(57)【要約】【課題】簡易な構成で光減衰量を所望に調整可能である光減衰器を提供すること。【解決手段】入力された光信号を減衰させて出力する光減衰器において、グレーデッドインデックスファイバ（ＧＩファイバ）と、ＧＩファイバの両端に接合されたシングルモードファイバ（ＳＭファイバ）と、ＧＩファイバの側面付近に設けられＧＩファイバを押圧して光減衰量を調整可能な押圧手段と、を設け、押圧手段によるＧＩファイバの変位量により、光減衰器を通過する光の減衰量を所望のように調整可能とする。【選択図】図１
2009210590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光信号を減衰させて出力する光減衰器であって、
グレーデッドインデックスファイバと、該グレーデッドインデックスファイバの両端に接合されたシングルモードファイバとからなるファイバ体と、
前記グレーデッドインデックスファイバの側面付近に設けられ、前記グレーデッドインデックスファイバの側面を押圧する押圧手段と、を備え、
前記押圧手段により押圧されて変位する前記グレーデッドインデックスファイバの変位量により、当該光減衰器を通過する光の減衰量を所望のように調整可能としたことを特徴とする光減衰器。
【請求項２】
前記ファイバ体が、コアレスファイバを含み、該コアレスファイバの両端において当該グレーデッドインデックスファイバが接合され、その両端にシングルモードファイバが接合されてなることを特徴とする請求項１記載の光減衰器。
【請求項３】
前記押圧手段が、ボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１または２記載の光減衰器。
【請求項４】
前記押圧手段が、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１または２記載の光減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の伝送品質を確保するため光信号強度の調節や光信号の遮断に用いられる光減衰器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信システム、光電送システム、波長多重通信等の発展に伴い種々の光モジュール等が多く使用されており、その使用用途としては、光アンプ、双方向用モジュール、光センサ等、多種多様に及んでいる。近年の光モジュールでは、波長多重通信のために光の量を調整、減衰させる機能が必要不可欠であり、このために、光減衰器が好適に用いられている。このような光減衰器としては、例えば、光減衰量が一定である固定タイプのものと、光減衰量を調整することができる可変タイプのものと、が提案されている。固定タイプの光減衰器では、一対の光ファイバを、互いの光軸がずれるように配置することにより、一方の光ファイバから出射された光信号の一部を他方の光ファイバに入射させないように規制して光量を減衰させるオフセットタイプのもの（特許文献１）や光ファイバをボビンに巻き付けて湾曲させ、この湾曲部から光を放出させることにより光量を減衰させる湾曲固定タイプのもの（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開２００１−２６４５４２号公報
【特許文献２】特開平２−１２９６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のような固定タイプの光減衰器において、２つのファイバをそれらの光軸をずらして光学的に接続させたオフセットタイプでは、接続の状態によって、特に光軸のずれ方によって減衰量が大きく変わってしまうという問題があった。また、ファイバをボビンに巻き付けて湾曲させた湾曲固定タイプでは、ボビン径がφ１０ｍｍ以下という非常に小さく曲げなければ所望の損失が発生しない。しかしながら、このタイプでは、光ファイバが局所的に大きく変形するので、変形部分に残留応力が生じるという問題があった。そのため、このタイプの光減衰器は、上記残留応力の滞留によって、光ファイバに応力集中が生じ、光ファイバにクラックが発生する場合があった。さらに、固定タイプ減衰器では、光減衰量を可変することができず、減衰量を変える場合には、光減衰量の異なる様々な光減衰器を準備して適宜変更しなければならず、費用が嵩むという問題があった。
【０００４】
そのため、２つの光ファイバ間において、フィルタ、ミラー、または光偏向器等を操作して光減衰量を変化させる可変タイプのものが提案されるようになった。しかし、このような可変タイプの光減衰器では、これらのフィルタ、ミラー、または光偏向器等の微調整が困難であり、そのため光減衰量の微調整が容易ではなかった。
【０００５】
