(57)【要約】【課題】  光減衰量の変動を抑制することができる光減衰器を提供する。【解決手段】  光減衰器（１００）は、光入力部（１０）からの光を入射軸と異なる軸方向に反射する第１反射部（４０）と、第１反射部からの光を反射する第２反射部（７０）と、第２反射部からの光が第１反射部によって反射された光を出力する光出力部（２０）と、第１反射部と第２反射部との間の光路途中に配置され光透過率が位置に応じて段階的に変化する光強度減衰フィルタ（６０）と、を備え、第１反射部は、光強度減衰フィルタへの入射位置をシフトさせるように回動可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力部からの光を、入射軸と異なる軸方向に反射する第１反射部と、
前記第１反射部からの光を反射する第２反射部と、
前記第２反射部からの光が前記第１反射部によって反射された光を出力する光出力部と、
前記第１反射部と前記第２反射部との間の光路途中に配置され、光透過率が位置に応じて段階的に変化する光強度減衰フィルタと、を備え、
前記第１反射部は、前記光強度減衰フィルタへの入射位置をシフトさせるように回動可能であることを特徴とする光減衰器。
【請求項２】
前記光強度減衰フィルタの光透過率は、前記光強度減衰フィルタの位置に応じて段階的かつ不連続に変化することを特徴とする請求項１記載の光減衰器。
【請求項３】
前記光入力部と前記第１反射部との光路間に配置された回折格子をさらに備え、
前記第１反射部は、アレイ状に複数設けられ、
前記第１反射部は、前記回折格子によって分光された各波長光の入射位置に、それぞれ配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光減衰器。
【請求項４】
前記第１反射部は、印加電圧に応じて回転角度を変化させるミラーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光減衰器。
【請求項５】
前記光強度減衰フィルタは、光透過率が位置に応じて段階的に変化するＮＤフィルタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光減衰器。
【請求項６】
前記第２反射部は、入射位置に対して反射位置をシフトさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光減衰器。
【請求項７】
前記第２反射部は、平板ミラーであり、
前記光入力部および前記光出力部は、光サーキュレータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光減衰器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを用いた光減衰器が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。これらの光減衰器においては、ＭＥＭＳミラーの回転角度に応じて光減衰量が制御されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７００５４号公報
【特許文献２】特開２００８−４０４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、制御回路を用いてＭＥＭＳミラーの回転角度を制御すると、光減衰量に、電圧ノイズ幅に応じた変動が生じるという課題があった。また、ノイズが無い理想的な電源を用いた場合においても、外部からの振動、衝撃等がＭＥＭＳミラーに加わることによって、光減衰量に変動が生じるという課題があった。これらの課題を解決するためには、高価な低ノイズ安定化電源の採用、ノイズフィルタの追加、振動衝撃吸収用のダンパーの追加等の措置が必要となる。これらの措置は、コスト増の要因となる。また、これらの措置を施しても、光減衰量が変動し、光ネットワークで多段に装置を配置する際の制限要因となる。それにより、システム設計の観点からも、光減衰量変動の抑制が望まれている。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光減衰量の変動を抑制することができる光減衰器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、明細書開示の光減衰器は、光入力部からの光を入射軸と異なる軸方向に反射する第１反射部と、第１反射部からの光を反射する第２反射部と、第２反射部からの光が第１反射部によって反射された光を出力する光出力部と、第１反射部と第２反射部との間の光路途中に配置され光透過率が位置に応じて段階的に変化する光強度減衰フィルタと、を備え、第１反射部は、光強度減衰フィルタへの入射位置をシフトさせるように回動可能であるものである。
【発明の効果】
【０００７】
