JPH0618791A - 光減衰器 - Google Patents
光減衰器Info
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- JPH0618791A JPH0618791A JP5060962A JP6096293A JPH0618791A JP H0618791 A JPH0618791 A JP H0618791A JP 5060962 A JP5060962 A JP 5060962A JP 6096293 A JP6096293 A JP 6096293A JP H0618791 A JPH0618791 A JP H0618791A
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- disk
- light beam
- light
- wedge
- attenuating
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
- G02B6/266—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting the optical element being an attenuator
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】減衰すべき光の偏光に左右されず、減衰を連続
的に、且つ迅速に可変でき、また製造が簡単な光減衰器
を提供すること。 【構成】光ファイバ１から出た光ビーム５の強度を調節
する光減衰器は、吸光物質のウエッジ状減衰デイスク16
と、ウエッジ状で16に取付けられた透明ディスク15とよ
り成る。異なる減衰量を得るために、16と15とはモータ
14により軸13の回わりで回転される。16を回転すると、
ビーム５が16を通過する厚さ、したがって減衰量は連続
的に可変される。通過光はコーナキューブ８で反射し、
15と16を２回通過することになる。２回の通過により、
屈折率に基づくビーム偏向は補償され、減衰された出力
光は減衰デイスク16すべての角変方位において光ファイ
バ中に結合する。
的に、且つ迅速に可変でき、また製造が簡単な光減衰器
を提供すること。 【構成】光ファイバ１から出た光ビーム５の強度を調節
する光減衰器は、吸光物質のウエッジ状減衰デイスク16
と、ウエッジ状で16に取付けられた透明ディスク15とよ
り成る。異なる減衰量を得るために、16と15とはモータ
14により軸13の回わりで回転される。16を回転すると、
ビーム５が16を通過する厚さ、したがって減衰量は連続
的に可変される。通過光はコーナキューブ８で反射し、
15と16を２回通過することになる。２回の通過により、
屈折率に基づくビーム偏向は補償され、減衰された出力
光は減衰デイスク16すべての角変方位において光ファイ
バ中に結合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ビームの強さを減衰す
るための光減衰器に関する。かかる減衰器は例えば光フ
ァイバに沿って送出される光の強さを調整するためのフ
ァイバ光学系に使用される。
るための光減衰器に関する。かかる減衰器は例えば光フ
ァイバに沿って送出される光の強さを調整するためのフ
ァイバ光学系に使用される。
【０００２】
【従来技術とその問題点】上述した種類の光減衰器はド
イツ特許公開第DE-A-3613688に開示されている。この周
知の減衰器はフィルタ要素の回転角とともに密度が変化
する減衰層にコーティングされた回転可能なフィルタ要
素からなる。この減衰層は通常フィルタ要素の外周に沿
ってその厚さが連続的に増大する金属コーティングであ
る。このフィルタ要素の回転角を調整することによって
異なる減衰率を調整することができる。フィルタ要素へ
の金属コーティングを要求される精度で行うには、かな
りの労力を要し時間がかかり、したがって減衰器のコス
トが上昇する。さらに、非常に高い減衰量が必要である
とき、また減衰すべきビームが非常に強いとき問題が発
生する。このような場合、減衰層はフィルタ要素から離
れることができるように多量のエネルギーを放散しなけ
ればならない。
イツ特許公開第DE-A-3613688に開示されている。この周
知の減衰器はフィルタ要素の回転角とともに密度が変化
する減衰層にコーティングされた回転可能なフィルタ要
素からなる。この減衰層は通常フィルタ要素の外周に沿
ってその厚さが連続的に増大する金属コーティングであ
る。このフィルタ要素の回転角を調整することによって
異なる減衰率を調整することができる。フィルタ要素へ
の金属コーティングを要求される精度で行うには、かな
りの労力を要し時間がかかり、したがって減衰器のコス
トが上昇する。さらに、非常に高い減衰量が必要である
とき、また減衰すべきビームが非常に強いとき問題が発
生する。このような場合、減衰層はフィルタ要素から離
れることができるように多量のエネルギーを放散しなけ
ればならない。
【０００３】上述した種類の光減衰器に発生するもう一
つの問題点は、減衰が光ビームの偏光に左右されるとい
う点である。このような偏光に対する依存は減衰層内の
異方性によって起こる。この異方性は、金属が基板上に
蒸着され、蒸着された金属粒子が選択方位に向けられる
製造工程によって発生する。この影響は、偏光がファイ
バの曲がりあるいはねじれによって変化することがあ
り、それによって減衰に望ましくない変化が発生するフ
ァーバ光学系の場合特に問題になる。
つの問題点は、減衰が光ビームの偏光に左右されるとい
う点である。このような偏光に対する依存は減衰層内の
異方性によって起こる。この異方性は、金属が基板上に
蒸着され、蒸着された金属粒子が選択方位に向けられる
製造工程によって発生する。この影響は、偏光がファイ
バの曲がりあるいはねじれによって変化することがあ
り、それによって減衰に望ましくない変化が発生するフ
ァーバ光学系の場合特に問題になる。
【０００４】本発明の目的は上記の問題を解決し、減衰
