可変光減衰ユニットおよびその制御方法
【課題】減衰量を自動的に最適なものに設定することができる可変光減衰器を提供する。
【解決手段】強度検出手段２０において電圧Ｖｎ＋１にした後の出射光Ｌ２の光強度Ｉｎ＋１が検出され、エラー判定手段４０において電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致するか否かが判定される。ここで、Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）を供給したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて大きくなっているか（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、もしくはＶｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）を印加したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて小さくなっているか（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）が判定される。電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致している場合、使用領域ＴＲ２での使用であって正常である判定する。一方、電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１とが一致していない場合、可変光減衰器１０による正常な減衰を行われていないと判定し、警告を出力する。
【解決手段】強度検出手段２０において電圧Ｖｎ＋１にした後の出射光Ｌ２の光強度Ｉｎ＋１が検出され、エラー判定手段４０において電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致するか否かが判定される。ここで、Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）を供給したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて大きくなっているか（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、もしくはＶｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）を印加したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて小さくなっているか（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）が判定される。電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致している場合、使用領域ＴＲ２での使用であって正常である判定する。一方、電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１とが一致していない場合、可変光減衰器１０による正常な減衰を行われていないと判定し、警告を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的に光の減衰量を制御する可変光減衰ユニットおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＷＤＭ光通信システム（波長多重光通信システム）の光送信機の光パワー調整などに可変光減衰器が用いられている。可変光減衰器には様々な種類があり、モーターやアクチュエータ（ＭＥＭＳ）などを使って機械的に光軸をずらして光量減衰量を調整するタイプ、熱によって屈折率を変化させて光減衰量を調整するタイプ、電圧供給により偏波面回転角度が変化するピエゾ素子を用いたタイプ等がある。
このうち、特許文献１に示すようなピエゾ素子を用いた可変光減衰器においては、ピエゾ素子に印加される電圧を制御してピエゾ素子の偏光角度を変化させることにより、可変光減衰器から出射される出射光の光強度を可変的に変化させるようにしている。さらに、特許文献２には上記ピエゾ素子の特性を利用したＱ−スイッチが開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５１９７１６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／９４６７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、２のタイプに限らず上述した様々なタイプの可変光減衰器において、減衰量の調整を行う場合には可変光減衰器の減衰特性を予めメモリ等に記憶しておき、メモリを参照して入射光に対して所望の光強度の出射光が出射されるように減衰量を決定するような制御が行われる。しかし、可変光減衰器の減衰特性は温度変化により変化する場合があり、さらに各製品間の性能ばらつきがある。このため、メモリ等に記憶されている減衰特性と実際の減衰特性との間にずれが生じ、所望の光強度の出射光を得ることができないという問題がある。特に、上述した特許文献１、２に示すピエゾ素子を用いた可変光減衰器の場合には、温度変化による減衰特性の変化および製品間の減衰特性のばらつきが大きく、所望の光強度の出射光を得ることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、可変光減衰器の減衰量を自動的に最適なものに設定することができる可変光減衰ユニットおよびその制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の可変光減衰ユニットは、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器と、可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出する強度検出手段と、強度検出手段において検出された出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御する減衰制御手段と、減衰制御手段による減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定するエラー判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の可変光減衰ユニットの制御方法は、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出し、検出した出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、可変光減衰器は、電圧の印加により減衰量を制御されるものであればどのような構造のものであってもよく、たとえば入射光が透過される複数のピエゾ素子を有するものであり、減衰制御手段がピエゾ素子に電圧を供給することにより出射光の光強度を減衰するものであってもよい。あるいは、可変光減衰器はいわゆるＭＥＭＳを用いたもの等公知のものであってもよい。
【０００８】
また、減衰制御手段は、出射光の光強度に基づいて可変光減衰器の減衰量を制御するようないわゆるフィードバック制御を行うものであればよく、特に、可変光減衰器がピエゾ素子を有するものである場合、減衰制御手段は、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ減少し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ増加する。このとき、エラー判定手段は、電圧を増加させた後に出射光の光強度が減少しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が増加しているかを判定するものであってもよい。
【０００９】
あるいは、可変光減衰器が、電圧が増加すればするほど減衰量が増加するような特性を有する場合、減衰制御手段は、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ増加し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ減少するようにしてもよい。このとき、エラー判定手段は、電圧を増加させた後に出射光の光強度が増加しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が減少しているかを判定するものであってもよい。
【００１０】
