JP2001208988A - マイクロ電子機械可変光学遅延線 - Google Patents

マイクロ電子機械可変光学遅延線

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＥＭＳデバイスを用いた可変の光学遅延線
を提供すること。 【解決手段】 マイクロマシーンリニアラック上の反射
機を入力ソースおよび／または出力点から離して配置
し、入力光波信号を受領し、それを出力点に向ける。反
射機と入力点と出力点との間の距離は可変で、それによ
り入力光波信号の選択的なパス遅延補償が可能となる。
他の実施例においてはピボット駆動可能なＭＥＭＳミラ
ーとミラーのピボット角を調整して、光学システムに必
要とされる選択的なパス遅延補償を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ電子機械
システム（micro electro-mechanical systems（ＭＥＭ
Ｓ））デバイスに関し、特に、光学システムにおいて信
号パスの遅延を補償するＭＥＭＳ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最新の光学（光波）システムは、光学ラ
インを通って情報を送受信する際に、ある種の補償を行
っている。この補償の一例が波長分割多重化送信機と光
学時分割多重化送信機（optically time-division mult
iplexed（ＯＴＤＭ)）において、偏光モード分散（pola
rization mode dispersion（ＰＭＤ））と光学パルスタ
イミングを補償することである。このようなアプリケー
ションにおいては、光学パス長において、僅かな調整
（ＰＭＤ補償機においては数ビットの期間とＯＴＤＭの
送信機においては単一のビット期間に相当する）が信号
パス遅延を補償するために必要である。例えば、４０Ｇ
ｂ／ｓデータレートシステムにおいては、２５ｐｓビッ
ト期間は、ｃＴ＝７．５ｍｍの自由空間ビット長さを有
する。
【０００３】データと情報が伝送されるスピードが光学
システムで増加するにつれて、伝播遅延もまた増加す
る。一定の遅延素子を有するシステムにおいてさえ、パ
ス遅延量は、少量ではあるが変化する。このパス遅延
は、例えば、光学伝送ラインの温度が変化するにつれて
熱膨張係数の影響により引き起こされる。
【０００４】従来の可変の光学遅延線は、入力点から出
力点へのパス長さを変化させるために、往復型の反射機
を移動させるモータ駆動の線形トランスレーション段か
らなる。デジタル的に設定可能な光ファイバ遅延線は、
光ファイバの別の部分を選択するために光学スイッチを
用いて構成される。等価の機能は、集積回路光学デバイ
スでも得ることができる。これらの遅延補償システムの
欠点は、電力需要が高いことコスト高であること物理的
に大きいことそして速度が遅いことである。
【０００５】マイクロマシーンあるいはマイクロ電気機
械システムを用いることは、光学伝送の技術分野でます
ます用いられている。これが用いられることは、既存の
システムの構成素子に対しＭＥＭＳデバイスが提供でき
る利点、例えば小型、高速応答、低電力消費等の結果で
ある。かくして、ＭＥＭＳデバイスを用いて可変の光遅
延線を実現することが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
システムの欠点を解決するＭＥＭＳの可変光学遅延線を
提供することである。さらに本発明の別の目的は、可変
の減衰器調整可能な光学フィルタと光学スイッチとして
機能できるＭＥＭＳ可変光学遅延線を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一実施例においては、ＭＥＭＳ可変光学遅
延線は、光波信号を受信する入力と遅延パス補償を行っ
た光波信号を提供する出力とを有する。マイクロマシー
ンリニアラックは、入力光波信号を受信し、それを出力
点に向けて反射させる所定の距離にある出力（点）と入
力（点）から離れた位置にある反射機とを有する。反射
機と入力点および／または出力点との間の距離は、所定
量の遅延パス補償により選択的に可変である。このマイ
クロマシーンリニアラックに接続されたコントローラ
が、必要とされる所定量の遅延パス補償にしたがって反
射機と入力点および／または出力点との間の距離を選択
的に制御する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１Ａは、入力導波路１２ａと出
力導波路１４ａとを有するＭＥＭＳ可変光学遅延線１０
を示す。導波路は光ファイバでもよい。ミラー１６ａ，
１６ｂにより構成されるマイクロ往復型反射機がマイク
