JP3654426B2 - 波長可変光フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長可変光フィルタに関し、特に誘電体多層膜光フィルタに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長ルーティングを用いた光通信網の実現には、高速に通過波長を切替可能な波長可変光フィルタが必要である。誘電体多層膜光フィルタは、低温度依存性、低経時変化性等の優れた特性を有する上、簡易な機械的切り替え機構により容易に波長を切り替えることが可能であるため、上記用途に低コストで適用可能なものとして従来より汎用されている。
【０００３】
ここで、簡易な切り替え機構は、例えば図１１に示すように、基板１ａ上に誘電体１ｂを一体化してなる誘電体多層膜光フィルタ基板１を回転してフィルタ層への光の入射角を変えて透過中心波長を変化させる構造となっている。
【０００４】
また、図１２に示すように、フィルタの共振器層がウエッジ形の誘電体多層膜光フィルタ基板２を用いる場合には、光の透過位置を変えて透過中心波長を変化させる機構を備えている。当該フィルタにおいては、入射角が常に一定であるため、、垂直入射を維持すれば、偏波依存性の損失を抑圧することも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係る波長可変光フィルタにおいては、目的とする波長を定めるため、光フィルタを移動して最適位置制御をする必要がある。位置制度は選択波長の精度に直接影響するため、精度の高い波長切り替えを実現しようとすると、閉ループ制御回路を用いた移動位置決め機構が必要である。
【０００６】
しかし、かかる制御方法では、一般に、応答速度を上げようとすると駆動力を増大させながら機械的発振を抑圧するための減衰機構も必要となる。このため、駆動機構は極めて大きなものとなり、光通信システムへの適用を阻害していた。さらに、ウエッジ形の共振器層を持つ波長可変光フィルタでは、広い帯域を包含するためフィルタ基板の大きさの下限に限界があり、したがって高速動作を実現するために必要な慣性質量の低減が困難となっていた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高速で選択波長を切り替えることができる波長可変光フィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１１】
１） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであること。
２） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであること。
【００１４】
３） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したこと。
４） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したこと。
【００１６】
５） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段と波長選択光フィルタとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することにより波長選択光フィルタに駆動力を伝達して波長選択光フィルタの一方方向への移動により光路にこの波長選択光フィルタを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記波長選択光フィルタを除去するように構成したこと。
【００１７】
６） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを固定的に配置するとともに、各波長選択光フィルタに対応する波長選択光フィルタの２倍の数の可動鏡を上記コリメート光の光路の両側にそれぞれ配設する一方、駆動機構により各可動鏡を独立に上記光路側に移動可能に形成するとともに、何れか一組の可動鏡を選択移動して入力側の光ファイバから出射した上記コリメート光を反射するとともに対応する波長選択光フィルタを通過させ、さらに他の可動鏡で反射して出力側の光ファイバに入射させるように構成したこと。
【００１８】
７） 上記６）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること。
【００１９】
８） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、ミラーと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したときミラーを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませてミラーを当該光路から除去するように構成したものであること。
【００２０】
９） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、可撓性を有する金属膜又は梁を基板上に所定の間隔をあけて配設するとともにこの金属膜又は梁上にミラーを配設する一方、基板に固定された電極と上記金属膜又は梁との間に作用する静電引力により金属膜又は梁と一体的にミラーを移動することによりこのミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したこと。
【００２１】
１０） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に固定したステーターと基板に回転可能に形成したローターとを有する静電駆動モータを備え、ミラーは上記ローターの中心から偏位した位置でこのローターの表面に配設し、ローターの一方向又は反対方向への回動に伴いミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したこと。
【００２２】
１１） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波によりミラーを直線移動して光路に対してミラーを出し入れするように構成したこと。
【００２３】
１２） 上記９）乃至１１）の何れか一つに記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、同一基板上に一体形成されたこと。
【００２４】