また、エラー判定手段は、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の制御と、強度検出手段において検出された出射光の光強度の増減方向とが一致しているか否かを判定するものであればよく、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の量と可変光減衰器における減衰量とが一致しているか否かまで判定するかしないかは問わない。
【００１１】
さらに、エラー判定手段は、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の制御と減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力する機能を有するものであってもよいし、可変光減衰器の機能を停止させるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可変光減衰ユニットおよびその制御方法によれば、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出し、検出した出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することにより、可変光減衰器が温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきがある場合においても、確実に所望の光強度の出射光が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００１３】
なお、可変光減衰器が電圧を印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子を有するものであるとき、ピエゾ素子を用いた可変光減衰器は温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきが顕著なものであっても、確実に所望の光強度の出射光が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００１４】
また、減衰制御手段が、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ減少し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ増加するものであり、エラー判定手段が、電圧を増加させた後に出射光の光強度が減少しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が増加しているかを判定するものであれば、ピエゾ素子の電圧−減衰特性に合わせた減衰量の自動制御およびエラーの判定を行うことができる。
【００１５】
さらに、エラー判定手段が、減衰制御手段による減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは可変光減衰器の動作を停止させる機能を有するものであるとき、異常な使用状態であることを使用者等に通知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の可変光減衰ユニットの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の可変光減衰ユニット１の好ましい実施形態を示す模式図である。可変光減衰ユニット１は、可変光減衰器１０、強度検出手段２０、減衰制御手段３０、エラー判定手段４０を備えている。
【００１７】
可変光減衰器１０は、電圧を印加することにより偏光特性を変化させて減衰量を調整するタイプのものである。具体的には、図２に示すように、可変光減衰器１０は、入射光Ｌ１の入射側から順に、偏光分離素子１１、電気光学素子（ピエゾ素子）１２、偏光合波素子１３を備えている。偏光分離素子１１は、複屈折素子のような一軸異方性を備えた媒質からなっており、入射光Ｌ１を２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂに分離するものである。偏光分離素子１１における偏光分離角度は材料や入射光Ｌ１の入射角度等により定まる。たとえば偏光分離素子１１の入射面１１ａにおいて第１偏光成分Ｌ１ａ（たとえばＰ波）が直進し第２偏光成分Ｌ１ｂ（たとえばＳ波）が屈折する。そして、偏光分離素子１１の出射面１１ｂにおいて第１偏光成分Ｌ１ａは直進し第２偏光成分Ｌ１ｂは屈折することにより、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは略平行に分離した状態で射出される。
【００１８】
電気光学素子１２は、たとえばピエゾ素子（ＰＺＴ、ＰＬＺＴ）からなるものであって、偏光分離素子１１により各偏光成分に分離された２つの偏光成分のうちいずれか一方（図２においては第２偏光成分Ｌ１ｂ）の偏光角度をφだけ回転させるものである。この回転角度φは減衰制御手段３０から印加される電圧Ｖにより変化する。
【００１９】
偏光合波素子１３は、たとえば複屈折素子のような一軸異方性を備えた媒質からなっており、電気光学素子１２を透過した２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを再び合波して出射するものである。ここで、偏光合波素子１３は、偏光分離素子１１と同様に、たとえばＰ波成分が直進しＳ波成分が屈折する性能を有している。したがって、入射面１３ａにおいて第１偏光成分Ｌ１ａは直進する。一方、第２偏光成分Ｌ１ｂは、電気光学素子１２において回転角度φだけ回転しているため、第２偏光成分Ｌ１ｂのうちＰ波成分は直進しＳ波成分は屈折する。そして、出射面１３ｂにおいて、第１偏光成分Ｌ１ａと第２偏光成分Ｌ１ｂのＳ波成分とが合波され出射光Ｌ２として出射される。この出射光Ｌ２は入射光Ｌ１が第２偏光成分のＰ波成分だけ減衰している状態になる。この減衰量は電気光学素子１２における角度φにより決定するものであり、角度φは電圧Ｖにより決定される。
【００２０】
図１の強度検出手段２０は出射光Ｌ２の光強度を検出するものであって、光分割手段２１、光電変換素子２２、Ａ／Ｄ変換器２３を備えている。光分割手段２１は、たとえば光ファイバカプラやビームスプリッタ等からなるものであり、可変光減衰器１０から出射された出射光Ｌ２の一部を参照光Ｌ３として分割するものである。なお、光分割手段２１は、出射光Ｌ２と参照光Ｌ３との比率がたとえばＬ２：Ｌ３＝９９：１に設定されるような出射光Ｌ２の光強度の低下を最小限に抑えられていることが好ましい。
【００２１】
光電変換素子２２は、たとえばフォトダイオード等からなり、光分割手段２１により分割された参照光Ｌ３を光電変換して光強度（光量）を光強度Ｉとして検出するものである。Ａ／Ｄ変換器２３は、光電変換素子２２により光電変換されたアナログ信号からなる光強度ＩをＡ／Ｄ変換するものである。ここで、光電変換素子２２およびＡ／Ｄ変換器２３は所定のサンプリングレートで参照光Ｌ３から光強度Ｉを生成していく。
【００２２】
減衰制御手段３０は、強度検出手段２０により検出された光強度Ｉに基づいて可変光減衰器１０における減衰量（減衰率）を制御するものである。図３は減衰制御手段３０およびエラー判定手段４０の一例を示すブロック図である。図３の減衰制御手段３０は、設定値比較手段３１、電圧制御手段３２を備えている。設定値比較手段３１は、強度検出手段２０により検出された参照光Ｌ３の光強度Ｉが予め設定された設定光強度Ｉｒｅｆであるか否かを判定するものである。そして、設定値比較手段３１は、光強度Ｉと設定光強度Ｉｒｅｆとの比較結果（大小もしくは等しい）を出力する。
【００２３】
電圧制御手段３２は、設定値比較手段３１における比較結果に基づいて可変光減衰器１０に供給する電圧Ｖを制御するものである。ここで、図４は可変光減衰器１０における電圧−減衰量特性の一例を示すグラフである。図４において、可変光減衰器１０は、０Ｖから電圧が上昇させたときに、減衰量が大きくなる領域ＴＲ１、減衰量が小さくなる領域ＴＲ２、減衰量が大きくなる領域ＴＲ３を有している。このうち、電圧制御手段３２は領域ＴＲ１およびＴＲ３を使用せず、電圧が増加したときに減衰量が減少する領域ＴＲ２を使用することを想定して減衰量の調整を自動的に行う。
【００２４】
具体的には、設定値比較手段３１において所定のサンプリングタイミングｎで検出された光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆと略等しいと判定されたとき（Ｉｎ＝Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧を増減することなく電圧Ｖを可変光減衰器１０に供給する。一方、設定値比較手段３１において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいと判定されたとき（Ｉｎ＞Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧Ｖに所定量ΔＶだけ減少させた電圧Ｖ−ΔＶを可変光減衰器１０に供給する。これにより、可変光減衰器１０における減衰量を大きくし、出射光Ｌ２の光強度を小さくすることができる。また、設定値比較手段３１において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいと判定されたとき（Ｉｎ＜Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧Ｖに所定量ΔＶだけ増加させた電圧Ｖ＋ΔＶを可変光減衰器１０に供給する。これにより、可変光減衰器１０における減衰量を大きくし、出射光Ｌ２の光強度を小さくすることができる。