本発明は、叙上に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で光減衰量を所望に調整可能である可変型の光減衰器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、グレーデッドインデックスファイバを押圧し湾曲させれば、中心から外側に向かって徐々に屈折率が変化する屈折率分布を有するグレーデッドインデックスファイバの特性により、当該グレーデッドインデックスファイバ内を通過する光をファイバ外部へ容易に放出することができ、当該原理を光減衰器に適用すれば、簡易な構成で、所望のように光減衰量を調整することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
したがって、本発明に係る光減衰器は、入力された光信号を減衰させて出力する光減衰器であって、グレーデッドインデックスファイバ（以下、ＧＩファイバと称する）と、該ＧＩファイバの両端に接合されたシングルモードファイバ（以下、ＳＭファイバと称する）とからなるファイバ体と、上記ＧＩファイバの側面付近に設けられ、上記ＧＩファイバの側面を押圧する押圧手段と、を備え、上記押圧手段により押圧されて変位するＧＩファイバの変位量により、当該光減衰器を通過する光の減衰量を所望のように調整可能であることを特徴とする。
【０００８】
また、上記構成において、上記ファイバ体が、コアレスファイバを含み、該コアレスファイバの両端において当該ＧＩファイバが接合され、その両端にＳＭファイバが接合されてなることを特徴とする。上記のようにコアレスファイバの両端にＧＩファイバが接合され、その両端にＳＭファイバが接合されてなるファイバ体では、コアレスファイバ部分に、屈折率差による界面が存在しないため、コアレスファイバの軸に対して非平行に進行する光は容易に外部に放出され、光の減衰を良好に行うことができる。
【０００９】
また、上記構成において、上記押圧手段が、ボイスコイルモータ、またはステッピングモータであることを特徴とする。ボイスコイルモータ、またはステッピングモータは、微小な変位を可能とするため、光減衰量を良好に調整することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光減衰器では、押圧手段によりＧＩファイバが押圧され光減衰量が増加し、一方押圧手段による押圧量を減少させれば光減衰量が減少するため、押圧手段により光減衰量を所望のように調整することができる。また、上述のように、ＧＩファイバの両端にＳＭファイバを接合したファイバ体を側方から押圧する構成であるため、本発明に係る光減衰器では構成が簡易であり、コンパクト化が容易である。
【００１１】
したがって、本発明によれば、簡易な構成で光減衰量を所望のように調整可能である可変型の光減衰器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る光減衰器は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＧＩファイバと、ＧＩファイバの両端に接合されたＳＭファイバとからなるファイバ体と、ＧＩファイバの側面付近に設けられ、ＧＩファイバの側面を押圧する押圧手段と、を含み、ファイバ体の両端にフェルール等を介して別の光ファイバ（不図示）に光学的に接続される。
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の光減衰器に関して詳細に説明する。しかしながら、以下に示す実施の形態は、本発明を例示するものであって、本発明はこれに限定されるものではない。なお、各図において、共通する部分、部材については同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１４】
(実施の形態１)
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る光減衰器１の上面図、図１（ｂ）は、その側面図である。本発明の実施の形態１に係る光減衰器１は、ＧＩファイバ２とＧＩファイバ２の両端に接合されたＳＭファイバ３とからなるファイバ体４と、ＧＩファイバ２の側面付近に設けられＧＩファイバ２の側面を押圧する押圧手段５と、これらを支持する支持体６であって直方体の中央上部に断面矩形の凹部１０が形成されてその両端にそれぞれファイバ体４を支持するためのファイバ支持部１１が形成されるとともに中央付近には押圧手段５を支持するための押圧手段支持部１２が形成された支持体６と、ファイバ体４、押圧手段５および支持体６を収容する筐体７と、を備え、筐体７の長手方向の対向面には、ファイバ体４が貫通する貫通孔１３が形成され、ファイバ体４は貫通孔１３を介して筐体７を貫通している。ここで、ファイバ体４のための筒状の被覆部１４を先に貫通孔１３に挿入して、被覆部１４内にファイバ体４を挿入してもよい。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、押圧手段５は、ＧＩファイバ２を側方から押圧してファイバ体４、特にＧＩファイバ２を湾曲させる。ファイバ体４を押圧して湾曲させることにより、湾曲部から光をファイバ体４の外に放出させることができ、光を減衰させることができる。