が、減衰すべき光の偏光に左右されない調整可能な光減
衰器を提供することである。
が、減衰すべき光の偏光に左右されない調整可能な光減
衰器を提供することである。
【０００５】本発明によれば、減衰器は、減衰すべき光
ビームが通過する吸光性材料でできたウェッジ状のディ
スクと、減衰器ディスクの角位置の変化に伴って、通過
する光ビームの減衰が変化するようにこの減衰ディスク
を軸の回りで回転させる手段とからなる。
ビームが通過する吸光性材料でできたウェッジ状のディ
スクと、減衰器ディスクの角位置の変化に伴って、通過
する光ビームの減衰が変化するようにこの減衰ディスク
を軸の回りで回転させる手段とからなる。
【０００６】光学的密度の変化する金属コーティングに
よって減衰が達成される従来の減衰器と異なり、本発明
は光ビームが通過する材料の有効厚を変えることによっ
て異なる減衰率を達成する。かかる厚さの変更は、ディ
スク中をビームが進む光路の長さ、したがって減衰が回
転角の変化とともに変化するように、ウェッジ状のディ
スクをある軸の回りで回転させることによって達成され
る。このウェッジは選択方位を持たない等方性材料でで
きているため、本発明の減衰器は光ビームの偏光には影
響されない。
よって減衰が達成される従来の減衰器と異なり、本発明
は光ビームが通過する材料の有効厚を変えることによっ
て異なる減衰率を達成する。かかる厚さの変更は、ディ
スク中をビームが進む光路の長さ、したがって減衰が回
転角の変化とともに変化するように、ウェッジ状のディ
スクをある軸の回りで回転させることによって達成され
る。このウェッジは選択方位を持たない等方性材料でで
きているため、本発明の減衰器は光ビームの偏光には影
響されない。
【０００７】本発明に関係して用いる“ウェッジ状ディ
スク”という表現は、三角形の断面を有するディスクに
は限定されず、断面に沿って吸光材料の厚さが増すもの
であれば他の断面形状のディスクであってもよい。
スク”という表現は、三角形の断面を有するディスクに
は限定されず、断面に沿って吸光材料の厚さが増すもの
であれば他の断面形状のディスクであってもよい。
【０００８】異なる減衰率が回転運動によって調整され
るため、異なる減衰を非常に迅速に調整することができ
る。さらに、減衰器は金属コーティングを必要としない
ため、低コストで製造することができる。本発明の他の
利点は、レーザ光のような可干渉光を減衰するときに発
生する可能性のある干渉効果を防止することである。干
渉効果は主として可干渉光が界面から反射され、反射ビ
ームがもとのビームに重畳されるとき発生する。かかる
干渉効果によって入射光の波長によっては減衰器内部に
消光が起こり、減衰器の線形性が損なわれる恐れがあ
る。本発明の減衰器ディスクはウェッジ状をなしている
ため、すなわち、光学的界面が互いに対して傾斜してい
るため、入射ビームと反射ビームの干渉がほとんど防止
される。
るため、異なる減衰を非常に迅速に調整することができ
る。さらに、減衰器は金属コーティングを必要としない
ため、低コストで製造することができる。本発明の他の
利点は、レーザ光のような可干渉光を減衰するときに発
生する可能性のある干渉効果を防止することである。干
渉効果は主として可干渉光が界面から反射され、反射ビ
ームがもとのビームに重畳されるとき発生する。かかる
干渉効果によって入射光の波長によっては減衰器内部に
消光が起こり、減衰器の線形性が損なわれる恐れがあ
る。本発明の減衰器ディスクはウェッジ状をなしている
ため、すなわち、光学的界面が互いに対して傾斜してい
るため、入射ビームと反射ビームの干渉がほとんど防止
される。
【０００９】減衰器ディスクの前面と後面は互いに対し
て傾斜しているため、このウェッジを通るビームの方向
は入射ビームの方向とは少し異なる。その結果、このウ
ェッジが完全に360 °回転するとき、減衰器から出るビ
ームは円を描き、この円の直径はウェッジの屈折率とウ
ェッジの角度によって決まる。出射ビームのかかる章動
は、減衰されたビームを光ファイバに結合しなければな
らないファイバ光学系のアプリケーションでは特に問題
になる。章動の円がファイバのコアの直径より大きい場
合、減衰されたビームを減衰器のすべての角方位におい
てファイバに結合することはできない。すべての角方位
において減衰されたビームが常に結合されるようにする
ために、本発明はビームの偏向を補償し、上述の章動を
防止する光学システムからなる。
て傾斜しているため、このウェッジを通るビームの方向
は入射ビームの方向とは少し異なる。その結果、このウ
ェッジが完全に360 °回転するとき、減衰器から出るビ
ームは円を描き、この円の直径はウェッジの屈折率とウ
ェッジの角度によって決まる。出射ビームのかかる章動
は、減衰されたビームを光ファイバに結合しなければな
らないファイバ光学系のアプリケーションでは特に問題
になる。章動の円がファイバのコアの直径より大きい場
合、減衰されたビームを減衰器のすべての角方位におい
てファイバに結合することはできない。すべての角方位
において減衰されたビームが常に結合されるようにする
ために、本発明はビームの偏向を補償し、上述の章動を
防止する光学システムからなる。
【００１０】本発明の一実施例によれば、上述のビーム
の偏向は追加の非吸光ガラス板を設けることによってほ
とんど補償される。このガラス板は非吸光ウエッジに取
り付けられ、そしてそのウエッジと同じ屈折率を有す
る。この非吸光ウェッジの形状は吸光ウェッジの形状に
対して相補的であり、これら二つのウェッジを組み合わ
せた構造が直方体を形成するようになっている。この構
造を介して送出されるビームに対して、屈折率はこの構
造の内部ではどこでも同じであるので、またそれは入射
あるいは出射のさいにガラスと空気の界面を直角に横切
るため、ビームはほとんど偏向しない。
の偏向は追加の非吸光ガラス板を設けることによってほ
とんど補償される。このガラス板は非吸光ウエッジに取
り付けられ、そしてそのウエッジと同じ屈折率を有す
る。この非吸光ウェッジの形状は吸光ウェッジの形状に
