(57)【要約】【課題】本発明は光の伝搬経路となる光ファイバを接続する際、光ファイバを精密に調芯する必要が無く簡便に接続でき、かつ衝撃や温度変動によって光学特性が変動することがほとんど無く、更に挿入損失が小さい可変光アッテネータを提供する。【解決手段】本発明は、２以上の光ファイバグレーティング２と、該光ファイバグレーティング２に加える歪み又は温度を調整して各光ファイバグレーティング２の波長損失特性をシフトさせる調整部３を有する可変光アッテネータ１であって、前記調整部３は、各光ファイバグレーティング２の光の損失量の和で表される可変光アッテネータ１の光の損失量が所望の値となるように、各光ファイバグレーティング２に加える歪み又は温度を調整するようにした構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整して各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトさせる調整部を有する可変光アッテネータであって、
前記調整部は、各光ファイバグレーティングの光の損失量の和で表される可変光アッテネータの光の損失量が所望の値となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整するようになっていることを特徴とする可変光アッテネータ。
【請求項２】
前記調整部は、可変光アッテネータの波長損失特性を波長で微分した値が所望の波長で０となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整し、各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の可変光アッテネータ。
【請求項３】
光の損失量の最大値及び波長損失特性の帯域幅が同一の光ファイバグレーティングから構成され、
前記調整部が、光ファイバグレーティングの波長損失特性の中心波長の平均値が所望の波長となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整し、各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトするようになっていることを特徴とする請求項２に記載の可変光アッテネータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光アッテネータ（光減衰器）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変光アッテネータは、光を減衰させる機構を有し、光の減衰量を調整することによって、特定の波長の光強度を所望の値とすることができる素子である。
可変光アッテネータとしては、以下に示す１）〜３）のようなものが提案されている。
１）光路の一部を横切るように設けられた遮蔽板により、伝搬する光の一部を遮って光量を減衰させるもの。これは、モータやピエゾ素子などのアクチュエータによって前記遮蔽板を移動させて光路の遮蔽領域を機械的に変化させることにより、減衰量を変化させることができるものである。
２）円板状の遮蔽板あるいは光フィルタであって、その面内において、円周方向の光学特性が連続的に変化しているものを、光路を横切るように配置したもの。これは、モータやピエゾ素子などのアクチュエータによって、これら遮蔽板あるいは光フィルタを円周方向に回転させたり傾けることにより、その面内における光の入射位置を変化させたり、面方向に対する光の入射角度を変化させ、減衰量を変化させることができるものである。
【０００３】
３）ファラデー回転子と偏光子から構成され、直線偏光の偏光面をファラデー回転子によってファラデー回転させた後、直線偏光を偏光子に透過させることによって、光を構成する２つの偏光成分のうちの一方を取り出すもの（特許文献１，２参照。）。ファラデー回転子に印加する磁界の強さによって、直線偏光の回転角度が変化することを利用して、減衰量を変化させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−５１２５５号公報
【特許文献２】
特開平９−２３６７８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記１）〜３）の可変光アッテネータにおいては、光の伝搬経路となる光ファイバを精密に調芯して可変光アッテネータに接続し、更に調芯された状態の光ファイバを支持固定する必要がある。前記光ファイバを精密に調芯する作業は熟練を要し、困難である。また、衝撃が加えられたり、温度が変化する環境では、光ファイバの調芯された状態を維持することが難しく、衝撃や温度変動によって光ファイバの中心軸が変化してしまい、光の減衰量や光ファイバの接続損失等の光学特性が変動してしまう問題がある。
また、前記３）の可変光アッテネータにおいては、ファラデー回転子の吸収領域に近い波長領域の光は効率良くファラデー回転させることができるが、前記吸収領域から離れた領域の光を用いる場合は、ファラデー回転子中の光の透過距離を長くする必要がある。そのため、挿入損失が大きくなるという問題がある。また、ファラデー偏光子は偏光依存性があるため、光を構成する２つの偏光成分を分離して別々に処理する必要がある。したがって、構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち光の伝搬経路となる光ファイバを接続する際、光ファイバを精密に調芯する必要が無く簡便に接続でき、かつ衝撃や温度変動によって光学特性が変動することがほとんど無く、更に挿入損失が小さい可変光アッテネータ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】
