JP3672897B2 - Optical attenuator and optical attenuator array - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ネットワークシステムの分岐ノード等に用いられ、光信号のレベルを調整するための光アッテネータ及び光アッテネータアレーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムにおいて、光波長多重分割及び伝送技術の進展に伴い多様で柔軟な光伝送システムが要求されている。光伝送システムにおいては、任意のノードで波長多重された光信号のレベルを調整したり、波長多重光の光レベルを揃えることが求められている。このような用途に減衰率が可変できる光アッテネータが用いられる。従来の光アッテネータとしては、例えばUSP6,137,941 に示されるように、投光用の光ガイドと受光用の光ガイドとをレンズに向けて保持し、その焦点位置に設けられたミラーの角度を変えて、投光した光が受光用光ガイドに加わる光軸を変化させ、減衰率を変化させるようにしたものが知られている。
【0003】
又従来の他の光アッテネータとして、分布型のNDフィルタを用いた光アッテネータが知られている。分布型NDフィルタは透明のガラス基板にクロムやインコネルといった光吸収率の大きい金属膜を長手方向に分布を持たせて蒸着したものである。この光アッテネータはNDフィルタを光軸に対して略垂直に配置し、分布方向にNDフィルタを移動させ、光が通過する金属膜の厚みの変化によって光透過率を可変して減衰率を変化させるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
最近の波長多重伝送技術の進歩に伴い光ファイバを伝送されてくる情報が各波長の信号として分配(クロスコネクト)されたり、選択され、又は新たな信号がアドドロップされたりして必要な経路に伝送されていく。このようなノードでは、合分波器や光スイッチ,光アッテネータ等の光部品が用いられる。これらの部品は極めて低損失であることが求められている。又これに加えて小型であり、且つ多チャンネル化も容易にできる安価な光部品が求められている。
【0005】
しかしながら光軸をずらせて結合率を調整することによって減衰率を調整する従来の方法によれば、小型の光アッテネータを製造することが難しい。又光アッテネータを多数配列した光アッテネータアレーを構成することが難しいという欠点があった。又金属膜を分布したNDフィルタをその分布方向にスライドさせて減衰率を変化させる光アッテネータの場合には、NDフィルタやそれを駆動するモータの大きさにより素子の大きさが制限され、小型化が難しいという欠点があった。又モータを利用して移動させているため、可変速度に制限があるという欠点があった。
【0006】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、小型で量産性に優れた光アッテネータ及び光アッテネータアレーを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1の光アッテネータは、ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記ベースと平行に光を出す入射部と、前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのチルトミラーのチルト角を連続的に変化させるチルトミラー制御部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記チルトミラーに反射する第1の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記ミラーユニットは、上面に反射面が形成された可動部の一部がヒンジ部でミラー基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、前記ミラー基板上に形成された電極とを有するものであり、前記チルトミラー制御部は、前記チルトミラーと前記ミラー基板上の電極との間に電圧を印加する可変電圧源であり、印加電圧を変化することによって、前記チルトミラーを回転させるものであることを特徴とするものである。
【0008】
本願の請求項2の光アッテネータは、ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記ベースと平行に光を出す入射部と、前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、前記入射部及び出射部との間隔を変化させるシフトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのシフトミラーの位置を変化させるシフトミラー制御部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記シフトミラーに反射する第1の反射面、及び前記シフトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記ミラーユニットは、上面に反射面が形成された可動部の外周部がミラー基板に上下動自在に保持されたシフトミラーと、前記ミラー基板上に形成された電極とを有するものであり、前記シフトミラー制御部は、前記シフトミラーと前記ミラー基板上の電極との間に電圧を印加する可変電圧源であり、印加電圧を変化することによって、前記シフトミラーを回転させることを特徴とするものである。
