CN100434951C - 光部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光部件及可动反射装置。可变光衰减器具备第1和第2光程，以及在与这些光程的光轴形成的角度的等分线交叉的方向移动的反射镜。在反射镜表面设置了在从第1光程接收光时使该光向第2光程反射的反射部分。反射部分具有包含被配置在对于等分线实质上垂直的平面上的直线部分的边缘。直线部分对于包含第1和第2光程的光轴的平面的法线倾斜。

Description

光部件
技术领域
本发明涉及调节从第1光程向第2光程传播的光的功率的光部件，以及在其光部件中被使用的可动反射装置。
背景技术
在光通信中，常常使用用于调节光信号的功率的光部件，例如可变光衰减器和光开关。这样的光部件的一例，除C.Marxer撰写的文献外，还在“Micro-Opto-Mechanical 2×2 Switch for Single ModeFibers based on Plasma-Etched Silicon Mirror and ElectrostaticActuation”(preceding 11th IEEE Workshop onMicro-Electro-Mechanical System，1998年，233～237页中)被公布。在该光部件中，通过在两个光波导路径之间的光程上配置反射镜，并使该反射镜移动，使发射光通量变化，这样调节从一方的光波导通路向另一方的光波导通路传播的光功率。
图1是表示使用反射镜的可变光衰减器的一例的概略平面图。可变光衰减器50具有平面光波电路(Planar Lightwave Circuit：PLC)10，反射镜20和反射镜驱动装置30。PLC10中的光波导通路11和12具有对于平面13镜面对称地被配置的端部。这些端部具有在同一平面上被对齐的端面11a和12a。反射镜20具有与这些端面11a和12a平行的反射面20a。反射镜驱动装置30能够沿着用箭头32和33表示的方向使反射镜20移动。来自光波导通路11的光若入射到反射面20a，那么就向光波导通路12反射。由此，光从光波导通路11传播到光波导通路12。另一方面，当来自光波导通路11的光没有入射到反射面20a的场合，该光没有入射到光波导通路12。
如图1所示那样，反射面20a具有像伴随反射镜20的移动横穿平面13那样移动的边缘20b。在边缘20b中，由于绕射现象，入射光向各种方向被散射。为此，来自光波导通路11的光的一部分返回到光波导通路11，在光波导通路11内再传播。该光是向光波导通路11的返回(反馈)光。这样的返回光往往使在光波导通路11内传播的信号光波形失真，引起通信错误。
因此，本发明将在调节从第1光程向第2光程传播的光的功率的光部件中减小向第1光程的返回光作为课题。
图2表示图1所示的可变光衰减器50的反射镜边缘20b的位置和耦合效率的关系。当反射镜边缘位置是0μm时，边缘20b位置在光波导通路11和12之间的平面13上。在图2中实线表示从光波导通路11向光波导通路12行进的光的耦合效率，点划线表示从光波导通路11向光波导通路11返回的光的耦合效率，双点划线表示从光波导通路12向光波导通路12返回的光的耦合效率。在图2中，点划线和双点划线重叠。如图2所示那样，在可变光衰减器50中，向光波导通路11和12的返回光的耦合效率大。因此，光波导通路中的信号光的波形比较容易失真。
作为防止信号光波形的失真的方法，人们考虑到，如图3所示那样，将单向波导管(isolator)51和52连接到光波导通路11和12。若在光波导通路11中传播的信号光55通过反射镜20被反射，那么就入射到光波导通路12，并在光波导通路12内传播。向通过在反射镜20的边缘20b的绕射产生的光波导通路11的返回光56通过被连接到光波导通路11的单向波导管51被遮断。另外，被连接到光波导通路12的单向波导管52遮断来自被连接到可变光衰减器50的外部设备的返回光57，防止向可变光衰减器50的入射。因此，也防止从光波导通路12向光波导通路12的返回光的发生。此外，返回光的耦合效率的典型的容许值是-45dB，但根据可变光衰减器所使用的系统不同，容许值也不相同。
若如上述那样使用单向波导管，那么能够在使用可变光衰减器的光通信系统内抑制返回光给信号光带来的影响。但是，由于产生将单向波导管连接到光波导通路的必要，因此在系统的构造变得麻烦的同时，也增加系统的制造成本。因此，已设计出能减小返回光的其它的光部件和反射镜。
发明内容
本发明的一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和所述第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的直线部分的边缘，所述直线部分对于包含所述第1和第2光轴的平面的法线倾斜，所述直线部分和所述法线形成的锐角大于等于5°，还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路。