【００２５】
図３のエラー判定手段４０は電圧Ｖの増減方向と出射光の光強度の増減方向とが一致していなか否かを判定するものである。換言すれば、エラー判定手段４０は可変光減衰器１０が使用領域ＴＲ２内において動作しているか否かを判定するものであって、光強度比較手段４１と制御判定手段４２とを備えている。
【００２６】
光強度比較手段４１は、所定のサンプリングタイミングｎで検出された光強度Ｉｎと、光強度Ｉｎに基づいて電圧制御された後に検出された光強度Ｉｎ＋１との大きさを比較するものである。このとき、光強度比較手段４１はたとえば内蔵されているメモリに２つの光強度Ｉｎ、Ｉｎ＋１を記憶しておく。制御判定手段４２は、光強度比較手段４１における比較結果と減衰制御手段３０における電圧Ｖの増減とに基づいて、可変光減衰器１０が使用領域ＴＲ２で使用されているか否かを判定するものである。
【００２７】
図５は制御判定手段４２における判定結果の一例を示す表である。まず、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きい場合について説明する（Ｉｒｅｆ＜Ｉｎ）。このとき、上述したように減衰制御手段３０は減衰量を増加させてＩｎ＋１を小さくすることにより設定光強度Ｉｒｅｆになるように制御する。使用領域ＴＲ２内において減衰量を増加させるためには電圧Ｖを減少する必要があるため、減衰制御手段３０は所定量ΔＶだけ電圧Ｖを減少させる（Ｖｎ＋１＝Ｖｎ−ΔＶ）。
そして、電圧制御後に検出された光強度Ｉｎ＋１とＩｎとを比較した結果、光強度Ｉｎ＋１の方がＩｎよりも大きい場合（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ１もしくはＴＲ３で使用されていると判定し警告を出力する。一方、光強度Ｉｎ＋１の方がＩｎよりも小さい場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ２で使用されていると判定し、ＬＥＤランプ等からなる表示装置に対し警告を出力する。
【００２８】
次に、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さい場合について説明する（Ｉｒｅｆ＞Ｉｎ）。このとき、上述したように減衰制御手段３０は減衰量を減少させて光強度Ｉｎ＋１を大きくすることにより設定光強度Ｉｒｅｆになるように制御する。使用領域ＴＲ２内において減衰量を減少させるためには電圧Ｖを増加する必要があるため、減衰制御手段３０は所定量ΔＶだけ電圧を増加させる（Ｖｎ＋１＝Ｖｎ＋ΔＶ）。
そして、電圧制御後に検出された光強度Ｉｎ＋１とＩｎとを比較した結果、光強度Ｉｎ＋１が増加してＩｎよりも大きくなった場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ２で正常に使用されていると判定する。一方、光強度Ｉｎ＋１が減少してＩｎよりも小さくなった場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ１もしくはＴＲ３で使用されていると判定し、ＬＥＤランプ等からなる表示装置に対し警告を出力する。
【００２９】
このように、実際に出射された出射光Ｌ２から光強度Ｉを検出し、検出した光強度Ｉに基づいて可変光減衰器１０に印加する電圧Ｖのフィードバック制御を行うことにより、可変光減衰器１０に温度による特性変化や製品間の性能ばらつきにより、予め取得した電圧−減衰特性通りの性能を発揮することが難しい場合であっても、所望の光強度の出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御することができる。
【００３０】
すなわち、可変光減衰器１０が温度による変動が少なく、製品間の性能ばらつきが小さいものであれば、予め特性を調べてメモリに記憶しておき、このメモリを参照しながら電圧Ｖを決定するような自動制御を行うことができる。しかし、図６は温度変動に対する電圧−減衰特性の変化を示すグラフである。図６に示すように使用環境下において温度変化が生じたときには電圧−減衰特性Ｔｍｐ１〜Ｔｍｐ３のように大幅に変化し、予め記憶されているメモリを用いた場合には所望の減衰量に自動制御することができず、出射光Ｌ２の光強度にばらつきが生じてしまう。
【００３１】
さらに、図７は各製品の電圧−減衰特性のばらつきを示すグラフである。図７に示すように、各製品間において電圧−減衰特性１０Ａ〜１０Ｃのように大幅に変化し、各製品に共通した電圧−減衰特性を用いた場合には所望の減衰量に設定できず、出射光Ｌ２の光強度にばらつきが生じてしまう。特に、上述した可変光減衰器１０のようなＰＺＴやＰＬＺＴのような電気光学素子１２を用いる場合、電圧−減衰特性は製造時の結晶構造に依存するものであるため、図６および図７に示すようなばらつきを小さくすることが非常に難しい。
【００３２】
一方、温度特性のばらつきおよび製品間の性能ばらつきがあっても、可変光減衰器１０には電圧が大きくなればなるほど減衰量が小さくなる領域ＴＲ２が存在する。これを利用して、メモリやＬＵＴを用いた減衰量の設定を行うのではなく、いわゆるフィードバック制御により所定量ΔＶずつ電圧Ｖを調整することにより、温度特性のばらつきは製品間のばらつきが生じている可変光減衰器１０を用いて精度良く減衰量の制御を自動的に行うことができる。また、入射光の光強度は、強度検出手段２０における光強度Ｉのサンプリング間隔の間では大幅に変化することは少なく、特に電気光学素子１２を用いた電圧入力に対する角度φの変化の応答性が高い。よって、上述のようなフィートバック制御を行ったとしても、迅速な減衰制御を行うことができる。
【００３３】
ただし、上述した減衰制御手段３０によるフィードバック制御は可変光減衰器１０が領域ＴＲ２で使用されることを前提として行われるものである。つまり、領域ＴＲ１、ＴＲ３内での使用を考慮しておらず、さらに電圧―減衰特性の変化によって領域ＴＲ２も変化する。そこで、領域ＴＲ２内で使用されているかを監視するエラー判定手段４０を設けることにより、可変光減衰器１０が異常な状態で使用されるのを確実に防止することができる。
【００３４】
図８は本発明の可変光減衰器の制御方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１から図８を参照して可変光減衰ユニット１の制御方法について説明する。なお、既に所定の電圧Ｖが可変光減衰器１０に印加されており、所定の減衰量に設定された状態になっているものとする。
【００３５】
可変光減衰器１０に入射光Ｌ１が入力されたとき、可変光減衰器１０において入射光Ｌ１を所定の減衰量で減衰した出射光Ｌ２が出射される。そして、強度検出手段２０により光強度Ｉｎが検出される（ステップＳＴ１）。そして、エラー判定手段４０において、電圧Ｖｎの増減方向と光強度Ｉｎの減衰方向とが一致するか否かが判定される（ステップＳＴ２）。説明の便宜上、光強度Ｉｎを検出したときには使用領域ＴＲ２内において減衰されたものであるとする。
【００３６】
その後、減衰制御手段３０において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆであるか否かが判定される（ステップＳＴ３）。出射光Ｌ２の光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆに一致する場合（Ｉｎ＝Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖが変化することなく可変光減衰器１０に電圧が印加され、光強度Ｉｎ＋１以降の検出判定（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）が繰り返し行われる。
【００３７】