【0009】
本願の請求項3の光アッテネータは、ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記ベースと平行に光を出す入射部と、前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、前記入射部及び出射部との間隔を変化させるシフトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのシフトミラーの位置を変化させるシフトミラー制御部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記シフトミラーに反射する第1の反射面、及び前記シフトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記ミラーユニットは、基板の上部に配置され、上面に反射面を有するシフトミラーと、前記シフトミラーと基板との間に保持され、前記シフトミラーを上下動させる圧電アクチュエータと、具備するものであり、前記シフトミラー制御部は、前記圧電アクチュエータに電圧を加えることによって前記シフトミラーをその面に平行に上下動させることを特徴とするものである。
【0012】
本願の請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項の光アッテネータにおいて、前記入射部及び前記出射部は、光ファイバと、その先端に設けられ光ファイバからの出射光をコリメートするレンズ部であることを特徴とするものである。
【0013】
本願の請求項5の発明は、請求項4項の光アッテネータにおいて、前記レンズ部は、ボールレンズであり、前記各光ファイバの先端に取付けられていることを特徴とするものである。
【0015】
本願の請求項6の発明は、請求項1〜3のいずれか1項の光アッテネータにおいて、前記反射ユニットは、その下面に断面V字形状の前記第1,第2の反射面を有する反射ユニットであり、前記第1の反射面は前記入射部に向けて形成され、前記第2の反射面は前記出射部に向けて形成されたことを特徴とするものである。
【0016】
本願の請求項7の発明は、請求項1〜3のいずれか1項の光アッテネータにおいて、前記反射ユニットは、その上面に断面V字形状の前記第1,第2の反射面を有するガラスブロックから成る反射ユニットであり、前記第1の反射面は前記入射部に向けて形成され、前記第2の反射面は前記出射部に向けて形成されたことを特徴とするものである。
【0017】
本願の請求項8の発明は、前記ベースに請求項1〜7のいずれかの光アッテネータを複数並列に配置した光アッテネータアレーである。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態1による光アッテネータ部を4つ並列に配置した4チャンネルの光アッテネータアレーを示す斜視図であり、図2はその断面図である。これらの図に示すように、本実施の形態による光アッテネータアレーはベース1上に重ねてプリント基板2、ミラー基板3が固定されており、この上面の左右にスペーサ4,5が設けられる。以後の説明を容易にするため、ベース1、プリント基板2、ミラー基板3はX−Y平面に平行な面に配置されているものとする。スペーサ4の上部には図3に断面図を示すように、複数のV字形の溝を有するブロック6aが配置されている。又スペーサ5の上部には図4に断面図を示すように、ブロック6aと対応する位置にV字形の溝を有するブロック6bが配置されている。ブロック6aにはX軸方向に向いたV字形の溝7a,7b,7c,7d・・・がY軸に沿って並列に形成されている。ブロック6bにも同様にX軸方向に向いたV字形溝8a,8b,8c,8d・・・が設けられる。
【0019】
さてブロック6aのV字形溝7a,7b・・・にちょうど高さが一致する光ファイバ11a,11b・・・が入射用の光ファイバとして平行に配置されており、この先端部分にはコリメートレンズ12a,12b・・・が一体に形成されている。又これと対称な位置にあるブロック6bのV字形溝8a,8b・・・内に、ちょうど高さが一致する光ファイバ13a,13b・・・が出射用の光ファイバとして平行に配置されており、この先端部分にはコリメートレンズ14a,14b・・・が一体に形成されている。光ファイバ11a,11b・・・とその先端のコリメートレンズ12a,12b・・・とは入射部を構成しており、光ファイバ13a,13b・・・とその先端のコリメートレンズ14a,14b・・・とは出射部を構成している。
【0020】
ここで光ファイバ11a, 13aとコリメートレンズ12a,14aは、ベース1に垂直なX−Z平面と平行な面内に形成された第1チャンネルの光アッテネータの入出射部を構成している。又光ファイバ11b, 13bとコリメートレンズ12b,14bは、第2チャンネルの光アッテネータの入出射部を構成しており、以下同様である。このように入出射部をブロック6a,6bのV字形溝に挿入して固定しておくことによって、光軸の位置決めを微調整することなく正確に行うことができる。