本发明的一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的平坦的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的曲线部分的边缘，还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路。
本发明的一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的平坦的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的部分的边缘，还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路，在被配置在对于所述等分线垂直的平面上的部分中，用下述式子
Rav(X)＝∫R(X，Y)·Φ(Y)dY/∫Φ(Y)dY
所定义的函数Rav(X)的值在不同的两个X坐标之间至少从10％到90％进行变化，式中，X是沿着包含所述第1和第2光轴的平面和所述反射部分的交线延伸的X轴方向的坐标，Y是在所示反射部分上与X轴垂直地延伸的Y轴方向的坐标，R(X，Y)是XY平面上的反射率分布，Φ(Y)是从所述第1光程入射到所述反射部分的光的Y方向强度分布。
本发明的一种可动反射装置，具备：若从第1光程接受光就向第2光程反射该光的反射面；以及沿着预定的移动路径能使所述反射面移动的驱动装置，其特征在于，所述移动路径对于垂直地横截所述反射面的平面平行地延伸，所述反射面具有根据沿着所述移动路径的所述反射面的移动而一边与所述平面交叉一边移动的边缘，所述边缘包含对于所述平面的法线倾斜的直线部分，所述直线部分和所述法线形成的锐角大于等于5°。
本发明的一种可动反射装置，具备：若从第1光程接受光就向第2光程反射该光的反射面；以及沿着预定的移动路径能使所述反射面移动的驱动装置，其特征在于，所述移动路径对于垂直地横截所述反射面的平面平行地延伸，所述反射面具有根据沿着所述移动路径的所述反射面的移动而一边与所述平面交叉一边移动的边缘，所述边缘包含曲线部分。
附图说明
图1是表示可变光衰减器的一例的概略平面图。
图2是表示图1所示的反射镜的边缘的位置和耦合效率的关系的图。
图3是表示减小反射光的一种方法的概略图。
图4是表示第1实施形态的可变光衰减器的概略平面图。
图5是表示第1实施形态的反射镜的概略斜视图。
图6是表示从与图5不同的角度看到的反射镜的反射面的图。
图7是放大表示图1所示的反射镜的概略斜视图。
图8是表示与边缘角度相应的返回光的耦合效率的图。
图9是表示第2实施形态的反射镜的概略斜视图。
图10是表示第3实施形态的反射镜的概略斜视图。
图11是表示函数Rav(X)的图。
图12是表示与(边缘宽度/X方向的MFD)相应的返回光的耦合效率的图。
图13是表示第3实施形态的反射镜的一例的概略斜视图。
具体实施方式
第1实施形态
图4是表示第1实施形态的光部件的概略平面图。该光部件是可变光衰减器100。可变光衰减器100具有平面光波电路(PlanarLightwave Circuit：PLC)10，反射镜21和反射镜驱动装置30。反射镜21和反射镜驱动装置30构成可动反射装置40。
PLC10具有2条光波导通路11和12。光波导通路11和12是在图4的纸面上平行地延伸的平面波导通路。光波导通路11和12，例如由石英玻璃构成。靠近光波导通路11和12的反射镜21一侧的端部可以相互地交叉重叠，也可以相互地隔开。
反射镜21是具有反射面21a的光反射器。反射面21a实质上是平坦的，对于在光波导通路11和12中传播的预定波长的光具有极高的反射率(例如大于等于90％)。反射面21a实质上具有均匀的反射率。反射面21a被设置在反射镜21的表面，在图4的纸面上，向垂直的方向延伸。反射镜21使反射面21a与光波导通路11和12的端面对峙那样进行移动。在反射面21a和它们的端面的间隙中可以填充折射率匹配材料。反射镜21的详细情况将后述。
反射镜驱动装置30，如用箭头32和33所示那样，实际上与ZX平面平行地使反射镜21移动。与它相应，反射镜21的反射面21a沿着移动路径46移动。反射镜21的移动是可逆的。移动路径46对实质上垂直地横穿反射面21a的平面(例如，图4的纸面)平行地延伸。在本实施形态中，移动路径46实际上是向X方向延长的直线形状。因此，在光波导通路11和12的端面附近，如用箭头32和33所示那样，反射面21a实质上与光波导通路11和12的端面平行地移动。反射镜驱动装置30的一例是在C.Marxer等人的上述文献中所示那样的静电激励器。
