JPH11326642A - 波長可変フィルタ装置 - Google Patents

波長可変フィルタ装置

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JPH11326642A
JPH11326642A JP10138803A JP13880398A JPH11326642A JP H11326642 A JPH11326642 A JP H11326642A JP 10138803 A JP10138803 A JP 10138803A JP 13880398 A JP13880398 A JP 13880398A JP H11326642 A JPH11326642 A JP H11326642A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サブナノメートルオーダーの波長多重光を分
離する回折格子を用いた従来の波長可変フィルタにおい
ては、モータ及び減速器を用いた回転機構系で所望の波
長選択精度を得ることができず、回転機構系として大型
化していた。 【解決手段】光信号が入出力する少なくとも２本の光フ
ァイバ３、４と、レンズ２を介して光信号が入出力し、
波長を選択する波長選択素子１０１，１０２と、その波
長選択素子１０１，１０２を回転させるための、超音波
モータ６とエンコーダ７で構成された回転機構系とを備
え、波長選択素子１０１，１０２は超音波モータ６の回
転軸に同心円状のマウント冶具５を介して直接固定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信における波
長分割多重伝送システム及びその装置に用いる波長可変
フィルタ、並びにこれを用いた波長可変フィルタ装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信において、多チャンネルの信号を
１本の光ファイバで伝送する波長多重光伝送方式が知ら
れている。波長多重光伝送方式とは、光合波器により各
チャンネルの信号をそれぞれ波長の異なる光で波長多重
し、送信側より１本のファイバで受信側に伝送し、受信
側では波長フィルタにより多重伝送された光を各波長ご
とに分離し、再生するものである。特に受信する波長を
可変できる波長可変フィルタを用いるにより、多くの波
長が多重されている光から所望の波長の光を自由に取り
出すことができる。
【０００３】波長可変フィルタには様々な方式がある
が、回折格子を用いた波長可変フィルタは隣接波長間の
アイソレーションが高い波長選択性を有することから波
長多重光伝送への検討が進められている。波長間隔を狭
くした高密度波長多重光伝送ではフィルタの選択波長の
設定精度の向上と動作安定性が課題である。波長選択に
は、回折格子を回転させて行うため、特にサブナノメー
トルオーダー間隔の多重光の波長選択には、回転機構系
に要求される角度分解能は１０万分の１回転以下、波長
換算で０．０５ｎｍ以下であるが、通常用いられるステ
ッピングモータ単体ではこのような高分解能特性は実現
困難で回転機構系の工夫が必要であった。
【０００４】図４に従来の波長可変フィルタ装置の構成
図を示す。図４（ａ）において１０５は回折格子、５０
１はマウント冶具、２はレンズ、３は入力ファイバ、４
は出力ファイバ、８は光／電気変換部、９は強度レベル
検出部、１００は回転位置演算部部、１３０は回転位置
記憶部、１４０は回転位置検出部、１２０はモータ駆動
部、６１はステッピングモータ、６０１は減速ギア、７
１はエンコーダ、８０１・８０２はジョイントである。
図４（ｂ）は回折格子１０５が配置されたマウント冶具
５０１を図４（ａ）の上部から見た図である。
【０００５】入力ファイバ３から波長多重光がレンズ２
を介して回折格子１０５に入射し、波長分散され所望の
波長の光が出力ファイバ４にレンズ２により結合し、光
／電気変換部８で電気信号に変換される。回折格子１０
５を搭載したマウント冶具５０１はステッピングモータ
６１にジョイント８０１を介して設置された減速ギア６
０１の軸上に配置され、このマウント冶具５０１が回転
することにより出力ファイバ４に結合する光の波長を可
変できる。減速ギア６０１の軸上の回転はステッピング
モータ６１の軸上の回転よりも遅くなっており、見かけ
上の回転角度分解能を向上させる働きをする。
【０００６】選択する波長を変える場合、モータ駆動部
１２０からステッピングモータ６１に駆動電流が供給さ