対して相補的であり、これら二つのウェッジを組み合わ
せた構造が直方体を形成するようになっている。この構
造を介して送出されるビームに対して、屈折率はこの構
造の内部ではどこでも同じであるので、またそれは入射
あるいは出射のさいにガラスと空気の界面を直角に横切
るため、ビームはほとんど偏向しない。
【００１１】たとえば、減衰器ディスクと補償透明板の
わずかな屈折率の差によるその他の偏向も追加の補償装
置を設けることによって排除することができる。一実施
例では、この装置はディスクを通るビームがこの減衰器
ディスクを再度通過するように入ってきた方向にビーム
を向ける減衰器ディスクの後のコーナーキューブ等の逆
反射要素からなる。減衰器中の次の通過と同じ方向に後
方反射することによって、減衰されたビームは減衰器の
あらゆる角方位において常に同じ方向（入射ビームと平
行）となる。減衰器ディスク中の最初の通過のさいに発
生したいかなる偏向も次の通過で補償される。減衰され
た出射ビームは減衰器ディスクの角方位にかかわらず常
に同じ方向であるため、減衰されたビームの光ファイバ
（特に単モードファイバ）への結合を容易に行うことが
できる。
わずかな屈折率の差によるその他の偏向も追加の補償装
置を設けることによって排除することができる。一実施
例では、この装置はディスクを通るビームがこの減衰器
ディスクを再度通過するように入ってきた方向にビーム
を向ける減衰器ディスクの後のコーナーキューブ等の逆
反射要素からなる。減衰器中の次の通過と同じ方向に後
方反射することによって、減衰されたビームは減衰器の
あらゆる角方位において常に同じ方向（入射ビームと平
行）となる。減衰器ディスク中の最初の通過のさいに発
生したいかなる偏向も次の通過で補償される。減衰され
た出射ビームは減衰器ディスクの角方位にかかわらず常
に同じ方向であるため、減衰されたビームの光ファイバ
（特に単モードファイバ）への結合を容易に行うことが
できる。
【００１２】逆反射要素としては、位置合わせが容易で
標準の光学的構成要素として容易に利用可能であるとい
う利点を有するコーナーキューブが好適である。コーナ
ーキューブは三つの互いに直交する反斜面を有するトリ
プルミラーとすることができる。しかし、好適には三つ
の全反射プリズムを有するコーナーキューブプリズムが
用いられる。このプリズムはその反射が偏光の影響を受
けず、したがってこの発明の減衰器を偏光に左右されな
いようにすることに役立つ。
標準の光学的構成要素として容易に利用可能であるとい
う利点を有するコーナーキューブが好適である。コーナ
ーキューブは三つの互いに直交する反斜面を有するトリ
プルミラーとすることができる。しかし、好適には三つ
の全反射プリズムを有するコーナーキューブプリズムが
用いられる。このプリズムはその反射が偏光の影響を受
けず、したがってこの発明の減衰器を偏光に左右されな
いようにすることに役立つ。
【００１３】本発明の一実施例においては、個々の減衰
器の減衰特性、すなわち減衰器ディスクのさまざまな角
位置における減衰が測定される。かかるデータはたとえ
ばプログラム可能読み出し専用メモリ（PROM）に記憶さ
れ、減衰器の動作中に所望の減衰の調整を行うために用
いられる。測定値が個々の減衰器について求められるた
め、減衰器の製造公差あるいは位置合わせ公差を補償す
ることが可能である。
器の減衰特性、すなわち減衰器ディスクのさまざまな角
位置における減衰が測定される。かかるデータはたとえ
ばプログラム可能読み出し専用メモリ（PROM）に記憶さ
れ、減衰器の動作中に所望の減衰の調整を行うために用
いられる。測定値が個々の減衰器について求められるた
め、減衰器の製造公差あるいは位置合わせ公差を補償す
ることが可能である。
【００１４】本発明のもう一つの利点は、広い減衰範囲
にわたって減衰を連続的に調整することができることで
ある。従来の技術と異なり、粗減衰のための追加のステ
ップフィルタが不要である。本発明の一実施例によれ
ば、０から60dBの範囲の所望の減衰値を調整することが
できる。本発明の別の利点は所望の減衰の調整における
繰り返し性が高いことである。もう一つの利点は、この
減衰器の製造がフィルタ要素の金属コーティングを加え
るための複雑で時間のかかる加工を必要とした従来の装
置よりも簡単であることである。
にわたって減衰を連続的に調整することができることで
ある。従来の技術と異なり、粗減衰のための追加のステ
ップフィルタが不要である。本発明の一実施例によれ
ば、０から60dBの範囲の所望の減衰値を調整することが
できる。本発明の別の利点は所望の減衰の調整における
繰り返し性が高いことである。もう一つの利点は、この
減衰器の製造がフィルタ要素の金属コーティングを加え
るための複雑で時間のかかる加工を必要とした従来の装
置よりも簡単であることである。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の減衰器の概略を示す平面図で
ある。この減衰器は二つの光ファイバ１および２の間に
挿入することができる。ファイバ１を出る円錐光３はレ
ンズ４によってディスク６に当たる平行光ビーム５に変
換される。ディスク６は三角形の断面を有する二つの部
分１５と１６とを貼り合わされて形成される（図１を参
照）。ディスク６の詳細を図２、図３および図４を参照
して説明する。
ある。この減衰器は二つの光ファイバ１および２の間に
挿入することができる。ファイバ１を出る円錐光３はレ
ンズ４によってディスク６に当たる平行光ビーム５に変
換される。ディスク６は三角形の断面を有する二つの部
分１５と１６とを貼り合わされて形成される（図１を参
照）。ディスク６の詳細を図２、図３および図４を参照
して説明する。
【００１６】ディスク６を通過した後、減衰された光ビ
ーム７はコーナーキューブ８に当たる。コーナーキュー
ブ８はこの入射光をその入ってきた方向に反射するが、
平行にずれている。したがって、コーナーキューブ８か
らの反射ビームは再度ディスク６を透過するが、その位
