衰されることになる。即ち、ミラー73の反射面74は傾斜面で成る。このような反射面74は光の進行方向と関係ない方向で出射された光を反射させて、送信光ファイバー71の方向では反射させない。だから、光干渉及びこれによるノイスは発生させない。
【0044】
また、図7に示すように、光ファイバー71、75を基板77と平行に配列することができる。
【0045】
そして、図8に示すように、半導体ウェーハ78上に光経路変換型可変光学 減衰器が設けられる。すなわち、送信光ファイバー71と受信光ファイバー75とミラー73を一組にした光経路変換型可変光学減衰器を複数個設ける。すると、半導体ウェーハ78上に設けられた複数個の光経路変換型可変光学減衰器は、複数個の光信号に対して各々別に減衰量を調節して減衰された信号を出力できることになる。
【0046】
基板77から浮かんでいる微細ミラー73は、図9のように、線形運動が可能なMEMSアクチュエータ79に連結する。それで、MEMSアクチュエータ79のミラー制御動作によってミラー73の変位が調節され、このような調節により光の減衰量が調節される。
【0047】
ここで、MEMSアクチュエータ79は半導体製造技術を応用して作る。そして、微少光学及び極限素子を利用できる。それで、MEMSアクチュエータ79の駆動により連結した装置であるミラー73が移動できるようにする。
【0048】
このように、本発明は、MEMS方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しないようにすることである。
【0049】
以上から本発明の好適実施例を説明したが、これに限定されず、当業者においては、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変形や実施ができるのは当然である。
【0050】
【発明の効果】
以上のように、本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、MEMS方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長に よって減衰量が変化しないようにできる効果がある。
【0051】
また、本発明は従来の導波路型可変光学減衰器やMARS型可変光学減衰器の波長依存性が少なく、損失特性に優れ、機械式可変光学減衰器に比べて低価形小型化商品として開発が可能であり、他の駆動方式の可変光学減衰器に比べて損失特性、波長依存性、小型化の可能性等で顕著に優れる性能を持つ。
【0052】
合せて、本発明は遮断膜型MEMS可変光学減衰器とは異なり、ミラーから直接反射されて送信光ファイバーに戻る逆反射(back reflection)がなく、減衰された光量は送信光ファイバーと受信光ファイバーともに影響を与えない光路を持つ。
【0053】
また、本発明は基板に平行に光ファイバーを配列でき、コリメータも不要であるように近く配置できるので、回転ミラー型MEMS可変光学減衰器が持つ 構造上の複雑性を回避できる効果もある。
【0054】
また、本発明は従来のモータを利用した反射型可変光学減衰器とは異なり、MEMSアクチュエータを利用して微細調整が可能であり、光信号のガウシアン分布が一定に維持されながら減衰できるようにした効果がある。合せて、モータを使用する場合に発生するカップリング(Coupling)効率、バックラッシ、製品の大きさを解決できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器の概略図である。
【図2】図1の従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が動いた後の状態を示した概略図である。
【図3】従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器の概略図である。
【図4】図3の従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜した状態を示した概略図である。
【図5】本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【図6】図5の本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラーが動いた後の状態を示した概略図である。
【図7】図5が基板に装着された姿を示した概略図である。
【図8】図5が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【図9】図5にMEMSアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【符号の説明】
71 送信ファイバー
72 送信コア
73 ミラー
74 反射面
75 受信ファイバー
76 受信コア
77 基板
78 ウェーハ
79 MEMSアクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は可変光学減衰器に関し、特に、マイクロエレクトロメカニカルシステム(Micro Electro Mechanical System;MEMS)方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させることで、波長によって減衰量が変化しないようにするのに適した光経路変換型可変光学減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、光通信機器の一つである光学減衰器は、入射光の強度を一定量だけ人為的に調節して光損失が発生するようにした後、減衰された光が出力されるようにする装置である。よって、受信部の受光素子に入射される光の強度を最適に調整することで、光通信網や光計測器等に用いられている。
【0003】
そして、光通信用光信号減衰器は、一組の入射端及び出射端を持った光部品であって、入射光に所定の光損失を与えて減衰された光パワーを出射する機能の光部品である。
【0004】
光通信において、転送距離の長短による光ファイバーの転送損失の差、光ファイバー接続部の数、転送路に使われる光分岐結合などの光部品数と性能等、光受信パワー水準はシステムの構成によって違う。光受信レベルが過大な場合、光受信レベルの調整のために光学減衰器が用いられる。
【0005】
その他に、通信機器や光測定機器に対する評価、調整、校正などが代表的な用途である。
【0006】
光学減衰器は、その機能面において、光に一定の減衰量を与える固定光学減衰器(Fixed Optical Attenuator)と、減衰量を可変できる可変光学減衰器(Variable Optical Attenuator;VOA)とに分けられる。
【0007】