れステッピングモータ６１は回転を開始する。光／電気
変換部８からの電気信号は強度レベル検出部９で受光レ
ベルの検出をする。またステッピングモータ６１とジョ
イント８０２で接続されたエンコーダ７１からの信号を
回転位置検出部１４０で回転位置情報として取り出す。
そして回転位置演算部１００では回転位置記憶部１３０
であらかじめ登録しておいた波長に対応する回転位置
を、回転位置検出部１４０からの回転位置情報と、レベ
ル検出部９からの受光レベルとをモニタしながら所望の
回転位置に到達すればモータ駆動１２０に停止指令を発
しステッピングモータ６１は停止し、それに伴い減速ギ
ア６０１も停止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の波長可変フィルタ装置では、回折格子の回転位置は
減速ギアを介して制御されている。このため減速ギアの
もつ回転方向でのヒステリシスが回折格子の回転角度分
解能を制限する要因となる。また減速ギアとステッピン
グモータのジョイントによる接続状態でステッピングモ
ータの角度分解能が大きく影響を受けてしまう。さらに
減速ギアを用いることで回転機構系全体が大きくなるば
かりでなく、軸方向に長くなるため、図４（ｂ）のよう
な偏心のあるマウント冶具の回転動作時に安定性が確保
できない。
【０００８】更に回転制御においては所望の角度（波
長）位置での停止動作を即座に行う様になっているた
め、停止角度の絶対精度が低下する可能性がある。
【０００９】本発明は上記従来の波長可変フィルタ装置
の課題を解決するためになされたものであり、サブナノ
メートルオーダーの波長間隔の多重光を精度良く選択す
ることが可能な波長可変フィルタ装置を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の波長可変フィルタ装置は、光信号が入出力
する少なくとも２本の光ファイバと、レンズを介して光
信号が入出力し、波長を選択する波長選択素子と、その
波長選択素子を回転させるための、超音波モータとエン
コーダで構成された回転機構系とを備え、前記波長選択
素子は超音波モータの回転軸に同心円状のマウント冶具
を介して直接固定されることを特徴とする波長可変フィ
ルタ装置である。
【００１１】さらに出力ファイバに設けた光検出部で検
出した光強度信号によってモータの回転速度を制御する
モータ制御部を有する。
【００１２】また超音波モータを駆動制御するモータ制
御部を有しモータ制御部には、超音波モータに停止状態
から回転を開始するために必要な駆動電力を越えない量
の電力量を周期的に入力する機能を有する。
【００１３】さらにモータ上に配置するマウント冶具に
は少なくとも２個の回折格子が回転軸に対して対称に配
置固定されている。
【００１４】また回折格子はモータとエンコーダの接続
部にマウントされる様にしても良い。
【００１５】さらに回折格子としてフーリエ回折格子を
用いることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の波長可変フィルタ装置の
一実施の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００１７】図１は一実施の形態の波長可変フィルタ装
置の構成図を示す。図１（ａ）において１０１、１０２
は回折格子、５はマウント冶具、２はレンズ、３は入力
ファイバ、４は出力ファイバ、８は光／電気変換部、９
は強度レベル検出部、１０は回転位置演算部部、１３は
回転位置記憶部、１４は回転位置検出部、１１は回転速
度調整部、１２はモータ駆動部、６は超音波モータ、７
はレーザエンコーダ、１５はジョイントである。
【００１８】超音波モータ６はモータ内の対向した円盤
間に表面弾性波を同心円状に誘起させることにより滑り
運動が生じ、可動する円盤に固定した軸が回転をするよ
うなモータである。レーザエンコーダ７は通常の光学式
エンコーダに比べ１回転当たりの出力パルス数が多く回
転制御の高分解能化に適している。図１（ｂ）は回折格
子１０１、１０２が配置されたマウント冶具５を図１
（ａ）の上部から見た図である。
【００１９】入力ファイバ３から波長多重光がレンズ２
を介して回折格子１０１に入射し、波長分散され所望の
波長の光が出力ファイバ４にレンズ２により結合し、光
／電気変換部８で電気信号に変換される。回折格子１０
１を搭載したマウント冶具５は超音波モータ６の軸上に