此外，移动路径46可以是曲线形状。若移动路径46的曲率半径充分大，那么就能够在光波导通路11和12的端面附近实质上使反射面21a向X方向移动。
图4中，为说明方便，描绘了XYZ正交坐标系。X轴沿着包含波导通路11和12的双方的光轴的平面和反射面21a之间的交线延伸。Y轴在垂直于波导通路11和12的双方的光轴形成的角度的等分线的平面内对X轴垂直地延伸。Z轴与其等分线平行地延伸。
以下，参照图5和图6，更详细地说明反射镜21。图5是表示反射镜21的概略斜视图。图6是表示从与图5不同的角度看到的反射镜21的反射面21a的图。
如图5所示那样，可变光衰减器100具有用于经由反射镜21向光波导通路12传送来自光波导通路11的光的光程26和27。光程26和27在光学上分别与光波导通路11和12耦合。反射镜21的反射面21a像与光程26交叉那样进行移动。光程26和27在光波导通路11、12的端面和反射面21a之间延伸。从光波导通路11出射的光41向反射镜21在光程26上行进，在反射面21a被反射，并向光波导通路12在光程27上行进。光程26和27分别具有光轴16和17。光轴16和17被配置在与图4的纸面平行的平面上。光轴16和17是非平行的，以角度θ交叉。角度θ的等分线18在包含光轴16和17的平面上延伸。图5中的符号14表示包含光轴16和17的平面。以下，将平面14叫做基准平面。基准平面14实质上与反射面21a的移动路径46平行，另外，实际上垂直地横穿反射面21a。
如图5所示那样，反射镜21的反射面21a形成梯形形状。反射面21a具有像随着反射镜21的移动横穿等分线18那样进行移动的直线形状的边缘21b。边缘21b与沿着移动路径46的反射面21a的移动相应，一边与基准平面14交叉一边进行移动。反射面21a和边缘21b实质上位于XY平面上。另外，如上述那样，等分线18与Z轴平行。因此，边缘21b被配置在实质上对等分线18垂直的平面上。边缘21b对基准平面14的法线倾斜，在与法线15之间形成锐角φ。
此外，为了经由反射面21a在光波导通路11和12之间使光高效率地耦合，希望反射面21a和边缘21b对等分线18完全垂直。但是，实际上，向等分线18的反射面21a上的投影线和等分线18形成的角度若是大于等于85°，小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么能够得到充分高的耦合效率。
若反射面21a从光波导通路11接收沿着光程26的光轴16行进的光41，那么就沿着光程27的光轴17反射该光41。结果，来自光波导通路11的光41沿着光轴17入射到光波导通路12，并在光波导通路12内传播。另一方面，在来自光波导通路11的光没有入射到反射面21a的场合，该光没有入射到光波导通路12。
在图6中，放大描绘了入射光41的光束44的截面。如图6所示那样，当从光波导通路11入射到反射面21a的光分布在边缘21b时，由于绕射现象，在边缘21b入射光被散射。散射光的一部分与光波导通路12耦合，并在光波导通路12内传播。若从图6所示的位置，反射镜21向箭头32的方向移动，那么由于入射光就会通过反射面21a上的更狭窄的部分被反射，因此从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率降低。相反，反射镜21从图6所示的位置向箭头33的方向进行移动，那么由于入射光就会通过反射面21a上的更宽的部分被反射，因此从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率增加。从而，能够与反射镜21的移动相应变更从光波导通路11向光波导通路12传播的光的功率。这就是可变光衰减器100的动作原理。
在边缘21b的散射光的一部分返回到光波导通路11。它就是向光波导通路11的返回(反馈)光。在本实施形态中，由于边缘21b对基准平面14的法线倾斜，因此返回光减小。以下，参照图5和图7，一边与图1所示的反射镜20比较，一边说明本实施形态的反射镜21的返回光的减小。
图7是表示图1所示的反射镜20的概略斜视图。反射镜20的反射面20a具有边缘20b。边缘20b是与基准平面14的法线15平行的直线部分。就是说，边缘20b对基准平面14垂直。在理论上，若光沿着实质上与边缘20b垂直的基准平面14上的光轴16入射到边缘20b，那么光散射将在该平面14内产生，散射光43沿着平面14行进。之所以在平面14外没有散射光产生，是因为在图7中，在位于基准平面14的上侧的反射面20a的部分被反射的光成分和在位于基准平面14的下侧的反射面20a的部分被反射的光成分按照惠更斯原理相互抵消的缘故。若在与边缘20b垂直的平面14内发生光散射，那么散射光43的一部分在相同的平面14上比较容易与具有光轴16的光波导通路11耦合。这样一来，产生向光波导通路11的返回光。