請求項１に係る発明は、２以上の光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整して各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトさせる調整部を有する可変光アッテネータであって、
前記調整部は、各光ファイバグレーティングの光の損失量の和で表される可変光アッテネータの光の損失量が所望の値となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整するようになっていることを特徴とする可変光アッテネータである。
請求項２に係る発明は、前記調整部は、可変光アッテネータの波長損失特性を波長で微分した値が所望の波長で０となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整し、各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の可変光アッテネータである。
請求項３に係る発明は、光の損失量の最大値及び波長損失特性の帯域幅が同一の光ファイバグレーティングから構成され、前記調整部が、光ファイバグレーティングの波長損失特性の中心波長の平均値が所望の波長となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整し、各光ファイバグレーティングの波長損失特性をシフトするようになっていることを特徴とする請求項２に記載の可変光アッテネータである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、可変光アッテネータ１の一例を示す概略図である。この可変光アッテネータ１は、２以上の光ファイバグレーティング２と、それぞれの光ファイバグレーティング２に加える歪み又は温度を調整する調整部３から構成されている。
前記光ファイバグレーティング２は、光ファイバのコアにグレーティングが形成されたものであり、このグレーティング周期に応じた特定の波長の光強度を減衰させる性質を有する。前記グレーティングに歪みを発生させたり、温度を調整すると、グレーティング周期が変化し、このグレーティング周期の変化に応じて光ファイバグレーティング２の波長損失特性が長波長又は短波長へシフトすることになる。
前記光ファイバグレーティング２としては、例えば長周期ファイバグレーティングやスラント型短周期ファイバグレーティング等が適用できる。
【０００９】
光ファイバグレーティング２の端部には、中間光ファイバ（図示省略）が設けられ、この中間光ファイバを介して２以上の光ファイバグレーティング２は直列に接続される。中間光ファイバと光ファイバグレーティング２とは、融着接続や光学接着剤による接着固定等により接続されて固定されている。前記中間光ファイバとしては、シングルモード用の光ファイバ等が挙げられ、特に中間光ファイバと、光ファイバグレーティング２とのモードフィールド径の差が小さいものが好ましく用いられる。
なお、１本の光ファイバに２以上の複数のグレーティングが形成された光ファイバグレーティングを用いても構わない。
【００１０】
図２は、図１に示された可変光アッテネータ１の一方の光ファイバグレーティング２ａと調整部３の要部を示す概略図である。光ファイバグレーティング２ａには、光の損失量の調整手段４が設けられている。前記光の損失量の調整手段４として、温度調整機構５や、歪発生機構６等が挙げられる。
温度調整機構５としては、金属薄膜、ニクロム線等の導線、発熱体等の電流が流れるとジュール熱が発生してヒータとして機能するものや、ペルチェ素子から構成されたもの等が適用できる。
歪発生機構６としては、機械的治具から構成され、光ファイバグレーティング２の長手方向に引張力（以下、張力とも言う。）や圧縮力を加えるように機能するもの、光ファイバグレーティング２の軸方向に対して垂直に力を加えるように機能するもの、光ファイバグレーティング２の軸方向を曲げるように機能するもの等が挙げられる。
【００１１】
以下に、光の損失量の調整手段４及び調整部３の具体的構成の一例を示す。ただし、本発明に係る光の損失量の調整手段４及び調整部３の具体的構成は、以下に説明するものに限定されるものではなく、種々の改変が可能であることは言うまでもない。
一例として図２に示された一方の光ファイバグレーティング２ａには、温度調整機構５及び歪発生機構６が備えられている。
温度調整機構５は、光ファイバグレーティング２ａの表面に設けられた金属薄膜５１から構成されている。この金属薄膜５１には、後述する調整部３の温度調整機構用電源部３１より電流が流れるようになっており、このときジュール熱が発生し、ヒータとして機能する。また調整部３の温度調整機構用電源部３１からの電力供給量を調整することで加熱量を調整できるようになっている。
前記金属薄膜５１としては、ニッケル、アルミニウム、クロム、金、ニクロム等から構成されたものが挙げられる。
【００１２】
また、歪発生機構６は、万力６１から構成されている。万力６１は、平板状の本体部６２と、この本体部６２に突設された矩形状の固定片６３と、雌ねじ孔が設けられた矩形状の可動片６４と、前記雌ねじ孔に螺合するねじ棒６５とから構成されている。
