(57)【要約】【課題】光損失を増大させることなく、減衰後の光信号の光量をモニタすることができる光可変減衰器および光可変減衰器モジュールを提供する。【解決手段】光可変減衰器１は平面導波路２を有し、この平面導波路２には、光信号を入力する入力用光導波路コア３と、光信号を出力する出力用光導波路コア４と、光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路コア５とが設けられている。平面導波路２には、各光導波路コア３〜５とつながる溝部６が設けられている。入力用光導波路コア３と出力用光導波路コア４は、溝部６を挟んで対向している。入力用光導波路コア３とモニタ用光導波路コア５は、溝部６に対して同じ側に形成されている。溝部６内には、入力用光導波路コア３からの光をモニタ用光導波路コア５に向けて反射させる可動ミラー１０が配置されている。この可動ミラー１０は、入力用光導波路コア３を横切る方向に移動可能である。【選択図】  図１
2005024728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を入力する入力用光導波路と、
前記入力用光導波路と対向するように設けられ、前記光信号を出力する出力用光導波路と、
前記入力用光導波路と同じ側に設けられ、前記光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路と、
前記入力用光導波路と前記出力用光導波路との間に配置され、前記入力用光導波路からの光を前記モニタ用光導波路に向けて反射させる可動ミラーと、
前記入力用光導波路を横切る方向に前記可動ミラーを移動させる駆動手段とを備えることを特徴とする光可変減衰器。
【請求項２】
光信号を入力する入力用光導波路と、
前記入力用光導波路と同じ側に設けられ、前記光信号を出力する出力用光導波路と、
前記入力用光導波路と対向するように設けられ、前記光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路と、
前記入力用光導波路と前記モニタ用光導波路との間に配置され、前記入力用光導波路からの光を前記出力用光導波路に向けて反射させる可動ミラーと、
前記入力用光導波路を横切る方向に前記可動ミラーを移動させる駆動手段とを備えることを特徴とする光可変減衰器。
【請求項３】
前記入力用光導波路、前記出力用光導波路及び前記モニタ用光導波路は平面導波路で形成され、
前記平面導波路には、前記入力用光導波路、前記出力用光導波路及び前記モニタ用光導波路とつながり、前記可動ミラーを配置させる溝部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光可変減衰器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の光可変減衰器を備えたことを特徴とする光可変減衰器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等で用いられる光可変減衰器および光可変減衰器モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光可変減衰器としては、２本の光ファイバを対向させ、この間にシャッターを出し入れして、光の透過強度を制御するものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
電子情報通信学会  信学技報  ＰＳ２００１−３１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、減衰量制御後の光強度（光量）をモニタするには、例えば光可変減衰器の出力側に光方向性結合器等を接続し、光信号の一部を取り出す必要がある。しかし、そのように光信号の一部を分岐させると、その部分で光損失が生じることになるため、モジュール全体の光損失が増大してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、光損失を増大させることなく、減衰後の光信号の光量をモニタすることができる光可変減衰器および光可変減衰器モジュールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光可変減衰器は、光信号を入力する入力用光導波路と、入力用光導波路と対向するように設けられ、光信号を出力する出力用光導波路と、入力用光導波路と同じ側に設けられ、光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路と、入力用光導波路と出力用光導波路との間に配置され、入力用光導波路からの光をモニタ用光導波路に向けて反射させる可動ミラーと、入力用光導波路を横切る方向に可動ミラーを移動させる駆動手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このような光可変減衰器においては、入力用光導波路を横切る方向に可動ミラーを移動させて、入力用光導波路から出力用光導波路に向かう光信号の光量を調整することにより、光信号の減衰量を制御する。このとき、入力用光導波路からの光信号のうち可動ミラーで反射されずに透過した光が出力用光導波路に入射され、残りの光は、可動ミラーで反射されてモニタ用光導波路に入射される。従って、そのモニタ用光導波路に入射された反射光の光量を測定することで、減衰後の光信号の光量を確認することが可能となる。この場合には、減衰後の光信号の一部を分岐させることはないので、光損失の増大が抑えられる。