另一方面，如图5所示那样，本实施形态的反射镜21具有对基准平面14的法线15倾斜的边缘21b。因此，基准平面14不是与边缘21b垂直。为此，即使光沿着基准平面14上的光轴16入射到边缘21b，光散射在与基准平面14非平行的面内也将发生。由于由此降低向散射光的光波导通路11的耦合效率，因此能够减小向光波导通路11的返回光。
以下，一边参照图8，一边确认本实施形态的效果。图8对于光轴16和17的交叉角度θ的各种值示出了边缘21b的倾斜角度φ和向光波导通路11的返回光的耦合效率的关系。此处，假定入射光在真空具有1.55μm的波长，是具有以光轴16为中心的高斯分布的光束。入射光41的横向的MFD(模场直径)为20μm，纵向的MFD为10μm。此处，横方向和纵方向表示图6所示的入射光光束的椭圆形截面44的长轴方向和短轴方向，它们分别相当于X方向和Y方向。假定在光波导通路11、12的端面和反射面21a的间隙中填充了折射率为1.45折射率匹配材料。
如图8所示那样，即使在任何θ值下，在与边缘21b的倾斜角度φ的增加的同时也降低返回光的耦合效率。另外，θ越大耦合效率的降低效果越大。尤其，在θ大于等于45°时，在大于等于5°的倾斜角度φ之下，能将返回光的耦合效率大大地抑制为小于等于-40dB。
与光波导通路11和12的反射镜21对峙的端部彼此之间形成的角度根据光轴16和17之间的角度θ决定。如本实施形态那样，当作为光波导通路11和12使用平面波导通路时，若θ大，那么往往光波导通路11和12的曲率变大。在该场合，光在光波导通路11和12的弯曲部分被漏出，产生损耗的危险大。虽然也依据使用可变光衰减器100的系统的构成，但在有必要特别抑制漏光的场合，角度θ小于等于30°是妥当的，并希望边缘21b的倾斜角度φ大于等于10°。另外，在沿着实际上与基准平面14平行的移动路径46移动反射镜21a的本实施形态中，希望倾斜角度φ小于等于75°。为了随着角度φ变大，只变更预定量的从光波导通路11向光波导通路12传播的光的功率，必要的反射面21a的移动距离也变大。因此，若角度φ太大，那么可变衰减器100的小型化是困难的。
另外，为了通过反射面21a高效率地对光41进行反射，希望边缘21b的长度比沿着入射光41的边缘21b的方向的MFD大。
第2实施形态
以下，一边参照图4和图5，一边说明本发明的第2实施形态。图9是表示在第2实施形态中所使用的反射镜22的概略斜视图。本实施形态的光部件是在图4所示的可变光衰减器100中通过用反射镜22置换反射镜21所得到的可变光衰减器。本实施形态的可变光衰减器，除反射镜外，具有与可变光衰减器100同样的构成。
反射镜22是具有反射面22a的光反射镜。反射面22a实质上是平坦的，并对于在光波导通路11和12中传播的预定波长的光具有极高的反射率(例如大于等于90％)。反射面22a具有实质上均匀的反射率。反射镜22像反射面22a与光波导通路11和12的端面对峙那样进行移动。在反射面22a和这些端面的间隙中可以填充折射率匹配材料。
如图9所示那样，反射面22a具有曲线形状的边缘22b。边缘22b像伴随反射镜22的移动横穿等分线那样移动。反射面22a和边缘22b实质上位于XY平面内。另外，如上述那样，等分线18与Z轴平行。因此，边缘22b被配置在对于等分线18实质上垂直的平面上。当然，边缘22b与基准平面14的法线15是非平行的。
此外，为了经由反射面22a在光波导通路11和12之间使光高效率地耦合，希望反射面22a和边缘22b对于等分线18完全垂直。但是，实际上，如果向等分线18的反射面22a上的投影线和等分线18形成的角度大于等于85°小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么能够得到充分高的耦合效率。
若反射面22a从光波导通路11接收沿着光程26的光轴16行进的光41，那么使该光沿着光程27的光轴17进行反射。结果，来自光波导通路11的光41沿着光轴17入射到光波导通路12，并在光波导通路12内传播。另一方面，在来自光波导通路11的光没有入射到反射面22a的场合，该光没有入射到光波导通路12。
当从光波导通路11入射到反射面22a的光分布在边缘22b上的时候，由于绕射现象，入射光在边缘22b内散射。散射光的一部分与光波导通路12耦合，在光波导通路12内传播。若反射镜22从图9所示的位置行箭头32的方向移动，那么由于入射光就会通过反射面22a上的更狭窄部分被反射，因此降低从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率。相反，若反射镜22从图6所示的位置向箭头33的方向移动，那么由于入射光就会通过反射面22a上的更宽的部分被反射，因此将增加从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率。从而，能够根据反射镜22的移动变更从光波导通路11向光波导通路12传播的光的功率。这就是本实施形态的可变光衰减器的动作原理。
