JP3889266B2

JP3889266B2 - Variable optical attenuator

Info

Publication number: JP3889266B2
Application number: JP2001329739A
Authority: JP
Inventors: 健一郎浅野; 宏治大浦; 克敏甲本; 洋一久留宮; 英行細谷; 磨紀子横山
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2003131147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で用いられ、光パワーの減衰量を可変とすることができる可変光減衰器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年光ファイバ増幅器や高密度波長多重通信システムの開発に伴って、光ファイバ増幅器ステージ間での光パワーの同等化及び多重波長の同時減衰等の目的から、高出力光を制御することが必要となり、可変光減衰器の需要が高まっている。
この可変光減衰器としては、まず、光減衰効果を機械的な手段で実現したものがあり、例えば、光ファイバ端面の分離またはアライメントによるもの、光ファイバのマイクロベンディングによるもの、またはステッピングモーター駆動のブレードやフィルタによる光ビームの機械的干渉法によるものがある。
しかし、これらの機械的手段による可変光減衰器は、光減衰量を変化させるスピードの点で劣るという問題点があった。
【０００３】
一方、非機械的な手段による可変光減衰器として、熱光学効果型可変光減衰器や電気光学効果型可変光減衰器等が開発されている。
この熱光学効果型可変光減衰器の一例を図６に示す。図６中、符号１１は入力用光ファイバであり、この入力用光ファイバ１１は、光導波路１２が形成された基板１３の入力端に接続されている。この基板１３上には、分岐された一方の光導波路１２ａの両側に制御電極１４が設けら、基板１３の出力端には出力用光ファイバ１５が接続されている。
この熱光学効果型可変光減衰器においては、基板１３の屈折率は温度に依存するため、制御電極１４によって加熱された光導波路１２ａは、一方の光導波路１２ｂに対して光路長差を生じ、出力用光ファイバ１５に出力される出力光パワーは、これら２つの光導波路間の温度差に依存して減衰する。このように、制御電極１４による温度制御によって、光減衰量の調節が行われる。
【０００４】
次に、電気光学効果型可変光減衰器の一例を図７に示す。図７中、符号２１は入力用光ファイバであり、この入力用光ファイバ２１は、入力側コリメータ２２ａの入力端に接続されている。符号２２ｂは出力側コリメータであり、この出力側コリメータ２２ｂの出力端には、出力用光ファイバ２３が接続されている。入力側コリメータ２２ａと出力用コリメータ２２ｂとの間には、空間を隔てて電気光学素子２４が配置されている。
この電気光学効果型可変光減衰器においては、入力用光ファイバ２１からの入力光は、入力側コリメータ２２ａによって図７に示すようにコリメートされ、平行ビームとして電気光学素子２４に入射する。この電気光学素子２４の電界を調整することにより、電気光学素子２４を透過する光パワーが変化し、この透過光は出力側コリメータ２２ｂを介して集束されて出力用光ファイバ２３に出力される。このように、電気光学素子２４に加えられる電界の制御によって、光減衰量の調節が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した熱光学効果型可変光減衰器は、熱光学効果を生じさせるための基板を必要とするため、その構成上大型化してしまうという欠点がある。
また、電気光学効果型可変光減衰器は、独立した３つのパーツ、すなわちレンズ−素子−レンズを正確に且つ長期間安定に固定する必要があるため、構造、工法的にコストが高いという問題点と、光ビームを電気光学素子に透過させる際に光ビームが空気中を伝搬するため、空間にゴミ、湿気等が入らない構造にするため、信頼性を高くするにはコストがかかるといった問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、小型化が可能で、低コストで信頼性の高い可変光減衰器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ＧＲＩＮレンズに、その軸方向に対して直交する方向へ一つの方向からストレスを付与するためのストレス付与機構を設け、このストレス付与によって、前記ＧＲＩＮレンズの入力端に接続された光ファイバから入射され、前記ＧＲＩＮレンズを透過する光の焦点位置変動を生じさせることにより、出射端に接続された光ファイバに出力される光量を調節することを特徴とする可変光減衰器である。これにより、ＧＲＩＮレンズ内の焦点位置が敏感に変動し光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じて光減衰量を調整することができる可変光減衰器を実現することができる。