置ははじめの透過とは少し異なっている。ビームを減衰
器ディスクに二度透過させる目的は、屈折率の差と傾斜
した光の入射とに起因するビームの偏差を補償すること
である。これについて次にさらに詳細に説明する。
ーム７はコーナーキューブ８に当たる。コーナーキュー
ブ８はこの入射光をその入ってきた方向に反射するが、
平行にずれている。したがって、コーナーキューブ８か
らの反射ビームは再度ディスク６を透過するが、その位
置ははじめの透過とは少し異なっている。ビームを減衰
器ディスクに二度透過させる目的は、屈折率の差と傾斜
した光の入射とに起因するビームの偏差を補償すること
である。これについて次にさらに詳細に説明する。
【００１７】ディスク６を二度目に透過した後、ビーム
９はプリズム10に当たる。このプリズム10は、出射ビー
ム11が減衰器ディスク６を出るビーム９に対して平行に
ずれるように、ビームを90°で二度反射する。出射ビー
ム11はレンズ12によってファイバ２に集光される。ディ
スク６は制御回路20からの制御信号に応じてモータ14に
よって軸13の周囲を回転することができる。異なる減衰
率の調整はディスク６の角方位が異なるように調整する
ことによって行われる。
９はプリズム10に当たる。このプリズム10は、出射ビー
ム11が減衰器ディスク６を出るビーム９に対して平行に
ずれるように、ビームを90°で二度反射する。出射ビー
ム11はレンズ12によってファイバ２に集光される。ディ
スク６は制御回路20からの制御信号に応じてモータ14に
よって軸13の周囲を回転することができる。異なる減衰
率の調整はディスク６の角方位が異なるように調整する
ことによって行われる。
【００１８】ディスク６の断面を示す図１の減衰器の側
面図である図２を参照する。図２は図１の減衰器を図１
に示す方向から沿って見た図である。つまり、図２は図
１の変衰器を図１に用いた視点に対して90°回転した視
点から見たものである。したがって、レンズ12とファイ
バ２はレンズ４とファイバ１によって隠れている。プリ
ズム10を点線で示す。これはプリズム１０はビーム５の
下に配設されているためである。図２からわかるよう
に、ディスク６は吸光材料でできた部分16とそれに当た
る光に対してほとんど透明である部分15からなる。部分
15と部分16はいずれもウェッジ状であり、一体に固定さ
れており、その結果得られるディスク６の断面が矩形に
なるようになっている。ウェッジ15および16の厚さは図
２の紙面に対して垂直な方向では定である。したがっ
て、吸光部分16に左から当たるビーム５とコーナーキュ
ーブ８による反射の後この部分16に右から当たるビーム
は部分16中を同じ距離だけ進む。図1bにおいて、コーナ
ーキューブ８によってディスク６に反射される光はビー
ム５によって隠れている。この減衰器ディスクについて
図３および図４を参照してさらに詳細に説明する。
面図である図２を参照する。図２は図１の減衰器を図１
に示す方向から沿って見た図である。つまり、図２は図
１の変衰器を図１に用いた視点に対して90°回転した視
点から見たものである。したがって、レンズ12とファイ
バ２はレンズ４とファイバ１によって隠れている。プリ
ズム10を点線で示す。これはプリズム１０はビーム５の
下に配設されているためである。図２からわかるよう
に、ディスク６は吸光材料でできた部分16とそれに当た
る光に対してほとんど透明である部分15からなる。部分
15と部分16はいずれもウェッジ状であり、一体に固定さ
れており、その結果得られるディスク６の断面が矩形に
なるようになっている。ウェッジ15および16の厚さは図
２の紙面に対して垂直な方向では定である。したがっ
て、吸光部分16に左から当たるビーム５とコーナーキュ
ーブ８による反射の後この部分16に右から当たるビーム
は部分16中を同じ距離だけ進む。図1bにおいて、コーナ
ーキューブ８によってディスク６に反射される光はビー
ム５によって隠れている。この減衰器ディスクについて
図３および図４を参照してさらに詳細に説明する。
【００１９】ビーム５が通過する吸光部分16の厚さはデ
ィスク６の各方位によって決まるため、ビーム５の減衰
はディスク６を軸13の周りに回転させることによって連
続的に変えることができる。モータ14には好適には減衰
器ディスクの角位置を示す光学的エンコーダ等の位置エ
ンコーダが設けられる。
ィスク６の各方位によって決まるため、ビーム５の減衰
はディスク６を軸13の周りに回転させることによって連
続的に変えることができる。モータ14には好適には減衰
器ディスクの角位置を示す光学的エンコーダ等の位置エ
ンコーダが設けられる。
【００２０】制御回路20は所望の減衰に対応するディス
ク６の各方位に関するデータを記憶するプログラム可能
読み出し専用メモリ（PROM）からなる。かかるデータは
使用される減衰器ディスクに固有のものであり、製造公
差を補償できるようになっている。減衰器を初めて使用
する前に、ディスク６の複数の角方位が調整され、これ
らの角方位のそれぞれに対して得えられる減衰が測定さ
れる。このようにして得られたデータ対（角度対減衰
量）がPROMに記憶され、所望の減衰を調整するのに用い
られる。所望の減衰が二つの測定値の間にあるとき、補
間が行われてディスク６の要求される角方位が得られ
る。
ク６の各方位に関するデータを記憶するプログラム可能
読み出し専用メモリ（PROM）からなる。かかるデータは
使用される減衰器ディスクに固有のものであり、製造公
差を補償できるようになっている。減衰器を初めて使用
する前に、ディスク６の複数の角方位が調整され、これ
らの角方位のそれぞれに対して得えられる減衰が測定さ
れる。このようにして得られたデータ対（角度対減衰
量）がPROMに記憶され、所望の減衰を調整するのに用い
られる。所望の減衰が二つの測定値の間にあるとき、補
間が行われてディスク６の要求される角方位が得られ
る。
【００２１】次に、ディスク６について図３および図４
を参照してさらに詳細に説明する。ディスク６はほとん
ど吸光しない部分15および吸光部分16からなる。図３に