明細書開示の光減衰器によれば、光出力変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１および図２は、実施例１に係る光減衰器１００を説明するための模式図である。図１は、光減衰器１００の斜視図である。図２（ａ）は光減衰器１００の側視図であり、図２（ｂ）は光減衰器１００の上視図である。図１および図２に示すように、光減衰器１００は、入力ポート１０、出力ポート２０、集光レンズ３０、ＭＥＭＳミラー４０、制御部５０、ＮＤフィルタ(Neutral Density Filter)６０およびミラー７０を備える。
【００１０】
入力ポート１０は、入力用ファイバおよびコリメートレンズを備える。出力ポート２０は、出力用ファイバおよびコリメートレンズを備える。集光レンズ３０は、入力ポート１０から出力ポート２０までの光路上の光を集束させるレンズである。本実施例においては、集光レンズ３０は、入力ポート１０とＭＥＭＳミラー４０との間、ＭＥＭＳミラー４０とミラー７０との間およびＭＥＭＳミラー４０と出力ポート２０との間の光が通過するように配置されている。
【００１１】
ＭＥＭＳミラー４０は、入力ポート１０からの光を、入射軸と異なる軸方向に反射する。本実施例においては、ＭＥＭＳミラー４０は、入力ポート１０からの光を、集光レンズ３０を介してＮＤフィルタ６０に対して反射するように配置されている。ＭＥＭＳミラー４０は、制御部５０からの制御電圧に応じて、ＮＤフィルタ６０への入射位置をシフトさせるように回動可能である。例えば、ＭＥＭＳミラー４０の回転角度変動量は、制御部５０からの制御電圧の増加に伴って大きくなる。
【００１２】
制御部５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等を含む。制御部５０は、ＭＥＭＳミラー４０の回転角度を制御電圧によって制御する。
【００１３】
ＮＤフィルタ６０は、光透過率が位置に応じて段階的に変化するフィルタである。図３（ａ）および図３（ｂ）に、ＮＤフィルタ６０の詳細を示す。図３（ａ）は、ＮＤフィルタ６０の表面を示す模式図である。図３（ｂ）は、ＮＤフィルタ６０の位置に応じた光透過率を示す図である。
【００１４】
図３（ａ）に示すように、ＮＤフィルタ６０は、光透過率が互いに異なる複数の帯状の領域６１を等間隔または不等間隔で備える。本実施例においては、ＮＤフィルタ６０の光透過率は、図３（ｂ）に示すように、位置に応じて段階的に変化する。各領域６１の幅は、例えば、数十μｍ〜数百μｍ程度である。ＮＤフィルタ６０は、ガラス基板上の蒸着量を位置に応じて変更することによって、作製することができる。また、ＮＤフィルタ６０は、蒸着の際に位置に応じて材質を変更することによって、作製することができる。また、光透過率が異なる複数のフィルタを光入射面に並べたものを、ＮＤフィルタ６０の代わりに用いてもよい。
【００１５】
ミラー７０は、ＮＤフィルタ６０を透過した光をＭＥＭＳミラー４０に対して反射するミラーである。本実施例においては、ミラー７０は、ＮＤフィルタ６０を透過して入射した光を、ＮＤフィルタ６０を回避するように反射する。ミラー７０は、例えば第１面および第２面を屋根型に配置した構造を有する。ＮＤフィルタ６０を透過した光は、第１面に入力される。第１面と第２面とがなす角度は、第１面から第２面に対して反射した光が、ＮＤフィルタ６０を透過しないように第２面を反射するように設定される。
【００１６】
続いて、光減衰器１００の作用について説明する。まず、入力ポート１０に入力された光は、集光レンズ３０を介してＭＥＭＳミラー４０に入射する。ＭＥＭＳミラー４０によって反射した光は、集光レンズ３０を介してＮＤフィルタ６０に入射する。ＮＤフィルタ６０に入射した光は、ＮＤフィルタ６０を透過してミラー７０に入射する。
【００１７】
ミラー７０によって反射した光は、集光レンズ３０を介してＭＥＭＳミラー４０に入射する。ＭＥＭＳミラー４０によって反射した光は、集光レンズ３０を介して出力ポート２０に入射する。それにより、出力ポート２０から光が出力される。
【００１８】
ＭＥＭＳミラー４０が回転すると、集光レンズ３０により回転に応じてＮＤフィルタ６０への入射位置が変化する。この場合、ＮＤフィルタ６０の各領域６１にまたがって、入射位置が変化する。それにより、ＭＥＭＳミラー４０の回転に伴って、ＮＤフィルタ６０における光透過率は、段階的に変化する。この場合、光透過率の変化に応じて、光減衰量が段階的に変化する。光減衰特性は、ＮＤフィルタ６０の特性によって決まる。
【００１９】
図４（ａ）は、ＭＥＭＳミラー４０の回転角度と光減衰量との関係を示す図である。図４（ａ）において、横軸はＭＥＭＳミラー４０の回転角度を示し、縦軸が光減衰量を示す。
【００２０】
図４（ａ）に示すように、ＭＥＭＳミラー４０の回転角度の変化に伴って、光減衰量が段階的に変化する。この場合、回転角度に、光減衰量が一定となる所定の幅が生じる。したがって、ノイズ、振動、衝撃等の外部要因によって回転角度が変動したとしても、光減衰量の変動を抑制することができる。この、各光減衰量に対する回転角度幅のことを、以下、変動抑制幅Ｒと称する。
【００２１】
