(57)【要約】本発明の圧電アクチュエータを用いた圧縮によりブラッググレーティングを調整するデバイスは、特に電気通信分野に応用することができ、例えば、ブラッググレーティング（２）を有する光ファイバ領域（４）を圧縮する手段（８）と該領域のバックリングを防ぐ手段（１０）、並びに該領域と交差する管（１４）と該管の内部で該領域をガイドする手段（３２，３４）を有する。圧縮手段は湾曲した変形可能なコンポーネント（８）と圧電アクチュエータ（２０，２２）とを有し、このアクチュエータはコンポーネントと管の間に設けられ、励起されると伸長し、これによりコンポーネントを変形し、次いでコンポーネントが領域を圧縮する。
2006501496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一端及び第二端を有する光導波路（６）の一領域（４）の内部に形成された反射コンポーネント（２）を調整するデバイスにおいて、この光導波路は光を伝播することを目的とし、反射コンポーネントはこの光を反射波長で反射することができるデバイスであって、
−  反射波長を変化させるために、光導波路の前記領域、即ち反射コンポーネントを圧縮する手段（８）、及び
−  光導波路の前記領域が圧縮された時、該領域のバックリングを防ぐ手段（１０）
を備え、
防止手段（１０）が
−  第一端及び第二端を有し、光導波路の前記領域と交差する管（１４）、及び
−  管の内部で前記領域をガイドする手段(３２−３４，５６−５８)
を有し、
圧縮手段（８）が
−  第一及び第二の側面を有し、管（１４）と光導波路の前記領域（４）それぞれの第一端が第一の側面に取り付けられ、管の第二端が第二の側面との間にスペースを有し、光導波路の前記領域の第二端が第二の側面に取り付けられている、湾曲した変形可能なコンポーネント（１２）、及び
−  湾曲した変形可能なコンポーネント（１２）と管（１４）の間のスペースに位置し、コンポーネントと管とに取り付けられた圧電アクチュエータ（２０−２２）
を有し、アクチュエータは励起されると伸長可能で、コンポーネントを変形させ、次いでコンポーネントが光導波路領域を圧縮できることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
反射コンポーネントがブラッググレーティング（２）である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
該光導波路が光ファイバ（６）である、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
圧縮手段（８）が光導波路の前記領域（４）の軸（Ｘ）によって形成される対称軸を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
ガイド手段はリング（３２）を有し、これらのリングは、好ましくは弾性を有する円環状スペーサである弾性コンポーネント（３４）によって互いに隔てられた状態で管（１４）内に並び、そこを光導波路の前記領域（４）が通過しており、光導波路の前記領域（４）がこれらのリング内を自由にスライドすることが出来る、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
弾性コンポーネント（３４）がハチの巣状のポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
ガイド手段が剛性ワッシャ（５６）と弾性コンポーネント（５８）とを有し、剛性ワッシャは管（１４）内で光導波路の前記領域（４）に沿って並び、そこを光導波路の前記領域が通過しており、弾性コンポーネント（５８）は管（１４）の内部で剛性ワッシャと交互に配置され、これらの剛性ワッシャと一体である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
弾性コンポーネント（５８）が、光導波路の前記領域（４）を画定する弾性材料の単一ブロックを形成する、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
圧電アクチュエータ（２０−２２）を閉ループ構成で制御する手段（２６）を更に有する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