【0021】
そしてブロック6a,6dの上部にはスペーサ9a,9bを介してこれらのブロックに跨るように反射ユニット20が設けられる。反射ユニット20は図1,図2に示すように、直方体状の部材であり、下面にV字形の反射面が設けられる。反射ユニット20は、図5に示すように、光ファイバ11、コリメートレンズ12からの光が入射される第1の反射面M1と、これと対称な第2の反射面M2が設けられる。ここで第1の反射面M1は入射部の光を反射する入射側の反射面であり、第2の反射面M2は後述するチルトミラーからの光を反射する出射側の反射面である。そしてベースと平行な水平線と反射面M1及びM2との成す角をθとする。
【0022】
又ミラー基板3の上面には光軸L1a, L2aを含むベースに垂直な面と交わる位置、及び光軸L1b, L2bを含むベースに垂直な面と交わる位置・・・にミラーユニット21a,21b・・・が配置される。以下第1の例によるミラーユニット21の周辺部分について図6に基づいて説明する。ミラーユニット21はミラー基板3の上面に、図示のように対称に第1, 第2の電極22a,22bが形成されている。又その側方にはスペーサ23a,23bを介してチルトミラーの保持部となる第3, 第4の電極24a,24bが配置されている。これらの電極からヒンジ25を介してチルトミラー26が回動自在に保持されている。ヒンジ25とチルトミラー26の中心を貫くラインは回動軸となっており、この回動軸に沿ってミラー基板3の第1, 第2の電極22a,22bが分断されるようになっている。この回動軸はY軸に平行な軸とする。チルトミラー26は例えば直径約90μmの円形又は六角形状の部材であり、その表面はミラーであり、且つ電極ともなっている。そして図7に示すように、チルトミラー26に電気的に接続されている電極24a,24bと電極22a,22bの一方との間に、可変電圧源27を介して電圧が印加できるように構成される。尚電極24a,24bはチルトミラー26を保持しつつ電圧を供給するためのものであり、一方のみを電極としてもよい。
【0023】
図7(a)は電圧を印加しない状態であり、(b)はある電圧を印加した状態である。図7(b)に示すように電圧を印加することによって静電気力がチルトミラー26と一方の電極22aとの間に働き、チルトミラー26をヒンジ25に沿って回動させることができる。そしてこの電圧を変化させることによってチルト角φを外部の電圧で設定することができる。ここで可変電圧源27は、チルトミラーのチルト角φを連続的に変化させるチルトミラー制御部を構成している。
【0024】
更に回動可能なミラーユニットとして、例えばMEMSオプティカル社のSERIES8001を用いてもよい。
【0025】
次に本実施の形態の動作原理について、図5及び図8を用いて説明する。以下では第1チャンネルについて説明するが、他のチャンネルについても同様である。まず反射基板20の下方の回動自在のチルトミラー26aは、図5に示すようにベース1と平行な状態にあるとする。このとき光ファイバ11aからの光は、コリメートレンズ12aより光軸L1aを通って反射ユニット20の第1の反射面M1に入射する。この反射面M1とベースに平行な光軸L1aとの角度はθであり、反射面M1で反射されてチルトミラー26aに加わる。ここでチルトミラー26aに対する入射角度は90°−2θとなり、この光はチルトミラー26aで反射される。この反射光の光軸は水平面に対して2θ傾いており、反射ユニット20の反射面M2に反射される。この反射面M2の水平面との角度も反射面M1と同じくθであるため、反射面M2への入射角は90°−θとなる。従って反射面M2で反射された光は図示のように水平となって、出射部であるコリメートレンズ14a,光ファイバ13aに加わることとなる。
【0026】
さて図8に示すように、チルトミラー26aをチルト角φ傾けた第2の状態について説明する。この場合には、光ファイバ11aからの光は反射面M1で反射した後、チルトミラー26aに加わる。このときベース1に対して垂直なZ軸とその反射光との角度は90°−2θであり、チルトミラー26aへの入射角は90°−2θ+φとなる。この光はチルトミラー26aによって再び反射される。従ってZ軸とその反射光との間の角度は90°−2θ+2φとなる。この反射光は第2の反射面M2に入射される。従って反射面M2で再び反射されるが、元の光軸L2aよりわずかに上方にずれるため、光ファイバ13aに入射する光の光量が減少する。従ってチルトミラー26aのチルト角φを連続的に変化させることによって、減衰率を可変することができる。
【0027】
ここで例えば反射面M1,M2の水平面の傾き角θを22.5°、コリメートレンズ12aと反射ユニット20の反射点までの間隔X1を0.7mm、又第2の反射面M2の光軸L2a上での反射点からコリメートレンズ14aまでの間隔X2を0.7mm、光軸L1a,L2aとチルトミラーの入射点までの間隔Hを1mmとする。図9はこの場合のチルト角φに対する減衰率の変化を示すグラフである。
【0028】