図４（ｂ）は、外部要因によってＭＥＭＳミラー４０の回転角度が変動した場合を示す図である。図４（ｂ）に示すように、回転角度の変動後の値が変動抑制幅Ｒの範囲内にあれば、光減衰量の変動を抑制することができる。例えば、各減衰量に対する回転角度の設定値を変動抑制幅Ｒの中央付近に設定することによって、外部要因による光減衰量の変動をより抑制することができる。
【００２２】
なお、回転角度の変化に対して、光減衰量は段階的かつ不連続に変化することが好ましい。すなわち、ＮＤフィルタ６０の光透過率は、位置に応じて段階的かつ不連続に変化することが好ましい。この場合、外部要因等によって回転角度が変動しても、光減衰量の変動をより抑制することができるからである。
【００２３】
ＮＤフィルタ６０によって定まる段階的な各減衰量の間隔は、光減衰器１００を用いる際のシステム要求に応じて決定することができる。例えば、上記間隔は、０．１ｄＢ〜０．３ｄＢとすることができる。また、変動抑制幅Ｒは、光減衰器１００を用いる際のＭＥＭＳミラー４０の制御回路のノイズ幅、振動衝撃規格等に応じて決定することができる。制御回路のノイズ幅は、例えば、制御部５０のノイズ幅として、１０ｍＶｐｐ〜２０ｍＶｐｐ程度である。振動衝撃規格として、例えば、ＧＲ−６３−ＣＯＲＥを用いることができる。この場合、例えば、０．１ｏｃｔａｖｅ／ｍｉｎでの５Ｈｚ〜１００Ｈｚ域で０．１Ｇであり、０．２５ｏｃｔａｖｅ／ｍｉｎでの１００Ｈｚ〜５００Ｈｚ域で、１．５Ｇである。
【００２４】
ここで、制御回路ノイズ、振動、衝撃等によって変動する回転角度をΔθとすると、光軸角度変動量は２×Δθとなる。集光レンズ３０の焦点距離をｆとしてＭＥＭＳミラー４０が集光レンズ３０の焦点位置に配置されている場合、ＮＤフィルタ６０の光入射面における光入射位置の変動幅は、２×Δθ×ｆとなる。したがって、ＮＤフィルタ６０における光透過率が一定の領域の幅Δｘは、この２×Δθ×ｆ以上であることが好ましい。なお、変動抑制幅Ｒは、幅Δｘをパラメータとして決定される。
【００２５】
また、静電駆動型のＭＥＭＳミラーにおいては、通常、ＭＥＭＳミラーの角度は印加電圧の２乗に比例する。したがって、変動抑制幅Ｒを位置の平方根の関数で変化させると、制御電圧と光減衰量との関係を線形にすることができる。
【００２６】
図５（ａ）は、制御部５０が格納している制御電圧の一例を示す図である。図５（ａ）に示すように、制御部５０は、設定減衰量に応じてＭＥＭＳミラー４０の制御電圧を格納している。減衰量の設定がなされると、制御部５０は、図５（ａ）のテーブルに従って、ＭＥＭＳミラー４０への印加電圧を制御する。
【００２７】
図５（ｂ）は、ＭＥＭＳミラー４０への印加電圧を制御する際のフローチャートの一例である。図５（ｂ）に示すように、制御部５０は、設定減衰量を取得する（ステップＳ１）。次に、制御部５０は、設定減衰量に応じた制御電圧を図５（ａ）のテーブルから取得する（ステップＳ２）。次に、制御部５０は、ＭＥＭＳミラー４０への制御電圧を制御する（ステップＳ３）。その後、制御部５０は、フローチャートに従った制御の実行を終了する。
【００２８】
なお、制御部５０は、各減衰量に対する回転角度の設定値が変動抑制幅Ｒの中央付近になるように、制御電圧を格納していてもよい。
【００２９】
本実施例によれば、高価な低ノイズ安定化電源の採用、ノイズフィルタの追加、振動衝撃吸収用のダンパーの追加、等の措置が不要となる。それにより、低コスト化が可能となる。また、光出力が安定することによって、光ネットワークで多段に装置を接続しても、光出力変動の増幅が抑制されるため、接続段数を増やすことができる。それにより、システム全体の低コスト化が可能となる。
【００３０】
本実施例と課題を解決するための手段との対応関係において、入力ポート１０が光入力部に相当し、出力ポート２０が光出力部に相当し、ＭＥＭＳミラー４０が第１反射部に相当し、ミラー７０が第２反射部に相当し、ＮＤフィルタ６０が光強度減衰フィルタに相当する。
【実施例２】
【００３１】
図６は、実施例２に係る光減衰器１００ａの模式図である。図６（ａ）は光減衰器１００ａの上視図であり、図６（ｂ）は光減衰器１００ａの側視図であり、図６（ｃ）は光減衰器１００ａの底視図である。
【００３２】
光減衰器１００ａにおいては、入力ポート１０および出力ポート２０にコリメートレンズが設けられていない。また、ＮＤフィルタ６０がミラー７０の第１面と第２面との間の光軸上に配置されている。光減衰器１００ａは、その他の点において、図１および図２の光減衰器１００と同様の構造を有する。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）においては、光の伝播に番号を付してある。
【００３３】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、入力ポート１０に入力された光は、集光レンズ３０を介してＭＥＭＳミラー４０に入射する。ＭＥＭＳミラー４０によって反射した光は、集光レンズ３０を介してミラー７０の第１面に入射する。ミラー７０の第１面において反射した光は、ＮＤフィルタ６０に入射する。ＮＤフィルタ６０に入射した光は、ＮＤフィルタ６０を透過してミラー７０の第２面に入射する。