断面を示す吸光部分16はウェッジの形状である。これも
ほぼウェッジ状である非吸光部分15はウェッジ16の傾斜
面に沿って吸光ウェッジ16に接触する。非吸光部分15は
その周辺部に吸光部分16の端部の上に位置する領域17を
有する。この減衰器は、ビーム５の左端が吸光ウェッジ
16の左端部に位置するようにビーム５に対して配設され
ている。
を参照してさらに詳細に説明する。ディスク６はほとん
ど吸光しない部分15および吸光部分16からなる。図３に
断面を示す吸光部分16はウェッジの形状である。これも
ほぼウェッジ状である非吸光部分15はウェッジ16の傾斜
面に沿って吸光ウェッジ16に接触する。非吸光部分15は
その周辺部に吸光部分16の端部の上に位置する領域17を
有する。この減衰器は、ビーム５の左端が吸光ウェッジ
16の左端部に位置するようにビーム５に対して配設され
ている。
【００２２】図３に示す減衰器の角位置において、ビー
ム５の減衰は最小になる。ディスク６が軸13の周りで18
0 °回転されると、ビーム５の最大減衰が達成される。
これはビーム５がウエ ッジ16の吸光材料中を通る距離が
この位置で最大であるためである。最小減衰と最大減衰
の間のいかなる中間減衰も減衰器を０°から180 °の間
の対応する角度に位置決めすることによって調整するこ
とができる。特定の回転角（α）を調整することによっ
て得られる減衰は項(1-cosα) に比例する。ここでα＝
０は図３に示す角方位に対応する。したがって、０°か
ら180 °の角度範囲内の減衰の値は180 °から360 °の
間の角度範囲内の値と同じである。
ム５の減衰は最小になる。ディスク６が軸13の周りで18
0 °回転されると、ビーム５の最大減衰が達成される。
これはビーム５がウエ ッジ16の吸光材料中を通る距離が
この位置で最大であるためである。最小減衰と最大減衰
の間のいかなる中間減衰も減衰器を０°から180 °の間
の対応する角度に位置決めすることによって調整するこ
とができる。特定の回転角（α）を調整することによっ
て得られる減衰は項(1-cosα) に比例する。ここでα＝
０は図３に示す角方位に対応する。したがって、０°か
ら180 °の角度範囲内の減衰の値は180 °から360 °の
間の角度範囲内の値と同じである。
【００２３】本発明の一実施例によれば、モータ軸13は
入射ビーム５の方向に対して少し傾斜している。したが
って、減衰器ディスクの前面28はビーム５との間に90で
ない角度をなす。このようにして、前面28に当たるビー
ムがファイバー１に反射されることが防止される。これ
によって、装置の反射損失が小さいことが保証される。
ビーム軸５に対するモータ軸13の傾斜角の典型的な値は
１°である。
入射ビーム５の方向に対して少し傾斜している。したが
って、減衰器ディスクの前面28はビーム５との間に90で
ない角度をなす。このようにして、前面28に当たるビー
ムがファイバー１に反射されることが防止される。これ
によって、装置の反射損失が小さいことが保証される。
ビーム軸５に対するモータ軸13の傾斜角の典型的な値は
１°である。
【００２４】本発明の一実施例においては、非吸光ウェ
ッジ15の後面25は軸13に対して垂直な線に対して少し傾
斜している。したがって、ディスク６全体、すなわち吸
光ウェッジ16と非吸光ウェッジ15の結合された構造の形
状もまた多少ウェッジ状になる。その結果、減衰器ディ
スクに入る光線とディスクの後面から反射される光線と
が互いに干渉し、望ましくない光の変調が発生すること
が防止される。かかる変調は減衰器の精度を低下させ
る。上述の干渉効果を防止するための前面に対する後面
の傾斜は主として部分15と部分１６の 屈折率が全く同
じであるかあるいは互いに非常に近い実施例に用いられ
る。傾斜角の典型的な値は約５アーク分である。部分15
および部分16の屈折率の差が十分である場合、前面と後
面は干渉効果を発生することなく互いに平行にすること
ができる。
ッジ15の後面25は軸13に対して垂直な線に対して少し傾
斜している。したがって、ディスク６全体、すなわち吸
光ウェッジ16と非吸光ウェッジ15の結合された構造の形
状もまた多少ウェッジ状になる。その結果、減衰器ディ
スクに入る光線とディスクの後面から反射される光線と
が互いに干渉し、望ましくない光の変調が発生すること
が防止される。かかる変調は減衰器の精度を低下させ
る。上述の干渉効果を防止するための前面に対する後面
の傾斜は主として部分15と部分１６の 屈折率が全く同
じであるかあるいは互いに非常に近い実施例に用いられ
る。傾斜角の典型的な値は約５アーク分である。部分15
および部分16の屈折率の差が十分である場合、前面と後
面は干渉効果を発生することなく互いに平行にすること
ができる。
【００２５】図４はディスク６の平面図である。このデ
ィスクは円形であり、ディスク６の中心を通る回転軸13
は紙面に対して垂直である。非吸光部分15が吸光部分16
の上に突出する領域17は円の一部分である。参照符号26
は図３に示す入射ビーム５がディスク６に入射する領域
を指し、参照符号27はコーナーキューブ８に反射された
ビームがディスク６を出る領域である。斜線を付けた領
域は吸光ウェッジ16を表す。このウェッジの厚さは左か
ら右に大きくなる。また図４にはディスク６の異なる角
方位に対する、すなわちディスク６を軸13の周りにある
角度だけ回転させた後の入射ビームと出射ビームの位置
18および19を示す。入射ビームと出射ビームの直径はそ
れぞれｄである。二つのビームの中心間の距離ΔX は入
射ビーム５の軸とコーナーキューブ８の頂点40（図１）
の間の距離によって決まる。この距離はΔX の二倍がビ
ームの直径ｄの約三倍の大きさになるように選択され
る。このように選択すると、入射ビームと出射ビーム
は、それらがほぼ同じ減衰を受けるように吸光ウェッジ
16の厚さがほぼ等しい位置で吸光ウェッジを通過する。
これはディスクの他の角方位における他の可能な入射ビ
ームおよび出射ビームの位置にもあてはまる。図３およ