一方、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆに一致しない場合（Ｉｎ≠Ｉｒｅｆ）、減衰制御手段３０から供給される電圧Ｖが所定量ΔＶだけ増減する（ステップＳＴ４）。具体的には、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいとき（Ｉｎ＞Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖｎに対し所定量ΔＶだけ減少した電圧Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）が印加され、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいとき（Ｉｎ＜Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖｎに対し所定量ΔＶだけ増加した電圧Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）が印加される。そして、電圧Ｖｎ＋１の増減はエラー判定手段４０のメモリに記憶される。
【００３８】
次に、電圧Ｖｎ＋１にした後の出射光Ｌ２の光強度Ｉｎ＋１が検出されたとき（ステップＳＴ１）、エラー判定手段４０において電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致するか否かが判定される（ステップＳＴ２）。ここで、エラーの条件として、Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）を供給したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて大きくなっているか（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、もしくはＶｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）を印加したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて小さくなっているか（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）が判定される（図５参照）。電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致している場合には使用領域ＴＲ２での使用であって正常である判定し、光強度Ｉｎ＋１に基づき電圧Ｖｎ＋２を決定する（ステップＳＴ３、ＳＴ４）。一方、電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１とが一致していない場合、不使用領域ＴＲ１もしくはＴＲ３での使用であって可変光減衰器１０による正常な減衰を行われていないと判定し、警告を出力する（ステップＳＴ５）。
【００３９】
上記実施の形態によれば、入射光Ｌ１の光強度を減衰した出射光Ｌ２を出射する、減衰量が印加される電圧Ｖにより変化する可変光減衰器１０から出射された出射光Ｌ２の光強度Ｉを検出し、検出した出射光Ｌ２の光強度Ｉと予め設定された設定光強度Ｉｒｅｆとを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器１０に印加する電圧Ｖを所定量ΔＶだけ増減して可変光減衰器１０の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器１０における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することにより、可変光減衰器１０が温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきがある場合においても、確実に所望の光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００４０】
また、図２に示すように、可変光減衰器１０が電圧Ｖを印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子１２を有するものであるとき、ピエゾ素子１２を用いた可変光減衰器１０は温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきが顕著なものであっても、確実に所望の光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるのを防止することができる。
【００４１】
また、減衰制御手段３０が、出射光Ｌ２の光強度Ｉが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいとき電圧Ｖを所定量ΔＶだけ減少し、出射光Ｌ２の光強度Ｉが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいとき電圧Ｖを所定量ΔＶだけ増加するものであり、エラー判定手段が、電圧を増加させた後に出射光Ｌ２の光強度Ｉが減少しているか、もしくは電圧Ｖを減少させた後に出射光Ｌ２の光強度Ｉが増加しているかを判定するものであれば、可変光減衰器１０の電圧−減衰特性に合わせた減衰量の自動制御およびエラーの判定を行うことができる。
【００４２】
さらに、図５に示すように、エラー判定手段４０が、減衰制御手段３０による減衰量の増減の制御と可変光減衰器１０における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは可変光減衰器１０の動作を停止させる機能を有するものであるとき、異常な使用状態であることを使用者等に通知することができる。
【００４３】
本発明の実施形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図２において、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのうちいずれか一方の偏光成分Ｌ１ｂのみの偏光角度を回転する場合について例示しているが、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの双方の偏光角度を回転させるような構成を有するものであってもよいし、偏光分離素子１１および偏光合波素子１３として偏光ビームスプリッタを用いたもの等のその他公知の技術を採用したものであってもよい。
さらに、ピエゾ素子１２を用いる場合に限らず、たとえばＭＥＭＳ型の可変光減衰器１０を用いた可変光減衰ユニットについても適用することができる。この場合、可変光減衰器１０は電圧Ｖが増加すればするほど減衰量が増加する特性を有するため、減衰制御手段３０はその特性に合わせた制御を行うことになる。
また、減衰制御手段３０において、所定量ΔＶだけ増減する場合について例示しているが、たとえば差分｜Ｉｎ＋１−Ｉｎ｜の値が大きい場合には所定量ΔＶの値を大きくし、差分｜Ｉｎ＋１−Ｉｎ｜の値が小さい場合には所定量ΔＶの値を小さくする、というように光強度Ｉｎ＋１、Ｉｎの増減方向のみならず大きさをも考慮した電圧制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の可変光減衰ユニットの好ましい実施形態を示す模式図
【図２】図１の可変光減衰ユニットにおける可変光減衰器の一例を示す模式図
【図３】図１の可変光減衰ユニットにおける減衰制御手段およびエラー判定手段の一例を示すブロック図
【図４】図２の可変光減衰器の電圧−光減衰特性の一例を示すグラフ
【図５】図３のエラー判定手段のエラー判定結果の一例を示す表
【図６】図２の可変光減衰ユニットの温度変化に対して特性が変化する様子を示すグラフ
【図７】図２の可変光減衰ユニットの製品間の特性がばらついている様子を示すグラフ
【図８】本発明の可変光減衰ユニットの制御方法の好ましい実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４５】
１ 可変光減衰ユニット
１０ 可変光減衰器
１１ 偏光分離素子
１２ 電気光学素子（ピエゾ素子）
１３ 偏光合波素子
２０ 強度検出手段
３０ 減衰制御手段
４０ エラー判定手段
４１ 光強度比較手段
４２ 制御判定手段
Ｉｒｅｆ 設定光強度
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 出射光
Ｌ３ 参照光
ＴＲ１ 不使用領域
ＴＲ２ 使用領域
ＴＲ３ 不使用領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的に光の減衰量を制御する可変光減衰ユニットおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＷＤＭ光通信システム（波長多重光通信システム）の光送信機の光パワー調整などに可変光減衰器が用いられている。可変光減衰器には様々な種類があり、モーターやアクチュエータ（ＭＥＭＳ）などを使って機械的に光軸をずらして光量減衰量を調整するタイプ、熱によって屈折率を変化させて光減衰量を調整するタイプ、電圧供給により偏波面回転角度が変化するピエゾ素子を用いたタイプ等がある。