この場合は光が入射してから出射するまでの間隔(ワーキングディスタンス)は約4.2mmとなる。従って光の空間での進行距離であるワーキングディスタンスを極めて小さくすることができる。このためレンズファイバやボールレンズファイバ等を採用することができ、減衰率を小さくすることができる。このためチルトミラーとして直径の小さい小型のミラーを使用することができる。チルトミラーが小型であれば低電圧駆動で高速に回動を行うことができるため、減衰率の調整速度を高速にすることができる。
【0029】
尚、上記の説明は2本の光ファイバ11a,13aの間の1チャンネル分の光アッテネータについてのものである。図1, 図2に示すように光ファイバの対が横方向に多数配列されているアレー型の光アッテネータにあっては、各チルトミラー26a, 26b, 26c,26dを用いることによって4チャンネルの光アッテネータアレーを実現することができる。又4チャンネルに限らず、任意の自然数をnとすると、n×2の光ファイバを並列に配列することにより、nチャンネルの光アッテネータアレーを実現することができる。
【0030】
尚前述した反射ユニット20は対となる光ファイバの光軸の上部に配置されており、その下面が反射面M1,M2となっているが、図10に示すように反射ユニット40を光軸L1,L2の間に配置するようにしてもよい。この場合には反射ユニット40はガラスブロックとし、その上面を第1,第2の反射面M1,M2とする。反射ユニット40の光ファイバ11aに対向する面は垂直面として無反射コーティングを施しておき、同様に光ファイバ13aに対向する面も垂直面として無反射コーティングを施しておく。更に反射ユニット40の下面にも無反射コーティングを施しておく。この場合にも反射ユニット40の下方にチルトミラーを配置することによって同様の機能を達成することができる。この場合には光ファイバ11aから反射ユニット40への入射、及び反射ユニット40から光ファイバ13aへの出射は垂直な入出射となるが、チルトミラーへの入射及びチルトミラーからの反射については、光軸が直角でないため屈折する。従って反射ユニットの反射面M1,M2の角度θは屈折率を考慮した角度とする必要がある。
【0031】
次に本発明の実施の形態2について説明する。この実施の形態では図11に示すようにチルトミラーに代えて、シフトミラー51を用いたものであり、その他の構成については前述した実施の形態1と同様であるので詳細な説明を省略する。この実施の形態では、実施の形態1のミラーユニット21a,21b・・・が配置される位置にミラーユニット51a,51b・・・を配置している。ミラーユニット51a,51b・・・はXY平面に平行にシフトミラーを上下動させるようにしたものであり、そのシフト量は外部からの電圧で制御可能としている。図11に示すようにミラーユニット51aのミラーを上下動させることができれば反射光の位置は基準の位置に比べて平行にシフトし、コリメートレンズ14aに入射する光の光軸が変化する。
【0032】
ミラーユニット51a,51b・・・は同一の構造であるので、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)を用いたミラーユニット51aの一例について図12、図13を用いて説明する。ミラーユニット51aにおいては、ミラー基板3の上面の中心位置に、電極52が形成されている。その側方には四隅のスペーサ53a, 53cにヒンジ55が保持される。中央位置形成されたミラー56の下方には前述した電極52が形成されている。シフトミラーは直径が入射光のビームサイズより若干大きな円形または多角形状の部材であり、その表面はミラーであり、且つ電極ともなっている。そして図13に示すように、シフトミラー56と基板上の電極52との間に可変電圧源57を介して電圧が印加できるように構成される。ここで電圧を印加することによって電圧に応じて中央部のシフトミラー56が基板に平行に上下動する。この上下動のシフト量をΔとすると、図11に示されるように同一の寸法の場合にはシフト量Δに応じて光ファイバ13aへの入射量が変化することとなる。そしてシフト量Δを電圧に応じて変化させれば、光軸の軸ずれ量も変化し、連続的に減衰量を変化させることができる。図14は図5と同一の寸法のミラーユニットの場合に、シフト量Δに対する減衰量の変化を示すものである。このように電圧によってシフト量Δを変化させることにより、減衰量を連続して変化させることができる。
【0033】
又このMEMSミラーに代えて、ミラー基板に圧電アクチュエータを設け、その上部にシフトミラーを設けてもよい。この場合にも圧電アクチュエータに加える電圧を変化させることによって、XY平面に平行にミラー面を上下動させることができる。従って印加電圧によりシフト量を変化させて、減衰率を変化させることができる。
【0034】
又前述の実施の形態では図15(a)に示すように、各光ファイバの先端にレンズファイバをコリメートレンズとして取り付けたものについて説明している。これに代えて図15(b)に示すように、光ファイバの先端に小型ボールレンズのコリメータ61a, 62aをつけた光ファイバとしてよい。この場合にはワーキングディスタンスはレンズファイバより比べて長くすることができる。又通常の非球面レンズ、GRINレンズ、あるいはマイクロレンズアレーなどをコリメートレンズとして各光ファイバを接続したコリメータを採用しても良い。