また、光学減衰器は、使用波長範囲で波長によって減衰量が変化しないのが重要である。
【0008】
従来の可変光学減衰器は、大別すれば、シリカ(silica)やポリマー(polymer)系材質の熱光効果(thermo−optic effect)を利用した導波路型減衰器、機械式コネクタ型の大型減衰器及びMEMSアクチュエータ(actuator)を利用したMEMS減衰器に分けられる。
【0009】
図1及び図2は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器の概略図である。
【0010】
なお、符号41は送信ファイバー(Transmitting Fiber)、42は受信ファイバー(Receiving Fiber)、43は移動遮断膜(movable Shutter)、44は接続手段で、45は移動遮断膜の遮断部位である。
【0011】
そして、図1は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が動く前の状態を示したもので、光信号の減衰なしに送信ファイバー41から受信ファイバー42に転送されることを示したものである。
【0012】
また、図2は従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が 動いた後の状態を示したもので、光信号が移動遮断膜の遮断部位45により遮断されただけ減衰されて送信ファイバー41から受信ファイバー42に転送されることを示したものである。
【0013】
このような遮断膜(shutter)型MEMS可変光学減衰器は、一対の送受信光ファイバー間に移動遮断膜43を位置させ、移動遮断膜43の変位によって二つの光ファイバー41、42間の接続面積を調節することによって挿入損失を制御する。
【0014】
しかし、このような遮断膜型可変光学減衰器は、移動遮断膜43から反射されて送信ファイバー41に戻る光信号が発生し、このように戻る光信号の影響を最小化しなければならない短所があった。
【0015】
図3及び図4は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器の概略図である。
【0016】
なお、符号51は入力ファイバー、52はレンズ、53はミラー、54は出力ファイバーである。
【0017】
そして、図3は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜する前の状態を示したもので、入力ファイバー51から出る光信号がレンズ52を通じて集光されミラー53により反射されて、再びレンズ52を通じて集光されて出力ファイバーに減衰なしに入ることを示したものである。
【0018】
また、図4は従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜した後の状態を示したもので、入力ファイバー51から出る光信号がレンズ52を通じて集光され傾斜したミラー53により反射されて、再びレンズ52を通じて集光され出力ファイバー54にミラー53の傾斜だけ減衰された状態で入ることを示したものである。
【0019】
よって、微少回転ミラー型可変光学減衰器は、入出力光ファイバー51、52がミラーの反射を利用して接続し、ミラーの角変位によって挿入損失を制御する方式を利用する。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の微少回転ミラー型可変光学減衰器は、ミラー53を基板に平行に製作するため、光ファイバーを基板に垂直に整列して組立てなければならない難しいパッケージ(packaging)作業が要求される問題点があった。
【0021】
また、同様なMEMS方式の可変光学減衰器でも、構造の形態によって性能に 差別が発生できる。光学MEMS構造における光ファイバー及び微細ミラー、レンズ等は精密配列(alignment)を要求するが、素子の小型化の観点では光ファイバーを素子の基板に垂直に配列することより基板に平行に配列することが利点を持つ。しかし、回転ミラー型MEMS可変光学減衰器は、回転するミラーの製造及びコリメータ(collimator)レンズの使用を必要とし、光ファイバーを基板に垂直に配列する構造が要求される。反面に、遮断膜型MEMS可変光学減衰器の構造はコリメータを不要とし、光ファイバーも基板に平行に配列することができるが、遮断膜から反射された光が送信光ファイバーに戻って雑音信号の原因になる。
【0022】
よって、本発明は前記のような従来の問題点らを解消するために提案されたもので、その目的は、MEMS方式にて送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しない光経路変換型可変光学減衰器を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光経路変換型可変光学減衰器は:光信号を送信コアを通じて各々出射する複数個の送信光ファイバーと;前記複数個の送信光ファイバーから出射された光信号を受信コアを通じて各々入射される複数個の受信光ファイバーと;前記複数個の送信光ファイバーの送信コアを通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバーの受信コアに入れることができないようにする反射面を各々備えていて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバーの光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバーに入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラーと;前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーが、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々一対をなす前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーと平行に配置される半導体ウエーハをさらに含んでなることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の光経路変換型可変光学減衰器の技術的思想による一実施例を詳細に説明する。
【0025】
図5及び図6は本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【0026】