請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変光減衰器において、前記ストレス付与機構は、ねじを操作して前記ＧＲＩＮレンズを押圧する手段であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の可変光減衰器において、前記ストレス付与機構は、ピエゾ素子により前記ＧＲＩＮレンズにストレスを付与する手段であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の可変光減衰器において、前記ストレス付与機構は、ストレス付与物質を温度変化させて、熱膨張によるストレスを前記ＧＲＩＮレンズに付与する手段であることを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の可変光減衰器において、前記温度変化は、ヒータまたはペルチェ素子によりなされることを特徴とする。請求項６記載の発明は、請求項１記載の可変光減衰器において、前記ＧＲＩＮレンズの径は、１２５〜１０００μｍであることを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求項１記載の可変光減衰器において、前記ＧＲＩＮレンズの長さは、光経路ピッチの半分の整数倍の長さであることを特徴とする。請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の可変光減衰器において、光減衰量の大小に応じて前記ＧＲＩＮレンズに付与されるストレス量を制御し、最適な光減衰量が得られるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１に、本発明の可変光減衰器の第１の例の構成を示す。
図１中、符号１は入力用光ファイバであり、この入力用光ファイバ１は、ＧＲＩＮレンズ２の入力端に接続されている。ＧＲＩＮレンズ２の出力端には、出力用光ファイバ３が接続されている。ＧＲＩＮレンズ２として、その径が１２５μｍ〜１０００μｍであり、光ファイバ径とほぼ同程度の太さのＧＲＩＮレンズが用いられる。このＧＲＩＮレンズ２と入力用光ファイバ１及び出力用光ファイバ３とは、光結合率が最大となるように入力用光ファイバ１及び出力用光ファイバ３の位置を調整して、接着または融着により固定されている。
【００１０】
ＧＲＩＮレンズ２は２つの支持具４によって支持され、この支持具４の底部は、ＧＲＩＮレンズ２を収納するケース５に接着等により固定されている。
符号６は、ＧＲＩＮレンズ２の上面側に設けられたねじであり、この例においては、このねじ６をモーターを用いて駆動し、または手動により操作することで直押し可動部７によりＧＲＩＮレンズ２の上面が押圧される。すなわち、この例においては、ねじ６と直押し可動部７によってＧＲＩＮレンズ２に曲げや圧縮応力等のストレスを付与するためのストレス付与機構が構成されている。
【００１１】
次に、この例の可変光減衰器の動作について説明する。
入力用光ファイバ１からＧＲＩＮレンズ２に入力された光は、ＧＲＩＮレンズ２の光軸方向に伝搬する。ＧＲＩＮレンズ２はストレス付与機構によってストレスを受けて、その形状や光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じてＧＲＩＮレンズ２内を透過する光の減衰量が変化する。ここでは、ねじ６の操作により、直押し可動部７からのＧＲＩＮレンズ２に対するストレス付与量が調節される。
この例においては、ＧＲＩＮレンズ２内での光経路ピッチの半分、すなわち０.５ピッチの整数倍の長さのＧＲＩＮレンズを使用することが好ましい。ＧＲＩＮレンズ２に入射した光はＧＲＩＮレンズ２中で広がり、０．２５ピッチの位置で光ビーム径が最大となる。光はその後集束し、０．５ピッチのところで焦点を結び、出力用光ファイバ３に出力される。
【００１２】
長さが０．５ピッチの整数倍のＧＲＩＮレンズを使用するのは、以下の理由のためである。通常のＧＲＩＮレンズを使用した光部品の場合には０．２５ピッチのレンズを使用するが、それは、ＧＲＩＮレンズのピッチ長が０．２５ピッチのときに光ファイバからＧＲＩＮレンズに入射した光が平行光となり、光機能素子をレンズ間に挟み込んでも損失増が少ないためである。
しかし、この例の可変光減衰器の場合、ＧＲＩＮレンズ間に光機能素子を挟み込むのではなく、ＧＲＩＮレンズ自体に可変光減衰機能をもたせているため、ＧＲＩＮレンズのピッチ長としては、０．５ピッチの整数倍のものを用いることによって、集束された光を出力用光ファイバに出力することができる。
ＧＲＩＮレンズ２にストレスがかかっていない場合には、理想的には、挿入損失は０ｄＢとなる。ただし、実際には、ＧＲＩＮレンズ２中での散乱、吸収等による損失や、光ファイバとＧＲＩＮレンズ２との接続時の位置ずれなどの要因により、０．２ｄＢ程度の挿入損失を生じる。
【００１３】
一方、ＧＲＩＮレンズ２にストレスがかかっている場合には、ＧＲＩＮレンズ２中において光が減衰するが、その理由について以下に説明する。
曲げ等のストレスによって光減衰量が変化する例として、光ファイバが知られている。光ファイバの場合、光導波構造があるため、光は導波路内に閉じ込められ、コアとの境界面で全反射しながら進行するが、これに曲げを生じると、光の全反射条件を満たさなくなるため光損失を生じる。
