(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信コアを通じて各々出射する複数個の送信光ファイバーと；
前記複数個の送信光ファイバーから出射された光信号を受信コアを通じて各々入射される複数個の受信光ファイバーと；
前記複数個の送信光ファイバーの送信コアを通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバーの受信コアに入れることができないようにする反射面を各々備えていて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバーの光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバーに入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラーと；
前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーが、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々一対をなす前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーと平行に配置される半導体ウエーハをさらに含んでなることを特徴とする光経路変換型可変光学減衰器。
【請求項２】
前記ミラーは前記送信光ファイバーと前記受信光ファイバー間の光経路と垂直な方向に直線運動を行い、前記ミラーの反射面は傾斜面で成り、前記ミラーの反射面により、前記送信光ファイバーから出射された光信号を反射させた光信号が、前記送受信光ファイバー間の光経路と一致しない経路に反射されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の光経路変換型可変光学減衰器。
【請求項３】
前記光経路変換型可変光学減衰器は、前記送信光ファイバーと前記受信光ファイバー間の光経路と垂直な方向に前記ミラーが直線運動を行うように、前記ミラーの移動を制御するＭＥＭＳアクチュエータをさらに含んでなることを特徴とする請求項１に記載の光経路変換型可変光学減衰器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変光学減衰器に関し、特に、マイクロエレクトロメカニカルシステム（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＭＥＭＳ）方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させることで、波長によって減衰量が変化しないようにするのに適した光経路変換型可変光学減衰器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、光通信機器の一つである光学減衰器は、入射光の強度を一定量だけ人為的に調節して光損失が発生するようにした後、減衰された光が出力されるようにする装置である。よって、受信部の受光素子に入射される光の強度を最適に調整することで、光通信網や光計測器等に用いられている。
【０００３】
そして、光通信用光信号減衰器は、一組の入射端及び出射端を持った光部品であって、入射光に所定の光損失を与えて減衰された光パワーを出射する機能の光部品である。
【０００４】
光通信において、転送距離の長短による光ファイバーの転送損失の差、光ファイバー接続部の数、転送路に使われる光分岐結合などの光部品数と性能等、光受信パワー水準はシステムの構成によって違う。光受信レベルが過大な場合、光受信レベルの調整のために光学減衰器が用いられる。
【０００５】
その他に、通信機器や光測定機器に対する評価、調整、校正などが代表的な用途である。
【０００６】
光学減衰器は、その機能面において、光に一定の減衰量を与える固定光学減衰器（Ｆｉｘｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）と、減衰量を可変できる可変光学減衰器（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ；ＶＯＡ）とに分けられる。
【０００７】
また、光学減衰器は、使用波長範囲で波長によって減衰量が変化しないのが重要である。
【０００８】
従来の可変光学減衰器は、大別すれば、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）やポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）系材質の熱光効果（ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用した導波路型減衰器、機械式コネクタ型の大型減衰器及びＭＥＭＳアクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）を利用したＭＥＭＳ減衰器に分けられる。
【０００９】
図１及び図２は従来の遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器の概略図である。
【００１０】
なお、符号４１は送信ファイバー（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ）、４２は受信ファイバー（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ）、４３は移動遮断膜（ｍｏｖａｂｌｅ  Ｓｈｕｔｔｅｒ）、４４は接続手段で、４５は移動遮断膜の遮断部位である。
【００１１】
