(57)【要約】【課題】  光減衰量の最大量を大きくすることができる光可変減衰器を得る。【解決手段】  本発明の光可変減衰器は、光導波路フィルムと、押さえ板と、駆動手段とを備えている。そして、光導波路フィルムは、入力ポートから出力ポートまで光信号を伝搬する光導波路と、光導波路を横断する切込みとを有する。また、押さえ板は、光導波路フィルムの切込みの周囲を固定する。そして、駆動手段は、光導波路フィルムの変位の支点と切込みとの間の部分を押し上げる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートから出力ポートまで光信号を伝搬する光導波路と、前記光導波路を横断する切込みとを有する光導波路フィルムと、
前記光導波路フィルムの前記切込みの周囲を固定する押え板と、
前記光導波路フィルムの変位の支点と前記切込みとの間の部分を押し上げる駆動手段とを備えていることを特徴とする光可変減衰器。
【請求項２】
前記切込みは、前記光導波路に対して垂直方向から所定の角度を有することを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項３】
前記駆動手段は、
前記光導波路フィルムの前記切込みを挟んで一方の領域を上方向に変位させる第１の駆動手段と、
前記光導波路フィルムの前記切込みを挟んで他方の領域を下方向に変位させる第２の駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項４】
押上変位量に対する前記光信号の減衰量を大きく調整した光可変減衰器と、
押上変位量に対する前記光信号の減衰量を小さく調整した光可変減衰器とを直列に配置したことを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項５】
前記出力ポートから出力される光信号の光出力電力を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定した前記光信号の光出力電力が所望の値になるように、前記駆動手段による変位量を調整する制御手段とを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項６】
前記切込みから前記出力ポートまでの伝搬距離が１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項７】
前記光導波路フィルムは、前記切込みから前記出力ポートまでの間で曲がっていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項８】
前記光導波路フィルムの上下面に、前記光導波路フィルムよりも屈折率の高い材質を設けていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項９】
前記光導波路フィルムの上下面に、前記光信号を吸収する吸収材を設けていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項１０】
前記出力ポートは、前記切込みにおける前記光導波路の延長線上からずれていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項１１】
前記光導波路フィルムの前記切込みの前記出力ポート側の端面には、前記駆動手段により前記光導波路フィルムが押し上げられた際に前記入力ポート側の光導波路と対向する位置に、光信号を吸収する吸収材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項１２】
前記光導波路フィルムの前記切込みの前記出力ポート側の端面には、前記駆動手段により前記光導波路フィルムが押し上げられた際に前記入力ポート側の光導波路と対向する位置に、逃げが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項１３】
前記光導波路フィルムの前記切込みにおける前記出力ポート側の端面には、前記駆動手段により前記光導波路フィルムが押し上げられた際に前記入力ポート側の光導波路と対向する位置に傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰器。
【請求項１４】
前記傾斜面の角度は、前記入力ポート側の光導波路からの光信号が前記傾斜面において全反射する角度以上であることを特徴とする請求項１３記載の光可変減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いる光可変減衰器に関し、特に光導波路フィルムを用いた光可変減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いる光可変減衰器として、光導波路フィルムを用いた光可変減衰器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光可変減衰器は、光導波路を横断するように光導波路フィルムに切込みを設け、その切込みを押上げるか否かで光導波路を開閉するというものである。
【０００３】