如图9所示那样，曲线形状的边缘22b不是与基准平面14垂直。为此，即使光沿着基准平面14上的光轴16入射到边缘21b，光散射在与基准平面14非平行的面内也会发生。由此，由于降低向散射光的光波导通路11的耦合效率，因此能够减小向光波导通路11的返回光。
若更一般地叙述，那么在与等分线18垂直的平面内曲线形状地延伸的反射镜的边缘不管其边缘的具体形状如何，必定包含向与基准平面非垂直的方向延伸的部分。因此，光散射的至少一部分就会在与基准平面非平行的面内发生。为此，具有曲线形状的边缘的反射镜比具有只由与基准平面14垂直的直线所构成的边缘20b的反射镜20更难使在边缘产生的散射光与光波导通路11耦合。因此，通过使用具有曲线形状的反射镜，能够降低返回光的耦合效率。
第3实施形态
以下，一边参照图4和图10，一边说明本发明的第3实施形态。图10是表示在第3实施形态中所使用的反射镜23的概略平面图。本实施形态的光部件是在图4所示的可变光衰减器100中通过用图10所示的反射镜23置换反射镜21所得到的可变光衰减器。本实施形态的可变光衰减器，除反射镜外，具有与可变光衰减器100同样的构成。
反射镜23是具有反射面23a的光反射器。反射面23a实质上是平坦的，并对于在光波导通路11和12中传播的预定波长的光具有极高的反射率(例如大于等于90％)。反射面23a具有实质上均匀的反射率。反射镜23像反射面23a与光波导通路11和12的端面对峙那样移动。在反射面23a和这些端面的间隙中可以填充折射率匹配材料。
如图10所示那样，反射面23a具有锯齿形状的边缘23b。边缘23b具有交互地与直线部分23c和23d连接的构成。在图10中直线部分23c向右下延伸，直线部分23d向右上延伸。相互邻接的直线部分23c和直线部分23d形成的角度的等分线与X轴平行。
边缘23b像伴随反射镜23的移动横穿光轴16和17形成的角度的等分线18那样移动。反射面23a和边缘23b实质上位于XY平面上。另外，等分线18与Z轴平行。因此，边缘23b被配置在对于等分线18实质上垂直的平面上。基准平面14的法线15与Y轴平行。构成边缘23b的直线部分23c和23d都对基准平面14的法线15倾斜。这些直线部分23c和23d在与法线15之间形成锐角φ。
此外，为了经由反射面23a在光波导通路11和12之间使光高效率地耦合，希望反射面23a和边缘23b对于等分线18完全垂直。但是，实际上，如果向等分线18的反射面23a上的投影线和等分线18形成的角度是大于等于85°小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么就能够得到充分高的耦合效率。
在图10中，用符号23e分别表示反射面23a的锯齿。各锯齿23e沿着X方向具有高度H。这些锯齿23e沿着Y方向以间隔D被配置。
若反射面23a从光波导通路11接收沿着光程26的光轴16行进的光41，那么就使该光41沿着光程27的光轴17反射。结果，来自光波导通路11的光41沿着光波导通路12的光轴17入射到光波导通路12，并在光波导通路12内传播。另一方面，在来自光波导通路11的光41没有入射到反射面23a的场合，该光41没有入射到光波导通路12。
当从光波导通路11入射到反射面23a的光分布在边缘23b上时，由于绕射现象，入射光在边缘23b散射。散射光的一部分与光波导通路12耦合，并在光波导通路12内传播。此处，假定入射光的光束被照射在图10所示的XYZ坐标系原点的周围。若反射镜23从图10所示的位置向箭头32的方向移动，那么由于入射光就会通过反射面23a上的更狭窄部分被反射，因此降低从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率。相反，若反射镜23从图10所示的位置向箭头33的方向移动，那么由于入射光就会通过反射面23a上的更宽的部分被反射，因此增加从光波导通路11向光波导通路12的耦合效率。从而，能够根据反射镜23的移动变更从光波导通路11向光波导通路12传播的功率。这就是本实施形态的可变光衰减器的动作原理。
与第1实施形态相同，由于边缘23b由对于ZX平面，即基准平面14的法线15倾斜的直线部分23c和23d构成，因此能够减小向光波导通路11的返回光。但是，由于在多个直线23c和23d中产生的散射光相互干涉，因此为达到充分减小返回光所要求的条件与第1实施形态不同。