【０００８】
また、本発明の光可変減衰器は、光信号を入力する入力用光導波路と、入力用光導波路と同じ側に設けられ、光信号を出力する出力用光導波路と、入力用光導波路と対向するように設けられ、光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路と、入力用光導波路とモニタ用光導波路との間に配置され、入力用光導波路からの光を出力用光導波路に向けて反射させる可動ミラーと、入力用光導波路を横切る方向に可動ミラーを移動させる駆動手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
このような光可変減衰器においては、入力用光導波路を横切る方向に可動ミラーを移動させて、入力用光導波路から出力用光導波路に向かう光信号の光量を調整することにより、光信号の減衰量を制御する。このとき、入力用光導波路からの光信号のうち可動ミラーで反射した光が出力用光導波路に入射され、残りの光は、可動ミラーで反射されずに透過してモニタ用光導波路に入射される。従って、そのモニタ用光導波路に入射された透過光の光量を測定することで、減衰後の光信号の光量を確認することが可能となる。この場合には、減衰後の光信号の一部を分岐させることはないので、光損失の増大が抑えられる。
【００１０】
好ましくは、入力用光導波路、出力用光導波路及びモニタ用光導波路は平面導波路で形成され、平面導波路には、入力用光導波路、出力用光導波路及びモニタ用光導波路とつながり、可動ミラーを配置させる溝部が設けられている。このように平面導波路を用いることで、光可変減衰器の小型化・高集積化を図ることができる。
【００１１】
本発明の光可変減衰器モジュールは、上述した光可変減衰器を備えたことを特徴とするものである。このように上記のモニタ用光導波路を有する光可変減衰器を備えることにより、上述したように、光損失を増大させることなく、減衰後の光信号の光量をモニタすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光可変減衰器および光可変減衰器モジュールの好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る光可変減衰器の一実施形態を示す平面図である。同図において、本実施形態の光可変減衰器１は、石英ガラス等で形成された平面導波路２を有している。
【００１４】
平面導波路２には、光信号を入力する入力用光導波路コア３と、光信号を出力する出力用光導波路コア４と、光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路コア５とが設けられている。また、平面導波路２には、入力用光導波路コア３、出力用光導波路４及びモニタ用光導波路コア５とつながり、平面導波路２の幅方向に延在する溝部６が設けられている。入力用光導波路コア３と出力用光導波路コア４は、溝部６を挟んで対向するように形成されている。入力用光導波路コア３とモニタ用光導波路コア５は、溝部６に対して同じ側にＶ字状に形成されている。
【００１５】
平面導波路２上には、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて形成されたアクチュエータ構造体７が設けられている。アクチュエータ構造体７は、平面導波路２の上面に片持ち支持された片持ち梁８を有し、この片持ち梁８は、平面導波路２の幅方向に対して垂直な方向に溝部６の位置まで延在している。この片持ち梁８の先端側部分には、複数本の櫛歯９が設けられている。片持ち梁８は、導電性を有するＳｉ等で形成されている。
【００１６】
片持ち梁８の先端には、入力用光導波路コア３からの光をモニタ用光導波路コア５に向けて反射させる可動ミラー１０が固定されている。この可動ミラー１０は、例えばナイフエッジ形状を有し、平面導波路２の溝部６内に入り込むように構成されている。また、可動ミラー１０の表面には、Ａｕ等がコーティングされている。これにより、赤外光のような光通信用波長帯域の光に対して反射率が高くなるため、挿入損失を低減することができる。
【００１７】
また、アクチュエータ構造体７は、平面導波路２の上面に設けられた電極１１を有している。この電極１１は、片持ち梁８に対して平行に延在している。電極１１には、複数本の櫛歯１２が片持ち梁８の各櫛歯９間に配置されるように設けられている。なお、電極１１も、片持ち梁８と同様に、導電性を有するＳｉ等で形成されている。