そして、図１は従来の遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器において、移動遮断膜が動く前の状態を示したもので、光信号の減衰なしに送信ファイバー４１から受信ファイバー４２に転送されることを示したものである。
【００１２】
また、図２は従来の遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器において、移動遮断膜が  動いた後の状態を示したもので、光信号が移動遮断膜の遮断部位４５により遮断されただけ減衰されて送信ファイバー４１から受信ファイバー４２に転送されることを示したものである。
【００１３】
このような遮断膜（ｓｈｕｔｔｅｒ）型ＭＥＭＳ可変光学減衰器は、一対の送受信光ファイバー間に移動遮断膜４３を位置させ、移動遮断膜４３の変位によって二つの光ファイバー４１、４２間の接続面積を調節することによって挿入損失を制御する。
【００１４】
しかし、このような遮断膜型可変光学減衰器は、移動遮断膜４３から反射されて送信ファイバー４１に戻る光信号が発生し、このように戻る光信号の影響を最小化しなければならない短所があった。
【００１５】
図３及び図４は従来の微少回転ミラー型ＭＥＭＳ減衰器の概略図である。
【００１６】
なお、符号５１は入力ファイバー、５２はレンズ、５３はミラー、５４は出力ファイバーである。
【００１７】
そして、図３は従来の微少回転ミラー型ＭＥＭＳ減衰器において、ミラーが傾斜する前の状態を示したもので、入力ファイバー５１から出る光信号がレンズ５２を通じて集光されミラー５３により反射されて、再びレンズ５２を通じて集光されて出力ファイバーに減衰なしに入ることを示したものである。
【００１８】
また、図４は従来の微少回転ミラー型ＭＥＭＳ減衰器において、ミラーが傾斜した後の状態を示したもので、入力ファイバー５１から出る光信号がレンズ５２を通じて集光され傾斜したミラー５３により反射されて、再びレンズ５２を通じて集光され出力ファイバー５４にミラー５３の傾斜だけ減衰された状態で入ることを示したものである。
【００１９】
よって、微少回転ミラー型可変光学減衰器は、入出力光ファイバー５１、５２がミラーの反射を利用して接続し、ミラーの角変位によって挿入損失を制御する方式を利用する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の微少回転ミラー型可変光学減衰器は、ミラー５３を基板に平行に製作するため、光ファイバーを基板に垂直に整列して組立てなければならない難しいパッケージ（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）作業が要求される問題点があった。
【００２１】
また、同様なＭＥＭＳ方式の可変光学減衰器でも、構造の形態によって性能に  差別が発生できる。光学ＭＥＭＳ構造における光ファイバー及び微細ミラー、レンズ等は精密配列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を要求するが、素子の小型化の観点では光ファイバーを素子の基板に垂直に配列することより基板に平行に配列することが利点を持つ。しかし、回転ミラー型ＭＥＭＳ可変光学減衰器は、回転するミラーの製造及びコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズの使用を必要とし、光ファイバーを基板に垂直に配列する構造が要求される。反面に、遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器の構造はコリメータを不要とし、光ファイバーも基板に平行に配列することができるが、遮断膜から反射された光が送信光ファイバーに戻って雑音信号の原因になる。
【００２２】
よって、本発明は前記のような従来の問題点らを解消するために提案されたもので、その目的は、ＭＥＭＳ方式にて送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しない光経路変換型可変光学減衰器を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光経路変換型可変光学減衰器は：光信号を送信コアを通じて各々出射する複数個の送信光ファイバーと；前記複数個の送信光ファイバーから出射された光信号を受信コアを通じて各々入射される複数個の受信光ファイバーと；前記複数個の送信光ファイバーの送信コアを通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバーの受信コアに入れることができないようにする反射面を各々備えていて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバーの光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバーに入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラーと；前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーが、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々一対をなす前記複数個の送信光ファイバーと前記複数個の受信光ファイバーと前記複数個のミラーと平行に配置される半導体ウエーハをさらに含んでなることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の光経路変換型可変光学減衰器の技術的思想による一実施例を詳細に説明する。
【００２５】
図５及び図６は本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【００２６】