１３） 上記６）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段とミラーとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することによりミラーに駆動力を伝達してミラーの一方方向への移動により光路にこのミラーを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記ミラーを除去するように構成したこと。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る波長可変光フィルタは、独立に動作可能なＮ個の可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎを備え、ｍが１≦ｍ≦Ｎのとき、第ｍ番目の可動光フィルタ１ｍが波長λｍを中心に通過帯域を持つように構成してある。また、かかる可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎは、入出力の光ファイバ２，３の端部間を結ぶコリメート光６の光軸に沿って配設してある。ここで、光ファイバ２，３の端面には、コリメータ４，５が結合してある。また、可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎは、それぞれに対応して配設したアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎでコリメート光６の光軸に対して選択的に挿入可能に形成してある。
【００２７】
本形態の場合のアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎの具体的な構成は種々考えられる。
【００２８】
「第１の実施例」
図２はこの種のアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎを具体化した波長可変光フィルタの第１の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、波長選択光フィルタ８と全波長を通過させる穴９を有する可動部１０には、移動方向にＮ極とＳ極が並ぶ永久磁石１１，１２が移動方向にそって１組配置してある。各永久磁石１１，１２には軟磁性芯入り電磁石１３，１４が対向して配置されており、各電磁石１３，１４に電流を流す方向を制御して永久磁石１１，１２との間に引力または斥力を働かせ、プッシュプルの移動を可能とする。このとき、移動時に同一方向に可動部１０が移動するように電流を流して高速駆動を実現する。移動の最適値は可動部１０に当接してその位置を規制する固定端１５，１６により一義的に定められる。このため、本例によれば切替信号をだすのみで、位置決め制御は必要ない。また、本形態に係る波長可変光フィルタにおいては、反射鏡を用いないため、アライメントが簡単で挿入損失が小さいという特長をもつ。
【００２９】
図２に示す場合において、波長選択を行わないときは穴９を光が通過するようにしている。通常、ファイバ間を結ぶコリメート系ではビーム系は４００〜６００μｍであり、したがって、穴９の直径は高々１ｍｍである。この結果、フィルタ通過部と穴９との中心間距離は１ｍｍ強となる。これが可動部１０の移動距離である。
【００３０】
本発明に係る波長可変光フィルタは、上述の如き切替部をコリメート光６（図１参照。）の光軸に沿って縦列配置する。したがって、前記切替部の厚みが収容可能なフィルタ数の上限を定める。コリメート系ではビームの飛距離は通常６０ｍｍ程度であり、切替部の厚みを４ｍｍとすると約１５波の波長が切替可能となる。
【００３１】
「第２の実施例」
図３はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第２の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、波長選択光フィルタを駆動する部分を微細加工技術によって同一基板上に集積する技術を用いたものである。
【００３２】
本実施例では、例えば、有機レジストを鋳型として用いるＮｉめっきプロセスが利用できる。これはあらかじめ作製したい形状の構造体をマスクにより転写作製し、さらに有機レジストを犠牲層として構造体を中空構造とするプロセスである。すなわち、図３に示すように、電極３１を基板３２にあらかじめ作製しておくことにより、金属膜３３と電極３１が対向した構造体を容易に実現できる。Ｎｉなどの金属膜３３は電極３１間に働く静電引力により弾性変形し、基板３２に垂直方向に撓む。したがって、波長選択光フィルタ３４を金属膜３３に垂直に配置することにより、基板３２に沿って伝搬するコリメート光の光路から波長選択光フィルタ３４を出し入れすることが可能となる。このような構造体を光軸に沿って並べることにより、複数の波長を選択する波長可変光フィルタが実現できる。
【００３３】
本実施例では電圧無印加時に、図３（ａ）に示すように、波長選択光フィルタ３４が挿入状態となり、印加時に、図３（ｂ）に示すように、光路から離脱した状態となる。かかる関係は逆にすることもでき、これは光軸の高さの調整で選択できる。但し、前者の場合には挿入時に電極へ印加する電源の雑音が混入しないので、光信号への雑音重畳が生じないという利点がある。
【００３４】
図４は、本実施例に係る切替部を光軸に沿って集積配置した場合の平面的な図である。同図中、図１及び図３とは同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】
このような光学素子を微細加工プロセスによって小さな面積上に集積する技術は、通常ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System ）技術と呼ばれる。文献（E.L.Goldstein 他「Optical-MEMS-based tail-end switching for restoration of line-rate services 」European Conference on Optical Communication, １−62頁，1999年）によればＭＥＭＳ技術は動作速度１０ミリ秒以下の光素子を作ることも可能である。
【００３６】
「第３の実施例」
図５はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第３の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は波長選択光フィルタの駆動部分を微細加工によって同一基板上に集積する技術を用いて作製するものである。本実施例では、基板５２上にローター５１ａとステイター５１ｂを一体形成する静電駆動モータ５１の構成を持つ。これらの構成は、前記ＭＥＭＳ技術により作製できる。ローター５１ａは可動機構として働く。そのため、実施例２と同様に有機レジストを使った犠牲層を用い、最終的に基板５２との固定部を除去した可動機構を実現している。当該静電駆動モータ５１は、ローター５１ａに配置されたＶ字状の電極５１ｃとステイター５１ｂの電極５１ｄとの間に働く静電引力を利用してロータ５１ａを回転する。すなわち、基板５２（ステータ５１ｂ）側の電極５１ｄを一つおきに極性を変えて電圧を印加し、回転に同期して極性を反転させることにより、一方向（図では時計方向）の回転駆動力を得る。ここで、電極５１ｃは、図面の錯綜を避けるため、一個のみを図示するが、ローター５１ａの周方向に亘り複数個が等間隔に設けてある。
【００３７】
波長可変光フィルタ５３はローター５１ａのその中心から偏位した位置に、ローター５１ａの表面に配置し、コリメート光６が波長可変光フィルタ５３を透過するか、波長可変光フィルタ５３のないところを単に通過するかを決定する。なお、コリメート光６は電極５１ｃの上方を通過するように電極５１ｃの高さを設定してある。