【００１８】
片持ち梁８と電極１１とは電圧源１３を介して接続されている。そして、この電圧源１３により片持ち梁８と電極１１との間に電圧を印加することで、両者間に静電気力を発生させ、入力用光導波路コア３を横切る方向に可動ミラー１０を移動させる（図２参照）。このように静電気力を利用して可動ミラー１０を駆動することにより、電流を流さずに済むため、省電力化を図ることができる。
【００１９】
また、片持ち梁８には複数本の櫛歯９が設けられ、電極１１には複数本の櫛歯１２が設けられているので、片持ち梁８及び電極１１の表面積が全体的に大きくなる。従って、その分だけ片持ち梁８と電極１１との間に生じる静電気力が増大するため、片持ち梁８と電極１１との間に印加する電圧値を低くすることができる。
【００２０】
以上のような光可変減衰器１においては、可動ミラー１０で反射しない透過光が信号光として使用され、可動ミラー１０での反射光がモニタ光として使用される。そして、片持ち梁８と電極１１との間に印加する電圧値、つまり可動ミラー１０の移動量を変えて、透過光量を可変させることにより、光減衰量を制御する。
【００２１】
具体的には、印加電圧がゼロの状態では、図１に示すように片持ち梁８が真っ直ぐに延びている。この状態では、入力用光導波路コア３から出射された光の大部分が、可動ミラー１０で反射せずに溝部６内を透過して出力用光導波路コア４に入射されるため、最小の光減衰量が得られることになる。
【００２２】
このような初期状態から、印加電圧を上げていくと、図２に示すように、片持ち梁８と電極１１との間に生じる静電気力によって片持ち梁８の先端側部分が電極１１に引き寄せられて撓み、それに伴って可動ミラー１０が電極１１側に移動する。この状態では、入力用光導波路コア３から出射された光のうち、可動ミラー１０で反射してモニタ用光導波路コア５に入射される光が多くなり、溝部６内を透過して出力用光導波路コア４に入射される光が少なくなるため、光減衰量が増大していく。
【００２３】
図３は、上記の光可変減衰器１を備えた光可変減衰器モジュールの一例を示す構成図である。同図において、光可変減衰器モジュール２０は、上記の光可変減衰器１と、光方向性結合器２１と、受光器２２，２３とを備えている。
【００２４】
光方向性結合器２１は、光可変減衰器１の入力用光導波路コア３と接続され、光可変減衰器１に入力される光信号の一部を分岐させる光部品である。光方向性結合器２１は、例えば光信号の９５％を透過させて光可変減衰器１に送出し、残りの５％の光を反射させて分岐させる。
【００２５】
受光器２２は、光方向性結合器２１で分岐された光を受光する。受光器２３は、光可変減衰器１のモニタ用光導波路コア５と接続され、モニタ用光導波路コア５を通る光を受光する。受光器２２，２３は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。
【００２６】
このような光可変減衰器モジュール２０においては、光可変減衰器１の可動ミラー１０への入射光のうち、溝部６内を透過せずに可動ミラー１０で反射されてモニタ用光導波路コア５に入射された光の強度（光量）が、受光器２３によってモニタされる。従って、このモニタ結果と受光器２２によるモニタ結果とを合わせて計算することで、溝部６内の透過光量の見積もりが可能となり、光可変減衰器１の減衰目標量を得ることができる。
【００２７】
ここで、比較例として、入力モニタ機能及び出力モニタ機能を有する従来一般の光可変減衰器モジュールの一つを図４に示す。
【００２８】
同図において、光可変減衰器モジュール１００は光可変減衰器１０１を有し、この光可変減衰器１０１には、光可変減衰器１０１に入力される光信号の一部を分岐させる光方向性結合器１０２と、光可変減衰器１０１から出力された減衰後の光信号の一部を分岐させる光方向性結合器１０３とが接続されている。光方向性結合器１０２，１０３で分岐された光は、それぞれ受光器１０４，１０５で受光される。
【００２９】
このような光可変減衰器モジュール１００では、光可変減衰器１０１の上流・下流の２箇所に光方向性結合器１０２，１０３が接続されているので、各光方向性結合器１０２，１０３において損失が生じ、結果的にモジュール全体としての光損失が増大してしまう。また、モジュールの部品点数が多くなると共に、モジュールが大型化する。
【００３０】
これに対し本実施形態の光可変減衰器モジュール２０では、光可変減衰器１のモニタ用光導波路コア５に入射された光の光量をモニタするので、出力用光導波路コア４に光方向性結合器を接続して光信号の一部を分岐させなくても、光可変減衰器１による減衰量制御後の光信号の光量を確認することが可能である。この場合には、減衰量制御後の光信号に影響を与えることが無いため、モジュール全体としての光損失を低減することができる。また、使用する光方向性結合器が一つで済むため、モジュールの小型化を図ることができる。
【００３１】