このうち、特許文献１に示すようなピエゾ素子を用いた可変光減衰器においては、ピエゾ素子に印加される電圧を制御してピエゾ素子の偏光角度を変化させることにより、可変光減衰器から出射される出射光の光強度を可変的に変化させるようにしている。さらに、特許文献２には上記ピエゾ素子の特性を利用したＱ−スイッチが開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５１９７１６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／９４６７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、２のタイプに限らず上述した様々なタイプの可変光減衰器において、減衰量の調整を行う場合には可変光減衰器の減衰特性を予めメモリ等に記憶しておき、メモリを参照して入射光に対して所望の光強度の出射光が出射されるように減衰量を決定するような制御が行われる。しかし、可変光減衰器の減衰特性は温度変化により変化する場合があり、さらに各製品間の性能ばらつきがある。このため、メモリ等に記憶されている減衰特性と実際の減衰特性との間にずれが生じ、所望の光強度の出射光を得ることができないという問題がある。特に、上述した特許文献１、２に示すピエゾ素子を用いた可変光減衰器の場合には、温度変化による減衰特性の変化および製品間の減衰特性のばらつきが大きく、所望の光強度の出射光を得ることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、可変光減衰器の減衰量を自動的に最適なものに設定することができる可変光減衰ユニットおよびその制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の可変光減衰ユニットは、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器と、可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出する強度検出手段と、強度検出手段において検出された出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御する減衰制御手段と、減衰制御手段による減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定するエラー判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の可変光減衰ユニットの制御方法は、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出し、検出した出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、可変光減衰器は、電圧の印加により減衰量を制御されるものであればどのような構造のものであってもよく、たとえば入射光が透過される複数のピエゾ素子を有するものであり、減衰制御手段がピエゾ素子に電圧を供給することにより出射光の光強度を減衰するものであってもよい。あるいは、可変光減衰器はいわゆるＭＥＭＳを用いたもの等公知のものであってもよい。
【０００８】
また、減衰制御手段は、出射光の光強度に基づいて可変光減衰器の減衰量を制御するようないわゆるフィードバック制御を行うものであればよく、特に、可変光減衰器がピエゾ素子を有するものである場合、減衰制御手段は、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ減少し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ増加する。このとき、エラー判定手段は、電圧を増加させた後に出射光の光強度が減少しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が増加しているかを判定するものであってもよい。
【０００９】
あるいは、可変光減衰器が、電圧が増加すればするほど減衰量が増加するような特性を有する場合、減衰制御手段は、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ増加し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ減少するようにしてもよい。このとき、エラー判定手段は、電圧を増加させた後に出射光の光強度が増加しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が減少しているかを判定するものであってもよい。
【００１０】
また、エラー判定手段は、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の制御と、強度検出手段において検出された出射光の光強度の増減方向とが一致しているか否かを判定するものであればよく、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の量と可変光減衰器における減衰量とが一致しているか否かまで判定するかしないかは問わない。
【００１１】
さらに、エラー判定手段は、減衰制御手段により行われた減衰量の増減の制御と減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力する機能を有するものであってもよいし、可変光減衰器の機能を停止させるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可変光減衰ユニットおよびその制御方法によれば、入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された出射光の光強度を検出し、検出した出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器に印加する電圧を所定量だけ増減して可変光減衰器の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することにより、可変光減衰器が温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきがある場合においても、確実に所望の光強度の出射光が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００１３】
なお、可変光減衰器が電圧を印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子を有するものであるとき、ピエゾ素子を用いた可変光減衰器は温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきが顕著なものであっても、確実に所望の光強度の出射光が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００１４】
また、減衰制御手段が、出射光の光強度が設定光強度よりも大きいとき電圧を所定量だけ減少し、出射光の光強度が設定光強度よりも小さいとき電圧を所定量だけ増加するものであり、エラー判定手段が、電圧を増加させた後に出射光の光強度が減少しているか、もしくは電圧を減少させた後に出射光の光強度が増加しているかを判定するものであれば、ピエゾ素子の電圧−減衰特性に合わせた減衰量の自動制御およびエラーの判定を行うことができる。
【００１５】
さらに、エラー判定手段が、減衰制御手段による減衰量の増減の制御と可変光減衰器における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは可変光減衰器の動作を停止させる機能を有するものであるとき、異常な使用状態であることを使用者等に通知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の可変光減衰ユニットの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の可変光減衰ユニット１の好ましい実施形態を示す模式図である。可変光減衰ユニット１は、可変光減衰器１０、強度検出手段２０、減衰制御手段３０、エラー判定手段４０を備えている。
【００１７】
可変光減衰器１０は、電圧を印加することにより偏光特性を変化させて減衰量を調整するタイプのものである。具体的には、図２に示すように、可変光減衰器１０は、入射光Ｌ１の入射側から順に、偏光分離素子１１、電気光学素子（ピエゾ素子）１２、偏光合波素子１３を備えている。偏光分離素子１１は、複屈折素子のような一軸異方性を備えた媒質からなっており、入射光Ｌ１を２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂに分離するものである。偏光分離素子１１における偏光分離角度は材料や入射光Ｌ１の入射角度等により定まる。たとえば偏光分離素子１１の入射面１１ａにおいて第１偏光成分Ｌ１ａ（たとえばＰ波）が直進し第２偏光成分Ｌ１ｂ（たとえばＳ波）が屈折する。そして、偏光分離素子１１の出射面１１ｂにおいて第１偏光成分Ｌ１ａは直進し第２偏光成分Ｌ１ｂは屈折することにより、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは略平行に分離した状態で射出される。