【００３８】
また、ローター５１ａの周縁部には突起５１ｅが設けてあり、この突起５１ｅが基板５２に配置した２つの固定端５４に当接することにより波長選択光フィルタ５３をコリメート光６の光路に挿入するか除去するかの状態を再現性よく実現するようになっている。
【００３９】
ローター５１ａは直径５００μｍ程度まで小型化できる。このような切替部の光軸方向の占有領域を２ｍｍとすれば、通常の５０ｍｍ程度のファイバコリメート系では約２５波分の波長切替部を集積化することが可能である。
【００４０】
「第４の実施例」
図６はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第４の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、基板６１に沿った進行波を形成するよう同期振動する複数の微小可動要素６２を備えたものである。ここで、微小可動要素６２は、コリメート光６の光軸に垂直な方向で基板６１の面上を微小変位可能に形成された１次元配列である。各微小可動要素６２の上に波長選択光フィルタ６３（又は波長選択光フィルタ６３を支持するフレーム）を接触させる。かくして、微小可動要素６２を同期変位させることにより、アレイの配列方向に接触させた物を搬送することができる。なお、コリメート光６の光軸は入出力の光ファイバ２，３の端部に接続したコリメータ４，５間を結ぶ直線である。
【００４１】
図７は上記微小可動要素６２における搬送の原理を示す説明図である。同図に示すように、微小可変要素６２自体は基板６１に対して上下に僅かに変位するものであるが、それらの変位が同期して進行波を形成する。このような微小可動要素６２に物体を接触させると、この物体が進行波の波面とともに搬送される。すなわち、本形態はこの物体を波長選択光フィルタ６３としたものである。
【００４２】
ここで、微小可動要素６２としては、ＰＬＺＴ等の圧電性セラミックス素子が好適である。また、従来の半導体集積化技術を利用することにより基板６１上に任意の微小可動要素６２からなる可動機構を配置することが可能である。
【００４３】
「第５の実施例」
図８はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第５の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、遠隔に配置した駆動機構（例えばピストン８１）の駆動力を、可撓性のある固体（例えばワイヤ８２）又は非圧縮性流体（例えば圧油）を介して波長選択光フィルタ８３に伝達してこれらをコリメート光６の光路に対して出し入れ可能に形成したものである。
【００４４】
図８では、高剛性のワイヤ８２をガイド８４で案内して、波長選択光フィルタ８３にピストン８１の駆動力を伝達するように構成している。この場合、ガイド８４の部分は曲線としてもよいので、図８に示すように、波長選択光フィルタ８３をコリメート光６の光軸に沿って多数配置することができる。
【００４５】
＜第２の実施の形態＞
図９は本発明の第２の実施の形態を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態は、固定された複数の波長選択光フィルタ９１と、これら波長選択光フィルタ９１の数の２倍のミラー９２，９３を備え、２枚で一組のミラー９２，９３に入出力の光ファイバ２，３の端部間をコリメータ４，５を介して結ぶコリメート光６が反射して何れか一つの波長選択光フィルタ９１を通過するようにミラー９２，９３を移動するものである。本形態では入射光が所望の通過波長の波長選択光フィルタ９１を通過するようにミラー９２，９３を移動することによって、通過波長の切替が可能となる。例えば、波長選択光フィルタ９１のうち１〜Ｎの中のｍ番目を選択する場合には、ｍ番目の波長選択光フィルタ９１に対向したｍ番目のミラー９２，９３をコリメート光６の光路上に移動すると同時に他のミラー９２，９３で光路中に挿入されているものを除去してコリメート光６がｍ番目の波長選択光フィルタ９１のみを通過するようにすればよい。
【００４６】
図１０はミラー９２，９３の具体的な駆動機構を概念的に示す説明図である。同図に示す駆動機構は、図５で用いた静電モータを利用したもので、回転中心からずれたところにミラー９２，９３を配置することにより、当該静電モータの回転によるミラー９２，９３のコリメート光６の光路への挿入又はこの光路からの除去を行い得る。このとき固定端９４等は一括形成されるので、何れか一つの経路についてコリメータ４，５間の結合が最大になるように調整しておけば、すべての経路が同時に最適化される。
【００４７】
なお、各々のミラー９２，９３を独立に駆動する機構には、図２乃至図８に示す駆動機構のいずれも適用可能である。すなわち、図２に示す波長選択光フィルタ８の代わりにミラー９２，９３を取付ければ良い。同様に、図３乃至図８に示す波長選択光フィルタ３４，５３，６３，８３の代わりにミラー９２，９３を取付ければ良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したので、従来の波長可変光フィルタと比べて波長切替時間の短い波長可変光フィルタを実現できる。すなわち、駆動機構を分散することにより駆動する対象の慣性質量を所望の値まで低減し、小さな駆動機構で所望の切り替え時間を実現することが可能となる。
【００４９】
〔請求項２〕に記載する発明は、駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了するので、〔請求項１〕に記載する発明の効果に加え、切替信号をだすだけで位置決めの必要はないという効果も奏する。また、反射鏡を用いないので、アライメントが簡単で挿入損失が小さいという効果も奏する。
【００５０】
〔請求項３〕、〔請求項４〕に記載する発明は、上記〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００５２】
〔請求項５〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段と波長選択光フィルタとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することにより波長選択光フィルタに駆動力を伝達して波長選択光フィルタの一方方向への移動により光路にこの波長選択光フィルタを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記波長選択光フィルタを除去するように構成したので、駆動手段自体の大きさに自由度ができ、装置構成が容易になるという効果を奏する。
【００５３】