び図４に示す実施例においては、減衰すべきビームは減
衰器ディスクのいかなる角方位においても非吸光領域17
を通過しない。しかし、一代替実施例ではビームはまた
実際上ゼロの減衰を調整しうるよに領域17に向けること
ができる。］
ィスクは円形であり、ディスク６の中心を通る回転軸13
は紙面に対して垂直である。非吸光部分15が吸光部分16
の上に突出する領域17は円の一部分である。参照符号26
は図３に示す入射ビーム５がディスク６に入射する領域
を指し、参照符号27はコーナーキューブ８に反射された
ビームがディスク６を出る領域である。斜線を付けた領
域は吸光ウェッジ16を表す。このウェッジの厚さは左か
ら右に大きくなる。また図４にはディスク６の異なる角
方位に対する、すなわちディスク６を軸13の周りにある
角度だけ回転させた後の入射ビームと出射ビームの位置
18および19を示す。入射ビームと出射ビームの直径はそ
れぞれｄである。二つのビームの中心間の距離ΔX は入
射ビーム５の軸とコーナーキューブ８の頂点40（図１）
の間の距離によって決まる。この距離はΔX の二倍がビ
ームの直径ｄの約三倍の大きさになるように選択され
る。このように選択すると、入射ビームと出射ビーム
は、それらがほぼ同じ減衰を受けるように吸光ウェッジ
16の厚さがほぼ等しい位置で吸光ウェッジを通過する。
これはディスクの他の角方位における他の可能な入射ビ
ームおよび出射ビームの位置にもあてはまる。図３およ
び図４に示す実施例においては、減衰すべきビームは減
衰器ディスクのいかなる角方位においても非吸光領域17
を通過しない。しかし、一代替実施例ではビームはまた
実際上ゼロの減衰を調整しうるよに領域17に向けること
ができる。］
【００２６】本発明の一実施例では、1.2 から1.6 マイ
クロメータのスペクトル範囲中の光ビームを減衰するた
めの減衰器の減衰ウェッジは、このスペクトル範囲でほ
ぼ均一の減衰を有するUG1 （Schott社から販売）等の中
密度ガラスと、減衰器ウェッジとほぼ同じ屈折率と好適
には同じ熱膨脹率を有する透明ガラスとからなる。Scho
tt社から販売しているBK7 を用いることができる。BK7
の屈折率は1310nmの波長で約1.50であり、UG1 の屈折率
はこの波長で約1.53である。この実施例では、ディスク
６全体の直径は50ミリメートルであり、吸光ウェッジ16
の長さは45ミリメータであり、ウェッジ角度は３°であ
る。光が一度通過するとき達成しうる減衰は30dBであ
り、全減衰は60dBである。
クロメータのスペクトル範囲中の光ビームを減衰するた
めの減衰器の減衰ウェッジは、このスペクトル範囲でほ
ぼ均一の減衰を有するUG1 （Schott社から販売）等の中
密度ガラスと、減衰器ウェッジとほぼ同じ屈折率と好適
には同じ熱膨脹率を有する透明ガラスとからなる。Scho
tt社から販売しているBK7 を用いることができる。BK7
の屈折率は1310nmの波長で約1.50であり、UG1 の屈折率
はこの波長で約1.53である。この実施例では、ディスク
６全体の直径は50ミリメートルであり、吸光ウェッジ16
の長さは45ミリメータであり、ウェッジ角度は３°であ
る。光が一度通過するとき達成しうる減衰は30dBであ
り、全減衰は60dBである。
【００２７】減衰器ディスクのウェッジの形状はその断
面が必ずしも図2aに示すように三角形である必要はない
ことがわかる。ウェッジはたとえば、吸光材料の厚さが
断面に沿って単調に増大する限り湾曲した断面とするこ
とができる。この厚さの増大に対して直角な方向では、
厚さは一定のままである。本発明の見地からウェッジの
全体的な形状をよりよく説明するために、ウェッジを三
次元直角座標系（XYZ系）で考察する。このような系で
は、Ｘ方向はウェッジの増大する厚さの方向に対応し
（図３の水平軸に対応する）、Ｙ方向はＸ方向に垂直
で、ウェッジの厚さが一定である方向であり（図３の紙
面に垂直な軸に対応する）Ｚ方向はＸ方向とＹ方向の両
方に垂直である（図３の垂直軸に対応する）。このウェ
ッジの回転軸はしたがってＺ方向である。
面が必ずしも図2aに示すように三角形である必要はない
ことがわかる。ウェッジはたとえば、吸光材料の厚さが
断面に沿って単調に増大する限り湾曲した断面とするこ
とができる。この厚さの増大に対して直角な方向では、
厚さは一定のままである。本発明の見地からウェッジの
全体的な形状をよりよく説明するために、ウェッジを三
次元直角座標系（XYZ系）で考察する。このような系で
は、Ｘ方向はウェッジの増大する厚さの方向に対応し
（図３の水平軸に対応する）、Ｙ方向はＸ方向に垂直
で、ウェッジの厚さが一定である方向であり（図３の紙
面に垂直な軸に対応する）Ｚ方向はＸ方向とＹ方向の両
方に垂直である（図３の垂直軸に対応する）。このウェ
ッジの回転軸はしたがってＺ方向である。
【００２８】さらに、吸光ウェッジ16と非吸光ウェッジ
15は必ずしも互いに接触する必要はなく、その間に空隙
があってもよいことがわかる。 コーナーキューブ８は
好適には反射面がミラーコーティングされていないが光
ビームが全反射されるトリプルプリズムである。全反射
は偏光に影響されないという利点がある。コーナーキュ
ーブ中の光の干渉効果を防止するためには、さらに反射
防止コーティングを有するコーナーキューブの入射面を
設け、そしてこの入射面がそれに当たる光との間に90°
以外の角度をなすようにコーナーキューブを少し傾斜さ
せることが好適である。この傾斜角は全反射の条件が依
然としてあてはまるように選択されねばならない。この
傾斜角の典型的な値は約１°である。
15は必ずしも互いに接触する必要はなく、その間に空隙
があってもよいことがわかる。 コーナーキューブ８は
好適には反射面がミラーコーティングされていないが光
ビームが全反射されるトリプルプリズムである。全反射
は偏光に影響されないという利点がある。コーナーキュ
ーブ中の光の干渉効果を防止するためには、さらに反射
防止コーティングを有するコーナーキューブの入射面を