制御手段が、それぞれ管（１４）及び変形可能なコンポーネント（１２）と一体である二つの極板（３８，４０）を有する可変コンデンサ、又はブラッググレーティング（２）を有する測定手段を備える、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
変形可能なコンポーネント（１２）を阻止する手段（４８，５０）を更に有する、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
阻止手段が、形状記憶合金から作成された、管（１４）を締め付けることができるコンポーネント（４８）を有する、請求項１１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
技術分野
本発明は、ブラッググレーティングを圧縮することにより、このグレーティングを調整するデバイスに関する。
本デバイスは、特に光通信分野に適用することができ、具体的には、ＤＷＤＭ、即ち、高密度波長分割多重通信方式に応用できる。
本発明により、例えば、入射する光信号の波長によるフィルタ、ルータ、又は、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐデバイスを形成することが可能である。
【０００２】
先行技術
ブラッググレーティングを光ファイバ内に形成する方法、及び波長を調節可能なコンポーネントとしてのグレーティングの使用法は既知である。
このグレーティングを調節するために、内部にグレーティングを有する光ファイバを軸方向に変形して、グレーティングのピッチ、即ちグレーティングの波長応答を変化させる方法が知られている。
光ファイバを軸方向に圧縮することによって、光ファイバ内に形成されたブラッググレーティングをファイバにバックリングを与えることなく調節するデバイスもまた既知である。
【０００３】
この件に関し、以下の文献を参照する。
【特許文献１】米国特許第５４６９５２０号、「Compression-tuned fiber grating」
【特許文献２】国際出願公開第００／３７９６９号、「Compression-tuned Bragg grating and laser」
【０００４】
発明の検討
本発明の目的は、極めて小型化されたブラッググレーティング調整デバイスである。
本デバイスは、内部にグレーティングが形成された光ファイバを圧縮する圧電アクチュエータと、それによって圧縮されたファイバのバックリングを防止する手段とを含む。
【０００５】
本デバイスは更に、ファイバの圧縮を制御する手段と、位置固定手段とを有することが好ましい。
本発明が目的とする、相対的に単純でコンパクトなデバイスは、良好な統合性と低製造コストを保証する。
更に、本デバイスのコンパクト性により、機械的慣性が低下し、故に応答時間が短縮される。
【０００６】
本発明の目的は、特に、第一及び第二の端部を有する光導波路の一領域内に形成された反射コンポーネントを調整するデバイスであって、本デバイスの光導波路は光を伝播することを目的とし、反射コンポーネントはこの光を反射波長で反射することができ、本デバイスは、
−  反射波長を変化させるために、光導波路の一領域、即ち反射コンポーネントを圧縮する手段、及び
−  光導波路領域が圧縮された時に、該領域のバックリングを防止する手段
を備え、前記防止手段が、
−  第一及び第二の端部を有し、光導波路領域と交差する管、及び
−  管内で該領域をガイドする手段
を有し、前記圧縮手段が、
−  第一及び第二の側面を有し、管と光導波路領域それぞれの第一の端部が第一の側面に取り付けられ、管の第二の端部が第二の側面との間にスペースを有し、光導波路領域の第二の端部が第二の側面に取り付けられている湾曲した変形可能なコンポーネント、及び
−  湾曲した変形可能なコンポーネントと管の間のスペースに位置し、コンポーネントと管とに取り付けられている圧電アクチュエータ
を有し、このアクチュエータは励起されると伸長可能で、コンポーネントを変形させ、次いでこのコンポーネントが光導波路領域を圧縮することを特徴とする。
【０００７】
反射コンポーネントはブラッググレーティングであることが好ましい。
更に、光導波路は光ファイバであることが好ましい。
【０００８】
本発明の目的であるデバイスの好適な実施例において、圧縮手段は光導波路領域の軸によって形成される対称軸を有している。
【０００９】