〔請求項６〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを固定的に配置するとともに、各波長選択光フィルタに対応する波長選択光フィルタの２倍の数の可動鏡を上記コリメート光の光路の両側にそれぞれ配設する一方、駆動機構により各可動鏡を独立に上記光路側に移動可能に形成するとともに、何れか一組の可動鏡を選択移動して入力側の光ファイバから出射した上記コリメート光を反射するとともに対応する波長選択光フィルタを通過させ、さらに他の可動鏡で反射して出力側の光ファイバに入射させるように構成したので、ミラーを用いた波長可変光フィルタで〔請求項１〕に記載する発明と同様の効果を得る。
【００５４】
〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了するので、〔請求項６〕に記載する発明の効果に加え、切替信号をだすだけで位置決めの必要はないという効果も奏する。
【００５５】
〔請求項８〕、〔請求項９〕、〔請求項１０〕、〔請求項１１〕に記載する発明は、上記〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００５６】
〔請求項１２〕に記載する発明は、〔請求項９〕乃至〔請求項１１〕の何れか一つに記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、同一基板上に一体形成されているので、さらに微細加工技術を用いて実装することによって集積度を向上できる。
【００５７】
〔請求項１３〕に記載する発明は、〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段とミラーとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することによりミラーに駆動力を伝達してミラーの一方方向への移動により光路にこのミラーを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記ミラーを除去するように構成したので、〔請求項５〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図２】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第１の実施例を概念的に示す説明図である。
【図３】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第２の実施例を概念的に示す説明図で、（ａ）は駆動機構の非作動時、（ｂ）は作動時に状態をそれぞれ示している。
【図４】図３の実施例に係る駆動機構を集積した状態を概念的に示す説明図である。
【図５】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第３の実施例を概念的に示す説明図である。
【図６】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第４の実施例を概念的に示す説明図である。
【図７】図６に示微小可変要素による搬送物体の移動原理を概念的に示す説明図である。
【図８】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第５の実施例を概念的に示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図１０】図９に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な実施例を概念的に示す説明図である。
【図１１】従来技術に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図１２】従来技術に係る他の波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎ 可動光フィルタ
２，３ 光ファイバ
４，５ コリメータ
６ コリメート光
７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎ アクチュエータ
８ 波長選択光フィルタ
９ 穴
１０ 可動部
１１，１２ 永久磁石
１３，１４ 電磁石
１５，１６ 固定端
３１ 電極
３２ 基板
３３ 金属膜
３４ 波長選択光フィルタ
５１ 静電駆動モータ
５１ａ ローター
５１ｂ ステーター
５１ｃ，５１ｄ 電極
５１ｅ 突起
５２ 基板
５３ 波長選択光フィルタ
５４ 固定端
６１ 基板
６２ 微小可動要素
６３ 波長選択光フィルタ
８１ ピストン
８２ ワイヤ
８３ 波長選択光フィルタ
８４ ガイド
９１ 波長選択光フィルタ
９２，９３ ミラー
９４ 固定端
【発明の属する技術分野】
本発明は波長可変光フィルタに関し、特に誘電体多層膜光フィルタに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長ルーティングを用いた光通信網の実現には、高速に通過波長を切替可能な波長可変光フィルタが必要である。誘電体多層膜光フィルタは、低温度依存性、低経時変化性等の優れた特性を有する上、簡易な機械的切り替え機構により容易に波長を切り替えることが可能であるため、上記用途に低コストで適用可能なものとして従来より汎用されている。
【０００３】
ここで、簡易な切り替え機構は、例えば図１１に示すように、基板１ａ上に誘電体１ｂを一体化してなる誘電体多層膜光フィルタ基板１を回転してフィルタ層への光の入射角を変えて透過中心波長を変化させる構造となっている。
【０００４】
また、図１２に示すように、フィルタの共振器層がウエッジ形の誘電体多層膜光フィルタ基板２を用いる場合には、光の透過位置を変えて透過中心波長を変化させる機構を備えている。当該フィルタにおいては、入射角が常に一定であるため、、垂直入射を維持すれば、偏波依存性の損失を抑圧することも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係る波長可変光フィルタにおいては、目的とする波長を定めるため、光フィルタを移動して最適位置制御をする必要がある。位置制度は選択波長の精度に直接影響するため、精度の高い波長切り替えを実現しようとすると、閉ループ制御回路を用いた移動位置決め機構が必要である。
【０００６】
しかし、かかる制御方法では、一般に、応答速度を上げようとすると駆動力を増大させながら機械的発振を抑圧するための減衰機構も必要となる。このため、駆動機構は極めて大きなものとなり、光通信システムへの適用を阻害していた。さらに、ウエッジ形の共振器層を持つ波長可変光フィルタでは、広い帯域を包含するためフィルタ基板の大きさの下限に限界があり、したがって高速動作を実現するために必要な慣性質量の低減が困難となっていた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高速で選択波長を切り替えることができる波長可変光フィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１１】
１） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであること。
２） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであること。
【００１４】
３） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したこと。
４） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したこと。
【００１６】
５） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したこと、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段と波長選択光フィルタとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することにより波長選択光フィルタに駆動力を伝達して波長選択光フィルタの一方方向への移動により光路にこの波長選択光フィルタを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記波長選択光フィルタを除去するように構成したこと。
【００１７】
６） 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを固定的に配置するとともに、各波長選択光フィルタに対応する波長選択光フィルタの２倍の数の可動鏡を上記コリメート光の光路の両側にそれぞれ配設する一方、駆動機構により各可動鏡を独立に上記光路側に移動可能に形成するとともに、何れか一組の可動鏡を選択移動して入力側の光ファイバから出射した上記コリメート光を反射するとともに対応する波長選択光フィルタを通過させ、さらに他の可動鏡で反射して出力側の光ファイバに入射させるように構成したこと。
【００１８】
７） 上記６）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること。
【００１９】
８） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、ミラーと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したときミラーを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませてミラーを当該光路から除去するように構成したものであること。
【００２０】
９） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、可撓性を有する金属膜又は梁を基板上に所定の間隔をあけて配設するとともにこの金属膜又は梁上にミラーを配設する一方、基板に固定された電極と上記金属膜又は梁との間に作用する静電引力により金属膜又は梁と一体的にミラーを移動することによりこのミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したこと。
【００２１】
１０） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に固定したステーターと基板に回転可能に形成したローターとを有する静電駆動モータを備え、ミラーは上記ローターの中心から偏位した位置でこのローターの表面に配設し、ローターの一方向又は反対方向への回動に伴いミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したこと。
【００２２】
１１） 上記６）又は７）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波によりミラーを直線移動して光路に対してミラーを出し入れするように構成したこと。
【００２３】
１２） 上記９）乃至１１）の何れか一つに記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、同一基板上に一体形成されたこと。
【００２４】
１３） 上記６）に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段とミラーとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することによりミラーに駆動力を伝達してミラーの一方方向への移動により光路にこのミラーを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記ミラーを除去するように構成したこと。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る波長可変光フィルタは、独立に動作可能なＮ個の可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎを備え、ｍが１≦ｍ≦Ｎのとき、第ｍ番目の可動光フィルタ１ｍが波長λｍを中心に通過帯域を持つように構成してある。また、かかる可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎは、入出力の光ファイバ２，３の端部間を結ぶコリメート光６の光軸に沿って配設してある。ここで、光ファイバ２，３の端面には、コリメータ４，５が結合してある。また、可動光フィルタ１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎは、それぞれに対応して配設したアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎでコリメート光６の光軸に対して選択的に挿入可能に形成してある。
【００２７】
本形態の場合のアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎの具体的な構成は種々考えられる。
【００２８】
「第１の実施例」
図２はこの種のアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎを具体化した波長可変光フィルタの第１の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、波長選択光フィルタ８と全波長を通過させる穴９を有する可動部１０には、移動方向にＮ極とＳ極が並ぶ永久磁石１１，１２が移動方向にそって１組配置してある。各永久磁石１１，１２には軟磁性芯入り電磁石１３，１４が対向して配置されており、各電磁石１３，１４に電流を流す方向を制御して永久磁石１１，１２との間に引力または斥力を働かせ、プッシュプルの移動を可能とする。このとき、移動時に同一方向に可動部１０が移動するように電流を流して高速駆動を実現する。移動の最適値は可動部１０に当接してその位置を規制する固定端１５，１６により一義的に定められる。このため、本例によれば切替信号をだすのみで、位置決め制御は必要ない。また、本形態に係る波長可変光フィルタにおいては、反射鏡を用いないため、アライメントが簡単で挿入損失が小さいという特長をもつ。
【００２９】
図２に示す場合において、波長選択を行わないときは穴９を光が通過するようにしている。通常、ファイバ間を結ぶコリメート系ではビーム系は４００〜６００μｍであり、したがって、穴９の直径は高々１ｍｍである。この結果、フィルタ通過部と穴９との中心間距離は１ｍｍ強となる。これが可動部１０の移動距離である。