本体部６２のうち、固定片６３が設けられた面側に可動片６４が設けられ、本体部６２の面上をスライド移動できるようになっている。固定片６３には貫通孔が設けられており、ねじ棒６５は、この固定片６３の貫通孔を挿通した状態で可動片６４の雌ねじ孔に螺合されている。
【００１３】
ねじ棒６５が回動すると、可動片６４は本体部６２の面上をスライド移動し、固定片６３に対して進退するようになっている。ねじ棒６５の一端には駆動用モータ６６が設けられており、この駆動用モータ６６には、後述する調整部３の歪発生機構用電源部３２より電流が流れるようになっている、このため、調整部３の歪発生機構用電源部３２からの電流値を調整することでねじ棒６５を回転し、可動片６４と固定片６３の間隔を調整できるようになっている。
光ファイバグレーティング２ａの一方の端部と他方の端部は、それぞれ万力６１の固定片６３と可動片６４に固定されており、万力６１の固定片６３と可動片６４の間隔を調整することによって、光ファイバグレーティング２ａに張力や圧縮力を加えることができ、グレーティングに歪みを発生させることができる。
前述した温度調整機構５及び歪発生機構６は、他方の光ファイバグレーティング２ｂにも同様に設けられている。
【００１４】
次に調整部３について説明する。調整部３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３３と、温度調整機構用電源部３１と、歪発生機構用電源部３２から構成されている。ＣＰＵ３３は、可変光アッテネータ１の光の損失量が予め設定しておいた設定値となるように、各光ファイバグレーティング２ａ，２ｂに加える歪みと加熱量を算出し、更にこの算出値に応じて各光ファイバグレーティング２ａ，２ｂに設けられた温度調整機構５及び歪発生機構６に供給する電力供給量や電流値を算出して、指令値として各電源部３１，３２に出力するように機能するものである。
温度調整機構用電源部３１と歪発生機構用電源部３２は、各光ファイバグレーティング２ａ，２ｂに対応して独立して設けられており、それぞれの光ファイバグレーティング２ａ，２ｂに加える歪みと温度を独立して調整できるようになっている。
【００１５】
調整部３による各光ファイバグレーティング２の光の損失量の調整方法について具体例をもとに以下に説明する。
図３は、長周期光ファイバグレーティングに加える歪みと加熱量を変化させたときの波長損失特性の変化を示す模式図である。
通常、長周期光ファイバグレーティング（以下、ＬＰＧとも言い、また光ファイバグレーティングと同一の符号２，２ａ，２ｂを用いて示す。）は、温度が低くなるか又は張力が加えられたとき、波長損失特性が短波長側にシフトする性質を有する。逆に、温度が高くなるか又は圧縮力が加えられたとき、波長損失特性が長波長側にシフトすることになる。
この性質を利用し、各光ファイバグレーティング２の光の損失量の和で表される可変光アッテネータ１の光の損失量が所望の値となるように、各光ファイバグレーティング２に加える歪みと温度を調整して波長損失特性をシフトさせる。
【００１６】
図１及び図２に示されたように２つのＬＰＧ２ａ，２ｂから構成され、１５５０ｎｍの光の損失量を調整できる可変光アッテネータ１について例示する。
２つのＬＰＧ２ａ，２ｂは、光の損失量の最大値が１０ｄＢであり、波長損失特性の帯域幅が２０ｎｍであり、波長損失特性の温度によるシフト量が０．０５ｎｍ／℃であり、波長損失特性の張力によるシフト量が−０．０１５ｎｍ／ｇである。このようにＬＰＧ２として、光の損失量の最大値と波長損失特性の帯域幅が同一のものを用いる。ここで、波長損失特性のシフト量は、長波長側にシフトするときを正とし、短波長側にシフトするときを負とする。
一方のＬＰＧ２ａの波長損失特性における最大の光の損失量が得られる波長（以下、中心波長とも言う。）は、２５℃の常温にて１５４６．７５ｎｍであり、他方のＬＰＧ２ｂの中心波長は、２５℃の常温にて１５５４．７５ｎｍである。
【００１７】
調整部３は、予め入力されたＬＰＧ２ａ，２ｂの波長損失特性の温度によるシフト量と波長損失特性の張力によるシフト量をもとに、ＬＰＧ２ａ，２ｂの中心波長の平均値が１５５０ｎｍとなり、かつ１５５０ｎｍにおけるＬＰＧ２ａ，２ｂの光の損失の和が所望の値となるように、各ＬＰＧ２ａ，２ｂに加える歪みと温度を調整し、各ＬＰＧ２ａ，２ｂの波長損失特性をシフトさせるように機能する。
表１は、各ＬＰＧ２ａ，２ｂに加える歪みと温度の調整条件の一例を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
図４は、表１の調整条件１における波長損失特性を示す図であり、図５は、表１の調整条件２における波長損失特性を示す図であり、図６は、表１の調整条件３における波長損失特性を示す図をそれぞれ示す。
このように、図４乃至図６に示されたように、１５５０ｎｍにおける光の損失量を２．７〜１３．７ｄＢの範囲で調整することができる。
また、波長損失特性は１５５０ｎｍにおいて平坦であり、波長損失特性を波長で微分した値が１５５０ｎｍにて０となる。このような波長損失特性を有する可変光アッテネータ１に１５５０ｎｍの信号光を入射したとき、信号光の分散スロープを変化させることなく、光の強度のみを所望の値に減衰させることができる。
このように、光の損失量の最大値及び波長損失特性の帯域幅が同一の光ファイバグレーティング２を用い、かつ光ファイバグレーティング２の中心波長の平均値が所望の波長（図４乃至図６に示された一例では１５５０ｎｍ）となるように各光ファイバグレーティング２に加える歪みと温度を調整することによって、所望の波長における波長損失特性は平坦となるようにすることができる。