【0035】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項1〜8の発明によれば、入出力光を短距離で結合することができ、小型で安価の光アッテネータを実現することができる。又光軸合わせが容易で信頼性の高い光アッテネータとすることができる。更に入出射部をV字形溝を有するブロック内で保持することによって、入出射部の位置決めを容易に行うことができる。又この光アッテネータをアレー状に形成することによって、nチャンネルの光アッテネータアレーを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による光アッテネータの全体構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1による光アッテネータの主要部の構成を示す断面図である。
【図3】本実施の形態の一方のブロックとその上部に配置される光ファイバを示す断面図である。
【図4】本実施の形態の他方のブロックとその上部に配置される光ファイバを示す断面図である。
【図5】本実施の形態による光ファイバと反射ユニットの関係及び光の経路を示す側面図である。
【図6】本実施の形態の第1の例によるミラーユニットの構造を示す斜視図である。
【図7】本実施の形態によるミラーユニットの電圧を印加しない状態、及び印加した状態の回動を示す断面図である。
【図8】実施の形態1によるチルトミラーを回動させた状態での反射面と光の経路を示す図である。
【図9】チルト角φに対する減衰率の変化を示すグラフである。
【図10】実施の形態による他の反射ブロックの例と光の経路を示す断面図である。
【図11】本発明の実施の形態2によるシフトミラーの移動とその光の経路を示す図である。
【図12】本実施の形態によるミラーユニットの構造を示す斜視図である。
【図13】本実施の形態によるミラーユニットの構造を示す断面図である。
【図14】本実施の形態のシフト量Δに対する減衰率の変化を示すグラフである。
【図15】本発明の各実施の形態による光ファイバとその先端のコリメートレンズを示す概略図である。
【符号の説明】
1 ベース
2 プリント基板
3 ミラー基板
4,5 スペーサ
6a,6b ブロック
7a,7b・・8a,8b・・ V字形溝
11a,11b・・13a,13b・・ 光ファイバ
12a,12b・・14a,14b・・ コリメートレンズ
20,40 反射ユニット
M1,M2 反射面
21a,21b・・ ミラーユニット
22a,22b, 24a,24b・・ 電極
23a,23b スペーサ
25,55 ヒンジ
26,26a,26b・・ チルトミラー
27,57 可変電圧源
56 シフトミラー
61a,61b コリメータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical attenuator and an optical attenuator array that are used in branch nodes of an optical network system and adjust the level of an optical signal.
[0002]
[Prior art]
In optical communication systems, various and flexible optical transmission systems are required with the progress of optical wavelength division multiplexing and transmission technology. In an optical transmission system, it is required to adjust the level of an optical signal wavelength-multiplexed at an arbitrary node or to align the optical level of wavelength-multiplexed light. An optical attenuator with a variable attenuation factor is used for such applications. As a conventional optical attenuator, as shown in US Pat. No. 6,137,941, for example, a light guide for light projection and a light guide for light reception are held toward the lens, and the angle of the mirror provided at the focal position is changed. Thus, there is known one in which the attenuation rate is changed by changing the optical axis of the projected light applied to the light receiving guide.