ＧＲＩＮレンズの場合にも、ストレスが付与されると、その形状が変化し、これによって焦点位置変動を生じて光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じてＧＲＩＮレンズ２の出力端から出力用光ファイバ３に出力される光量が変化する。また、ストレスをＧＲＩＮレンズ２に加えることにより、レンズ内部の屈折率分布が乱れることから、結果的に集光端での光ビーム形状が崩れることによる損失増が発生して光量変化をおこす。
【００１４】
ＧＲＩＮレンズ内では、ＧＲＩＮレンズの屈折率分布によって光ビーム径が拡大、集束する。このとき、光ビーム径が大きいほど、曲げ角度による焦点位置変動が大きくなる。
図２は、２つの対向するＧＲＩＮレンズ間に角度折れを生じる場合の光損失の計算結果をモードフィールド径が４２０μｍの場合について示したものであり、図３は、光ファイバとＧＲＩＮレンズ間に角度折れを生じる場合の光損失の計算結果をモードフィールド径が１０μｍの場合について示したものである。
これらの計算結果から、角度折れ量が０．１度の場合、光ビーム径が420μｍでは、６dBの損失増になるのに対し、光ビーム径が10μｍでは、0.00028dBしか損失増とならない。
【００１５】
このように、２つの対向するレンズ間に角度折れを生じる場合に、光ビーム径が大きいほど損失増加量が大きくなることから、１本の連続したＧＲＩＮレンズにストレスを付与して曲げ角度を生じさせることによっても、ＧＲＩＮレンズ内のビーム拡大部の波面に角度がつくことから、損失増加量が増大する。
従って、ＧＲＩＮレンズ２内において、光ビーム径が拡大されている領域では、曲げ角度に対する損失増加量が大きくなり、少しの角度変化で大きく光を減衰させることが可能となる。
【００１６】
次に、本発明の可変光減衰器の第２の例について説明する。
図４に、本発明の可変光減衰器の第２の例の構成を示す。
この例の可変光減衰器は、入力用光ファイバ１と出力用光ファイバ３とが接続されたＧＲＩＮレンズ２が、２つの支持具４によって支持されてケース５に収納されている点は第１の例と同様であるが、ストレス付与機構の構成が第１の例とは異なっている。
符号６はねじであり、このねじ６を操作することでスライド式可動部８によりＧＲＩＮレンズ２の上面のほぼ中央部が押圧される。すなわち、この例においては、ねじ６とスライド式可動部７とによってストレス付与機構が構成されている。
この例においても、光ファイバ径とほぼ同程度の径を有し、０.５ピッチの整数倍の長さのＧＲＩＮレンズを使用することが好ましい。
この例においては、ねじ６の操作により、スライド式可動部８からのＧＲＩＮレンズ２に対するストレス付与量が調節される。ＧＲＩＮレンズ２はその中央部においてストレス付与機構によってストレスを受けて、その形状や光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じてＧＲＩＮレンズ２内を透過する光の減衰量が変化する。
【００１７】
次に、本発明の可変光減衰器の第３の例について説明する。
図５に、本発明の可変光減衰器の第３の例の構成を示す。
この例の可変光減衰器は、入力用光ファイバ１と出力用光ファイバ３とが接続されたＧＲＩＮレンズ２が、支持具４によって支持されてケース５に収納されている点と、ストレス付与機構がねじ６とスライド式可動部８とからなる点は第２の例と同様であるが、ＧＲＩＮレンズ２の支持の手段とスライド式可動部８が設けられる位置が第２の例とは異なっている。
この例においては、支持具４はＧＲＩＮレンズ２下面の一端のみを支持している。また、スライド式可動部８はＧＲＩＮレンズ２の上面の他の一端を押圧することにより、ストレス付与機構として機能する。
この例においても、光ファイバ径とほぼ同程度の径を有し、０.５ピッチの整数倍の長さのＧＲＩＮレンズを使用することが好ましい。
この例においては、ねじ６の操作により、スライド式可動部８からのＧＲＩＮレンズ２に対するストレス付与量が調節される。ＧＲＩＮレンズ２は例えば入力端に近い側においてストレス付与機構によってストレスを受けて、その形状や光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じてＧＲＩＮレンズ２内を透過する光の減衰量が変化する。
【００１８】
ＧＲＩＮレンズ２にストレスを付与するためのストレス付与機構としては、以上説明した例の他にも、以下の例を用いることができる。
その１つは、ピエゾ素子を用いてストレスを付与する手段であり、ピエゾ素子に電界を付加することにより、ＧＲＩＮレンズ２にストレスを付与することができる。
他の１つは、ＧＲＩＮレンズ２にストレスを付与するためのストレス付与物質として金属等の熱膨張係数の大きい物質を用い、この物質をヒータまたはペルチェ素子等を用いて温度変化させて熱膨張によるストレスを生じさせるものである。
また、以上に説明した以外の手段によっても、ＧＲＩＮレンズ２にストレスを付与することができるものであれば、他の例によってもよい。