【００１６】
本発明の実施の形態１に係る光減衰器１において、押圧手段５は、支持体６の押圧手段支持部１２に設けられ、押圧手段支持部１２の両側に設けられた２つのファイバ支持部１１間において所望の位置に配置することができる。押圧手段５は、押圧手段５の可動部の押圧方向（すなわち可動方向）がファイバ体４の中心軸に対して略垂直となるように設けることが好ましいが、当該中心軸の垂直方向から傾斜して設けてもよい。
【００１７】
本発明の実施の形態１に係る光減衰器１においては、押圧手段５として、ボイスコイルモータを用いる。ボイスコイルモータ５は、磁界において通電コイルに発生する電磁力を利用したモータである。当該電磁力により摺動方向について推進力を得ることができる。
【００１８】
図２（ａ）、（ｂ）に、本実施の形態１に係るボイスコイルモータ５の概略図を示す。ボイスコイルモータ５は、図２（ａ）に示すように、有底円筒状のアウターヨーク２０と、アウターヨーク２０内に収容されアウターヨーク２０の内周面と対向離間してアウターヨーク２０の底面中央部２１に接合された円柱状のインナーヨーク２２と、アウターヨーク２０の内周面に沿ってインナーヨーク２２と離間して設けられた円筒状の永久磁石２３と、永久磁石２３とインナーヨーク２２との間に形成された円状の溝部２４に挿入され先端部分（筒状部分）２５にコイルが巻設されてなる有底円筒状のコイルボビン２６と、コイルボビン２６の底部の上面２７に垂直に設けられたシャフト２８と、を備える。ボイスコイルモータ５は、さらに、アウターヨーク２０の外径と略同一の外径を有する有底円筒状のカバー２９を有してカバー２９の無底側をアウターヨーク２０に接合してカバー２９により被覆してもよい。この場合、カバー２９の上部３０には、シャフト２８が貫通する貫通孔３１を設け、貫通孔３１を介してシャフト２８を貫通させる。さらにシャフト２８の上端には、貫通孔３１より径が大きなバネ係止部３２を設け、バネ係止部３２とカバー２９の上面との間およびカバー２９の下面とコイルボビン２６の上面との間にシャフト２８に沿って螺旋状のバネ３３、３４を配置させる。これにより、コイルへの通電時には、磁界中において発生する電磁力によって、コイルボビン２６およびこれに付随するシャフト２８を上方に移動させることができ、さらに、無通電時には、両バネ３３、３４の釣り合いの位置に戻すことができる。両バネ３３、３４の釣り合いの位置において、図１（ｂ）に示すように、バネ係止部３２の先端が本発明に係るファイバ体４の下側の側面に当接するよう配置することが好ましい。これにより、通電開始時間と光減衰が実際に開始される時間とのタイムラグを無くすことができる。
【００１９】
ボイスコイルモータ５は、電圧が印加されると、シャフト２８がＧＩファイバ２の軸方向と垂直な方向に動き、バネ係止部３２でもってＧＩファイバ２を湾曲させる。また、ボイスコイルモータ５は、ボイスコイルモータ５に印加される電圧により、連続的な変位が可能であり、本発明の光減衰器１に好適に用いることができる。
【００２０】
本発明の実施の形態１に係るファイバ体４において、ＧＩファイバ２は、コアの屈折率がその中心から外側に向かって緩やかに低くなるように、コアの屈折率分布が調整されたマルチモード光ファイバであり、屈折率分布ファイバとも呼ばれるものである。ＧＩファイバ２は、上記のように屈折率分布がコアの径により変化するため、ＧＩファイバ２の湾曲により、ＧＩファイバ２から光が漏れやすい。これは、ＧＩファイバ２は、外側に向かって徐々に屈折率が小さくなる中心軸対称の屈折率分布を備えるため、ＧＩファイバが曲げられると、外側の屈折率が曲げられる前の屈折率よりも大きくなり、コア内に光を閉じ込める効果が減少するからである。このようなコア内に閉じ込められない光は、ＧＩファイバ２のコアから外部に放出される。また、このような光の放出（漏れ）は、ＧＩファイバ２を湾曲させているため、ＧＩファイバ２とＳＭファイバ３との境界部で光軸ずれが生じ、該境界部でも光が外部に放出されやすい。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、光ファイバ体４の変位量が増加するに従って減衰量は２次関数的に増加する。図３（ａ）において、横軸はＧＩファイバの変位量（μｍ）であり、縦軸は光減衰器による減衰量（ｄＢ）である。上記変位量は、図３（ｂ）に示すように、ＧＩファイバに横から押圧力が掛かってＧＩファイバが変位した場合の最大変位位置と、ＧＩファイバに押圧力が掛かっておらずＧＩファイバが変位していない場合のＧＩファイバ側面の位置との差異である。予め測定した、変位量と減衰量との関係から、特定の減衰量に対応した変位量が推定でき、容易に所望の減衰量とすることができる。
