JP2004070054A - Optical attenuator and optical attenuator array - Google Patents
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Abstract
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の光スイッチは、互いに平行に隣接して配置された入射部及び出射部と、前記入射部及び出射部の各光軸の光を集束させるシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズの焦点位置に配置され、前記各光軸でなす面に垂直な回動軸に沿って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反射角度を連続的に変化させるチルトミラー制御部と、を具備することを特徴とするものである。
【0008】
本願の請求項2の発明は、請求項1項の光アッテネータにおいて、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ベース基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、前記チル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、互いに平行に隣接して配置された入射部及び出射部と、前記入射部及び出射部の各光軸の光を集束させるシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズの焦点位置近傍に配置され、前記シリンドリカルレンズ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と前記シリンドリカルレンズとの間隔を前記入射部及び出射部の光軸方向に連続的に変化させるシフトミラー制御部と、を具備することを特徴とするものである。
【0010】
本願の請求項4の発明は、請求項3項の光アッテネータにおいて、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ベース基板に上下動自在に保持されたダイアフラム構造であるシフトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、前記シフトミラーを上下動させることを特徴とするものである。
【0011】
本願の請求項5の発明は、請求項3項の光アッテネータにおいて、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6の発明は、請求項1〜5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7の発明は、請求項6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。
【0014】
本願の請求項8の発明は、請求項6項の光アッテネータにおいて、前記入射部及び出射部は、前記光ファイバをV字形溝に収納するブロックにより保持されていることを特徴とするものである。
【0015】
本願の請求項9の発明は、請求項1〜5のいずれか1項の光アッテネータにおいて、前記入射部及び出射部、前記ミラーユニット及び前記シリンドリカルレンズは、ベース上に配置されるものであり、前記ベースは、これらを位置決めするための位置決め機構を有することを特徴とするものである。
【0016】
本願の請求項10の発明は、請求項1〜5のいずれか1項の光アッテネータにおいて、前記入射部及び出射部、前記ミラーユニット及び前記シリンドリカルレンズは、ベース上に配置されるものであり、前記シリンドリカルレンズは、前記ベースと一体に成形されてなることを特徴とするものである。
【0017】
本願の請求項11の光アッテネータアレーは、請求項1〜10のいずれか1項記載の光アッテネータを複数並列に配置したことを特徴とするものである。
【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の組立状態を示す斜視図、図2は組立後の状態を示す斜視図であり、図3、図4はその互いに異なった方向からの断面図である。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1はベース2上の所定の位置にブロック3、シリンドリカルレンズ4及び後述するチルトミラーを保持するMEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)基板5を固定して構成される。ベース2には図1に破線で示すようにあらかじめ各部品を配置するためのマーキングが施され、その位置に正確に載置する。又MEMS基板5を配置するための溝がベース2の端部に設けられる。ブロック3やシリンドリカルレンズ4の位置決めを正確にするため、図5に示すように、ベース2の表面にガイド用突起2a〜2hやピン、窪み等の位置決め機構を設けておいてもよい。
【0019】
さてブロック3は図3に断面図を示すように、上面に平行な2本のV字形の溝がX軸方向に平行に並列して形成されている。ブロック3のV字形溝6,7はXY平面に平行な面に形成される。その溝にちょうど高さが一致する光ファイバ11,12が平行に配置されており、この先端部分には夫々コリメートレンズ13,14が一体に形成されている。光ファイバ11とその先端のコリメートレンズ13は入射部を構成しており、光ファイバ12とその先端のコリメートレンズ14は出射部を構成している。入射部の光軸L1とし、出射部の光軸L2とし、これらの光軸はX軸に平行とする。このように入出射部の光ファイバをブロック3のV字形溝に挿入して固定しておくことによって、光軸の位置決めを正確に行うことができる。
【0020】
さてベース2上にはコリメートレンズ側に平坦な面を有し他端が湾曲した凸レンズであるシリンドリカルレンズ4が固定される。シリンドリカルレンズ4は下面と上面が平面状に形成されており、下面がベース2の所定位置に配置される。シリンドリカルレンズ4の光軸はX軸に平行とする。このシリンドリカルレンズ4はMEMS基板5上に焦点を結び、この位置には後述するミラーユニットが形成される。
【0021】
又MEMS基板5の側面には光軸L1, L2でなす面内でその光軸の中央位置にミラーユニット21が配置される。以下ミラーユニット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MEMS基板5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を介して第3, 第4の電極24a,24bが配置されており、この中心からヒンジ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MEMS基板5の第1, 第2の電極22a,22bが分断されるようになっている。チルトミラー26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を介して任意の電圧が印加できるように構成される。
【0022】
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26a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傾き角度を変化させることができる。ここで可変電圧源27は、チルトミラーの反射角度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。そしてチルトミラーの回動軸はZ軸に平行な軸とし、回動角度はφとする。
【0023】
ここで用いられる回動可能なミラーユニット21として、例えばMEMSオプティカル社のSERIES8001を用いてもよい。
【0024】
次に本実施の形態の動作について図8、図9を用いて説明する。まずチルトミラー26の反射面が図8に示すようにシリンドリカルレンズの光軸上にYZ平面と一致した状態とする。このとき入力用の光ファイバ11から光が入射されると、コリメートレンズ13によって平行光となり、シリンドリカルレンズ4を通って焦点位置のチルトミラー26に入射する。そしてチルトミラー26で同一の角度で反射されてコリメートレンズ14に加わり、光ファイバ12に加わる。光ファイバ11,12の位置をあらかじめ所定位置としておけば、光ファイバ11から光ファイバ12へほとんど減衰なく光が伝送されることとなる。