さらに、光減衰量に関する情報をフィードバックして、光減衰量の大小に応じてＧＲＩＮレンズ２に付与されるストレス量を制御し、最適な光減衰量を得るようにすることも可能である。
【００１９】
この例の可変光減衰器によると、ＧＲＩＮレンズ２にストレスを付与するためのストレス付与機構を設け、光ファイバ径と同程度の径を持つＧＲＩＮレンズ２に対しストレスを付与することによって、ＧＲＩＮレンズ２内の焦点位置が敏感に変動し光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じて光減衰量を調節することができる可変光減衰器を実現することができる。
また、光ファイバ径と同程度の径を持つＧＲＩＮレンズ２を用いるため、小型化が可能で、低コストの可変光減衰器を実現することができる。
また、光ビームが空気中を伝搬することがないため、信頼性の高い可変光減衰器を実現することができる。
さらに、付与されるストレスに対して敏感に光減衰量を調節することができるため、小さなストレス量で光減衰を実現することが可能であり、ストレス付与部を制御するための電力等の動力を少なくして所望の光減衰量が得られる可変光減衰器を実現することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＧＲＩＮレンズにストレスを付与するためのストレス付与機構を設け、光ファイバ径と同程度の径を持つＧＲＩＮレンズに対しストレスを付与することによって、ＧＲＩＮレンズ内の焦点位置が敏感に変動し光ビーム集光位置が変化するため、ストレス付与量に応じて光減衰量を調節することができる可変光減衰器を実現することができる。
また、光ファイバ径と同程度の径を持つＧＲＩＮレンズを用いるため、小型化が可能で、低コストの可変光減衰器を実現することができる。
また、光ビームが空気中を伝搬することがなく、構成部品を少なくできることから、信頼性の高い可変光減衰器を実現することができる。
さらに、付与されるストレスに対して敏感に光減衰量を調節することができるため、小さなストレス量で光減衰を実現することが可能であり、ストレス付与部を制御するための電力等の動力を少なくして所望の光減衰量が得られる可変光減衰器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変光減衰器の第１の例を示す図である。
【図２】ＧＲＩＮレンズ間の角度折れによる光損失を示す図である。
【図３】光ファイバとＧＲＩＮレンズ間の角度折れによる光損失を示す図である。
【図４】本発明の可変光減衰器の第２の例を示す図である。
【図５】本発明の可変光減衰器の第３の例を示す図である。
【図６】従来の可変光減衰器の一例を示す図である。
【図７】従来の可変光減衰器の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１…入力用光ファイバ、２…ＧＲＩＮレンズ、３…出力用光ファイバ、
４…支持具、５…ケース、６…ねじ、７…直押し可動部、８…スライド式可動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable optical attenuator that is used in the field of optical communication and can vary the amount of attenuation of optical power.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of optical fiber amplifiers and high-density wavelength multiplexing communication systems, it is necessary to control high-power light for the purposes of equalizing optical power between optical fiber amplifier stages and simultaneous attenuation of multiple wavelengths. There is an increasing demand for variable optical attenuators.
As this variable optical attenuator, first, there is one in which the optical attenuation effect is realized by mechanical means, for example, by separation or alignment of optical fiber end faces, by optical fiber microbending, or by stepping motor drive. There is a method using a mechanical interference method of a light beam by a blade or a filter.