図５は、本発明に係る光可変減衰器の他の実施形態を示す平面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
同図において、本実施形態の光可変減衰器３０は平面導波路３１を有し、この平面導波路３１には、光信号を入力する入力用光導波路コア３２と、光信号を出力する出力用光導波路コア３３と、光信号の光量をモニタするためのモニタ用光導波路コア３４とが設けられている。平面導波路３１には、入力用光導波路コア３２、出力用光導波路３３及びモニタ用光導波路コア３４とつながり、平面導波路３１の幅方向に延在する溝部３５が設けられている。入力用光導波路コア３２と出力用光導波路コア３３は、溝部３５に対して同じ側にＶ字状に形成されている。入力用光導波路コア３２とモニタ用光導波路コア３４は、溝部３５を挟んで対向するように形成されている。また、光可変減衰器３０は、上述した実施形態と同様のアクチュエータ構造体７を有している。
【００３３】
このような光可変減衰器３０においては、上述した実施形態とは異なり、可動ミラー１０での反射光が信号光として使用され、可動ミラー１０で反射しない透過光がモニタ光として使用される。そして、片持ち梁８と電極１１との間に印加する電圧値、つまり可動ミラー１０の移動量を変えて、可動ミラー１０での反射光量を可変させることにより、光減衰量を制御する。
【００３４】
具体的には、印加電圧がゼロの状態では、図５に示すように片持ち梁８が真っ直ぐに延びている。この状態では、入力用光導波路コア３２から出射された光の大部分が、可動ミラー１０で反射して出力用光導波路コア３３に入射されるため、最小の光減衰量が得られることになる。
【００３５】
このような初期状態から、印加電圧を上げていくと、片持ち梁８と電極１１との間に生じる静電気力によって片持ち梁８の先端側部分が電極１１に引き寄せられて撓み、それに伴って可動ミラー１０が電極１１側に移動する。この状態では、入力用光導波路コア３２から出射された光のうち、可動ミラー１０で反射せずに溝部６内を透過してモニタ用光導波路コア３４に入射される光が多くなり、可動ミラー１０で反射して出力用光導波路コア３３に入射される光が少なくなるため、光減衰量が増大していく。
【００３６】
図６は、本発明に係る光可変減衰器の更に他の実施形態としてアレイ構造の光可変減衰器の一例を示した概略構成図である。
【００３７】
同図において、本実施形態の光可変減衰器４０は平面導波路４１を有し、この平面導波路４１には、上述した光導波路コア３〜５が平面導波路４１にアレイ状に形成されている。平面導波路４１には、各組の光導波路コア３〜５とつながり、当該光導波路コア３〜５の並設方向（平面導波路４１の幅方向）に延在する溝部４２が設けられている。
【００３８】
平面導波路４１の一端部において、入力用光導波路コア３とモニタ用光導波路コア５との配列ピッチＤ１は、１２７μｍである。また、平面導波路４１の他端部において、隣接する２つの出力用光導波路コア４の配列ピッチＤ２は、２５０μｍである。
【００３９】
平面導波路４１の一端面には、光ファイバリボン４３の各光ファイバ４４と光ファイバリボン４５の各光ファイバ４６とを保持したファイバアレイ４７が固定されている。このとき、光ファイバリボン４３の各光ファイバ４４が入力用光導波路コア３と接続され、光ファイバリボン４５の各光ファイバ４６がモニタ用光導波路コア５と接続されるように、ファイバアレイ４７は、光ファイバ４４，４６を交互に配置した状態で保持するように構成されている。なお、光ファイバリボン４３の各光ファイバ４４の配列ピッチ及び光ファイバリボン４５の各光ファイバ４６の配列ピッチは、それぞれ２５０μｍであり、ファイバアレイ４７の光ファイバ４４，４６の配列ピッチは１２７μｍである。
【００４０】
このように構成することで、入力用光導波路コア３と接続される入力用光ファイバとモニタ用光導波路コア５と接続されるモニタ用光ファイバとがグループ化される事になるため、光ファイバの配線構成が煩雑になることがなく簡素化される。また、モニタ用光ファイバがアレイ状に構成されるので、光量モニタのための受光器アレイ（例えばＰＤアレイ）との直接接続が可能となり、小型化・低コスト化が図れる。
【００４１】
平面導波路４１の他端面には、光ファイバリボン４８の各光ファイバ４９を保持したファイバアレイ５０が固定されている。各光ファイバ４９は、出力用光導波路コア４と接続されている。なお、各光ファイバ４９の配列ピッチは２５０μｍである。
【００４２】
平面導波路４１上には、上述した可動ミラー１０を有するアクチュエータ構造体７が各組の光導波路コア３〜５に対応して複数設けられている。
【００４３】
図７は、上述した光可変減衰器４０を備えた光可変減衰器モジュールの応用例として光分岐挿入マルチプレクサ（ＯＡＤＭ）を示した構成図である。ＯＡＤＭ６０は、波長多重化された信号の中から任意波長の信号をＡｄｄ／Ｄｒｏｐする機能を有している。
【００４４】