図に示すように、光信号が送信コア(Transmitting Core)72を通じて出射される送信光ファイバー71と、前記送信光ファイバー71から出射された光信号が受信コア(Receiving Core)76を通じて入射される受信光ファイバー75と、前記送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が前記受信光ファイバー75の受信コア76に入射されないようにする反射面74を備え、任意の移動方向に移動して前記送信光ファイバー71の光信号の一部のみを前記受信光ファイバー75に入射させることにより光信号が減衰されるミラー73とを含んでなる。
【0027】
前記ミラー73は、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75間の光経路と垂直な方向に直線運動を行い、前記ミラー73の反射面74は傾斜面でなり、前記送信光ファイバー71から出射された光信号を反射させた光信号が、前記送受信光ファイバー71、75間の光経路と一致しない経路に反射されるようにする。
【0028】
図7は図5が基板に装着された姿を示した概略図である。
【0029】
図に示すように、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75と前記ミラー73と平行に配置される基板(Substrate)77をさらに含んでなる。
【0030】
図8は図5が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【0031】
図に示すように、光信号を送信コア72を通じて各々出射する複数個の送信光ファイバー71と;前記複数個の送信光ファイバー71から出射された光信号を受信コア76を通じて各々入射される複数個の受信光ファイバー75と;前記複数個の送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバー75の受信コア76に入れることができないようにする反射面74を各々備えて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバー71の光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバー75に入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラー73と;前記複数個の送信光ファイバー71と前記複数個の受信光ファイバー75と前記複数個のミラー73が、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々の一対をなす前記複数個の送信光ファイバー71と前記複数個の受信光ファイバー75と前記複数個のミラー73と平行に配置される半導体ウェーハ78をさらに含んでなる。
【0032】
図9は図5にMEMSアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【0033】
図に示すように、前記送信光ファイバー71と前記受信光ファイバー75間の光経路と垂直な方向に前記ミラー73が直線運動を行うように、前記ミラー73の移動を制御するMEMSアクチュエータ79をさらに含んでなる。
【0034】
このように構成された本発明による光経路変換型可変光学減衰器の動作を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0035】
まず、本発明では従来の可変光学減衰器で発生する性能問題を解決するためにMEMS方式を採択し、光ファイバーとの相対的な配列(alignment) 及び光信号干渉の回避を考慮した新構造の可変光学減衰器を提案する。
【0036】
従って、本発明による光経路変換型可変光学減衰器はMEMSアクチュエータ79を利用した減衰器であって、挿入損失が少なくて偏光に起因した損失及び波長依存性がなくて優秀な性能を期待できる。また、既存の機械式コネクター型減衰器に比べて製品の大きさ及び価格を顕著に低減でき、競争力のある商品開発を期待できる。
【0037】
従来のMEMSアクチュエータを利用した可変光学減衰器は、微細遮断膜(micro−shutter)を光ファイバー間に位置して挿入損失を誘発する構造(図1及び図2参照)や、微細ミラー(micro−mirror)を回転させて挿入損失を制御する構造(図3及び図4参照)等に対して研究が進行している。
【0038】
本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、送信光ファイバー71の光信号を受信光ファイバー75に反射させる微細ミラー73を直線運動させることで光信号の減衰効果を果す原理を利用し、基板77に平行に光ファイバーを配列できる。
【0039】
図5は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー73が送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動する前の状態を示したものである。
【0040】
このときは、送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号が減衰なし受信光ファイバー75の受信コア76に入射される。
【0041】
そして、図6は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー73が送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動した後の状態を示したものである。
【0042】
このときは、送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号の一部であるδの間隔だけ移動した反射面74に反射された光信号が、送受信光ファイバー71、75間の光経路と無関係な経路に進行して消滅される。また、このときは送信光ファイバー71の送信コア72を通じて出射された光信号の一部である、ミラー73の反射面74にぶつからない信号は減衰された状態でそのまま直進運動によって受信光ファイバー75の受信コア76に入ることになる。よって、送信光ファイバー71から出射された光信号はδの間隔だけ減衰されて受信光ファイバー75に入射されることになる。
【0043】
それで、移動可能なミラー73は送受信光ファイバー71、75間の光経路と直角な方向に移動する場合、送出された光の一部が反射されて他の経路に 離れることになるため、受信光ファイバー75から受信される光量が減衰されることになる。即ち、ミラー73の反射面74は傾斜面で成る。このような反射面74は光の進行方向と関係ない方向で出射された光を反射させて、送信光ファイバー71の方向では反射させない。だから、光干渉及びこれによるノイスは発生させない。
【0044】
また、図7に示すように、光ファイバー71、75を基板77と平行に配列することができる。