直接配置され、このマウント冶具５が回転することによ
り出力ファイバ４に結合する光の波長を可変できる。回
折格子１０１及び回折格子１０２はマウント冶具５に回
転軸に対して対称な位置に固定されており、特性として
は例えば互いに異なる波長域で最適な波長分散特性を有
するものである。
【００２０】本実施の形態の動作は図２に示すような流
れで行われる。初期化過程２０１は電源投入時に行う動
作である。選択波長移動の指示の有無はルーチン２０３
で判別され、指示のない場合はウォームアップ信号印加
ルーチン２０２により、回転速度調整部１１を介してモ
ータ駆動部１２から超音波モータ６に停止状態から回転
を開始するために必要な駆動電力を越えない量の電力信
号を周期的に入力する。
【００２１】選択波長移動の指示があった場合はノーマ
ル回転モードルーチン２０４により回転を開始する。指
定された波長を基に回転位置記憶部１３から角度位置を
割り出し、この角度位置を目標位置とする。目標位置に
近づくまでは通常の回転動作を行う。目標位置に近づい
たかは超音波モータとジョイントを介して接続されたレ
ーザエンコーダ７からの信号を回転位置検出部１４で角
度位置情報とし、これを基にルーチン２０５で判別す
る。目標位置との近接度合いに応じて回転速度調整部１
１によりモータ駆動部１２にレベル調整された電力が供
給されて超音波モータ６の回転速度が徐々に減少しなが
ら回転する。一方、光／電気変換部８からの電気信号は
強度レベル検出部９で受光レベルの検出をする。そして
回転位置演算部１０で、角度位置情報、そしてレベル検
出部９からの受光レベルとをモニタしながら目標位置に
到達すればルーチン２０８によりモータ駆動部１２に停
止指令を発し、超音波モータ６はなめらかに停止する。
その後ルーチン２０９に移り、選択波長の移動の指示待
ち状態になる。
【００２２】以上のような構成により、超音波モータを
用いることで回転速度の調整が減速ギアを用いることな
く可能となり、回転機構系を小型化できるばかりでな
く、回転動作時での角度設定精度を飛躍的に増大させる
ことが可能である。そして回折格子をマウントした冶具
を直接モータ軸上に配置することができるため、ヒステ
リシスのない高精度な回転制御が可能である。また、モ
ータの静止状態であってもウォーミングアップ信号を印
加する機能を有することにより、静止時間が長くなると
モータ内の対向円盤の密着度が増大して回転開始までの
応答性が劣化するという超音波モータ独特の問題点を克
服して、高速応答な特性を実現できる。
【００２３】さらに２種類の回折格子をマウント冶具に
軸対称に配置することによって、偏心のないマウント冶
具となり回転動作時の安定性が確保できるばかりでな
く、各々の回折格子の特性範囲を補完する事によって非
常に広帯域での波長選択が可能となる。
【００２４】また回折格子にフーリエ回折格子（例えば
特許第２５９９４５５号）を用いることにより、回折効
率が高くしかも入射する光の偏光方向による回折効率の
差異（偏光依存性）が小さい波長可変フィルタを実現で
きる。例えば本構成により角度分解能として１０万分の
１回転以下、波長換算で０．０５ｎｍ以下の波長分解能
を小型の回転機構系で容易に実現できる。
【００２５】なお、本実施の形態ではマウント冶具５を
超音波モータ６及びレーザエンコーダ７の向かって上方
に配置したが、図３に示すように回折格子１０１、１０
２を配置したマウント冶具５１を超音波モータ６２及び
レーザエンコーダ７１の間のジョイントと兼ね備えるよ
うにすれば更に機構系の小型化が図れると共にレンズや
光ファイバを含んだモジュール化の観点からの有利とな
る。
【００２６】また、本実施の形態ではマウント冶具５に
２種類の回折格子を配置した例を示したが、回折格子の
数は軸対称に配置する限りにおいてはそれ以上の数の回
折格子を配置しても良い。これにより更に波長可変範囲
の拡大化が図れる。
【００２７】また、マウント冶具に配置する回折格子の
少なくとも一つに反射板を設ければ全波長範囲を網羅す
る光スイッチの機能を付加させることもできる。
【００２８】また、本実施の形態では単にレンズとした
が非球面レンズを用いれば光学系が簡素化され装置の小
型化にも寄与する。レンズには使用波長帯での反射防止
膜を設けることが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】以上のように構成された本発明の波長可
変フィルタ装置は、サブナノメートルオーダーの波長間