設け、そしてこの入射面がそれに当たる光との間に90°
以外の角度をなすようにコーナーキューブを少し傾斜さ
せることが好適である。この傾斜角は全反射の条件が依
然としてあてはまるように選択されねばならない。この
傾斜角の典型的な値は約１°である。
【００２９】コーナーキューブプリズムの代わりに、三
つの互いに直交する反射面を有するコーナーキューブを
用いることもできる。しかし、かかる反射面（通常金属
面）は偏光に影響されることが多い。
つの互いに直交する反射面を有するコーナーキューブを
用いることもできる。しかし、かかる反射面（通常金属
面）は偏光に影響されることが多い。
【００３０】本発明の重要な特徴は出射ビーム９（ある
いは11）の方向が、減衰器ディスクが異なる減衰の調整
のために回転されるときほぼ一定のままであることであ
る。基本的には、吸光ウェッジ16の形状に対して相補的
な形状を有する透明板15を用いればほとんどのアプリケ
ーションに十分対応することができる。しかし、ウェッ
ジ16の面の傾斜に起因するビームの偏向を完全に補償す
るためには、補償板15の屈折率はウェッジ16の屈折率と
全く同じでなければならない。実施に際してこの屈折率
が完全に等しくない場合、コーナーキューブ８のような
逆反射要素を用いることによって残留するいかなるビー
ムの偏向も確実に除去することができる。これは、コー
ナーキューブがディスク６を透過したビームをディスク
中を同じ方向に反射し、それによってディスク６中の順
方向の透過によって発生したビームの偏向がそれに続く
ディスク中の逆方向の透過によって補償されるためであ
る。
いは11）の方向が、減衰器ディスクが異なる減衰の調整
のために回転されるときほぼ一定のままであることであ
る。基本的には、吸光ウェッジ16の形状に対して相補的
な形状を有する透明板15を用いればほとんどのアプリケ
ーションに十分対応することができる。しかし、ウェッ
ジ16の面の傾斜に起因するビームの偏向を完全に補償す
るためには、補償板15の屈折率はウェッジ16の屈折率と
全く同じでなければならない。実施に際してこの屈折率
が完全に等しくない場合、コーナーキューブ８のような
逆反射要素を用いることによって残留するいかなるビー
ムの偏向も確実に除去することができる。これは、コー
ナーキューブがディスク６を透過したビームをディスク
中を同じ方向に反射し、それによってディスク６中の順
方向の透過によって発生したビームの偏向がそれに続く
ディスク中の逆方向の透過によって補償されるためであ
る。
【００３１】逆反射要素を設けることに加えて、他の方
法で反射率の差に起因するビームの偏向を補償すること
も可能である。かかる代替実施例を図５に示す。この実
施例では、減衰すべき光ビーム５が通過する吸光ウェッ
ジ30と非吸光ウェッジ31が設けられる。ウェッジ30およ
び31は互いに固定され、制御回路34からの制御信号に応
じてモータ33によって軸32の周りを回転させることがで
きる。この実施例の補償手段は軸32に取り付けた平凸つ
レンズ35と平凹うレンズ36から構成される。これらのレ
ンズ35および36は非吸光ウェッジ31と同じ材料でできて
いる。平凸つレンズ35はこの装置が回転するとき吸光ウ
ェッジ30と非吸光ウェッジ31が結合された構造を透過す
るビームの偏向を補償するように調整される。この調整
は、レンズ35とレンズ36の結合された構造がウェッジ状
の断面を持つように、レンズ35がレンズ36に接触する面
に沿ってずらされるように行われる。
法で反射率の差に起因するビームの偏向を補償すること
も可能である。かかる代替実施例を図５に示す。この実
施例では、減衰すべき光ビーム５が通過する吸光ウェッ
ジ30と非吸光ウェッジ31が設けられる。ウェッジ30およ
び31は互いに固定され、制御回路34からの制御信号に応
じてモータ33によって軸32の周りを回転させることがで
きる。この実施例の補償手段は軸32に取り付けた平凸つ
レンズ35と平凹うレンズ36から構成される。これらのレ
ンズ35および36は非吸光ウェッジ31と同じ材料でできて
いる。平凸つレンズ35はこの装置が回転するとき吸光ウ
ェッジ30と非吸光ウェッジ31が結合された構造を透過す
るビームの偏向を補償するように調整される。この調整
は、レンズ35とレンズ36の結合された構造がウェッジ状
の断面を持つように、レンズ35がレンズ36に接触する面
に沿ってずらされるように行われる。
【００３２】上に説明した実施例はいずれも補償手段の
一部としての非吸光ウェッジを有するが、これらに代わ
って、かかる非吸光ウェッジを必要としない補償手段を
設計することもできる。たとえば、単に吸光ウェッジの
後段に配設されたコーナーキューブを補償手段として用
いることもできる。この吸光ウェッジに当たるビームお
よびコーナーキューブによって反射された後ウェッジを
透過するビームは互いに平行である。すなわち同じ方向
である。しかし、これら二つのビームの間には横方向の
ずれがあり、このずれは追加の非吸光ウェッジが用いら
れる場合より大きい。したがって、ファイバーオプティ
クスのアプリケーションでは、同じあるいは近い屈折率
を有する追加のウェッジを吸光ウェッジとして用いるこ
とが好ましい。例えば補償手段として、吸光ウエッジの
後部に配置したコーナーキューブを使用することができ
る。吸光ウエッジに入射する光ビームと、コーナーキュ
ーブでは反射してウエッジを通過した光ビームとは互い
に平行であり、同一の方向を有する。しかしながら、こ
れら２個の光ビームの間には横方向のオセットがあり、
このオフセットは、付加的な非吸光ウエッジが使用され
る場合においては、吸光ウエッジと同ーまたは同様な屈
折率を有するそのような付加的なウエッジを使用するの
が良い。
一部としての非吸光ウェッジを有するが、これらに代わ
って、かかる非吸光ウェッジを必要としない補償手段を
設計することもできる。たとえば、単に吸光ウェッジの
後段に配設されたコーナーキューブを補償手段として用
いることもできる。この吸光ウェッジに当たるビームお
よびコーナーキューブによって反射された後ウェッジを