図に示すように、光信号が送信コア（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  Ｃｏｒｅ）７２を通じて出射される送信光ファイバー７１と、前記送信光ファイバー７１から出射された光信号が受信コア（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  Ｃｏｒｅ）７６を通じて入射される受信光ファイバー７５と、前記送信光ファイバー７１の送信コア７２を通じて出射された光信号が前記受信光ファイバー７５の受信コア７６に入射されないようにする反射面７４を備え、任意の移動方向に移動して前記送信光ファイバー７１の光信号の一部のみを前記受信光ファイバー７５に入射させることにより光信号が減衰されるミラー７３とを含んでなる。
【００２７】
前記ミラー７３は、前記送信光ファイバー７１と前記受信光ファイバー７５間の光経路と垂直な方向に直線運動を行い、前記ミラー７３の反射面７４は傾斜面でなり、前記送信光ファイバー７１から出射された光信号を反射させた光信号が、前記送受信光ファイバー７１、７５間の光経路と一致しない経路に反射されるようにする。
【００２８】
図７は図５が基板に装着された姿を示した概略図である。
【００２９】
図に示すように、前記送信光ファイバー７１と前記受信光ファイバー７５と前記ミラー７３と平行に配置される基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）７７をさらに含んでなる。
【００３０】
図８は図５が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【００３１】
図に示すように、光信号を送信コア７２を通じて各々出射する複数個の送信光ファイバー７１と；前記複数個の送信光ファイバー７１から出射された光信号を受信コア７６を通じて各々入射される複数個の受信光ファイバー７５と；前記複数個の送信光ファイバー７１の送信コア７２を通じて出射された光信号が前記複数個の受信光ファイバー７５の受信コア７６に入れることができないようにする反射面７４を各々備えて、任意の移動方向で移動され前記送信光ファイバー７１の光信号の中の一部だけ前記受信光ファイバー７５に入れることができるようにして光信号が各々減衰されるようにする複数個のミラー７３と；前記複数個の送信光ファイバー７１と前記複数個の受信光ファイバー７５と前記複数個のミラー７３が、各々一対をなして各々の光信号に対する減衰ができるようにし、各々の一対をなす前記複数個の送信光ファイバー７１と前記複数個の受信光ファイバー７５と前記複数個のミラー７３と平行に配置される半導体ウェーハ７８をさらに含んでなる。
【００３２】
図９は図５にＭＥＭＳアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【００３３】
図に示すように、前記送信光ファイバー７１と前記受信光ファイバー７５間の光経路と垂直な方向に前記ミラー７３が直線運動を行うように、前記ミラー７３の移動を制御するＭＥＭＳアクチュエータ７９をさらに含んでなる。
【００３４】
このように構成された本発明による光経路変換型可変光学減衰器の動作を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
まず、本発明では従来の可変光学減衰器で発生する性能問題を解決するためにＭＥＭＳ方式を採択し、光ファイバーとの相対的な配列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）  及び光信号干渉の回避を考慮した新構造の可変光学減衰器を提案する。
【００３６】
従って、本発明による光経路変換型可変光学減衰器はＭＥＭＳアクチュエータ７９を利用した減衰器であって、挿入損失が少なくて偏光に起因した損失及び波長依存性がなくて優秀な性能を期待できる。また、既存の機械式コネクター型減衰器に比べて製品の大きさ及び価格を顕著に低減でき、競争力のある商品開発を期待できる。
【００３７】
従来のＭＥＭＳアクチュエータを利用した可変光学減衰器は、微細遮断膜（ｍｉｃｒｏ−ｓｈｕｔｔｅｒ）を光ファイバー間に位置して挿入損失を誘発する構造（図１及び図２参照）や、微細ミラー（ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ）を回転させて挿入損失を制御する構造（図３及び図４参照）等に対して研究が進行している。
【００３８】
本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、送信光ファイバー７１の光信号を受信光ファイバー７５に反射させる微細ミラー７３を直線運動させることで光信号の減衰効果を果す原理を利用し、基板７７に平行に光ファイバーを配列できる。
【００３９】
図５は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー７３が送受信光ファイバー７１、７５間の光経路と直角な方向に移動する前の状態を示したものである。
【００４０】
このときは、送信光ファイバー７１の送信コア７２を通じて出射された光信号が減衰なし受信光ファイバー７５の受信コア７６に入射される。
【００４１】
そして、図６は本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラー７３が送受信光ファイバー７１、７５間の光経路と直角な方向に移動した後の状態を示したものである。
【００４２】
このときは、送信光ファイバー７１の送信コア７２を通じて出射された光信号の一部であるδの間隔だけ移動した反射面７４に反射された光信号が、送受信光ファイバー７１、７５間の光経路と無関係な経路に進行して消滅される。また、このときは送信光ファイバー７１の送信コア７２を通じて出射された光信号の一部である、ミラー７３の反射面７４にぶつからない信号は減衰された状態でそのまま直進運動によって受信光ファイバー７５の受信コア７６に入ることになる。よって、送信光ファイバー７１から出射された光信号はδの間隔だけ減衰されて受信光ファイバー７５に入射されることになる。