因此，以下从另外的观点说明本发明的返回光的减小。在该说明中，使用用下式
Rav(X)＝∫R(X，Y)·Φ(Y)dY/∫Φ(Y)dY    (1)
被定义的函数Rav(X)。如图5所示那样，X是沿着基准平面14和反射镜的反射面的交线延伸的X轴方向的坐标，Y是沿着在与反射镜的反射面平行的平面上与X轴垂直的方向的坐标。R(X，Y)是在XY平面内的反射率分布。此处，将在反射面23a存在的XY坐标中的反射率设定为100％，将在反射面23a不存在的XY坐标中的反射率设定为0％。Φ(Y)是从光波导通路11向反射面23a入射的光的Y轴方向强度分布。
函数Rav(X)用入射光光束的Y方向的分布表示平均化了的反射面的反射率分布。对于使用该Rav(X)的返回光抑制的解释，不管反射镜的边缘的形状如何，根据Rav(X)的分布决定返回光。因此，首先使用图5的反射镜21进行说明。在图11中表示关于在将Φ(Y)设定为MFD(模场直径)10μm的高斯分布，将直线部分21b的倾斜角度φ设定为0°、20°、以及45°时的反射镜21(参照图5)的Rav(X)。在图11中，将Rav(X)变为50％的位置作为X坐标的原点。
如图11所示那样，在φ＝0°的场合，当X＞0时，Rav(X)＝0％，当X＜0时，Rav(X)为100％。就是说，在X坐标的原点，Rav(X)是非连续的。在φ＝0°时，边缘21b已经对于基准平面14的法线15不倾斜，如图7所示的边缘20b那样变成与法线15平行的直线。另一方面，在φ＝0°和45°的场合，Rav(X)在X坐标的原点是连续的，并在原点附近平滑地变化。
如图11所示那样，在X坐标的原点附近的Rav(X)的变化随着倾斜角度φ变大而变得缓慢。因此，若考虑与φ＞0°对应的边缘21b比φ＝0°对应的边缘21b的一方返回光少，那么与为减小返回光所必要的条件一般被认为是Rav(X)缓慢地进行变化。在φ＝0°的场合，在X＝0的单一的X坐标中Rav从0％变化到100％。因此，本发明者已考虑，若在Rav(X)不同的两个X坐标之间至少从0％变化到90％，更希望从0％变化到100％，那么与具有边缘20b的反射镜20比较，能充分减小向光波导通路11的返回光。
此外，只要Rav(X)的变化比φ＝0°的场合缓慢就充分，因此Rav(X)不一定连续地变化。例如，即使是Rav(X)在两个X坐标之间阶段形状地从10％到90％变化的场合，也能够充分地得到返回光的减小效果。但是，更希望阶段越细，返回光的减小效果也将变大。
以下，决定将Rav(X)从10％到90％变化的X方向的宽度叫做边缘宽度。若将上述已说明的图8的横轴置换成边缘宽度/入射光光束的X方向的MFD，那么图8变成图12。此处，入射光光束具有高斯分布，其X方向的MFD为20μm，Y方向的MFD为10μm。
对于使用Rav(X)的返回光的抑制的解释，与反射镜的边缘的形状无关，根据Rav(X)的分布决定返回光。因此，图8是关于图5所示的形状的边缘21b所得到的曲线图，但改变它后的图12对于其它形状的边缘也能适用。
如图12所示那样，在光轴16和17之间的角度θ大于等于45°时，当图12的横轴的值，即(边缘宽度/X方向的MFD)大于等于0.03时，能将返回光的耦合效率大大地抑制为小于等于-40dB。在图10所示的锯齿形状的边缘23b中，边缘宽度大致等于锯齿23e的高度H。因此，若锯齿23e的高度H大于等于X方向的MFD的3％，那么能大大地抑制返回光。
此外，如本实施形态那样，在光波导通路11和12是平面波导通路的场合，若θ大，那么光波导通路11和12的曲率往往变大。在特别有必要抑制光波导通路的漏光的场合，角度θ小于等于30°是妥当的，希望边缘21b的倾斜角度φ大于等于10°。这时，希望边缘宽度大于等于X方向的MFD的6％。
以下，一边参照图13，一边说明关于上述实施形态的反射镜的制造方法。图13是表示反射镜23的例子的概略斜视图。
如图13(a)所示那样，反射镜23通过将基片23f的一个端部加工成锯齿形状，之后，将高反射率的材料23g涂敷在基片23f的上面而制造。关于其它的反射镜21和22也同样通过将基片端部加工成希望的形状后将高反射率的材料涂敷在基片上面能进行制造。
另外，如图13(b)所示那样，反射镜23通过在基片23h的上面像具有锯齿形状的端部那样涂敷高反射率的材料23i也能制造。关于其它的反射镜21和22也同样通过在基片的上面像具有希望的形状那样涂敷高反射率的材料也能制造。此外，在制造方法中，在基片的上面存在没有用高反射率材料覆盖的部分。为减小在该部分中的反射，希望在基片的上面施行防止反射涂敷后再涂敷高反射率材料，或者在具有与基片相同程度的折射率的折射率匹配材料中使反射镜移动。
以上，根据该实施形态详细地说明了本发明。但是，本发明不应受上述实施形态限定。本发明在不脱离其要旨的范围能进行各种变形。