【0025】
次に図9に示すようにチルトミラー26を角度φだけ回転させる。このとき光ファイバ11から光が入射されると、コリメートレンズ13によって平行光となり、シリンドリカルレンズ4を通って焦点位置のチルトミラー26に入射する。そしてチルトミラー26で同一の角度で反射されてコリメートレンズ14に加わり、光ファイバ12に入射する。このときわずかにチルトミラー26が傾いているため、光ファイバ12に入射される光量が減少している。従ってチルトミラーのチルト角φを連続的に変化させることによって、減衰率を変化させることができる。図10はコリメートレンズの入出射ビームの径を70μm 、シリンドリカルレンズの焦点距離を2mm、ファイバ間隔を0. 5mmとしたときのチルト角φに対する減衰率の変化を示すグラフである。
【0026】
ここで図8に示すように、シリンドリカルレンズ4の焦点位置を1〜2mm程度とする。コリメートレンズ13からコリメートレンズ14に達するまでの間隔は、X軸に平行なラインを考慮しない場合は5mm以下となり、コリメートレンズ間の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、挿入損失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させることができるため、減衰量の調整の速度を高速にすることができる。
【0027】
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、シフトミラーをMEMS基板5の側壁に取付けたものであり、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21が配置される位置にミラーユニット40を配置している。ミラーユニット40はX軸方向に後述するシフトミラー46とシリンドリカルレンズ4との距離を変化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40のシフト量を変化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14に入射する光の光軸が変化する。
【0028】
次に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40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40においては、ミラー基板41の上面の中心位置に、電極42が形成されている。その側方には四隅のスペーサ43a, 43cにヒンジ45が保持される。中央位置形成されたミラー46の下方には前述した電極42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46と基板上の電極42との間に可変電圧源47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46が基板に平行に上下動する。このX軸方向のシフト量をΔとすると、図11に破線で示されるようにシフト量Δに応じて光ファイバ12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8と同一寸法の光学構成の場合に、ミラーユニットのシフト量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。
【0029】
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、X軸方向にミラー面を移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。
【0030】
次に本発明の実施の形態3について説明する。前述した実施の形態1,2では、1チャンネルの光アッテネータについて説明したが、本実施の形態はこのような光アッテネータを多数並列に配置した光アッテネータアレーである。図15は実施の形態3の概略を示す斜視図である。各光アッテネータについては実施の形態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図15に示すように、ベース50上に2本の光ファイバ対51〜54が横方向に並列に配列されている。そして各光ファイバ対に対向する位置に実施の形態1と同様に、各対の光ファイバの光軸を集束するシリンドリカルレンズ45〜48を配置する。この場合には4×2本のV溝が設けられたブロックを用いてもよく、又複数のシリンドリカルレンズが連結して一体化されたシリンドリカルレンズを用いてもよい。又この各シリンドリカルレンズの焦点位置にミラーユニット60〜63を有するMEMS基板59を設ける。各ミラーユニットは前述の場合と同様に、夫々チルトミラーを有している。チルトミラーの動作については実施の形態1と同様である。チルトミラーに代えて実施の形態2に示すシフトミラーを用いてもよい。こうすればベース50上にこれらの光部品とMEMS基板とを配置するだけで、光アッテネータアレーを容易に組立てることができる。このように光アッテネータアレーを構成すれば、各チルトミラーの角度又は各シフトミラーの位置を変化させることによって、4チャンネル分の光量の減衰を並列に実行することができる。
【0031】
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して光アッテネータアレーとすることにより、nチャンネルのアッテネータを実現することができる。こうすれば多チャンネルを基板上に配置して組立てることができ、小型のアレー化された光アッテネータアレーを実現できる。
【0032】
又前述した実施の形態では図16に示すように、各光ファイバの先端に小型ボールレンズをコリメートレンズとして取り付けたもので説明している。これに代えて、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。
【0033】
又シリンドリカルレンズはベース2,50と一体化して成形したり、フォトリゾグラフィやエッチング技術を用いてベースと同時に成形することができる。こうすればベース上に配置する必要がなく、位置決め精度を向上させて製造工程を簡略化することが可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項1〜11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。更に請求項8に示すように入出射部を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組立構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1による光アッテネータの全体構成を示す斜視図である。
【図3】本実施の形態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5】実施の形態1の変形例を示す組立構成図である。
【図6】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ない状態での反射面と光の経路を示す図である。
【図9】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10】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】本発明の実施の形態2による光アッテネータアレーを示す斜視図である。
【図16】光ファイバとその先端に設けられるコリメートレンズを示す図である。
【符号の説明】
1 光アッテネータ
2 ベース
3 ブロック
4 シリンドリカルレンズ
5 MEMS基板
6,7 V字形溝
11,12 光ファイバ
13,14 コリメートレンズ
21,30,40 ミラーユニット
22a,22b, 24a,24b,23a〜23d 電極
23a,23b スペーサ
25 ヒンジ
26 チルトミラー
27,47 可変電圧源
41 ミラー基板
46 シフトミラー
51〜54 光ファイバ対
55〜58 シリンドリカルレンズ