本発明の目的であるデバイスの第一の特定の実施例において、ガイド手段はリングを有し、これらのリングは弾性コンポーネントによって互いに隔てられた状態で管内部に並び、そこを光導波路領域が通過しており、弾性コンポーネントは好ましくは弾性を有する円環状スペーサであり、この光導波路領域はこれらのリング内を自由にスライドすることが出来る。
これらの弾性コンポーネントはハチの巣状のポリテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
【００１０】
本発明の目的であるデバイスの第二の特定の実施例において、ガイド手段は剛性ワッシャと弾性コンポーネントを有し、剛性ワッシャは管の内部で光導波路領域に沿って並び、そこを光導波路領域が通過しており、弾性コンポーネントは管の内部で剛性ワッシャと交互に配置され、これらの剛性ワッシャと一体である。
弾性コンポーネントは光導波路領域の範囲を定める単独の弾性部材ブロックを形成することが好ましい。
【００１１】
本発明の好ましい実施例では、本発明の目的であるデバイスは、更に、閉ループ構成において圧電アクチュエータを制御する手段を有する。
これらの制御手段は、２つの極板を有する可変コンデンサ又はブラッググレーティングを備える測定手段を備えることができ、２つの極板はそれぞれ管と変形可能なコンポーネントと一体である。
【００１２】
本発明の目的であるデバイスは、更に、変形可能なコンポーネントをブロックする手段を備えてもよい。
好ましくは、これらのブロック手段は、形状記憶合金から作られて管を締め付けることができるコンポーネントを備える。
【００１３】
本発明は、添付図面を参照する以下の非限定的で純粋に例示的な実施例の説明によりさらに良く理解される。
【実施例】
【００１４】
特定の実施例の詳細な検討
図１に概略的に示す本発明のデバイスは、光ファイバ６の領域４に形成されるブラッググレーティング２を調整することを目的とする。このグレーティングを調整するため、本デバイスは直線構成の光ファイバの領域４を圧縮する。この光ファイバ領域の軸をＸ軸と称する。この軸はこの該領域を圧縮する際の軸でもある。
【００１５】
図１に示すデバイスは、光ファイバ領域を圧縮する手段８と、この領域が軸方向に圧縮された時、光ファイバ領域のバックリングを防止する手段１０とを有している。図２に、バックリングを防止するために設けられた手段１０をより詳細に示す。
【００１６】
図１の実施例において、光ファイバ領域を圧縮する手段８は、Ｘ軸について対称であり、ほぼ楕円形の形状を有する変形可能なコンポーネント１２を有し、このコンポーネントは例えばポリマー材から作られている。
【００１７】
図１に、やはりＸ軸を有する剛性の管１４を示す。この管１４の一端はコンポーネント１２の側面１６の内壁（図１の下方）に取り付けられている。
【００１８】
管１４の他方の端は、コンポーネント１２の別の側面１８の内壁（図１の上方）と向き合っており、側面１８から離れている。
【００１９】
更に、圧縮手段８は、二つの圧電素子２０、２２を含む二つの細長い圧電アクチュエータを有し、これらアクチュエータはコンポーネント１２が確定するスペースに配置されている。更に、コンポーネント２０、２２はこのスペース内においてＸ軸に対して垂直に伸びている。
【００２０】
図１の実施例において、管１４は、ほぼ楕円形のコンポーネント１２の短軸に沿って伸び、一方圧電コンポーネント２０、２２はこの楕円コンポーネント１２の長軸に沿って伸びている。
【００２１】
更に、圧電コンポーネント２０は一方の側で管１４に取り付けられ、他方の側ではコンポーネント１２に取り付けられている。同様に、圧電コンポーネント２２は一方の側で管１４（コンポーネント２０の反対側に）に取り付けられ、他方の側ではコンポーネント１２に取り付けられている。
【００２２】
コンポーネント１２により画定された空間内に、Ｘ軸を有するガイド用の円筒形のコンポーネント２４を見る事ができる。この円筒形コンポーネントはコンポーネント１２の側壁１８の内壁に取付けられている。
【００２３】
後述するように、側面１８に対向する管１４の端部は、光ファイバ領域が圧縮された時、円筒形コンポーネントの内部に滑り込むことができるように、この円筒形コンポーネント２４の内側に位置し、この円筒形コンポーネントとの間に僅かにスペースを有している。
【００２４】
圧電コンポーネント２０及び２２を制御する手段２６を図２に示す。制御手段２６によってこれらのコンポーネント２０、２２が励起されると、コンポーネント２０、２２はＸ軸に垂直な方向に（図１の矢印Ｆ１及びＦ２）に伸び、コンポーネント１２は変形し、円筒形コンポーネント２４と管１４は互いの方向に（図１の矢印Ｆ３及びＦ４）に移動し、これによって管１４の先端部と円筒形コンポーネント２４の重なる部分が増加する。