隔の多重光から任意の波長の光を高分解能に、かつ安定
に選択することができる。そして、装置として小型化が
でき広範囲な波長範囲で波長選択ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長可変フィルタ装置の一実施の形態
の構成例を示す図
【図２】図１の実施の形態における動作の流れを示す図
【図３】本発明の波長可変フィルタ装置の一実施の形態
におけるマウント冶具の別構成を示す図
【図４】従来の波長可変フィルタの構成例を示す図
【符号の説明】
１０１、１０２ ： 回折格子 ２ ： レンズ ３ ： 入力ファイバ ４ ： 出力ファイバ ５ ： マウント冶具 ６ ： 超音波モータ ７ ： レーザエンコーダ ８ ： 光／電気変換部 ９ ： レベル検出部 １０ ： 回転位置演算部 １１ ： 回転速度調整部 １２ ： モータ駆動部 １３ ： 回転位置記憶部 １４ ： 回転位置検出部 １５ ： ジョイント

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号が入出力する少なくとも２本の光
    ファイバと、レンズを介して光信号が入出力し、波長を
    選択する波長選択素子と、その波長選択素子を回転させ
    るための、超音波モータとエンコーダで構成された回転
    機構系とを備え、 前記波長選択素子は超音波モータの回転軸に同心円状の
    マウント冶具を介して直接固定されることを特徴とする
    波長可変フィルタ装置。
  2. 【請求項２】 前記波長選択素子は、回折格子あるいは
    ファブリ・ペローエタロン素子であることを特徴とする
    請求項１記載の波長可変フィルタ装置。
  3. 【請求項３】 前記回転機構系のエンコーダは、半導体
    レーザを回転位置検出系に用いる光学式エンコーダであ
    ることを特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ装
    置。、
  4. 【請求項４】 前記回折格子はフーリエ回折格子である
    ことを特徴とする請求項２記載の波長可変フィルタ装
    置。
  5. 【請求項５】 前記出力ファイバには光検出部を有し、
    前記光検出部で検出した光強度信号によって前記超音波
    モータの回転速度を制御するモータ制御部を有すること
    を特徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ装置。
  6. 【請求項６】 前記超音波モータを駆動制御するモータ
    制御部を有し、そのモータ制御部には、前記超音波モー
    タに停止状態から回転を開始するために必要な駆動電力
    を越えない量の電力量を周期的に入力することを特徴と
    する請求項１記載の波長可変フィルタ装置。
  7. 【請求項７】 前記波長選択素子は、前記超音波モータ
    とエンコーダとの接続部にマウントされていることを特
    徴とする請求項１記載の波長可変フィルタ装置。
  8. 【請求項８】 前記マウント冶具には少なくとも２個の
    回折格子がその回転軸に対して対称に配置されているこ
    とを特徴とする請求項２記載の波長可変フィルタ装置。
  9. 【請求項９】 前記回転機構部の回転角度分解能が１０
    万分の１回転以下であることを特徴とする請求項１記載
    の波長可変フィルタ装置。
JP13880398A 1998-05-20 1998-05-20 波長可変フィルタ装置 Expired - Fee Related JP3895868B2 (ja)

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EP99109860A EP0959376B1 (en) 1998-05-20 1999-05-19 Wavelength tunable filter device
DE69938375T DE69938375T2 (de) 1998-05-20 1999-05-19 Wellenlängenabstimmbare Filtervorrichtung
US09/315,030 US6430340B1 (en) 1998-05-20 1999-05-20 Wavelength tunable filter device

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