在上述实施形态中，作为本发明的光部件的一例列举了可变光衰减器。但是，本发明可以是变更从一个光程向其它光程传播的光的功率的其它任意的光部件。例如，上述实施形态的可变光衰减器通过使反射镜移动，能将从光波导通路11向光波导通路12传播的光的功率大致变为0。因此，这些可变光衰减器能够作为对从光波导通路11向光波导通路12传播的光进行ON/OFF的1×1光开关而使用。
上述实施形态的光部件作为光程具有光波导通路。但是，本发明的光部件可以具备通过棱镜等任意的光学系统在媒质(例如空气)中被形成的光程以替代光波导通路。另外，作为光程被使用的光波导通路不限于上述实施形态的平面波导通路，可以是其它任意的光波导通路，例如光纤。
在上述的实施形态中，反射镜的反射面是平坦的。但是，本发明可以采用包含曲面部分的反射面。
在上述的实施形态中，反射镜在与等分线18正交的方向直线地进行移动。但是，反射镜的移动可以不是直线的。例如，可以通过在笔直的棒状的杠杆的一端将反射镜固定，以杠杆的另一端为中心使杠杆旋转，使反射镜移动。在该场合，反射镜的移动路径变成大致圆弧形状的曲线。若移动路径的曲线半径充分大，那么移动路径近似地变成直线。
在本发明的光部件中，与反射镜的反射面垂直方向的厚度是任意的。例如，反射镜可以在与反射面垂直的方向具有均匀的厚度。
在本发明的光部件中，反射镜或反射镜驱动装置可以使用微电机系统(MEMS)制造。作为反射镜驱动装置的例子，能列举静电激励器，利用电磁力的电磁激励器和利用热变形的激励器。例如，静电激励器具有可动电极部分和固定电极部分，反射镜被设置在可动电极部分。通过在两个电极之间产生静电力，使可动电极转动，与此相应移动反射镜。
在第3实施形态中，多个锯齿具有相同的高度和宽度。但是，反射镜的反射面可以具有高度或宽度，或者其双方互不相同的多个锯齿。
在上述实施形态中，通过具有均匀的反射率的反射面的边缘的适当形状能得到希望的Rav(X)。但是，可以通过反射面上的反射率的分布达成希望的Rav(X)以替代它。例如，可以通过根据位置使被涂敷在反射面上的高反射率材料的厚度变动，实现反射率的分布。

Claims (4)

1、一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和所述第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，
在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的反射部分，
所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的直线部分的边缘，
所述直线部分对于包含所述第1和第2光轴的平面的法线倾斜，
所述直线部分和所述法线形成的锐角大于等于5°，
还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路。
2、一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，
在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的平坦的反射部分，
所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的曲线部分的边缘，
还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路。
3、一种光部件，具备：具有第1光轴的第1光程；具有与所述第1光轴非平行的第2光轴的第2光程；以及横穿由所述第1光轴和第2光轴形成的角度的等分线而移动的反射镜，其特征在于，
在所述反射镜的表面设置了若从所述第1光程接受光就向所述第2光程反射该光的平坦的反射部分，
所述反射部分具有包含被配置在对于所述等分线垂直的平面上的部分的边缘，
还具有在光学上分别与所述第1光程、所述第2光程耦合的平面波导通路，
在被配置在对于所述等分线垂直的平面上的部分中，用下述式子
Rav(X)＝∫R(X，Y)·Φ(Y)dY/∫Φ(Y)dY
所定义的函数Rav(X)的值在不同的两个X坐标之间至少从10％到90％进行变化，式中，X是沿着包含所述第1和第2光轴的平面和所述反射部分的交线延伸的X轴方向的坐标，Y是在所述反射部分上与X轴垂直地延伸的Y轴方向的坐标，R(X，Y)是XY平面上的反射率分布，Φ(Y)是从所述第1光程入射到所述反射部分的光的Y方向强度分布。