[0003]
As another conventional optical attenuator, an optical attenuator using a distributed ND filter is known. The distributed ND filter is formed by depositing a metal film having a large light absorption rate such as chromium or inconel on a transparent glass substrate with a distribution in the longitudinal direction. In this optical attenuator, the ND filter is arranged substantially perpendicular to the optical axis, the ND filter is moved in the distribution direction, and the light transmittance is changed by changing the thickness of the metal film through which the light passes to change the attenuation factor. I am doing so.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Along with recent advances in wavelength division multiplexing technology, information transmitted through optical fibers is distributed (cross-connected) as signals of each wavelength, selected, or new signals are added and dropped to the required path. It is transmitted. In such a node, optical parts such as a multiplexer / demultiplexer, an optical switch, and an optical attenuator are used. These parts are required to have extremely low loss. In addition to this, there is a need for an inexpensive optical component that is small in size and can easily be multi-channeled.
[0005]
However, according to the conventional method of adjusting the attenuation rate by adjusting the coupling rate by shifting the optical axis, it is difficult to manufacture a small optical attenuator. Further, there is a drawback that it is difficult to construct an optical attenuator array in which a large number of optical attenuators are arranged. In the case of an optical attenuator that changes the attenuation rate by sliding an ND filter with a metal film distributed in its distribution direction, the size of the element is limited by the size of the ND filter and the motor that drives the ND filter. There was a drawback that it was difficult. In addition, since the movement is performed using a motor, there is a drawback that the variable speed is limited.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical attenuator and an optical attenuator array that are small in size and excellent in mass productivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical attenuator according to
[0008]
An optical attenuator according to
[0009]
An optical attenuator according to
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to any one of the first to third aspects, the incident portion and the emission portion are provided with an optical fiber and collimated light emitted from the optical fiber provided at the tip thereof. It is a lens part to perform.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the fourth aspect , the lens portion is a ball lens and is attached to the tip of each optical fiber.
[0015]
A sixth aspect of the present invention is the optical attenuator according to any one of the first to third aspects, wherein the reflective unit has the first and second reflective surfaces having a V-shaped cross section on a lower surface thereof. The first reflection surface is formed toward the incident portion, and the second reflection surface is formed toward the emission portion.
[0016]
The invention of
[0017]
The invention of
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a four-channel optical attenuator array in which four optical attenuator units according to
[0019]
The
[0020]
Here, the
[0021]
A
[0022]
On the upper surface of the
[0023]
FIG. 7A shows a state where no voltage is applied, and FIG. 7B shows a state where a certain voltage is applied. By applying a voltage as shown in FIG. 7B, an electrostatic force acts between the
[0024]
Further, as a rotatable mirror unit, for example, SERIES 8001 manufactured by MEMS Optical may be used.
[0025]
Next, the operation principle of the present embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, the first channel will be described, but the same applies to other channels. First, it is assumed that the rotatable tilt mirror 26a below the
[0026]
Now, as shown in FIG. 8, the second state in which the tilt mirror 26a is tilted by the tilt angle φ will be described. In this case, the light from the
[0027]
Here, for example, the inclination angle θ of the horizontal surfaces of the reflecting surfaces M1 and M2 is 22.5 °, the distance X1 between the collimating lens 12a and the reflecting point of the reflecting
[0028]
In this case, the interval (working distance) from the incidence of light to the emergence is about 4.2 mm. Therefore, the working distance, which is the traveling distance in the light space, can be made extremely small. For this reason, a lens fiber, a ball lens fiber, etc. can be employ | adopted and an attenuation factor can be made small. For this reason, a small mirror with a small diameter can be used as a tilt mirror. If the tilt mirror is small, the tilt mirror can be rotated at high speed with low voltage drive, so that the adjustment rate of the attenuation rate can be increased.