また、切込みを押上げる駆動手段として、電圧制御での変位量調整が可能な圧電素子が考えられる。圧電素子は、電圧を１００Ｖ印加すると１０μｍ程度全長が伸びるか又は縮む特性を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３３４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の光可変減衰器では切込み部分を駆動手段で押上げていたため、駆動手段として圧電素子を用いると、切込みを１０μｍ程度押上げることで光減衰量調整を行うことになる。この場合、切込みの変位量が小さいため、光減衰量の最大量が小さくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、光減衰量の最大量を大きくすることができる光可変減衰器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光可変減衰器は、光導波路フィルムと、押え板と、駆動手段とを備えている。そして、光導波路フィルムは、入力ポートから出力ポートまで光信号を伝搬する光導波路と、光導波路を横断する切込みとを有する。また、押え板は、光導波路フィルムの切込みの周囲を固定する。そして、駆動手段は、光導波路フィルムの変位の支点と切込みとの間の部分を押し上げる。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、減衰量の最大量を大きくすることができる。また、支点から押上点までの距離と支点から切込みまでの距離の関係を調整することで、広い範囲で光減衰量を得る設計や、狭い範囲で高精度な光減衰量を得る設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光可変減衰器の上面図を図１に示し、側面図を図２に示す。図示のように、この光可変減衰器は、光導波路フィルム１１と、押え板１２と、駆動手段１３とを備えている。
【００１０】
そして、光導波路フィルム１１は、光入力信号を受け取る入力ポート１４と、光信号を外部に出力する出力ポート１５と、入力ポート１４から出力ポート１５まで光信号を伝搬する光導波路１６と、光導波路１６を横断する切込み１７とを有する。なお、切込み１７は、光導波路１６を横断する切込みと、その切込みの両端から光導波路１６と平行に伸びた切込みを有する。
【００１１】
また、駆動手段１３は、光導波路フィルム１１の変位の支点１８と切込み１７との間に配置され、この部分を押上げる。そして、押え板１２は、光導波路フィルム１１の切込み１７の周囲を固定し、駆動手段１３により光導波路フィルム１１を押上げた際に光導波路フィルム１１の支点１８が動かないようにする。
【００１２】
次に、上記の光可変減衰器の動作について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、駆動手段１３が光導波路フィルム１１を押上げていない場合、切込み１７は閉じているため、入力ポート１４から入力された光は光導波路１６を伝搬し、切込み１７で損失をほとんど受けずに出力ポート１５から出力される。
【００１３】
一方、図２（ｂ）に示すように、駆動手段１３が光導波路フィルム１１を押上げている場合、切込み１７が開くため、入力ポート１４側の光導波路１６と出力ポート１５側の光導波路１６に隙間ができると共に角度が生じる。このため、切込み１７部分において入力ポート１４側の光導波路１６と出力ポート１５側の光導波路１６の結合効率が低下する。
【００１４】
このように、駆動手段１３により光導波路フィルム１１を押上げるか否かにより、切込み１７の変位量を変え、光信号の減衰量を調整することができる。
【００１５】
そして、駆動手段１３による光導波路フィルム１１の押上点を切込み１７ではなく、変位の支点１８と切込み１７の間の部分とすることにより、押上点での変位量よりも切込み１７での変位量を大きくすることができる。
【００１６】
図３に、光導波路フィルムの変位の支点から押上点までの距離と、切込みの変位量の関係を示す。ただし、支点から切込みまでの距離を１５００μｍ、押上点での変位量を１０μｍとする。図３より、支点と押上点の距離を短くすると切込みの変位量が大きくなることが分かる。
【００１７】
図４に、押上点での変位量と光減衰量の関係を示す。ただし、支点と切込みの距離を１５００μｍ、支点と押上点の距離を７５０μｍ、１０００μｍ、１２５０μｍとする。図４より、支点と押上点の距離を短くすると光減衰量が大きくなることが分かる。
【００１８】
このように、押上点での変位量と切込みでの変位量の関係は、支点から押上点までの距離と支点から切込みまでの距離の関係で決まる。そのため、これらの距離関係を調整することで、広い範囲で光減衰量を得る設計や、狭い範囲で高精度な光減衰量を得る設計が可能となる。なお、光導波路フィルムの変位の支点となる部分と切込みまでの距離を調整することでも、特性を変化させることができる。
【００１９】
また、光学部品では、反射戻り光により性能が変化する部品が存在するため、入力光量に対する反射光量は約０．０１％以下にする必要がある。しかし、光導波路に対して垂直に切込みを設けた場合、約４％の反射が生じるため、規定を満足することができない。そこで、切込みの端面と光導波路が垂直ではなく、垂直方向から所定の角度を有するようにする。これにより、切込みでの反射光と光導波路の結合を小さくすることができ、入力ポートヘの反射光を小さくすることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２１】