However, the variable optical attenuator using these mechanical means has a problem that it is inferior in terms of the speed at which the optical attenuation is changed.
[0003]
On the other hand, thermo-optic effect type variable optical attenuators and electro-optic effect type variable optical attenuators have been developed as variable optical attenuators using non-mechanical means.
An example of this thermo-optic effect type variable optical attenuator is shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 11 denotes an input optical fiber, and this input optical fiber 11 is connected to the input end of the substrate 13 on which the optical waveguide 12 is formed. On this substrate 13, control electrodes 14 are provided on both sides of one branched optical waveguide 12 a, and an output optical fiber 15 is connected to the output end of the substrate 13.
In this thermo-optic effect type variable optical attenuator, since the refractive index of the substrate 13 depends on temperature, the optical waveguide 12a heated by the control electrode 14 produces an optical path length difference with respect to one optical waveguide 12b. The output optical power output to the output optical fiber 15 is attenuated depending on the temperature difference between these two optical waveguides. As described above, the light attenuation is adjusted by the temperature control by the control electrode 14.
[0004]
Next, an example of an electro-optic effect type variable optical attenuator is shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 21 denotes an input optical fiber, and this input optical fiber 21 is connected to the input end of the input side collimator 22a. Reference numeral 22b denotes an output side collimator, and an output optical fiber 23 is connected to an output end of the output side collimator 22b. An electro-optic element 24 is disposed between the input-side collimator 22a and the output collimator 22b with a space therebetween.
In this electro-optic effect type variable optical attenuator, the input light from the input optical fiber 21 is collimated as shown in FIG. 7 by the input-side collimator 22a and enters the electro-optic element 24 as a parallel beam. By adjusting the electric field of the electro-optic element 24, the optical power transmitted through the electro-optic element 24 changes, and this transmitted light is focused through the output-side collimator 22b and output to the output optical fiber 23. As described above, the amount of light attenuation is adjusted by controlling the electric field applied to the electro-optic element 24.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described thermo-optic effect type variable optical attenuator requires a substrate for producing a thermo-optic effect, and thus has a drawback that it is increased in size due to its configuration.
In addition, the electro-optic effect type variable optical attenuator has a problem of high cost in terms of structure and construction method because it is necessary to fix three independent parts, that is, lens-element-lens accurately and stably for a long period of time. In addition, when the light beam is transmitted through the electro-optic element, the light beam propagates in the air, so that the structure does not contain dust, moisture, etc., and it is costly to increase reliability. was there.
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a variable optical attenuator that can be miniaturized and is low in cost and high in reliability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is provided with a stress applying mechanism for applying stress from one direction to the GRIN lens in a direction orthogonal to the axial direction thereof. The amount of light output to the optical fiber connected to the output end is adjusted by causing a change in the focal position of the light incident from the optical fiber connected to the input end of the GRIN lens and transmitted through the GRIN lens. This is a variable optical attenuator. Thereby, since the focal position in the GRIN lens changes sensitively and the light beam condensing position changes, it is possible to realize a variable optical attenuator that can adjust the amount of light attenuation according to the amount of stress applied. According to a second aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the first aspect, the stress applying mechanism is a means for operating the screw to press the GRIN lens.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the first aspect, the stress applying mechanism is means for applying stress to the GRIN lens by a piezo element.
According to a fourth aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the first aspect, the stress applying mechanism is a means for applying a stress due to thermal expansion to the GRIN lens by changing the temperature of the stress applying substance. Features.
[0008]
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the fourth aspect, the temperature change is made by a heater or a Peltier element. A sixth aspect of the present invention is the variable optical attenuator according to the first aspect, wherein the GRIN lens has a diameter of 125 to 1000 μm. According to a seventh aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to the first aspect, the length of the GRIN lens is an integral multiple of half the optical path pitch. According to an eighth aspect of the present invention, in the variable optical attenuator according to any one of the first to seventh aspects, the amount of stress applied to the GRIN lens is controlled in accordance with the amount of optical attenuation, and the optimum It is characterized in that light attenuation can be obtained.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 shows the configuration of a first example of the variable optical attenuator of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an input optical fiber, and this input optical fiber 1 is connected to the input end of the GRIN lens 2. An output optical fiber 3 is connected to the output end of the GRIN lens 2. As the GRIN lens 2, a GRIN lens having a diameter of 125 μm to 1000 μm and a thickness approximately the same as the optical fiber diameter is used. The GRIN lens 2 and the input optical fiber 1 and the output optical fiber 3 are bonded or fused by adjusting the positions of the input optical fiber 1 and the output optical fiber 3 so that the optical coupling rate is maximized. It is fixed by.