【００３４】
ミラー７０の第２面おいて反射した光は、集光レンズ３０を介してＭＥＭＳミラー４０に入射する。ＭＥＭＳミラー４０において反射した光は、集光レンズ３０を介して出力ポート２０に入射する。それにより、出力ポート２０から光が出力される。
【００３５】
本実施例においては、コリメート作用と光の位置および角度とを、一枚の集光レンズ３０によって行う。それにより、部品点数を削減することができる。その結果、コスト低減化を図ることができる。また、ミラー７０の第１面と第２面との中央付近においては、光径（ビーム径）が小さくなる。それにより、ＮＤフィルタ６０における光透過率が一定となる領域の幅を小さくすることができる。それにより、ＮＤフィルタ６０の小型化を図ることができる。
【実施例３】
【００３６】
図７は、実施例３に係る光減衰器１００ｂの模式図である。図７（ａ）は光減衰器１００ｂの側視図であり、図７（ｂ）は光減衰器１００ｂの上視図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、光減衰器１００ｂは、入力ポート１０および出力ポート２０の代わりに、光サーキュレータ１０ｂを備える。
【００３７】
光サーキュレータ１０ｂは、入力ポートと出力ポートとを兼ねることができる。それにより、ミラー７０の代わりに、平板型のミラー７０ｂを用いることができる。
【００３８】
本実施例と課題を解決するための手段との対応関係において、光サーキュレータ１０ｂが光入力部および光出力部に相当し、ミラー７０ｂが第２反射部に相当する。
【実施例４】
【００３９】
図８（ａ）は、実施例４に係る光減衰器１００ｃの模式図である。光減衰器１００ｃは、波長多重光に適用可能な光減衰器である。図８（ａ）に示すように、光減衰器１００ｃは、回折格子８０を備える。また、光サーキュレータ１０ｂにコリメータ１１が設けられている。さらに、ＭＥＭＳミラー４０の代わりに、ＭＥＭＳミラーアレイ４０ｃが設けられている。光減衰器１００ｃは、その他の点において、図７の光減衰器１００ｂと同様の構造を有する。
【００４０】
回折格子８０は、コリメータ１１からの光が分光して集光レンズ３０に入射するように配置される。また、ＮＤフィルタ６０は、ＭＥＭＳミラーアレイ４０ｃの反射光が回折格子８０によって合光された光を透過する位置に配置される。なお、回折格子８０は透過型回折格子を採用することも可能である。
【００４１】
図８（ｂ）は、ＭＥＭＳミラーアレイ４０ｃの光入射面の模式図である。図８（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳミラーアレイ４０ｃは、複数のＭＥＭＳミラー４１がアレイ状に配置された構造を有する。これらの各ＭＥＭＳミラー４１は、回折格子８０によって分光された光の各波長光の入射位置に対応してそれぞれ配置されている。各ＭＥＭＳミラー４１は、それぞれ独立して回転角度が制御される。それにより、各波長光に対して減衰量を制御することができる。
【００４２】
本実施例と課題を解決するための手段との対応関係において、ＭＥＭＳミラーアレイ４０ｃが第１反射部に相当する。
【００４３】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
以上、上述した実施の態様によれば、光減衰器は第１反射部の回転に伴って光減衰量が段階的に変化する。この場合、各光減衰量に対して、回転角度が所定の幅を有する。すなわち、回転角度に、光減衰量が変化しない幅が生じる。したがって、回転角度がシフトしたとしても、光減衰量の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１に係る光減衰器の斜視図である。
【図２】実施例１に係る光減衰器の模式図である。
【図３】ＮＤフィルタの詳細を示す図である。
【図４】ＭＥＭＳミラーの回転角度と光減衰量との関係を示す図である。
【図５】ＭＥＭＳミラーへの印加電圧の制御について説明するための図である。
【図６】実施例２に係る光減衰器の模式図である。
【図７】実施例３に係る光減衰器の模式図である。
【図８】実施例４に係る光減衰器の模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  入力ポート
１０ｂ  光サーキュレータ
２０  出力ポート
３０  集光レンズ
４０  ＭＥＭＳミラー
４０ｃ  ＭＥＭＳミラーアレイ
５０  制御部
６０  ＮＤフィルタ
７０  ミラー
８０  回折格子
１００  光減衰器
【図１】
2010014742.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010014742.tif 000007
【図６】
2010014742.tif 000008
【図７】
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【図８】
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