【００１８】
電気光学素子１２は、たとえばピエゾ素子（ＰＺＴ、ＰＬＺＴ）からなるものであって、偏光分離素子１１により各偏光成分に分離された２つの偏光成分のうちいずれか一方（図２においては第２偏光成分Ｌ１ｂ）の偏光角度をφだけ回転させるものである。この回転角度φは減衰制御手段３０から印加される電圧Ｖにより変化する。
【００１９】
偏光合波素子１３は、たとえば複屈折素子のような一軸異方性を備えた媒質からなっており、電気光学素子１２を透過した２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを再び合波して出射するものである。ここで、偏光合波素子１３は、偏光分離素子１１と同様に、たとえばＰ波成分が直進しＳ波成分が屈折する性能を有している。したがって、入射面１３ａにおいて第１偏光成分Ｌ１ａは直進する。一方、第２偏光成分Ｌ１ｂは、電気光学素子１２において回転角度φだけ回転しているため、第２偏光成分Ｌ１ｂのうちＰ波成分は直進しＳ波成分は屈折する。そして、出射面１３ｂにおいて、第１偏光成分Ｌ１ａと第２偏光成分Ｌ１ｂのＳ波成分とが合波され出射光Ｌ２として出射される。この出射光Ｌ２は入射光Ｌ１が第２偏光成分のＰ波成分だけ減衰している状態になる。この減衰量は電気光学素子１２における角度φにより決定するものであり、角度φは電圧Ｖにより決定される。
【００２０】
図１の強度検出手段２０は出射光Ｌ２の光強度を検出するものであって、光分割手段２１、光電変換素子２２、Ａ／Ｄ変換器２３を備えている。光分割手段２１は、たとえば光ファイバカプラやビームスプリッタ等からなるものであり、可変光減衰器１０から出射された出射光Ｌ２の一部を参照光Ｌ３として分割するものである。なお、光分割手段２１は、出射光Ｌ２と参照光Ｌ３との比率がたとえばＬ２：Ｌ３＝９９：１に設定されるような出射光Ｌ２の光強度の低下を最小限に抑えられていることが好ましい。
【００２１】
光電変換素子２２は、たとえばフォトダイオード等からなり、光分割手段２１により分割された参照光Ｌ３を光電変換して光強度（光量）を光強度Ｉとして検出するものである。Ａ／Ｄ変換器２３は、光電変換素子２２により光電変換されたアナログ信号からなる光強度ＩをＡ／Ｄ変換するものである。ここで、光電変換素子２２およびＡ／Ｄ変換器２３は所定のサンプリングレートで参照光Ｌ３から光強度Ｉを生成していく。
【００２２】
減衰制御手段３０は、強度検出手段２０により検出された光強度Ｉに基づいて可変光減衰器１０における減衰量（減衰率）を制御するものである。図３は減衰制御手段３０およびエラー判定手段４０の一例を示すブロック図である。図３の減衰制御手段３０は、設定値比較手段３１、電圧制御手段３２を備えている。設定値比較手段３１は、強度検出手段２０により検出された参照光Ｌ３の光強度Ｉが予め設定された設定光強度Ｉｒｅｆであるか否かを判定するものである。そして、設定値比較手段３１は、光強度Ｉと設定光強度Ｉｒｅｆとの比較結果（大小もしくは等しい）を出力する。
【００２３】
電圧制御手段３２は、設定値比較手段３１における比較結果に基づいて可変光減衰器１０に供給する電圧Ｖを制御するものである。ここで、図４は可変光減衰器１０における電圧−減衰量特性の一例を示すグラフである。図４において、可変光減衰器１０は、０Ｖから電圧が上昇させたときに、減衰量が大きくなる領域ＴＲ１、減衰量が小さくなる領域ＴＲ２、減衰量が大きくなる領域ＴＲ３を有している。このうち、電圧制御手段３２は領域ＴＲ１およびＴＲ３を使用せず、電圧が増加したときに減衰量が減少する領域ＴＲ２を使用することを想定して減衰量の調整を自動的に行う。
【００２４】
具体的には、設定値比較手段３１において所定のサンプリングタイミングｎで検出された光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆと略等しいと判定されたとき（Ｉｎ＝Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧を増減することなく電圧Ｖを可変光減衰器１０に供給する。一方、設定値比較手段３１において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいと判定されたとき（Ｉｎ＞Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧Ｖに所定量ΔＶだけ減少させた電圧Ｖ−ΔＶを可変光減衰器１０に供給する。これにより、可変光減衰器１０における減衰量を大きくし、出射光Ｌ２の光強度を小さくすることができる。また、設定値比較手段３１において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいと判定されたとき（Ｉｎ＜Ｉｒｅｆ）、電圧制御手段３２は電圧Ｖに所定量ΔＶだけ増加させた電圧Ｖ＋ΔＶを可変光減衰器１０に供給する。これにより、可変光減衰器１０における減衰量を大きくし、出射光Ｌ２の光強度を小さくすることができる。
【００２５】
図３のエラー判定手段４０は電圧Ｖの増減方向と出射光の光強度の増減方向とが一致していなか否かを判定するものである。換言すれば、エラー判定手段４０は可変光減衰器１０が使用領域ＴＲ２内において動作しているか否かを判定するものであって、光強度比較手段４１と制御判定手段４２とを備えている。
【００２６】
光強度比較手段４１は、所定のサンプリングタイミングｎで検出された光強度Ｉｎと、光強度Ｉｎに基づいて電圧制御された後に検出された光強度Ｉｎ＋１との大きさを比較するものである。このとき、光強度比較手段４１はたとえば内蔵されているメモリに２つの光強度Ｉｎ、Ｉｎ＋１を記憶しておく。制御判定手段４２は、光強度比較手段４１における比較結果と減衰制御手段３０における電圧Ｖの増減とに基づいて、可変光減衰器１０が使用領域ＴＲ２で使用されているか否かを判定するものである。
【００２７】
図５は制御判定手段４２における判定結果の一例を示す表である。まず、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きい場合について説明する（Ｉｒｅｆ＜Ｉｎ）。このとき、上述したように減衰制御手段３０は減衰量を増加させてＩｎ＋１を小さくすることにより設定光強度Ｉｒｅｆになるように制御する。使用領域ＴＲ２内において減衰量を増加させるためには電圧Ｖを減少する必要があるため、減衰制御手段３０は所定量ΔＶだけ電圧Ｖを減少させる（Ｖｎ＋１＝Ｖｎ−ΔＶ）。
そして、電圧制御後に検出された光強度Ｉｎ＋１とＩｎとを比較した結果、光強度Ｉｎ＋１の方がＩｎよりも大きい場合（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ１もしくはＴＲ３で使用されていると判定し警告を出力する。一方、光強度Ｉｎ＋１の方がＩｎよりも小さい場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ２で使用されていると判定し、ＬＥＤランプ等からなる表示装置に対し警告を出力する。
【００２８】
次に、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さい場合について説明する（Ｉｒｅｆ＞Ｉｎ）。このとき、上述したように減衰制御手段３０は減衰量を減少させて光強度Ｉｎ＋１を大きくすることにより設定光強度Ｉｒｅｆになるように制御する。使用領域ＴＲ２内において減衰量を減少させるためには電圧Ｖを増加する必要があるため、減衰制御手段３０は所定量ΔＶだけ電圧を増加させる（Ｖｎ＋１＝Ｖｎ＋ΔＶ）。
そして、電圧制御後に検出された光強度Ｉｎ＋１とＩｎとを比較した結果、光強度Ｉｎ＋１が増加してＩｎよりも大きくなった場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ２で正常に使用されていると判定する。一方、光強度Ｉｎ＋１が減少してＩｎよりも小さくなった場合（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）、可変光減衰器１０は領域ＴＲ１もしくはＴＲ３で使用されていると判定し、ＬＥＤランプ等からなる表示装置に対し警告を出力する。
【００２９】
このように、実際に出射された出射光Ｌ２から光強度Ｉを検出し、検出した光強度Ｉに基づいて可変光減衰器１０に印加する電圧Ｖのフィードバック制御を行うことにより、可変光減衰器１０に温度による特性変化や製品間の性能ばらつきにより、予め取得した電圧−減衰特性通りの性能を発揮することが難しい場合であっても、所望の光強度の出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御することができる。