[0010]
The GRIN lens 2 is supported by two supports 4, and the bottom of the support 4 is fixed to a case 5 that houses the GRIN lens 2 by bonding or the like.
Reference numeral 6 denotes a screw provided on the upper surface side of the GRIN lens 2. In this example, the screw 6 is driven using a motor or is manually operated so that the GRIN lens 2 is directly pressed by the movable portion 7. The upper surface of is pressed. That is, in this example, a stress applying mechanism for applying stress such as bending or compressive stress to the GRIN lens 2 is configured by the screw 6 and the direct pressing movable portion 7.
[0011]
Next, the operation of the variable optical attenuator of this example will be described.
The light input from the input optical fiber 1 to the GRIN lens 2 propagates in the optical axis direction of the GRIN lens 2. Since the GRIN lens 2 is stressed by the stress applying mechanism and its shape and light beam condensing position change, the attenuation amount of the light transmitted through the GRIN lens 2 changes according to the stress applying amount. Here, the amount of stress applied to the GRIN lens 2 from the direct pressing movable portion 7 is adjusted by operating the screw 6.
In this example, it is preferable to use a GRIN lens having a length that is half the optical path pitch in the GRIN lens 2, that is, an integral multiple of 0.5 pitch. The light incident on the GRIN lens 2 spreads in the GRIN lens 2 and the light beam diameter becomes maximum at a position of 0.25 pitch. The light is then focused, focused at 0.5 pitch, and output to the output optical fiber 3.
[0012]
The reason why the GRIN lens whose length is an integral multiple of 0.5 pitch is used is as follows. In the case of an optical component using a normal GRIN lens, a lens of 0.25 pitch is used. This is because the light incident on the GRIN lens from the optical fiber is parallel when the pitch length of the GRIN lens is 0.25 pitch. This is because light increases and loss increases even when the optical functional element is sandwiched between lenses.
However, in the case of the variable optical attenuator of this example, since the optical functional element is not sandwiched between the GRIN lenses but the variable optical attenuating function is provided in the GRIN lens itself, the pitch length of the GRIN lens is 0.5. By using an integral multiple of the pitch, the focused light can be output to the output optical fiber.
If the GRIN lens 2 is not stressed, the insertion loss is ideally 0 dB. However, in actuality, an insertion loss of about 0.2 dB occurs due to factors such as loss due to scattering and absorption in the GRIN lens 2 and misalignment when the optical fiber and the GRIN lens 2 are connected.
[0013]
On the other hand, when the GRIN lens 2 is stressed, light is attenuated in the GRIN lens 2, and the reason will be described below.
An optical fiber is known as an example in which the amount of light attenuation changes due to stress such as bending. In the case of an optical fiber, since there is an optical waveguide structure, the light is confined in the waveguide and travels while being totally reflected at the interface with the core, but if this is bent, the total reflection condition of light is not satisfied. Therefore, optical loss occurs.
In the case of the GRIN lens as well, when stress is applied, the shape changes, thereby causing a change in the focal position and the light beam converging position to change. Therefore, the output end of the GRIN lens 2 is changed according to the amount of stress applied. The amount of light output from the optical fiber 3 to the output optical fiber 3 changes. Further, applying stress to the GRIN lens 2 disturbs the refractive index distribution inside the lens, resulting in an increase in loss due to the collapse of the light beam shape at the condensing end, resulting in a change in light quantity.
[0014]
In the GRIN lens, the light beam diameter is enlarged and focused by the refractive index distribution of the GRIN lens. At this time, the larger the light beam diameter, the larger the focal position variation due to the bending angle.
FIG. 2 shows the calculation result of the optical loss when the angle bend occurs between two opposing GRIN lenses when the mode field diameter is 420 μm. FIG. 3 shows the angle between the optical fiber and the GRIN lens. The calculation result of the optical loss when bending occurs is shown for a mode field diameter of 10 μm.
From these calculation results, when the angle bend amount is 0.1 degree, the loss increases by 6 dB when the light beam diameter is 420 μm, whereas the loss increases only by 0.00028 dB when the light beam diameter is 10 μm.