図５に示すように、駆動手段として第１の駆動手段１３ａと第２の駆動手段１３ｂを設けている。そして、第１の駆動手段１３ａは、光導波路フィルム１１の切込み１７を挟んで左側の領域を上方向に変位させる。一方、第２の駆動手段１３ｂは、光導波路フィルム１１の切込み１７を挟んで右側の領域を下方向に変位させる。
【００２２】
このように切込みを挟んで両側の光導波路を逆方向に変位させることにより、切込みにおいて、押上点での変位量の２倍の変位量を得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
実施の形態１で説明したように、押上点と支点の距離と切込みと支点の距離を変えることにより、特性の異なる可変減衰器の設計が可能である。そこで、実施の形態３では、押上変位量に対する光信号の減衰量を大きく調整した光可変減衰器と、押上変位量に対する光信号の減衰量を小さく調整した光可変減衰器とを直列に配置する。この２つの光可変減衰器を粗調・微調と使い分けることにより、広い可変減衰領域において高精度な調整が可能となる。なお、押上変位量に対する光信号の減衰量が異なる３個以上の光可変減衰器を直列に配置してもよい。
【００２４】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図６に示すように、出力ポート１５から出力される光信号の光出力電力を測定する測定手段２１と、測定手段２１により測定した光信号の光出力電力が所望の値になるように、駆動手段１３による変位量を調整する制御手段２２とを設ける。
【００２６】
これにより、定常状態における外乱等により所望の光出力電力から差が生じた場合でも、その差を補償するようフィードバックすることができるため、高精度で安定した所望の光出力電力を得ることができる。また、所望の光出力電力を変えたときに生じるオーバーシュートやアンダーシュートも低減することができる。
【００２７】
実施の形態５．
上記のように、光可変減衰器は、切込みにおける結合効率を変化させることにより減衰量を調整する。そのため、切込みで出力ポート側の光導波路に結合しなかった光は、光導波路フィルムのクラッド（光導波路フィルムの光導波路以外の部分）に入射する。
【００２８】
図７は、クラッドに入射した光の伝搬の様子を示す模式図である。図示のように、クラッドに入射した光はクラッドの上下面で反射しながら伝搬し、出力ポート１５で光ファイバ等に再結合する。このため、押上変位量に対する減衰量の傾きが緩やかになり、場合によってはサイドピークが生じるという問題がある。従って、クラッドを伝搬する光の出力ポート１５での再結合を抑制する必要がある。
【００２９】
ここで、クラッドを伝搬する光は、光導波路フィルム１１の上下面で反射しながら伝搬するが、水平方向は反射されずに広がりながら伝搬する。そこで、実施の形態５に係る光可変減衰器では、光導波路フィルムに一般的に使われるポリイミドを使用し、切込みから出力ポートまでの伝搬距離を１５ｍｍ以上にする。これにより、クラッドを伝搬する光を拡散させ、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００３０】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図８に示すように、光導波路フィルム１１は、切込み１７から出力ポート１５までの間で曲がっている。ここで、クラッドを伝搬する光は光導波路フィルムの上下面で反射しながら伝搬するため、光導波路フィルムが曲がっていると、光導波路フィルムの上下面への入射角度が小さくなり、上下面での反射率を低減することができる。これにより、クラッドを伝搬する光を減衰させ、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００３２】
実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態７に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。図９に示すように、光導波路フィルム１１の上下面に、光導波路フィルム１１よりも屈折率の高い材質２３を設けている。
【００３３】
屈折率が異なる材質の間での反射において、高い屈折率から低い屈折率に入射する場合に入射角が大きいと全反射となる。従って、クラッドを伝搬する光の光導波路フィルム上下面での入射角は大きいため、周囲を低い屈折率材質にすると全反射でクラッドを光が伝搬する。
【００３４】
そこで、上記のように高い屈折率の材質２３で光導波路フィルム１１の上下面を挟むことにより、外部に光を放出させ、クラッドを伝搬する光の電力を小さくする。これにより、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００３５】
また、光導波路フィルムよりも屈折率の高い材質２３の代わりに、光信号を吸収する吸収材を設けて、上下面での反射時にクラッドを伝搬する光を吸収させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８に係る光可変減衰器を示す上面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。ただし、この図は模式図であり、光導波路の曲率と切込みのサイズ比等を示すものではない。
【００３７】