【００４３】
それで、移動可能なミラー７３は送受信光ファイバー７１、７５間の光経路と直角な方向に移動する場合、送出された光の一部が反射されて他の経路に  離れることになるため、受信光ファイバー７５から受信される光量が減衰されることになる。即ち、ミラー７３の反射面７４は傾斜面で成る。このような反射面７４は光の進行方向と関係ない方向で出射された光を反射させて、送信光ファイバー７１の方向では反射させない。だから、光干渉及びこれによるノイスは発生させない。
【００４４】
また、図７に示すように、光ファイバー７１、７５を基板７７と平行に配列することができる。
【００４５】
そして、図８に示すように、半導体ウェーハ７８上に光経路変換型可変光学  減衰器が設けられる。すなわち、送信光ファイバー７１と受信光ファイバー７５とミラー７３を一組にした光経路変換型可変光学減衰器を複数個設ける。すると、半導体ウェーハ７８上に設けられた複数個の光経路変換型可変光学減衰器は、複数個の光信号に対して各々別に減衰量を調節して減衰された信号を出力できることになる。
【００４６】
基板７７から浮かんでいる微細ミラー７３は、図９のように、線形運動が可能なＭＥＭＳアクチュエータ７９に連結する。それで、ＭＥＭＳアクチュエータ７９のミラー制御動作によってミラー７３の変位が調節され、このような調節により光の減衰量が調節される。
【００４７】
ここで、ＭＥＭＳアクチュエータ７９は半導体製造技術を応用して作る。そして、微少光学及び極限素子を利用できる。それで、ＭＥＭＳアクチュエータ７９の駆動により連結した装置であるミラー７３が移動できるようにする。
【００４８】
このように、本発明は、ＭＥＭＳ方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長によって減衰量が変化しないようにすることである。
【００４９】
以上から本発明の好適実施例を説明したが、これに限定されず、当業者においては、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変形や実施ができるのは当然である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明による光経路変換型可変光学減衰器は、ＭＥＭＳ方式を採択し、送信光ファイバーの光信号が受信光ファイバーに出射される時、出射される光信号を送受信光ファイバーの経路と無関係な経路に反射させて波長に  よって減衰量が変化しないようにできる効果がある。
【００５１】
また、本発明は従来の導波路型可変光学減衰器やＭＡＲＳ型可変光学減衰器の波長依存性が少なく、損失特性に優れ、機械式可変光学減衰器に比べて低価形小型化商品として開発が可能であり、他の駆動方式の可変光学減衰器に比べて損失特性、波長依存性、小型化の可能性等で顕著に優れる性能を持つ。
【００５２】
合せて、本発明は遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器とは異なり、ミラーから直接反射されて送信光ファイバーに戻る逆反射（ｂａｃｋ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）がなく、減衰された光量は送信光ファイバーと受信光ファイバーともに影響を与えない光路を持つ。
【００５３】
また、本発明は基板に平行に光ファイバーを配列でき、コリメータも不要であるように近く配置できるので、回転ミラー型ＭＥＭＳ可変光学減衰器が持つ  構造上の複雑性を回避できる効果もある。
【００５４】
また、本発明は従来のモータを利用した反射型可変光学減衰器とは異なり、ＭＥＭＳアクチュエータを利用して微細調整が可能であり、光信号のガウシアン分布が一定に維持されながら減衰できるようにした効果がある。合せて、モータを使用する場合に発生するカップリング（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）効率、バックラッシ、製品の大きさを解決できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器の概略図である。
【図２】図１の従来の遮断膜型ＭＥＭＳ可変光学減衰器において、移動遮断膜が動いた後の状態を示した概略図である。
【図３】従来の微少回転ミラー型ＭＥＭＳ減衰器の概略図である。
【図４】図３の従来の微少回転ミラー型ＭＥＭＳ減衰器において、ミラーが傾斜した状態を示した概略図である。
【図５】本発明による光経路変換型可変光学減衰器の概略図である。
【図６】図５の本発明による光経路変換型可変光学減衰器において、ミラーが動いた後の状態を示した概略図である。
【図７】図５が基板に装着された姿を示した概略図である。
【図８】図５が半導体ウェーハ上に複数個装着された姿を示した概略図である。
【図９】図５にＭＥＭＳアクチュエータが装着された姿を示した概略図である。
【符号の説明】
７１  送信ファイバー
７２  送信コア
７３  ミラー
７４  反射面
７５  受信ファイバー
７６  受信コア
７７  基板
７８  ウェーハ
７９  ＭＥＭＳアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003571685.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003571685.tif 000009
【図９】
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