[0015]
Thus, when an angle bend occurs between two opposing lenses, the amount of increase in loss increases as the light beam diameter increases, so that a bending angle is generated by applying stress to one continuous GRIN lens. This also increases the loss increase amount because the wave front of the beam expanding portion in the GRIN lens is angled.
Accordingly, in the region where the light beam diameter is enlarged in the GRIN lens 2, the amount of increase in the loss with respect to the bending angle becomes large, and light can be attenuated greatly with a slight angle change.
[0016]
Next, a second example of the variable optical attenuator of the present invention will be described.
FIG. 4 shows the configuration of a second example of the variable optical attenuator of the present invention.
The variable optical attenuator of this example is that the GRIN lens 2 to which the input optical fiber 1 and the output optical fiber 3 are connected is supported by two supports 4 and accommodated in the case 5. However, the configuration of the stress application mechanism is different from that of the first example.
Reference numeral 6 denotes a screw. By operating the screw 6, the substantially central portion of the upper surface of the GRIN lens 2 is pressed by the sliding movable portion 8. That is, in this example, the stress applying mechanism is constituted by the screw 6 and the sliding movable portion 7.
Also in this example, it is preferable to use a GRIN lens having a diameter substantially the same as the diameter of the optical fiber and having a length that is an integral multiple of 0.5 pitch.
In this example, the amount of stress applied to the GRIN lens 2 from the sliding movable unit 8 is adjusted by operating the screw 6. The GRIN lens 2 is stressed by the stress applying mechanism at the center thereof, and its shape and the light beam condensing position change. Therefore, the attenuation amount of light transmitted through the GRIN lens 2 changes according to the stress applying amount. .
[0017]
Next, a third example of the variable optical attenuator of the present invention will be described.
FIG. 5 shows the configuration of a third example of the variable optical attenuator of the present invention.
The variable optical attenuator of this example includes a GRIN lens 2 to which an input optical fiber 1 and an output optical fiber 3 are connected, supported by a support 4 and housed in a case 5, and a stress applying mechanism. Is similar to the second example in that the screw 6 and the sliding movable part 8 are formed, but the means for supporting the GRIN lens 2 and the position where the sliding movable part 8 is provided are different from the second example. Yes.
In this example, the support 4 supports only one end of the lower surface of the GRIN lens 2. Further, the sliding movable portion 8 functions as a stress applying mechanism by pressing the other end of the upper surface of the GRIN lens 2.
Also in this example, it is preferable to use a GRIN lens having a diameter substantially the same as the diameter of the optical fiber and having a length that is an integral multiple of 0.5 pitch.
In this example, the amount of stress applied to the GRIN lens 2 from the sliding movable unit 8 is adjusted by operating the screw 6. For example, the GRIN lens 2 is stressed by a stress applying mechanism on the side close to the input end, and its shape and light beam condensing position change. Therefore, the amount of attenuation of light transmitted through the GRIN lens 2 according to the amount of stress applied Changes.
[0018]
In addition to the examples described above, the following examples can be used as a stress application mechanism for applying stress to the GRIN lens 2.
One of them is means for applying stress using a piezo element, and stress can be applied to the GRIN lens 2 by applying an electric field to the piezo element.
The other one uses a material having a large coefficient of thermal expansion, such as a metal, as a stress applying material for applying stress to the GRIN lens 2, and changes the temperature of this material using a heater or a Peltier element, etc. It causes stress.
Further, other examples may be used as long as they can apply stress to the GRIN lens 2 by means other than those described above.
Furthermore, it is also possible to feed back information on the light attenuation amount and control the amount of stress applied to the GRIN lens 2 according to the magnitude of the light attenuation amount so as to obtain an optimum light attenuation amount.
[0019]
According to the variable optical attenuator of this example, the GRIN lens 2 is provided with a stress applying mechanism for applying stress, and the GRIN lens 2 having the same diameter as that of the optical fiber is applied with the GRIN lens. Since the focal position in 2 changes sensitively and the light beam condensing position changes, it is possible to realize a variable optical attenuator that can adjust the amount of light attenuation according to the amount of stress applied.
In addition, since the GRIN lens 2 having a diameter approximately equal to the diameter of the optical fiber is used, the size can be reduced and a low-cost variable optical attenuator can be realized.