59 MEMS基板
60〜63 ミラーユニット
71,72 コリメータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical attenuator and an optical attenuator array for adjusting the level of an optical signal used in a branch node or the like of an optical network system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an optical communication system, various and flexible optical transmission systems are required with the progress of optical wavelength division multiplexing and transmission technology. 2. Description of the Related Art In an optical transmission system, it is required to adjust the level of an optical signal wavelength-multiplexed at an arbitrary node or to equalize the optical level of wavelength-multiplexed light. An optical attenuator whose attenuation factor can be varied is used for such an application. As a conventional optical attenuator, for example, as shown in US Pat. No. 6,137,941, a light guide for light projection and a light guide for light reception are held toward a lens, and the angle of a mirror provided at a focal position thereof is set. Is known in which the optical axis of the projected light applied to the light receiving light guide is changed to change the attenuation factor.
[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 such as chromium or inconel on a transparent glass substrate with distribution in a longitudinal direction. This optical attenuator arranges an ND filter substantially perpendicular to the optical axis, moves the ND filter in the distribution direction, and changes the light transmittance by changing the thickness of the metal film through which light passes, thereby changing the attenuation rate. Like that.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Information transmitted through an optical fiber along with recent advances in wavelength division multiplexing technology is distributed (cross-connected) as a signal of each wavelength, or selected, or a new signal is added / dropped to a necessary path. It is transmitted. In such a node, optical components such as a multiplexer / demultiplexer, an optical switch, and an optical attenuator are used. These components are required to have extremely low loss. In addition, there is a demand 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 shifting the optical axis to adjust the coupling rate, it is difficult to manufacture a small optical attenuator. Further, there is a disadvantage that it is difficult to configure an optical attenuator array in which a large number of optical attenuators are arranged. In the case of an optical attenuator in which an attenuation factor is changed by sliding an ND filter having a metal film distributed in the distribution direction, the size of the element is limited by the size of the ND filter and a motor for driving the ND filter, and the size is reduced. There was a disadvantage that it was difficult. In addition, there is a drawback that the variable speed is limited because the motor is moved using a motor.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its object to provide an optical attenuator and an optical attenuator array which are small and excellent in mass productivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The optical switch according to
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the first aspect, the mirror unit is configured such that a part of a movable part having a reflection surface formed on an upper surface is connected to a base substrate at a hinge part, and the mirror is centered on the hinge. The tilt mirror is rotated by applying a voltage between the tilt mirror that rotates and the electrode formed on the substrate.