【００２０】
また、本発明の可変光アッテネータは、２以上の光ファイバグレーティング２から構成され、構造が簡単であり、安価で容易に製造できる。
また、光ファイバグレーティング２は、光ファイバにグレーティングが形成されたものであり、中間光ファイバや外部の伝送経路となる光ファイバと接続する際、光を出射させて精密に光軸合わせを行って調芯する必要が無く、例えばＶ溝が設けられたアレイ基板等を用いて機械的に接続端面の位置決めができる。このため、可変アッテネータ１の光ファイバグレーティング２と、外部の伝送経路となる光ファイバとを簡便に接続することができる。
更に、光ファイバと光ファイバグレーティング２とは、融着接続や光学接着剤による接着固定等によって強固に接続して固定できる。このため、衝撃や温度変動によって光学特性が変動することがほとんど無い。
また、従来のファラデー偏光子を用いた可変アッテネータに比べて、光ファイバグレーティング２を用いることによって、比較的短い伝搬経路で大きな光の損失を得ることができる。このため、挿入損失を小さくすることができる。
【００２１】
本発明の可変光アッテネータ１は、アレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）等の光合分波器に好ましく適用できる。
例えば、複数の入力ポートと１つの出力ポートが設けられた光合波器を用いて説明する。光合波器は、それぞれの入力ポートから波長の異なる光を入力した場合、これらの光は合波されて出力ポートから出力されるように機能するものである。前記入力ポートに可変光アッテネータを設けることによって、各入力ポートに入力される光の強度を均一に調整することができる。
本発明の光可変アッテネータ１は、前述したように外部の伝送路となる光ファイバと光ファイバグレーティング２とは強固に接続され、温度変動によって光学特性が変動することがほとんど無い。また、光ファイバグレーティング２に加える歪や温度を調整して光の損失量を調整するため、外気の温度が変動しても、可変光アッテネータの光の損失量を所望の値に調整できる。このため屋外等のように環境温度の変動が大きい場所に光合分波器を設置する場合であっても、各入力ポートに入力される光の強度を均一に調整することができる。
このように、本発明の光可変アッテネータ１を用いることによって、環境温度に左右されず、光強度を均一にできる光合分波器が実現できる。
【００２２】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光ファイバグレーティング２として、コアにホウ素やフッ素などが添加され、波長損失特性の温度によるシフト量が負の値を有する長周期光ファイバグレーティングを少なくとも１つ用いた構成としても構わない。また、光ファイバグレーティング２としてスラント型短周期ファイバグレーティングを用いた構成としても、前述した調整部３及び光の損失の調整手段４と同一のものを用いることによって、本発明の光可変アッテネータ１が実現できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、２以上の光ファイバグレーティングから構成されたことによって、外部の伝送経路となる光ファイバと接続する際、光を出射させて精密に光軸合わせを行って調芯する必要が無く、例えばＶ溝が設けられたアレイ基板等を用いて機械的に接続端面の位置決めができる。このため、可変アッテネータの光ファイバグレーティングと、外部の伝送経路となる光ファイバとを簡便に接続することができる。
更に、光ファイバと光ファイバグレーティングとは、融着接続や光学接着剤による接着固定等によって強固に接続して固定できる。このため、衝撃や温度変動によって光学特性が変動することがほとんど無い。
また、従来のファラデー偏光子を用いた可変アッテネータに比べて、光ファイバグレーティングを用いることによって、比較的短い伝搬経路で大きな光の損失を得ることができる。このため、挿入損失を小さくすることができる。
【００２４】
また、光の損失量の最大値及び波長損失特性の帯域幅が同一の光ファイバグレーティングから構成され、調整部が、光ファイバグレーティングの波長損失特性の中心波長の平均値が所望の波長となるように、各光ファイバグレーティングに加える歪み又は温度を調整するようにしたことによって、所望の波長における波長損失特性が平坦となるようにすることができる。このため、信号光を入射したとき、信号光の分散スロープを変化させることなく、光の強度のみを所望の値に減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変光アッテネータの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示された可変光アッテネータの光ファイバグレーティングと調整部の要部を示す概略図である。
【図３】長周期光ファイバグレーティングに加える歪みと温度を変化させたときの波長損失特性の変化を示す模式図である。
【図４】表１の調整条件１における波長損失特性を示す図である。
【図５】表１の調整条件２における波長損失特性を示す図である。
【図６】表１の調整条件３における波長損失特性を示す図である。
【符号の説明】
１‥‥可変光アッテネータ、２，２ａ，２ｂ‥‥光ファイバグレーティング、３‥‥調整部
【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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