【００３０】
本発明に係る波長可変光フィルタは、上述の如き切替部をコリメート光６（図１参照。）の光軸に沿って縦列配置する。したがって、前記切替部の厚みが収容可能なフィルタ数の上限を定める。コリメート系ではビームの飛距離は通常６０ｍｍ程度であり、切替部の厚みを４ｍｍとすると約１５波の波長が切替可能となる。
【００３１】
「第２の実施例」
図３はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第２の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、波長選択光フィルタを駆動する部分を微細加工技術によって同一基板上に集積する技術を用いたものである。
【００３２】
本実施例では、例えば、有機レジストを鋳型として用いるＮｉめっきプロセスが利用できる。これはあらかじめ作製したい形状の構造体をマスクにより転写作製し、さらに有機レジストを犠牲層として構造体を中空構造とするプロセスである。すなわち、図３に示すように、電極３１を基板３２にあらかじめ作製しておくことにより、金属膜３３と電極３１が対向した構造体を容易に実現できる。Ｎｉなどの金属膜３３は電極３１間に働く静電引力により弾性変形し、基板３２に垂直方向に撓む。したがって、波長選択光フィルタ３４を金属膜３３に垂直に配置することにより、基板３２に沿って伝搬するコリメート光の光路から波長選択光フィルタ３４を出し入れすることが可能となる。このような構造体を光軸に沿って並べることにより、複数の波長を選択する波長可変光フィルタが実現できる。
【００３３】
本実施例では電圧無印加時に、図３（ａ）に示すように、波長選択光フィルタ３４が挿入状態となり、印加時に、図３（ｂ）に示すように、光路から離脱した状態となる。かかる関係は逆にすることもでき、これは光軸の高さの調整で選択できる。但し、前者の場合には挿入時に電極へ印加する電源の雑音が混入しないので、光信号への雑音重畳が生じないという利点がある。
【００３４】
図４は、本実施例に係る切替部を光軸に沿って集積配置した場合の平面的な図である。同図中、図１及び図３とは同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】
このような光学素子を微細加工プロセスによって小さな面積上に集積する技術は、通常ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System ）技術と呼ばれる。文献（E.L.Goldstein 他「Optical-MEMS-based tail-end switching for restoration of line-rate services 」European Conference on Optical Communication, １−62頁，1999年）によればＭＥＭＳ技術は動作速度１０ミリ秒以下の光素子を作ることも可能である。
【００３６】
「第３の実施例」
図５はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第３の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は波長選択光フィルタの駆動部分を微細加工によって同一基板上に集積する技術を用いて作製するものである。本実施例では、基板５２上にローター５１ａとステイター５１ｂを一体形成する静電駆動モータ５１の構成を持つ。これらの構成は、前記ＭＥＭＳ技術により作製できる。ローター５１ａは可動機構として働く。そのため、実施例２と同様に有機レジストを使った犠牲層を用い、最終的に基板５２との固定部を除去した可動機構を実現している。当該静電駆動モータ５１は、ローター５１ａに配置されたＶ字状の電極５１ｃとステイター５１ｂの電極５１ｄとの間に働く静電引力を利用してロータ５１ａを回転する。すなわち、基板５２（ステータ５１ｂ）側の電極５１ｄを一つおきに極性を変えて電圧を印加し、回転に同期して極性を反転させることにより、一方向（図では時計方向）の回転駆動力を得る。ここで、電極５１ｃは、図面の錯綜を避けるため、一個のみを図示するが、ローター５１ａの周方向に亘り複数個が等間隔に設けてある。
【００３７】
波長可変光フィルタ５３はローター５１ａのその中心から偏位した位置に、ローター５１ａの表面に配置し、コリメート光６が波長可変光フィルタ５３を透過するか、波長可変光フィルタ５３のないところを単に通過するかを決定する。なお、コリメート光６は電極５１ｃの上方を通過するように電極５１ｃの高さを設定してある。
【００３８】
また、ローター５１ａの周縁部には突起５１ｅが設けてあり、この突起５１ｅが基板５２に配置した２つの固定端５４に当接することにより波長選択光フィルタ５３をコリメート光６の光路に挿入するか除去するかの状態を再現性よく実現するようになっている。
【００３９】
ローター５１ａは直径５００μｍ程度まで小型化できる。このような切替部の光軸方向の占有領域を２ｍｍとすれば、通常の５０ｍｍ程度のファイバコリメート系では約２５波分の波長切替部を集積化することが可能である。
【００４０】
「第４の実施例」
図６はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第４の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、基板６１に沿った進行波を形成するよう同期振動する複数の微小可動要素６２を備えたものである。ここで、微小可動要素６２は、コリメート光６の光軸に垂直な方向で基板６１の面上を微小変位可能に形成された１次元配列である。各微小可動要素６２の上に波長選択光フィルタ６３（又は波長選択光フィルタ６３を支持するフレーム）を接触させる。かくして、微小可動要素６２を同期変位させることにより、アレイの配列方向に接触させた物を搬送することができる。なお、コリメート光６の光軸は入出力の光ファイバ２，３の端部に接続したコリメータ４，５間を結ぶ直線である。
【００４１】
図７は上記微小可動要素６２における搬送の原理を示す説明図である。同図に示すように、微小可変要素６２自体は基板６１に対して上下に僅かに変位するものであるが、それらの変位が同期して進行波を形成する。このような微小可動要素６２に物体を接触させると、この物体が進行波の波面とともに搬送される。すなわち、本形態はこの物体を波長選択光フィルタ６３としたものである。
【００４２】
ここで、微小可動要素６２としては、ＰＬＺＴ等の圧電性セラミックス素子が好適である。また、従来の半導体集積化技術を利用することにより基板６１上に任意の微小可動要素６２からなる可動機構を配置することが可能である。
【００４３】
「第５の実施例」
図８はアクチュエータ７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎが異なる第５の実施例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本実施例は、遠隔に配置した駆動機構（例えばピストン８１）の駆動力を、可撓性のある固体（例えばワイヤ８２）又は非圧縮性流体（例えば圧油）を介して波長選択光フィルタ８３に伝達してこれらをコリメート光６の光路に対して出し入れ可能に形成したものである。