【００２２】
ＧＩファイバ２は、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径は１２５μｍ、コア部の径は５０〜１２０μｍ程度であり、コア部に上述したような屈折率分布を有する。
【００２３】
本実施の形態１に係る光減衰器１のファイバ体４を構成するＳＭファイバ３は、屈折率の高いコア部とコア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による光の閉じ込めを利用することによってコア部内で光を伝送させる光導波体である。ＳＭファイバは、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径は１２５μｍ、コア部の径は１０μｍ程度である。
【００２４】
そして、ＧＩファイバ２とＳＭファイバ３は、たとえば熱による融着によって接合されることにより光ファイバ体４を構成している。このような熱による融着接合は、ＳＭファイバ３、ＧＩファイバ２の境界面に屈折率が変化するものを介在させることなく接合できるため、光の損失を低減するという観点から好適である。なお、ＳＭファイバ３、ＧＩファイバ２の接合は融着によるものに限られることなく、たとえば接着剤によって接合してもよい。
【００２５】
本実施の形態１に係る光減衰器１の支持体６は、直方体の中央上部に凹部１０が形成され、その両端にファイバ体４を支持するためのファイバ支持部１１が形成され、さらに中央付近には押圧手段５を支持するための押圧手段支持部１２が形成されている。支持体６は、如何なる材料から構成されていてもよいが、作製の観点からプラスティック材料、金属材料等から構成されていることが好ましい。ファイバ支持部１１には、ファイバ体４が接着剤８により接着固定されており、ファイバ体４が押圧手段５により下から押し上げられても外れないよう接着することが肝要である。このような接着剤８として、エポキシ樹脂系、アクリル系ＵＶ接着剤もしくはシリコン系接ＵＶ接着剤等を用いることができる。
【００２６】
本実施の形態１に係る支持体６において、押圧手段支持部１２の長手方向の長さＬは、３ｃｍ〜６ｃｍの範囲にあることが好ましい。Ｌが３ｃｍより小さいと、ファイバ体４を湾曲させたとき破損する虞があり、Ｌが６ｃｍより大きいと、ファイバ体４が湾曲しにくくなる。ファイバ支持部１１の高さＨは、押圧手段５を支持体６の押圧手段支持部１２に載置したとき、押圧手段５の最上部が、支持体６の両ファイバ支持部１１の上面に支持されたファイバ体４に当接されるように、選択される。
【００２７】
以上のように、本実施の形態１に係る光減衰器１によれば、ボイスコイルモータ５は、正確な位置決め制御を実現することができるので、光減衰量を所望のように調整することができる光減衰器とすることができる。
【００２８】
(実施の形態２)
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る光減衰器１０１の上面図、図４（ｂ）は、その側面図である。本発明の実施の形態２に係る光減衰器１０１では、押圧手段としてステッピングモータを用いているのに対し、本発明の実施の形態１に係る光減衰器１では押圧手段としてボイスコイルモータを用いている点で、本実施の形態１に係る光減衰器１と相違するが、その他の構成については同様である。
【００２９】
本発明の実施の形態２に係る光減衰器１おいて、押圧手段としてステッピングモータ１０５を用いる。ステッピングモータ１０５は、パルスモータとも呼ばれ、パルス信号を与えることによって所定の回転角度で動作するモータである。このようなステッピングモータ１０５の具体例として、例えば、永久磁石を用いたユニポーラ型ステッピングモータを用いて以下詳述する。図５は、本実施の形態２に係るステッピングモータ１０５の概略図である。中空円筒体１１０の内壁に８つのステータ１１１が周方向に設けられ、それぞれのステータ１１１にはコイル１１２が巻設されている。そして、中空円筒体１１０の中には、ロータ１１３が回転自在に設けられ、ロータ１１３の外周には８つの磁石１１４がＳ極とＮ極とが交互に外表に現れるように設けられている。静止状態（無電通状態）においては、８つのステータ１１１と８つの磁石１１４とは対向して位置し、この場合一組のステータ１１１と磁石１１４は、それぞれ、ロータ１１３の回転軸に対して放射状に位置する。所定のパルス信号を与えることにより所定の角度（例えば、４５°）だけ回転する。図４に示すように、ロータ１１３の先端には送りねじ１２０が設けられ、回転動作を摺動動作に変換することができる。