【００２５】
光ファイバ領域４の一方の端は、コンポーネント１２の側面１６に取り付けられ、他方の端はこのコンポーネント１２の別の側面１８に取り付けることが条件である。
【００２６】
具体的には、図に示すように、これらの側面１６と１８はＸ軸の箇所にそれぞれ穴２８及び３０を有している。光ファイバ領域はこれらの穴の各々に取付けられる。前述したコンポーネント１２の変形により、光ファイバ領域の圧縮が起こる。
【００２７】
広帯域光源（図示しない）から放射された光Ｉが光ファイバ６の中に入ると、この光はブラッググレーティング２に到達する。ブラッググレーティング２は、このグレーティングのピッチに応じた波長を有する光Ｒを反射する。光ファイバはこのグレーティングによって反射されない光Ｔを伝播する。
【００２８】
光ファイバ領域４が圧縮されると、グレーティングのピッチ幅が減少し、反射光Ｒの波長が変化する。
【００２９】
図１及び図２の実施例において、圧縮時における光ファイバ領域のバックリングを防ぐ手段１０は、リング３２と弾性コンポーネント３４を有している。
【００３０】
コンポーネント３４は円環状スペーサであって、摩擦係数の低い弾性物質、好ましくはハチの巣状のポリテトラフルオロエチレンから作成される。
【００３１】
これらのリング３２は管１４の内部に積み重ねて配置される。これらのリングは光ファイバ領域４を取り囲み、弾性を有する円環状スペーサ３４により相互に間隔を保っている。
【００３２】
各円環状スペーサ３４は、２つのリングの互いに向き合う端にそれぞれ４５°の角度で形成された２つの面取り部３６を押圧することにより、これら隣接するリング３２の間にスペースを作っている。
【００３３】
このように光ファイバ領域４は、全リングの内部でガイドされており、これらのリングは管１４によって軸方向に保持され、これらのリングの軸方向の芯ズレを、例えば、±０．５μｍ以内に制限している。
【００３４】
全ての円環状の端部部品、即ち、ガスケット３４によって、リングの間に均等に配分された、軸周りの僅かな、特に長軸方向の遊びにより、圧縮時の光ファイバ領域４のバックリングを回避し得る。
【００３５】
更に、円環形状のガスケット３４を押圧する４５°の面取り部の存在により、ほぼ楕円形のコンポーネント１２によって必然的に生じる長軸方向の移動には関係無く、これらのリングは自己整列する。
【００３６】
コンポーネント１２の側面１６に最も近いリングをこの側面１６に取り付けることができ、コンポーネント１２の側面１８に最も近いリングをこの側面１８に取り付けることができるが、必須要件ではない。
【００３７】
既知の方法で、グレーティング２とは異なる温度補償用のブラッググレーティング３６を、光ファイバ６の圧力を受けない領域、例えば、光ファイバ領域４を取り付ける穴２８の内部に存在するファイバの領域に、設けることができる。
【００３８】
２つの圧電アクチュエータによって生じる変形が、ほぼ楕円形のコンポーネント１２によって増幅されることに注意されたい。この圧電アクチュエータを制御する為に開ループ構成を使用することができる。
【００３９】
しかしながら、好ましくは閉ループ構成を使用する（図２）。これを行う為、圧電コンポーネント２０及び２２の長軸方向の変形を可変コンデンサによって測定できる。このコンデンサの極版３８と４０は同軸である。
【００４０】
極板の一つ３８は、円筒形コンポーネント２４の内部をスライドする管１４の端部の外壁を金属化することにより作成できる。もう一つの極板４０は、このコンポーネント２４の内壁を金属化することから作成できる。
【００４１】
この場合、管１４とコンポーネント２４は、例えば剛性のプラスチック材からなる電気的絶縁物である。
【００４２】
可変コンデンサ３８−４０のキャパシタンスは、コンポーネント２４に対する管１４の端部の位置、即ち圧電コンポーネント２０と２２の長軸方向の変形の線形関数である。
【００４３】
プレート３８と４０は制御手段２６に電気的に接続され、長軸方向の変形に関する情報をこの制御手段に提供する。
【００４４】
この長軸方向の変形量を測定する一つの変形例は、ブラッググレーティング２によって反射された光Ｒの一部４２を、例えば光ファイバ６の内部に挿入される光カプラ（図示しない）を介して回収し、この光を図１の装置の外側に出して適切な光検出インターフェイス４４によって処理し、それにより制御手段２６に長軸方向の変形に関する情報を提供することである。