4、如权利要求3记载的光部件，其特征在于，所述函数Rav(X)的值从10％到90％变化的两个X坐标的间隔大于等于从所述第1光程入射到所述反射部分的光的X方向的模场直径的3％。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111869136B (zh) * 2018-03-15 2022-03-29 华为技术有限公司 光接收、组合收发组件、组合光模块、olt及pon系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222656B1 (en) * 1998-03-18 2001-04-24 Axon Photonics, Inc. Fiber optics signal attenuator
US6246826B1 (en) * 1999-09-02 2001-06-12 Nortel Networks Limited Variable optical attenuator with profiled blade
EP1211544A2 (en) * 2000-12-04 2002-06-05 Memlink Ltd. A variable optical attenuator and beam splitter
US20020135864A1 (en) * 2000-04-25 2002-09-26 Chen-Wei Chiu Silicon micromachined optical device
US20020181928A1 (en) * 2001-03-19 2002-12-05 Chen Jian J. High-resolution variable optical attenuator with mechanical adjustment
CN1385720A (zh) * 2002-06-21 2002-12-18 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种采用双压电晶片驱动器制作的二维光开关矩阵
US20030053743A1 (en) * 2001-08-20 2003-03-20 Liu Ai Qun Optical crossconnect and mirror systems
US20030090776A1 (en) * 2001-10-04 2003-05-15 Vaganov Vladimir I. Voa with a movable focusing mirror

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030099454A1 (en) * 2001-11-23 2003-05-29 Sean Chang Variable attenuator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222656B1 (en) * 1998-03-18 2001-04-24 Axon Photonics, Inc. Fiber optics signal attenuator
US6246826B1 (en) * 1999-09-02 2001-06-12 Nortel Networks Limited Variable optical attenuator with profiled blade
US20020135864A1 (en) * 2000-04-25 2002-09-26 Chen-Wei Chiu Silicon micromachined optical device
EP1211544A2 (en) * 2000-12-04 2002-06-05 Memlink Ltd. A variable optical attenuator and beam splitter
US20020181928A1 (en) * 2001-03-19 2002-12-05 Chen Jian J. High-resolution variable optical attenuator with mechanical adjustment
US20030053743A1 (en) * 2001-08-20 2003-03-20 Liu Ai Qun Optical crossconnect and mirror systems
US20030090776A1 (en) * 2001-10-04 2003-05-15 Vaganov Vladimir I. Voa with a movable focusing mirror
CN1385720A (zh) * 2002-06-21 2002-12-18 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种采用双压电晶片驱动器制作的二维光开关矩阵

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