【００３０】
ステッピングモータ１０５は、２０μｍ、好ましくは１０μｍ、より好ましくは５μｍ刻みで変位可能であることが好ましい。これにより、光減衰量を微調整することができる。
【００３１】
本実施の形態２に係る光減衰器によれば、ステッピングモータ１０５は、正確な位置決め制御を実現することができるので、光減衰器の光減衰量を好適に調整することができ、実施の形態１に係る光減衰器と同様の光減衰器とすることができる。
【００３２】
(実施の形態３)
図６は、本発明の実施の形態３に係る光減衰器２０１の側面図である。本発明の実施の形態３に係る光減衰器２０１は、コアレスファイバを含むのに対し、本発明の実施の形態２に係る光減衰器１０１ではコアレスファイバを含まない点で、本実施の形態２に係る光減衰器１０１と相違するが、その他の構成については同様である。
【００３３】
本発明の実施の形態３に係る光減衰器２０１では、ファイバ体４が、コアレスファイバ２０８を含み、コアレスファイバ２０８の両端にＧＩファイバ２が接合され、さらにその両端にＳＭファイバ３が接合されて形成されている。コアレスファイバ２０８は、単一の屈折率を有し、コアとクラッドにより形成されるような屈折率変化を伴う界面を有さないことにより、コアレスファイバ２０８の中心軸に対して傾斜して進行する光については容易に外部に放出されやすい。そのため、コアレスファイバ２０８をＧＩファイバ２の間に備えることにより、光減衰量を容易に増加させることができる。この場合、オン／オフ効果に優れるため、光スイッチとしても有効に作用しうる。
【００３４】
コアレスファイバ２０８は外径についてＧＩファイバ２と同じであることが好ましく、そして、ＧＩファイバ２とＳＭファイバ３との接合の場合と同じく、熱による融着によってコアレスファイバ２０８とＧＩファイバ２とを接合することが好ましい。
【００３５】
本実施の形態３に係る光減衰器２０１によれば、光信号を放出させやすいコアレスファイバ２０８が含まれることにより、実施の形態２に係る光減衰器より光減衰量を増加させることができ、さらに信頼性の高い光減衰器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る光減衰器の上面図、図１（ｂ）は、その側面図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施の形態１に係るボイスコイルモータの断面図であり、図２（ｂ）は、その平面図である。
【図３】図３（ａ）は、ＧＩファイバの変位量（μｍ）と減衰量（ｄＢ）との関係を示したグラフであり、図３（ｂ）は、変位量を概略した図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る光減衰器の上面図、図４（ｂ）は、その側面図である。
【図５】本実施の形態２に係るステッピングモータの概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る光減衰器の側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、１０１、２０１  光減衰器
２  ＧＩファイバ
３  ＳＭファイバ
４  ファイバ体
５  押圧手段（ボイスコイルモータ）
６  支持体
７  筐体
８  接着剤
１１  ファイバ支持部
１２  押圧手段支持部
１３  貫通孔
１４  被覆部
２０  アウターヨーク
２１  底面中央部
２２  インナーヨーク
２３  永久磁石
２４  円状の溝部
２５  先端部分（筒状部分）
２６  コイルボビン
２７  コイルボビン底部の上面
２８  シャフト
２９  カバー
３０  カバーの上部
３１  貫通孔
３２  バネ係止部
３３、３４  バネ
１０５  ステッピングモータ
１１０  中空円筒体
１１１  ステータ
１１２  コイル
１１３  ロータ
１１４  磁石
１２０  送りねじ
２０８  コアレスファイバ
【図１】
2009210590.tif 000003
【図２】
2009210590.tif 000004
【図３】
2009210590.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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