[0029]
The above description is for an optical attenuator for one channel between the two
[0030]
The
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a
[0032]
Since the mirror units 51a, 51b,... Have the same structure, an example of the mirror unit 51a using a microelectromechanical system (MEMS) will be described with reference to FIGS. In the mirror unit 51a, an
[0033]
Instead of the MEMS mirror, a piezoelectric actuator may be provided on the mirror substrate, and a shift mirror may be provided on the piezoelectric actuator. Also in this case, the mirror surface can be moved up and down parallel to the XY plane by changing the voltage applied to the piezoelectric actuator. Therefore, the attenuation can be changed by changing the shift amount according to the applied voltage.
[0034]
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 15A, a case where a lens fiber is attached as a collimating lens to the tip of each optical fiber is described. Instead, as shown in FIG. 15B, an optical fiber having small ball lens collimators 61a and 62a attached to the tip of the optical fiber may be used. In this case, the working distance can be made longer than that of the lens fiber. Further, a collimator in which each optical fiber is connected using a normal aspherical lens, a GRIN lens, or a microlens array as a collimating lens may be employed.
[0035]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first to eighth aspects of the present invention, input / output light can be coupled at a short distance, and a small and inexpensive optical attenuator can be realized. Further, it is possible to make an optical attenuator easy to align the optical axis and highly reliable. Furthermore, the incident / exit part can be easily positioned by holding the incident / exit part in a block having a V-shaped groove. Further, by forming the optical attenuator in an array shape, an n-channel optical attenuator array can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an optical attenuator according to
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the optical attenuator according to
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one block of the present embodiment and an optical fiber disposed on top of the block.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the other block of the present embodiment and an optical fiber disposed on top of the other block.
FIG. 5 is a side view showing a relationship between an optical fiber and a reflection unit and a light path according to the present embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a structure of a mirror unit according to a first example of the embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which no voltage is applied to the mirror unit according to the present embodiment, and the rotation in the applied state.
FIG. 8 is a diagram showing a reflecting surface and a light path when the tilt mirror according to the first embodiment is rotated.
FIG. 9 is a graph showing a change in attenuation rate with respect to a tilt angle φ.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a reflection block and a light path according to the embodiment;
FIG. 11 is a diagram showing the movement of the shift mirror and its light path according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a structure of a mirror unit according to the present embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a mirror unit according to the present embodiment.
FIG. 14 is a graph showing a change in attenuation rate with respect to a shift amount Δ in the present embodiment.
FIG. 15 is a schematic view showing an optical fiber and a collimating lens at the tip thereof according to each embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、
前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、
前記ミラーユニットのチルトミラーのチルト角を連続的に変化させるチルトミラー制御部と、
前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記チルトミラーに反射する第1の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、
前記ミラーユニットは、
上面に反射面が形成された可動部の一部がヒンジ部でミラー基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、前記ミラー基板上に形成された電極とを有するものであり、
前記チルトミラー制御部は、前記チルトミラーと前記ミラー基板上の電極との間に電圧を印加する可変電圧源であり、印加電圧を変化することによって、前記チルトミラーを回転させるものであることを特徴とする光アッテネータ。 An optical fiber disposed in the V-shaped groove of a block having a V-shaped groove parallel to the base, and an incident portion that emits light in parallel with the base;
Light having an optical fiber disposed in the V-shaped groove of the block having a V-shaped groove disposed opposite to the incident portion and parallel to the base, and receiving light from the incident portion side An exit having a fiber;
A mirror unit disposed on a side between the incident part and the emission part and including a rotatable tilt mirror;
A tilt mirror controller that continuously changes the tilt angle of the tilt mirror of the mirror unit;
A first reflecting surface that is disposed between the incident part and the emitting part and reflects light from the incident part to the tilt mirror, and reflects light reflected by the tilt mirror toward the emitting part. And a reflection unit having a second reflection surface ,
The mirror unit is
A part of the movable part having a reflective surface formed on the upper surface is connected to the mirror substrate at the hinge part, and has a tilt mirror that rotates around the hinge, and an electrode formed on the mirror substrate,
The tilt mirror control unit is a variable voltage source that applies a voltage between the tilt mirror and an electrode on the mirror substrate, and rotates the tilt mirror by changing the applied voltage. Features an optical attenuator.