図１０に示すように、出力ポート１５は、切込み１７における光導波路１６の延長線上からずれている。
【００３８】
クラッドを伝播する光の進行方向は、光導波路フィルム１１の曲げや残留応力等により伝播途中で変わる場合はあるが、原則として切込み１７での光導波路１６の方向により決定される。従って、切込み１７における光導波路１６の延長線上から出力ポート１５をずらすことにより、出力ポート１５において光導波路１６を伝播する光の進行方向とクラッドを伝播する光の進行方向をずらすことができる。これにより、クラッドを伝播する光が、光導波路１６を伝播する光と出力ポート１５で再結合するのを防ぐことができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００３９】
実施の形態９．
図１１は、本発明の実施の形態９に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図１１に示すように、光導波路フィルム１１の切込み１７の出力ポート側の端面には、駆動手段により光導波路フィルム１１が押し上げられた際に入力ポート側の光導波路１６と対向する位置に、光信号を吸収する吸収材２４が設けられている。そして、駆動手段により光導波路フィルム１１が押し上げられた際に、入力ポート側の光導波路１６から出力された光信号は、吸収材２４により吸収される。これにより、入力ポート側の光導波路から出力ポート側のクラッドヘ入射する光を減衰させ、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００４１】
実施の形態１０．
図１２は、本発明の実施の形態１０に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図１２に示すように、光導波路フィルム１１の切込み１７の出力ポート側の端面には、駆動手段により光導波路フィルム１１が押し上げられた際に入力ポート側の光導波路１６と対向する位置に逃げ２５が設けられている。
【００４３】
これにより、切込みで出力側光導波路に結合しなかった光が光導波路フィルムのクラッドに入射するのを防ぐことができ、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００４４】
実施の形態１１．
図１３は、本発明の実施の形態１１に係る光可変減衰器を示す側面図である。図１又は図２と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図１３に示すように、光導波路フィルム１１の切込み１７における出力ポート側の端面には、駆動手段により光導波路フィルム１１が押し上げられた際に入力ポート側の光導波路１６と対向する位置に傾斜面２６が設けられている。
【００４６】
切込みで出力側光導波路に結合しなかった光はクラッドに入射するが、入射角が大きいと透過光電力が低下する。そこで、出力ポート側の端面に傾斜面を設けてクラッドヘの結合効率を小さくする。これにより、クラッドを伝播する光の電力を小さくすることができるため、出力ポートでの再結合の効率を小さくすることができ、光可変減衰器の性能低下を防ぐことができる。
【００４７】
ただし、傾斜面の角度を、入力ポート側の光導波路からの光信号が傾斜面において全反射する角度以上とするのが最も好ましい。これにより、クラッドヘの伝播光の入射をなくすことができ、クラッドを伝播する光の電力をなくすことができるため、出力ポートでの再結合をなくすことができ、光可変減衰器の性能低下を完全に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光可変減衰器を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図３】光導波路フィルムの変位の支点から押上点までの距離と、切込みの変位量の関係を示す図である。
【図４】押上点での変位量と光減衰量の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図７】クラッドに入射した光の伝搬の様子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係る光可変減衰器を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態９に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１０に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１１に係る光可変減衰器を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  光導波路フィルム
１２  押え板
１３，１３ａ，  １３ｂ  駆動手段
１４  入力ポート
１５  出力ポート
１６  光導波路
１７  切込み
１８  支点
２１  測定手段
２２  制御手段
２３  屈折率の高い材質
２４  吸収材
２５  逃げ
２６  傾斜面
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006208906.tif 000013
【図１２】
2006208906.tif 000014
【図１３】
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