【００４４】
図８では、高剛性のワイヤ８２をガイド８４で案内して、波長選択光フィルタ８３にピストン８１の駆動力を伝達するように構成している。この場合、ガイド８４の部分は曲線としてもよいので、図８に示すように、波長選択光フィルタ８３をコリメート光６の光軸に沿って多数配置することができる。
【００４５】
＜第２の実施の形態＞
図９は本発明の第２の実施の形態を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態は、固定された複数の波長選択光フィルタ９１と、これら波長選択光フィルタ９１の数の２倍のミラー９２，９３を備え、２枚で一組のミラー９２，９３に入出力の光ファイバ２，３の端部間をコリメータ４，５を介して結ぶコリメート光６が反射して何れか一つの波長選択光フィルタ９１を通過するようにミラー９２，９３を移動するものである。本形態では入射光が所望の通過波長の波長選択光フィルタ９１を通過するようにミラー９２，９３を移動することによって、通過波長の切替が可能となる。例えば、波長選択光フィルタ９１のうち１〜Ｎの中のｍ番目を選択する場合には、ｍ番目の波長選択光フィルタ９１に対向したｍ番目のミラー９２，９３をコリメート光６の光路上に移動すると同時に他のミラー９２，９３で光路中に挿入されているものを除去してコリメート光６がｍ番目の波長選択光フィルタ９１のみを通過するようにすればよい。
【００４６】
図１０はミラー９２，９３の具体的な駆動機構を概念的に示す説明図である。同図に示す駆動機構は、図５で用いた静電モータを利用したもので、回転中心からずれたところにミラー９２，９３を配置することにより、当該静電モータの回転によるミラー９２，９３のコリメート光６の光路への挿入又はこの光路からの除去を行い得る。このとき固定端９４等は一括形成されるので、何れか一つの経路についてコリメータ４，５間の結合が最大になるように調整しておけば、すべての経路が同時に最適化される。
【００４７】
なお、各々のミラー９２，９３を独立に駆動する機構には、図２乃至図８に示す駆動機構のいずれも適用可能である。すなわち、図２に示す波長選択光フィルタ８の代わりにミラー９２，９３を取付ければ良い。同様に、図３乃至図８に示す波長選択光フィルタ３４，５３，６３，８３の代わりにミラー９２，９３を取付ければ良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成したので、従来の波長可変光フィルタと比べて波長切替時間の短い波長可変光フィルタを実現できる。すなわち、駆動機構を分散することにより駆動する対象の慣性質量を所望の値まで低減し、小さな駆動機構で所望の切り替え時間を実現することが可能となる。
【００４９】
〔請求項２〕に記載する発明は、駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了するので、〔請求項１〕に記載する発明の効果に加え、切替信号をだすだけで位置決めの必要はないという効果も奏する。また、反射鏡を用いないので、アライメントが簡単で挿入損失が小さいという効果も奏する。
【００５０】
〔請求項３〕、〔請求項４〕に記載する発明は、上記〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００５２】
〔請求項５〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段と波長選択光フィルタとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することにより波長選択光フィルタに駆動力を伝達して波長選択光フィルタの一方方向への移動により光路にこの波長選択光フィルタを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記波長選択光フィルタを除去するように構成したので、駆動手段自体の大きさに自由度ができ、装置構成が容易になるという効果を奏する。
【００５３】
〔請求項６〕に記載する発明は、入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを固定的に配置するとともに、各波長選択光フィルタに対応する波長選択光フィルタの２倍の数の可動鏡を上記コリメート光の光路の両側にそれぞれ配設する一方、駆動機構により各可動鏡を独立に上記光路側に移動可能に形成するとともに、何れか一組の可動鏡を選択移動して入力側の光ファイバから出射した上記コリメート光を反射するとともに対応する波長選択光フィルタを通過させ、さらに他の可動鏡で反射して出力側の光ファイバに入射させるように構成したので、ミラーを用いた波長可変光フィルタで〔請求項１〕に記載する発明と同様の効果を得る。
【００５４】
〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了するので、〔請求項６〕に記載する発明の効果に加え、切替信号をだすだけで位置決めの必要はないという効果も奏する。
【００５５】
〔請求項８〕、〔請求項９〕、〔請求項１０〕、〔請求項１１〕に記載する発明は、上記〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【００５６】
〔請求項１２〕に記載する発明は、〔請求項９〕乃至〔請求項１１〕の何れか一つに記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、同一基板上に一体形成されているので、さらに微細加工技術を用いて実装することによって集積度を向上できる。
【００５７】
〔請求項１３〕に記載する発明は、〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段とミラーとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することによりミラーに駆動力を伝達してミラーの一方方向への移動により光路にこのミラーを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記ミラーを除去するように構成したので、〔請求項５〕に記載する発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図２】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第１の実施例を概念的に示す説明図である。
【図３】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第２の実施例を概念的に示す説明図で、（ａ）は駆動機構の非作動時、（ｂ）は作動時に状態をそれぞれ示している。
【図４】図３の実施例に係る駆動機構を集積した状態を概念的に示す説明図である。
【図５】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第３の実施例を概念的に示す説明図である。