[0009]
An optical attenuator according to a third aspect of the present invention is an optical attenuator, which is disposed adjacent to and parallel to each other, a cylindrical lens that focuses light of each optical axis of the incident unit and the output unit, and a focal point of the cylindrical lens. A mirror unit including a shift mirror arranged near the position and changing a distance between the cylindrical lens and the cylindrical lens; and a distance between the shift mirror of the mirror unit and the cylindrical lens being continuously set in an optical axis direction of the incident portion and the output portion. And a shift mirror control unit that changes the value to
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the third aspect, the mirror unit has a diaphragm structure in which an outer peripheral portion of a movable portion having a reflection surface formed on an upper surface is vertically movably held on a base substrate. The present invention is characterized in that the shift mirror is moved up and down by applying a voltage between a certain shift mirror and an electrode formed on a substrate.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the third aspect, the mirror unit is disposed above the substrate and held between the shift mirror and the substrate, the shift mirror having a reflective surface on the upper surface. And a piezoelectric actuator for moving the shift mirror up and down, wherein the shift mirror control unit moves the shift mirror up and down in parallel with its surface by applying a voltage to the piezoelectric actuator. It is assumed that.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to any one of the first to fifth aspects, the input section and the output section are each provided with an optical fiber and collimated light emitted from the optical fiber provided at an end thereof. The lens unit is characterized in that:
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the sixth aspect, the lens portion is a ball lens, and is attached to a tip of each of the optical fibers.
[0014]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to the sixth aspect, the incident portion and the emission portion are held by a block that stores the optical fiber in a V-shaped groove. .
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to any one of the first to fifth aspects, the incidence unit and the emission unit, the mirror unit, and the cylindrical lens are arranged on a base, The base has a positioning mechanism for positioning them.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical attenuator according to any one of the first to fifth aspects, the incidence unit and the emission unit, the mirror unit, and the cylindrical lens are arranged on a base, The cylindrical lens is formed integrally with the base.
[0017]
An optical attenuator array according to
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing an assembled state of an optical attenuator according to
[0019]
As shown in the sectional view of FIG. 3, the
[0020]
On the
[0021]
On the side surface of the
[0022]
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, electrostatic force acts between the tilt mirror 26a and one of the electrodes 22a, and the
[0023]
As the
[0024]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, it is assumed that the reflection surface of the
[0025]
Next, as shown in FIG. 9, the
[0026]
Here, as shown in FIG. 8, the focal position of the
[0027]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a shift mirror is attached to the side wall of the
[0028]
Next, an example of the
[0029]
Instead of the MEMS mirror, a piezoelectric actuator may be provided on a mirror substrate, and a shift mirror may be provided above the piezoelectric actuator. Also in this case, the mirror surface can be moved in the X-axis direction by changing the voltage applied to the piezoelectric actuator. Therefore, the attenuation can be changed by changing the shift amount by the applied voltage.
[0030]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, a one-channel optical attenuator has been described, but the present embodiment is an optical attenuator array in which many such optical attenuators are arranged in parallel. FIG. 15 is a perspective view schematically showing the third embodiment. Since each optical attenuator is the same as in the first embodiment, detailed description will be omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 15, two optical fiber pairs 51 to 54 are arranged on a base 50 in parallel in the horizontal direction. Then, similarly to the first embodiment, cylindrical lenses 45 to 48 for focusing the optical axes of the optical fibers of each pair are arranged at positions facing the respective optical fiber pairs. In this case, a block provided with 4 × 2 V-grooves may be used, or a cylindrical lens in which a plurality of cylindrical lenses are connected and integrated may be used. Further, a
[0031]
Further, if an arbitrary natural number is not limited to four channels and n is an arbitrary natural number, an n-channel attenuator can be realized by arranging n × 2 optical fibers in parallel to form an optical attenuator array. In this case, multiple channels can be arranged on the substrate and assembled, and a small-sized optical attenuator array can be realized.
[0032]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 16, a small ball lens is attached to the tip of each optical fiber as a collimating lens. Instead of this, a collimator in which each optical fiber is connected to a normal aspheric lens, GRIN lens, or microlens array as a collimating lens may be employed.
[0033]
The cylindrical lens can be formed integrally with the
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first to eleventh aspects of the present invention, input and output light can be coupled in a short distance, and a small and inexpensive optical attenuator can be realized. Further, an optical attenuator which can be easily aligned and has high reliability can be obtained. Further, by holding the input / output unit in a block having a V-shaped groove, the positioning of the input / output unit can be easily performed. By forming the optical attenuator in an array, an n-channel optical attenuator array can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembly configuration diagram of an optical attenuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an overall configuration of the optical attenuator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a block according to the present embodiment and an optical fiber disposed thereon.
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a main part of the optical attenuator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an assembly configuration diagram showing a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a structure of a mirror unit according to the present embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a voltage is not applied to the mirror unit according to the present embodiment, and a rotation in a state where the voltage is applied.
FIG. 8 is a diagram showing a reflection surface and a light path when the tilt mirror according to the first embodiment is not rotated.
FIG. 9 is a diagram illustrating a reflection surface and a light path when the tilt mirror according to the first embodiment is rotated.