前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、Light that has an optical fiber disposed in the V-shaped groove of a block having a V-shaped groove that is disposed opposite to the incident part and is parallel to the base, and receives light from the incident part side An exit having a fiber;
前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、前記入射部及び出射部との間隔を変化させるシフトミラーを含むミラーユニットと、A mirror unit including a shift mirror disposed on a side between the incident part and the emission part and changing a distance between the incidence part and the emission part;
前記ミラーユニットのシフトミラーの位置を変化させるシフトミラー制御部と、A shift mirror controller for changing the position of the shift mirror of the mirror unit;
前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記シフトミラーに反射する第1の反射面、及び前記シフトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、A first reflecting surface that is disposed between the incident portion and the emission portion and reflects light from the incidence portion to the shift mirror, and reflects light reflected by the shift mirror toward the emission portion. And a reflection unit having a second reflection surface,
前記ミラーユニットは、The mirror unit is
上面に反射面が形成された可動部の外周部がミラー基板に上下動自在に保持されたシフトミラーと、前記ミラー基板上に形成された電極とを有するものであり、The outer peripheral portion of the movable portion having a reflective surface formed on the upper surface has a shift mirror held on the mirror substrate so as to be movable up and down, and an electrode formed on the mirror substrate.
前記シフトミラー制御部は、前記シフトミラーと前記ミラー基板上の電極との間に電圧を印加する可変電圧源であり、印加電圧を変化することによって、前記シフトミラーを回転させるものであることを特徴とする光アッテネータ。The shift mirror control unit is a variable voltage source that applies a voltage between the shift mirror and an electrode on the mirror substrate, and rotates the shift mirror by changing the applied voltage. Features an optical attenuator.
前記入射部と対向して配置され、前記ベースに対して平行なV字溝を有するブロックの該V字溝に配置された光ファイバを有し、前記入射部側からの光を入光する光ファイバを有する出射部と、Light that has an optical fiber disposed in the V-shaped groove of a block having a V-shaped groove that is disposed opposite to the incident part and is parallel to the base, and receives light from the incident part side An exit having a fiber;
前記入射部と前記出射部との間の側方に配置され、前記入射部及び出射部との間隔を変化させるシフトミラーを含むミラーユニットと、A mirror unit including a shift mirror disposed on a side between the incident part and the emission part and changing a distance between the incidence part and the emission part;
前記ミラーユニットのシフトミラーの位置を変化させるシフトミラー制御部と、A shift mirror controller for changing the position of the shift mirror of the mirror unit;
前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記入射部からの光を前記シフトミラーに反射する第1の反射面、及び前記シフトミラーで反射された光を前記出射部に向けて反射する第2の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、A first reflecting surface that is disposed between the incident portion and the emission portion and reflects light from the incidence portion to the shift mirror, and reflects light reflected by the shift mirror toward the emission portion. And a reflection unit having a second reflection surface,
前記ミラーユニットは、The mirror unit is
基板の上部に配置され、上面に反射面を有するシフトミラーと、A shift mirror disposed on the substrate and having a reflective surface on the upper surface;
前記シフトミラーと基板との間に保持され、前記シフトミラーを上下動させる圧電アクチュエータと、具備するものであり、A piezoelectric actuator that is held between the shift mirror and the substrate and moves the shift mirror up and down; and
前記シフトミラー制御部は、The shift mirror controller is
前記圧電アクチュエータに電圧を加えることによって前記シフトミラーをその面に平行に上下動させることを特徴とする光アッテネータ。An optical attenuator, wherein a voltage is applied to the piezoelectric actuator to move the shift mirror up and down parallel to the surface.
前記第1の反射面は前記入射部に向けて形成され、前記第2の反射面は前記出射部に向けて形成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の光アッテネータ。The reflection unit is a reflection unit having the first and second reflection surfaces having a V-shaped cross section on the lower surface thereof,
The said 1st reflective surface is formed toward the said incident part, and the said 2nd reflective surface is formed toward the said output part, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The optical attenuator described.
前記第1の反射面は前記入射部に向けて形成され、前記第2の反射面は前記出射部に向けて形成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の光アッテネータ。The reflection unit is a reflection unit composed of a glass block having the first and second reflection surfaces having a V-shaped cross section on the upper surface thereof;
The said 1st reflective surface is formed toward the said incident part, and the said 2nd reflective surface is formed toward the said output part, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The optical attenuator described.
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