【図６】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第４の実施例を概念的に示す説明図である。
【図７】図６に示微小可変要素による搬送物体の移動原理を概念的に示す説明図である。
【図８】図１に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な第５の実施例を概念的に示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図１０】図９に示す波長可変光フィルタの駆動機構の具体的な実施例を概念的に示す説明図である。
【図１１】従来技術に係る波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【図１２】従来技術に係る他の波長可変光フィルタを概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，・・，１ｍ，・・，１Ｎ 可動光フィルタ
２，３ 光ファイバ
４，５ コリメータ
６ コリメート光
７ａ，７ｂ，・・，７ｍ，・・，７Ｎ アクチュエータ
８ 波長選択光フィルタ
９ 穴
１０ 可動部
１１，１２ 永久磁石
１３，１４ 電磁石
１５，１６ 固定端
３１ 電極
３２ 基板
３３ 金属膜
３４ 波長選択光フィルタ
５１ 静電駆動モータ
５１ａ ローター
５１ｂ ステーター
５１ｃ，５１ｄ 電極
５１ｅ 突起
５２ 基板
５３ 波長選択光フィルタ
５４ 固定端
６１ 基板
６２ 微小可動要素
６３ 波長選択光フィルタ
８１ ピストン
８２ ワイヤ
８３ 波長選択光フィルタ
８４ ガイド
９１ 波長選択光フィルタ
９２，９３ ミラー
９４ 固定端
Claims (13)
- 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであることを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、波長選択光フィルタと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したとき波長選択光フィルタを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませて波長選択光フィルタを当該光路から除去するように構成したものであることを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了すること、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波により波長選択光フィルタを直線移動して光路に対して波長選択光フィルタを出し入れするように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを配置するとともに、駆動機構により各波長選択光フィルタを独立に移動して何れか一つの波長選択光フィルタを選択して上記コリメート光の光路中に出し入れ可能に形成した波長可変光フィルタであって、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段と波長選択光フィルタとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することにより波長選択光フィルタに駆動力を伝達して波長選択光フィルタの一方方向への移動により光路にこの波長選択光フィルタを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記波長選択光フィルタを除去するように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 入出力の光ファイバの端部間を結ぶコリメート光の光軸に沿って複数の波長選択光フィルタを固定的に配置するとともに、各波長選択光フィルタに対応する波長選択光フィルタの２倍の数の可動鏡を上記コリメート光の光路の両側にそれぞれ配設する一方、駆動機構により各可動鏡を独立に上記光路側に移動可能に形成するとともに、何れか一組の可動鏡を選択移動して入力側の光ファイバから出射した上記コリメート光を反射するとともに対応する波長選択光フィルタを通過させ、さらに他の可動鏡で反射して出力側の光ファイバに入射させるように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。
- 〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、予め最適位置を定める固定端を有し、移動方向の指定と移動指令信号を受けて切り替え動作を開始又は終了することを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、ミラーと全波長を通過させる穴とを有する可動部が、一方方向に直線移動したときミラーを光路に挿入するとともに、反対方向に移動したとき穴を上記光路に臨ませてミラーを当該光路から除去するように構成したものであることを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、可撓性を有する金属膜又は梁を基板上に所定の間隔をあけて配設するとともにこの金属膜又は梁上にミラーを配設する一方、基板に固定された電極と上記金属膜又は梁との間に作用する静電引力により金属膜又は梁と一体的にミラーを移動することによりこのミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に固定したステーターと基板に回転可能に形成したローターとを有する静電駆動モータを備え、ミラーは上記ローターの中心から偏位した位置でこのローターの表面に配設し、ローターの一方向又は反対方向への回動に伴いミラーを光路に対して挿入又はこの光路から除去するように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、基板に沿った進行波を形成する同期振動された微小可動要素を備え、この微小可動要素が発生する進行波によりミラーを直線移動して光路に対してミラーを出し入れするように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項９〕乃至〔請求項１１〕の何れか一つに記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、同一基板上に一体形成されたことを特徴とする波長可変光フィルタ。 - 〔請求項６〕に記載する波長可変光フィルタにおいて、
駆動機構は、遠隔に配置した駆動手段とミラーとを可撓性のある固体又は非圧縮性流体により結合することによりミラーに駆動力を伝達してミラーの一方方向への移動により光路にこのミラーを挿入するとともに、反対方向への移動により光路から上記ミラーを除去するように構成したことを特徴とする波長可変光フィルタ。
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