透過するビームは互いに平行である。すなわち同じ方向
である。しかし、これら二つのビームの間には横方向の
ずれがあり、このずれは追加の非吸光ウェッジが用いら
れる場合より大きい。したがって、ファイバーオプティ
クスのアプリケーションでは、同じあるいは近い屈折率
を有する追加のウェッジを吸光ウェッジとして用いるこ
とが好ましい。例えば補償手段として、吸光ウエッジの
後部に配置したコーナーキューブを使用することができ
る。吸光ウエッジに入射する光ビームと、コーナーキュ
ーブでは反射してウエッジを通過した光ビームとは互い
に平行であり、同一の方向を有する。しかしながら、こ
れら２個の光ビームの間には横方向のオセットがあり、
このオフセットは、付加的な非吸光ウエッジが使用され
る場合においては、吸光ウエッジと同ーまたは同様な屈
折率を有するそのような付加的なウエッジを使用するの
が良い。
【００３３】
【発明の効果】ウェッジは選択方位を持たない等方性材
料でできているため、本発明の減衰器は光ビームの偏光
には影響されない。また異なる減衰率が回転運動によっ
て調整されるため、異なる減衰を非常に迅速に且つ連続
的に調整することができる。さらに、減衰器は金属コー
ティングを必要としないため、低コストで製造すること
ができる。さらに、レーザ光のような可干渉光を減衰す
るときに発生する可能性のある干渉効果を防止すること
でができる。また、光ビームは減衰ディスクを２回通過
するので、屈折率に基づくビーム偏向は補償され、減衰
された出力光ビームはすべての角方位において光ファイ
バ中に結合する。
料でできているため、本発明の減衰器は光ビームの偏光
には影響されない。また異なる減衰率が回転運動によっ
て調整されるため、異なる減衰を非常に迅速に且つ連続
的に調整することができる。さらに、減衰器は金属コー
ティングを必要としないため、低コストで製造すること
ができる。さらに、レーザ光のような可干渉光を減衰す
るときに発生する可能性のある干渉効果を防止すること
でができる。また、光ビームは減衰ディスクを２回通過
するので、屈折率に基づくビーム偏向は補償され、減衰
された出力光ビームはすべての角方位において光ファイ
バ中に結合する。
【図１】本発明による光減衰器の概略上面図である。
【図２】図１の光減衰器の側面図である。
【図３】図２の光減衰器の断面図である。
【図４】図２の減衰ディスクの上面図である。
【図５】本発明の光減衰器の他の実施例を示す図であ
る。
る。
１６：減衰ディスク、１５：非吸光性ウエッジ
Claims (6)
- 【請求項１】入射光ビームが通過する吸光性物質による
ウエッジ状減衰ディスクと、前記減衰ディスクを通過す
る光ビームの減衰量が前記減衰ディスクの回転角により
異なるように前記減衰ディスクを回転するための回転デ
ィスクと、前記通過した光ビームの屈折によって生じた
光ビームの偏向を補償して、前記減衰ディスクが回転す
るとき、出力光ビームの方向が実質的に同一になるよう
にする補償手段とより成る光減衰器。 - 【請求項２】前記補償手段は非吸光性物質よりなり、前
記物質は前記減衰ディスクと実質的に同じ屈折率を有す
る請求項１に記載の光減衰器。 - 【請求項３】光ビームが入射する前記減衰ディスクの前
面は、減衰された光ビームが出力する前記補償手段の背
面に関し傾斜している請求項２に記載の光減衰器。 - 【請求項４】前記補償手段は前記減衰ディスクの後部に
配置され、前記減衰ディスクを通過した光ビームを前記
入射光ビームと平行に反射する反射手段を有する請求項
１に記載の光減衰器。 - 【請求項５】前記反射手段はコーナーキューブである請
求項４に記載の光減衰器。 - 【請求項６】入射光ビームが通過する吸光性物質による
ウエッジ状減衰ディスクと、前記減衰ディスクを通過す
る光ビームの減衰量が前記減衰ディスクの回転角により
異なるように前記減衰ディスクを回転するための回転デ
ィスクと、前記通過した光ビームの屈折によって生じた
光ビームの偏向を補償して、前記減衰ディスクが回転す
るとき、出力光ビームの方向が実質的に同一になるよう
にする補償手段と、前記減衰ディスクの角度と対応する
減衰量との関係を示すデータを記憶する記憶手段とより
成る光減衰器。ファイバーオプティクスに用いられる。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP92103131A EP0557542B1 (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Optical attenuator |
| DE92103131.6 | 1992-02-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618791A true JPH0618791A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=8209356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5060962A Pending JPH0618791A (ja) | 1992-02-25 | 1993-02-25 | 光減衰器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5325459A (ja) |
| EP (1) | EP0557542B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0618791A (ja) |
| DE (1) | DE69204984T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2010131585A1 (ja) | 2009-05-12 | 2010-11-18 | 和光純薬工業株式会社 | 有機溶媒の精製方法 |
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