Further, since the light beam does not propagate in the air, a highly reliable variable optical attenuator can be realized.
Furthermore, since the amount of light attenuation can be adjusted sensitively to the applied stress, light attenuation can be realized with a small amount of stress, and power such as electric power for controlling the stress applying unit can be achieved. It is possible to realize a variable optical attenuator that can obtain a desired amount of optical attenuation with less.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a stress applying mechanism for applying stress to the GRIN lens is provided, and stress is applied to the GRIN lens having a diameter similar to the diameter of the optical fiber, so that the inside of the GRIN lens Since the focal position of the light beam fluctuates sensitively and the light beam condensing position changes, it is possible to realize a variable optical attenuator that can adjust the amount of light attenuation according to the amount of stress applied.
In addition, since a GRIN lens having a diameter similar to that of the optical fiber is used, it is possible to reduce the size and realize a low-cost variable optical attenuator.
In addition, since the light beam does not propagate in the air and the number of components can be reduced, a highly reliable variable optical attenuator can be realized.
Furthermore, since the amount of light attenuation can be adjusted sensitively to the applied stress, light attenuation can be realized with a small amount of stress, and power such as electric power for controlling the stress applying unit can be achieved. It is possible to realize a variable optical attenuator that can obtain a desired amount of optical attenuation with less.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first example of a variable optical attenuator of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing light loss due to angular breakage between GRIN lenses.
FIG. 3 is a diagram showing optical loss due to an angle break between an optical fiber and a GRIN lens.
FIG. 4 is a diagram showing a second example of the variable optical attenuator of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a third example of the variable optical attenuator of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a conventional variable optical attenuator.
FIG. 7 is a diagram showing another example of a conventional variable optical attenuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input optical fiber, 2 ... GRIN lens, 3 ... Output optical fiber,
4 ... support tool, 5 ... case, 6 ... screw, 7 ... direct-pressing movable part, 8 ... sliding-type moving part

Claims

ＧＲＩＮレンズに、その軸方向に対して直交する方向へ一つの方向からストレスを付与するためのストレス付与機構を設け、このストレス付与によって、前記ＧＲＩＮレンズの入力端に接続された光ファイバから入射され、前記ＧＲＩＮレンズを透過する光の焦点位置変動を生じさせることにより、出射端に接続された光ファイバに出力される光量を調節することを特徴とする可変光減衰器。The GRIN lens is provided with a stress applying mechanism for applying stress from one direction in a direction orthogonal to the axial direction thereof, and is incident from an optical fiber connected to the input end of the GRIN lens by applying the stress. , by causing the focal position variation of the light transmitted through the GRIN lens, the variable optical attenuator, characterized in that adjusting the amount of light output to an optical fiber connected to the exit end.

前記ストレス付与機構は、ねじを操作して前記ＧＲＩＮレンズを押圧する手段であることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰器。 2. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the stress applying mechanism is means for operating the screw to press the GRIN lens.

前記ストレス付与機構は、ピエゾ素子により前記ＧＲＩＮレンズにストレスを付与する手段であることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰器。 2. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the stress applying mechanism is means for applying stress to the GRIN lens by a piezo element.

前記ストレス付与機構は、ストレス付与物質を温度変化させて、熱膨張によるストレスを前記ＧＲＩＮレンズに付与する手段であることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰器。 2. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the stress applying mechanism is means for applying a stress due to thermal expansion to the GRIN lens by changing a temperature of a stress applying substance.

前記温度変化は、ヒータまたはペルチェ素子によりなされることを特徴とする請求項４記載の可変光減衰器。 The variable optical attenuator according to claim 4, wherein the temperature change is made by a heater or a Peltier element.

前記ＧＲＩＮレンズの径は、１２５〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰器。The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the GRIN lens has a diameter of 125 to 1000 μm.

前記ＧＲＩＮレンズの長さは、光経路ピッチの半分の整数倍の長さであることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰器。2. The variable optical attenuator according to claim 1, wherein the length of the GRIN lens is an integral multiple of half the optical path pitch.

光減衰量の大小に応じて前記ＧＲＩＮレンズに付与されるストレス量を制御し、最適な光減衰量が得られるようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の可変光減衰器。8. The amount of stress applied to the GRIN lens is controlled according to the amount of light attenuation so that an optimum light attenuation can be obtained. Variable optical attenuator.