【００３０】
すなわち、可変光減衰器１０が温度による変動が少なく、製品間の性能ばらつきが小さいものであれば、予め特性を調べてメモリに記憶しておき、このメモリを参照しながら電圧Ｖを決定するような自動制御を行うことができる。しかし、図６は温度変動に対する電圧−減衰特性の変化を示すグラフである。図６に示すように使用環境下において温度変化が生じたときには電圧−減衰特性Ｔｍｐ１〜Ｔｍｐ３のように大幅に変化し、予め記憶されているメモリを用いた場合には所望の減衰量に自動制御することができず、出射光Ｌ２の光強度にばらつきが生じてしまう。
【００３１】
さらに、図７は各製品の電圧−減衰特性のばらつきを示すグラフである。図７に示すように、各製品間において電圧−減衰特性１０Ａ〜１０Ｃのように大幅に変化し、各製品に共通した電圧−減衰特性を用いた場合には所望の減衰量に設定できず、出射光Ｌ２の光強度にばらつきが生じてしまう。特に、上述した可変光減衰器１０のようなＰＺＴやＰＬＺＴのような電気光学素子１２を用いる場合、電圧−減衰特性は製造時の結晶構造に依存するものであるため、図６および図７に示すようなばらつきを小さくすることが非常に難しい。
【００３２】
一方、温度特性のばらつきおよび製品間の性能ばらつきがあっても、可変光減衰器１０には電圧が大きくなればなるほど減衰量が小さくなる領域ＴＲ２が存在する。これを利用して、メモリやＬＵＴを用いた減衰量の設定を行うのではなく、いわゆるフィードバック制御により所定量ΔＶずつ電圧Ｖを調整することにより、温度特性のばらつきは製品間のばらつきが生じている可変光減衰器１０を用いて精度良く減衰量の制御を自動的に行うことができる。また、入射光の光強度は、強度検出手段２０における光強度Ｉのサンプリング間隔の間では大幅に変化することは少なく、特に電気光学素子１２を用いた電圧入力に対する角度φの変化の応答性が高い。よって、上述のようなフィートバック制御を行ったとしても、迅速な減衰制御を行うことができる。
【００３３】
ただし、上述した減衰制御手段３０によるフィードバック制御は可変光減衰器１０が領域ＴＲ２で使用されることを前提として行われるものである。つまり、領域ＴＲ１、ＴＲ３内での使用を考慮しておらず、さらに電圧―減衰特性の変化によって領域ＴＲ２も変化する。そこで、領域ＴＲ２内で使用されているかを監視するエラー判定手段４０を設けることにより、可変光減衰器１０が異常な状態で使用されるのを確実に防止することができる。
【００３４】
図８は本発明の可変光減衰器の制御方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１から図８を参照して可変光減衰ユニット１の制御方法について説明する。なお、既に所定の電圧Ｖが可変光減衰器１０に印加されており、所定の減衰量に設定された状態になっているものとする。
【００３５】
可変光減衰器１０に入射光Ｌ１が入力されたとき、可変光減衰器１０において入射光Ｌ１を所定の減衰量で減衰した出射光Ｌ２が出射される。そして、強度検出手段２０により光強度Ｉｎが検出される（ステップＳＴ１）。そして、エラー判定手段４０において、電圧Ｖｎの増減方向と光強度Ｉｎの減衰方向とが一致するか否かが判定される（ステップＳＴ２）。説明の便宜上、光強度Ｉｎを検出したときには使用領域ＴＲ２内において減衰されたものであるとする。
【００３６】
その後、減衰制御手段３０において光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆであるか否かが判定される（ステップＳＴ３）。出射光Ｌ２の光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆに一致する場合（Ｉｎ＝Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖが変化することなく可変光減衰器１０に電圧が印加され、光強度Ｉｎ＋１以降の検出判定（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）が繰り返し行われる。
【００３７】
一方、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆに一致しない場合（Ｉｎ≠Ｉｒｅｆ）、減衰制御手段３０から供給される電圧Ｖが所定量ΔＶだけ増減する（ステップＳＴ４）。具体的には、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいとき（Ｉｎ＞Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖｎに対し所定量ΔＶだけ減少した電圧Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）が印加され、光強度Ｉｎが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいとき（Ｉｎ＜Ｉｒｅｆ）、電圧Ｖｎに対し所定量ΔＶだけ増加した電圧Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）が印加される。そして、電圧Ｖｎ＋１の増減はエラー判定手段４０のメモリに記憶される。
【００３８】
次に、電圧Ｖｎ＋１にした後の出射光Ｌ２の光強度Ｉｎ＋１が検出されたとき（ステップＳＴ１）、エラー判定手段４０において電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致するか否かが判定される（ステップＳＴ２）。ここで、エラーの条件として、Ｖｎ＋１（＝Ｖｎ−ΔＶ）を供給したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて大きくなっているか（Ｉｎ＋１＞Ｉｎ）、もしくはＶｎ＋１（＝Ｖｎ＋ΔＶ）を印加したときに光強度Ｉｎ＋１が光強度Ｉｎに比べて小さくなっているか（Ｉｎ＋１＜Ｉｎ）が判定される（図５参照）。電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１の減衰方向とが一致している場合には使用領域ＴＲ２での使用であって正常である判定し、光強度Ｉｎ＋１に基づき電圧Ｖｎ＋２を決定する（ステップＳＴ３、ＳＴ４）。一方、電圧Ｖｎ＋１の増減方向と光強度Ｉｎ＋１とが一致していない場合、不使用領域ＴＲ１もしくはＴＲ３での使用であって可変光減衰器１０による正常な減衰を行われていないと判定し、警告を出力する（ステップＳＴ５）。
【００３９】
上記実施の形態によれば、入射光Ｌ１の光強度を減衰した出射光Ｌ２を出射する、減衰量が印加される電圧Ｖにより変化する可変光減衰器１０から出射された出射光Ｌ２の光強度Ｉを検出し、検出した出射光Ｌ２の光強度Ｉと予め設定された設定光強度Ｉｒｅｆとを比較し、比較結果に応じて可変光減衰器１０に印加する電圧Ｖを所定量ΔＶだけ増減して可変光減衰器１０の減衰量を制御し、減衰量の増減の制御と可変光減衰器１０における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定することにより、可変光減衰器１０が温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきがある場合においても、確実に所望の光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度の出射光が出射されるのを防止することができる。
【００４０】
また、図２に示すように、可変光減衰器１０が電圧Ｖを印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子１２を有するものであるとき、ピエゾ素子１２を用いた可変光減衰器１０は温度変化等により電圧−減衰特性に大幅な変化がある場合や製品間の性能ばらつきが顕著なものであっても、確実に所望の光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるように自動的に制御できるとともに、異常な光強度Ｉの出射光Ｌ２が出射されるのを防止することができる。
【００４１】
また、減衰制御手段３０が、出射光Ｌ２の光強度Ｉが設定光強度Ｉｒｅｆよりも大きいとき電圧Ｖを所定量ΔＶだけ減少し、出射光Ｌ２の光強度Ｉが設定光強度Ｉｒｅｆよりも小さいとき電圧Ｖを所定量ΔＶだけ増加するものであり、エラー判定手段が、電圧を増加させた後に出射光Ｌ２の光強度Ｉが減少しているか、もしくは電圧Ｖを減少させた後に出射光Ｌ２の光強度Ｉが増加しているかを判定するものであれば、可変光減衰器１０の電圧−減衰特性に合わせた減衰量の自動制御およびエラーの判定を行うことができる。
【００４２】
さらに、図５に示すように、エラー判定手段４０が、減衰制御手段３０による減衰量の増減の制御と可変光減衰器１０における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは可変光減衰器１０の動作を停止させる機能を有するものであるとき、異常な使用状態であることを使用者等に通知することができる。