同図において、ＯＡＤＭ６０は、分波器６１と、光スイッチ６２と、入力モニタ６３と、上記の光可変減衰器４０と、出力モニタ６４と、合波器６５と、コントローラ６６とを備えている。分波器６１は、１本の光ファイバ６７を伝搬してきた波長の異なる複数の光信号を各波長毎に分波する。
【００４５】
光スイッチ６２は、複数の２×２スイッチ部を有している。光スイッチ６２は、複数本の入力用光ファイバ６８を介して分波器６１と接続されていると共に、複数本の出力用光ファイバ６９を介して入力モニタ６３と接続されている。また、光スイッチ６１には、複数本のＡｄｄ用光ファイバ７０と、複数本のＤｒｏｐ用光ファイバ７１とが接続されている。光スイッチ６２は、入力用光ファイバ６８とＡｄｄ用光ファイバ７０との光路切り換えを行うと共に、出力用光ファイバ６９とＤｒｏｐ用光ファイバ７１との光路切り換えとを行うものである。
【００４６】
入力モニタ６３は、図３に示すような光方向性結合器及び受光器を複数組有し、各出力用光ファイバ６９を通る光のパワー（光量）を検出する。光可変減衰器４０は、複数本の入力用光ファイバ４４（図６参照）を介して入力モニタ６３と接続されていると共に、複数本の出力用光ファイバ４９（図６参照）を介して合波器６５と接続されている。出力モニタ６４は、複数本のモニタ用光ファイバ４６（図６参照）を介して光可変減衰器４０と接続されている。出力モニタ６４は、例えば受光器アレイを有し、光可変減衰器４０による減衰量制御後の光信号の光量を検出する。
【００４７】
合波器６５は、光可変減衰器４０によって減衰された各波長の光信号を合波して１本の光ファイバ７２に導く。コントローラ６６は、光スイッチ６２に電圧を供給する複数の電圧源と、光可変減衰器４０に電圧を供給する複数の電圧源（図１の電圧源１３に相当）とを有している。コントローラ６６は、光スイッチ６２に電圧信号を送出して光路切り換え制御を行うと共に、入力モニタ６３及び出力モニタ６４の検出値に基づいて、光減衰量が所望値となるように光可変減衰器４０に電圧信号を送出する。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、片持ち梁８と電極１１との間に生じる静電気力によって可動ミラー１０を駆動させているが、可動ミラー１０を駆動させる手段は、特にこれに限られず、電磁力を利用した電磁アクチュエータ等を用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、片持ち梁８が真っ直ぐ延びた初期状態時に、光減衰量が最小となるように構成したが、初期状態において光減衰量が最大となるように構成してもよい。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、入力用光導波路コア、出力用光導波路コア及びモニタ用光導波路コアを有する平面導波路を備えているが、本発明は、光ファイバで入力用光導波路、出力用光導波路及びモニタ用光導波路を構成したものにも適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、減衰後の光信号の一部を分岐させなくても、減衰後の光信号の光量をモニタすることができるので、光可変減衰器モジュールの光損失の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光可変減衰器の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す光可変減衰器の動作状態を示す平面図である。
【図３】図１に示す光可変減衰器を備えた光可変減衰器モジュールの一例を示す構成図である。
【図４】比較例として、入力モニタ機能及び出力モニタ機能を有する他の光可変減衰器モジュールを示す構成図である。
【図５】本発明に係る光可変減衰器の他の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る光可変減衰器の更に他の実施形態を示す平面図である。
【図７】図６に示す光可変減衰器を備えた光可変減衰器モジュールの応用例として光分岐挿入マルチプレクサ（ＯＡＤＭ）を示す構成図である。
【符号の説明】
１…光可変減衰器、２…平面導波路、３…入力用光導波路コア、４…出力用光導波路コア、５…モニタ用光導波路コア、６…溝部、７…アクチュエータ構造体、８…片持ち梁（駆動手段）、１０…可動ミラー、１１…電極（駆動手段）、１３…電圧源（駆動手段）、２０…光可変減衰器モジュール、３０…光可変減衰器、３１…平面導波路、３２…入力用光導波路コア、３３…出力用光導波路コア、３４…モニタ用光導波路コア、３５…溝部、４０…光可変減衰器、４１…平面導波路、４２…溝部、６０…光可変減衰器モジュール。
【図１】
2005024728.tif 000003
【図２】
2005024728.tif 000004
【図３】
2005024728.tif 000005
【図４】
2005024728.tif 000006
【図５】
2005024728.tif 000007
【図６】
2005024728.tif 000008
【図７】
2005024728.tif 000009