【0045】
そして、図8に示すように、半導体ウェーハ78上に光経路変換型可変光学 減衰器が設けられる。すなわち、送信光ファイバー71と受信光ファイバー75とミラー73を一組にした光経路変換型可変光学減衰器を複数個設ける。すると、半導体ウェーハ78上に設けられた複数個の光経路変換型可変光学減衰器は、複数個の光信号に対して各々別に減衰量を調節して減衰された信号を出力できることになる。
【0046】
基板77から浮かんでいる微細ミラー73は、図9のように、線形運動が可能なMEMSアクチュエータ79に連結する。それで、MEMSアクチュエータ79のミラー制御動作によってミラー73の変位が調節され、このような調節により光の減衰量が調節される。
【0047】
ここで、MEMSアクチュエータ79は半導体製造技術を応用して作る。そして、微少光学及び極限素子を利用できる。それで、MEMSアクチュエータ79の駆動により連結した装置であるミラー73が移動できるようにする。
【0048】
このように、本発明は、MEMS方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しないようにすることである。
【0049】
以上から本発明の好適実施例を説明したが、これに限定されず、当業者においては、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変形や実施ができるのは当然である。
【0050】
【発明の効果】
以上のように、本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、MEMS方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長に よって減衰量が変化しないようにできる効果がある。
【0051】
また、本発明は従来の導波路型可変光学減衰器やMARS型可変光学減衰器の波長依存性が少なく、損失特性に優れ、機械式可変光学減衰器に比べて低価形小型化商品として開発が可能であり、他の駆動方式の可変光学減衰器に比べて損失特性、波長依存性、小型化の可能性等で顕著に優れる性能を持つ。
【0052】
合せて、本発明は遮断膜型MEMS可変光学減衰器とは異なり、ミラーから直接反射されて送信光ファイバーに戻る逆反射(back reflection)がなく、減衰された光量は送信光ファイバーと受信光ファイバーともに影響を与えない光路を持つ。
【0053】
また、本発明は基板に平行に光ファイバーを配列でき、コリメータも不要であるように近く配置できるので、回転ミラー型MEMS可変光学減衰器が持つ 構造上の複雑性を回避できる効果もある。
【0054】
また、本発明は従来のモータを利用した反射型可変光学減衰器とは異なり、MEMSアクチュエータを利用して微細調整が可能であり、光信号のガウシアン分布が一定に維持されながら減衰できるようにした効果がある。合せて、モータを使用する場合に発生するカップリング(Coupling)効率、バックラッシ、製品の大きさを解決できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器の概略図である。
【図2】図1の従来の遮断膜型MEMS可変光学減衰器において、移動遮断膜が動いた後の状態を示した概略図である。
【図3】従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器の概略図である。
【図4】図3の従来の微少回転ミラー型MEMS減衰器において、ミラーが傾斜した状態を示した概略図である。
【図5】本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【図6】図5の本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラーが動いた後の状態を示した概略図である。
【図7】図5が基板に装着された姿を示した概略図である。
【図8】図5が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【図9】図5にMEMSアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【符号の説明】
71 送信ファイバー
72 送信コア
73 ミラー
74 反射面
75 受信ファイバー
76 受信コア
77 基板
78 ウェーハ
79 MEMSアクチュエータ
Claims (3)
- 光信号を送信コアを通じて各々出射する複数個の送信光ファイバーと;
前記複数個の送信光ファイバーから出射された光信号を受信コアを通じて各々入射される複数個の受信光ファイバーと;
前記複数個の送信光ファイバーの送信コアを通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバーの受信コアに入れることができないようにする反射面を各々備えていて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバーの光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバーに入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラーと;
前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーが、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々一対をなす前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーと平行に配置される半導体ウエーハをさらに含んでなることを特徴とする光経路変換型可変光学減衰器。 - 前記ミラーは前記送信光ファイバーと前記受信光ファイバー間の光経路と垂直な方向に直線運動を行い、前記ミラーの反射面は傾斜面で成り、前記ミラーの反射面により、前記送信光ファイバーから出射された光信号を反射させた光信号が、前記送受信光ファイバー間の光経路と一致しない経路に反射されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の光経路変換型可変光学減衰器。
- 前記光経路変換型可変光学減衰器は、前記送信光ファイバーと前記受信光ファイバー間の光経路と垂直な方向に前記ミラーが直線運動を行うように、前記ミラーの移動を制御するMEMSアクチュエータをさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の光経路変換型可変光学減衰器。
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