FIG. 10 is a graph showing a change in an attenuation rate with respect to a tilt angle φ.
FIG. 11 is a diagram showing movement of a shift mirror and a light path thereof according to a 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 sectional view showing the structure of the mirror unit according to the present embodiment.
FIG. 14 is a graph showing a change in an attenuation rate with respect to a shift amount Δ according to the present embodiment.
FIG. 15 is a perspective view showing an optical attenuator array according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an optical fiber and a collimating lens provided at the tip thereof.
[Explanation of symbols]
Claims (11)
前記入射部及び出射部の各光軸の光を集束させるシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの焦点位置に配置され、前記各光軸でなす面に垂直な回動軸に沿って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反射角度を連続的に変化させるチルトミラー制御部と、を具備することを特徴とする光アッテネータ。An entrance section and an exit section arranged adjacent to each other in parallel with each other,
A cylindrical lens that converges light of each optical axis of the incident part and the exit part,
A mirror unit that is disposed at a focal position of the cylindrical lens and includes a tilt mirror that is rotatable along a rotation axis perpendicular to a plane formed by the optical axes;
An optical attenuator comprising: a tilt mirror control unit that continuously changes a reflection angle of a tilt mirror of the mirror unit.
上面に反射面が形成された可動部の一部がヒンジ部でベース基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、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請求項1項記載の光アッテネータ。The mirror unit,
By applying a voltage between the tilt mirror that rotates around the hinge and the electrode formed on the substrate, a part of the movable part with the reflective surface formed on the upper surface is connected to the base substrate at the hinge part. 2. The optical attenuator according to claim 1, wherein the tilt mirror is rotated.
前記入射部及び出射部の各光軸の光を集束させるシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの焦点位置近傍に配置され、前記シリンドリカルレンズ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と前記シリンドリカルレンズとの間隔を前記入射部及び出射部の光軸方向に連続的に変化させるシフトミラー制御部と、を具備することを特徴とする光アッテネータ。An entrance section and an exit section arranged adjacent to each other in parallel with each other,
A cylindrical lens that converges light of each optical axis of the incident part and the exit part,
A mirror unit that is disposed near the focal position of the cylindrical lens and includes a shift mirror that changes an interval between the cylindrical lens and
An optical attenuator comprising: a shift mirror control unit that continuously changes an interval between a shift mirror of the mirror unit and the cylindrical lens in an optical axis direction of the incident unit and the exit unit.
上面に反射面が形成された可動部の外周部がベース基板に上下動自在に保持されたダイアフラム構造であるシフトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、前記シフトミラーを上下動させるものであることを特徴とする請求項3項記載の光アッテネータ。The mirror unit,
By applying a voltage between a shift mirror having a diaphragm structure in which an outer peripheral portion of a movable portion having a reflection surface formed on an upper surface thereof is vertically movable and held on a base substrate, and applying a voltage between electrodes formed on the substrate, 4. The optical attenuator according to claim 3, wherein the shift attenuator moves up and down.
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請求項3項記載の光アッテネータ。The mirror unit,
A shift mirror disposed on the top of the substrate and having a reflective surface on the upper surface,
A piezoelectric actuator that is held between the shift mirror and the substrate and moves the shift mirror up and down,
The shift mirror control unit includes:
4. The optical attenuator according to claim 3, wherein a voltage is applied to said piezoelectric actuator to move said shift mirror up and down in parallel with its surface.
前記ベースは、これらを位置決めするための位置決め機構を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の光アッテネータ。The entrance and exit sections, the mirror unit and the cylindrical lens are arranged on a base,
The optical attenuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the base has a positioning mechanism for positioning them.
前記シリンドリカルレンズは、前記ベースと一体に成形されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の光アッテネータ。The entrance and exit sections, the mirror unit and the cylindrical lens are arranged on a base,
The optical attenuator according to claim 1, wherein the cylindrical lens is formed integrally with the base.
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|---|---|---|---|
| JP2002229968A JP2004070054A (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Optical attenuator and optical attenuator array |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008040435A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Fujitsu Ltd | Optical transmission system |
| JP2010055090A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Honeywell Internatl Inc | System and method for micromachined cylindrical lenses |
| US7948670B2 (en) | 2008-06-30 | 2011-05-24 | Fujitsu Limited | Optical attenuator |
| CN108732686A (en) * | 2018-05-30 | 2018-11-02 | 中科光电集团有限公司 | A kind of LAN wavelength division multiplexer and its manufacturing method |
-
2002
- 2002-08-07 JP JP2002229968A patent/JP2004070054A/en active Pending
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