【００４５】
更に、圧電コンポーネント２０及び２２の所定の伸縮性に応じて、任意の位置において本デバイスを固定する手段４６が図２の実施例に設けられている。
【００４６】
これらの手段４６は、形状記憶合金から作られたリング又はスプリング４８を有している。このリング又はスプリングは、円筒形コンポーネント２４の端部の内壁側に取り付けられる。
【００４７】
図２の実施例において、この固定手段は、リング４８と管１４の端部の間に制動用リングを形成するもう１つのリング５０を有している。
【００４８】
図２に示すように、円筒形コンポーネント２４の端部は、リング４８とブレーキ用リング５０を支える肩部を有している。
【００４９】
リング４８によって可能になる阻止動作は、常温でこのリングの内径を減らす事によって行なわれる。
【００５０】
圧電コンポーネント２０及び２２によって起動される円筒形コンポーネント２４の自由運動を可能にするリング４８の拡大は、ジュール効果によって誘起される温度上昇によって起こり、これにより形状記憶合金の相転移が起こる。
【００５１】
リング４８の温度を上げるため、このリングは電気的接続５４を介して熱制御手段５２（電圧源）に接続される。
【００５２】
「学習済みの」直径の減少は、形状記憶合金の他の相、即ち拡大相に相当する「学習済みの」状態に戻す事によって回復可能である。
【００５３】
直径の減少は制御リング５０を締め付け、これにより円筒形コンポーネント２４を管１４にロックする。
【００５４】
形状記憶合金の両相の学習を必要としない別の実施例においては、リング４８と５０の組合わせに替えて、例えば、ポリマーから作られ、スプリングとして機能するクラッディング管と接続された形状記憶合金（ＳＭＡ）の結合が使用される。マルテンサイト相とオーステナイト相におけるＳＭＡのヤング率は異なるので、その断面積とヤング率の積がＳＭＡリングの同値の中間値である環状スプリングは阻止デバイスの「拡大した状態」又は、「閉じた」状態を制御することができる。
【００５５】
図３の実施例においては、光ファイバ領域４のバックリングを防止する手段１０は、互いに平行に且つＸ軸に垂直に管１４の内部に配置された剛性のワッシャ５６を有し、該光ファイバ領域はこれらのワッシャによって取り囲まれている。これらのワッシャは弾性コンポーネント５８によって互いに隔てられている。
【００５６】
これらの弾性コンポーネント５８はエラストマー材料から作られる単一のブロックを形成し、図３に示すように、光ファイバの領域４を封じ込め、コンポーネント１２の側面１６から側面１８まで伸びている。
【００５７】
この剛性のワッシャは管１４の内壁との間に僅かなスペースを有している。
【００５８】
ファイバ領域４が圧縮されると、ワッシャはＸ軸に沿って管１４でガイドされつつ移動する。
【００５９】
コンポーネント５８の一体成形は、光ファイバ領域４を組み込む単一の箇所にエラストマーを射出し、成形することにより製造できる。
【００６０】
更に、ワッシャは、軸方向のオフセットを制限するために、±０．５μｍの精度に機械加工される。これらのワッシャは成型の段階で接着によりエラストマーと一体化される。同じことがファイバ領域にも適用される。
【００６１】
図３の実施例においても、阻止手段４６が同様に使用され、図２の説明で述べた電気接続と制御手段（図示しない）がこの阻止手段に取り付けられる。
閉ループのフィードバック制御を圧電コンポーネント２０及び２２に対しても用いることができ、又本デバイスに、図２の説明において述べた同軸コンデンサ（図示しない）を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の目的であるデバイスの第一の実施例の概略図である。
【図２】図１のデバイスの部分概略図である。
【図３】本発明の目的であるデバイスの第二の実施例の概略部分図である。
【図１】
2006501496.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006501496.tif 000005
【国際調査報告】
2006501496.tif 000006
2006501496.tif 000007
2006501496.tif 000008
2006501496.tif 000009