【００４３】
本発明の実施形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図２において、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのうちいずれか一方の偏光成分Ｌ１ｂのみの偏光角度を回転する場合について例示しているが、２つの偏光成分Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの双方の偏光角度を回転させるような構成を有するものであってもよいし、偏光分離素子１１および偏光合波素子１３として偏光ビームスプリッタを用いたもの等のその他公知の技術を採用したものであってもよい。
さらに、ピエゾ素子１２を用いる場合に限らず、たとえばＭＥＭＳ型の可変光減衰器１０を用いた可変光減衰ユニットについても適用することができる。この場合、可変光減衰器１０は電圧Ｖが増加すればするほど減衰量が増加する特性を有するため、減衰制御手段３０はその特性に合わせた制御を行うことになる。
また、減衰制御手段３０において、所定量ΔＶだけ増減する場合について例示しているが、たとえば差分｜Ｉｎ＋１−Ｉｎ｜の値が大きい場合には所定量ΔＶの値を大きくし、差分｜Ｉｎ＋１−Ｉｎ｜の値が小さい場合には所定量ΔＶの値を小さくする、というように光強度Ｉｎ＋１、Ｉｎの増減方向のみならず大きさをも考慮した電圧制御を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の可変光減衰ユニットの好ましい実施形態を示す模式図
【図２】図１の可変光減衰ユニットにおける可変光減衰器の一例を示す模式図
【図３】図１の可変光減衰ユニットにおける減衰制御手段およびエラー判定手段の一例を示すブロック図
【図４】図２の可変光減衰器の電圧−光減衰特性の一例を示すグラフ
【図５】図３のエラー判定手段のエラー判定結果の一例を示す表
【図６】図２の可変光減衰ユニットの温度変化に対して特性が変化する様子を示すグラフ
【図７】図２の可変光減衰ユニットの製品間の特性がばらついている様子を示すグラフ
【図８】本発明の可変光減衰ユニットの制御方法の好ましい実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４５】
１ 可変光減衰ユニット
１０ 可変光減衰器
１１ 偏光分離素子
１２ 電気光学素子（ピエゾ素子）
１３ 偏光合波素子
２０ 強度検出手段
３０ 減衰制御手段
４０ エラー判定手段
４１ 光強度比較手段
４２ 制御判定手段
Ｉｒｅｆ 設定光強度
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 出射光
Ｌ３ 参照光
ＴＲ１ 不使用領域
ＴＲ２ 使用領域
ＴＲ３ 不使用領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器と、
該可変光減衰器から出射された前記出射光の光強度を検出する強度検出手段と、
該強度検出手段において検出された前記出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて前記可変光減衰器に印加する前記電圧を所定量だけ増減して前記可変光減衰器の前記減衰量を制御する減衰制御手段と、
該減衰制御手段による前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における前記減衰量の増減とが一致しているか否かを判定するエラー判定手段と
を備えたことを特徴とする可変光減衰ユニット。
【請求項２】
前記可変光減衰器が前記電圧を印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子を有するものであることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰ユニット。
【請求項３】
前記減衰制御手段が、前記出射光の光強度が前記設定光強度よりも大きいとき前記電圧を所定量だけ減少し、前記出射光の光強度が前記設定光強度よりも小さいとき前記電圧を所定量だけ増加するものであり、
前記エラー判定手段が、前記電圧を増加させた後に前記出射光の光強度が減少しているか、もしくは前記電圧を減少させた後に前記出射光の光強度が増加しているかを判定するものであることを特徴とする請求項２記載の可変光減衰ユニット。
【請求項４】
前記エラー判定手段が、該減衰制御手段による前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは前記可変光減衰器の動作を停止させる機能を有するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の可変光減衰ユニット。
【請求項５】
入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された前記出射光の光強度を検出し、
検出した前記出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて前記可変光減衰器に印加する前記電圧を所定量だけ増減して前記可変光減衰器の前記減衰量を制御し、
前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定する
ことを特徴とする可変光減衰ユニットの制御方法。
【請求項１】
入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器と、
該可変光減衰器から出射された前記出射光の光強度を検出する強度検出手段と、
該強度検出手段において検出された前記出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて前記可変光減衰器に印加する前記電圧を所定量だけ増減して前記可変光減衰器の前記減衰量を制御する減衰制御手段と、
該減衰制御手段による前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における前記減衰量の増減とが一致しているか否かを判定するエラー判定手段と
を備えたことを特徴とする可変光減衰ユニット。
【請求項２】
前記可変光減衰器が前記電圧を印加することにより偏光角度が変化するピエゾ素子を有するものであることを特徴とする請求項１記載の可変光減衰ユニット。
【請求項３】
前記減衰制御手段が、前記出射光の光強度が前記設定光強度よりも大きいとき前記電圧を所定量だけ減少し、前記出射光の光強度が前記設定光強度よりも小さいとき前記電圧を所定量だけ増加するものであり、
前記エラー判定手段が、前記電圧を増加させた後に前記出射光の光強度が減少しているか、もしくは前記電圧を減少させた後に前記出射光の光強度が増加しているかを判定するものであることを特徴とする請求項２記載の可変光減衰ユニット。
【請求項４】
前記エラー判定手段が、該減衰制御手段による前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における減衰量の増減とが一致していないとき、警告を出力するもしくは前記可変光減衰器の動作を停止させる機能を有するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の可変光減衰ユニット。
【請求項５】
入射光の光強度を減衰した出射光を出射する、減衰量が印加される電圧により変化する可変光減衰器から出射された前記出射光の光強度を検出し、
検出した前記出射光の光強度と予め設定された設定光強度とを比較し、比較結果に応じて前記可変光減衰器に印加する前記電圧を所定量だけ増減して前記可変光減衰器の前記減衰量を制御し、
前記減衰量の増減の制御と前記可変光減衰器における減衰量の増減とが一致しているか否かを判定する
ことを特徴とする可変光減衰ユニットの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６６３６１（Ｐ２０１０−６６３６１Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０７０３（Ｐ２００８−２３０７０３）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【復代理人】
【識別番号】１００１３４２４５
【弁理士】
【氏名又は名称】本澤 大樹
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【復代理人】
【識別番号】１００１３４２４５
【弁理士】
【氏名又は名称】本澤 大樹
【Ｆターム（参考）】
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