ロマシーンリニアラック１８の上に配置され、入力導波
路１２ａから送信された光波が反射され出力導波路１４
ａに戻ってくる。マイクロマシーンリニアラック１８
は、例えば数ｍｍ程度移動可能なシリコン製のマイクロ
マシーンリニアラックである。
【０００９】このマイクロマシーンリニアラック１８
は、歯車１９を有し、駆動ギア２０の歯車２１と噛み合
っている。駆動ギア２０は駆動モータ２４に接続された
駆動アーム２２により駆動される。駆動モータ２４は、
コンピュータコントローラ（図示せず）に接続され、制
御信号を駆動モータ２４に与えマイクロマシーンリニア
ラック１８の動きを制御し、これにより入力導波路１２
ａと出力導波路１４ａとの間の信号パスの長さを制御し
ている。ミラー１６ａ、１６ｂにより構成されるマイク
ロマシーン往復型反射機と、入力導波路１２ａと出力導
波路１４ａとの間の距離を選択的に変えることにより伝
送中の信号パス遅延損失を補償することができる。
【００１０】図１Ｂは、本発明のＭＥＭＳ可変光学遅延
線の他の実施例を示す。この実施例においては、遅延線
の信号パスは、ミラー３２ａ，３２ｂにより構成される
固定ミラー段とダブルパス往復型反射機３０を用いて延
長することができる。しかし、遅延線の信号パスを延長
することは、信号損失を増加させることになり、ミラー
３２ａ，３２ｂとミラー３４ａ−３４ｄのミラーの回折
とミラー歪みに起因し、これにより最大ミラーイクスカ
ージョンとパスの折れ曲がり点の数を制限することにな
る。
【００１１】例えば、１００μｍのミラーと１ｃｍの全
パス長は、約４ｄＢの信号損失となる。このような信号
特性を改善するために、非平面型の反射機のような他の
画像光学装置を様々な平面型のミラーの代わりに用い、
そして他の適用形の光学装置をそれぞれ入力導波路１２
ａおよび／または出力導波路１４ｂで用いることができ
る。コリメート光学装置と受光光学装置を入力導波路１
２ａと出力導波路１４ａと一体に構成して遅延が補償さ
れた光波を光ファイバに結合することができる。
【００１２】遅延線の性能（例えば挿入損失と遅延時
間）を監視し制御するために光学検出器と光学ソースを
組み込むこともできる。マイクロマシーン遅延線はまた
可変の減衰器としても同時に機能することもできる。
【００１３】図２ａ，２ｂは、ミラーを用いた可変光学
遅延線４０の他の実施例を示す。これらのミラーは、Ｍ
ＥＭＳミラーあるいは他の適宜の公知のピボット駆動可
能なミラーである。図２Ａを参照すると、光波は可変光
学遅延線４０に光学サーキュレータ４２を介して与えら
れる。光学サーキュレータ４２が入力段の位置に場合に
は、光波は光ファイバ４４から出てピボット点４８を軸
に可動する第１ミラー４６に向けられる。
【００１４】この第１ミラー４６はピボット４８で動か
され、第２ミラー５０の長さ方向に沿って反射されたビ
ームをスキャンする。第２ミラー５０は一端５２でピボ
ットで係止され、反射されたビームを調整して入力ポー
トに（第１ミラー４６を介して）戻し、そこで光学サー
キュレータ４２を用いて出力ビームを取り出す。他の画
像スキームも同様に用いて出力ビームを別のポートに向
けてこれにより光学サーキュレータ４２を出力線をなく
すこともできる。
【００１５】
【発明の効果】図２Ａに示すように、光ファイバ４４と
第１ミラー４６との間の伝播距離（Ｌ 1）と、第１ミラ
ー４６と第２ミラー５０との間の伝播距離（Ｌ2）との
組合せが可変光学遅延線４０により与えられる遅延補償
の長さを決定する。図２Ｂで分かるように、第１ミラー
４６と第２ミラー５０をピボットでそれぞれ動かすこと
により第１ミラー４６と第２ミラー５０との間の距離Ｌ
3 を長くすることができ、これにより遅延補償の量を増
加させることができる。それにより、この遅延線の所定
の範囲内に遅延線の有限の補償量が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ 本発明の一実施例によるＭＥＭＳ可変光学
遅延線の平面図 Ｂ 本発明の他の実施例によるＭＥＭＳ可変光学遅延線
の平面図
【図２】Ａ 本発明のさらに別の実施例による短いパス
構成のＭＥＭＳ可変光学遅延線の平面図 Ｂ ＡのＭＥＭＳ可変光学遅延線の長いパス構成の平面
図
【符号の説明】
１０ ＭＥＭＳ可変光学遅延線 １２ａ，１２ｂ 入力導波路 １４ａ，１４ｂ 出力導波路 １６ａ，ｂ ミラー １８ マイクロマシーンリニアラック １９，２１ 歯車 ２０ 駆動ギア ２２ 駆動アーム ２４ 駆動モータ ３０ ダブルパス往復型反射機 ３２，３２ｂ，３４，３４ｂ ミラー ４０ 可変光学遅延線 ４２ 光学サーキュレータ ４４ 光ファイバ ４６ 第１ミラー ４８ ピボット点 ５０ 第２ミラー ５２ 一端 図１Ａ 入力 出力 図１Ｂ 遅延増量方式 図２Ａ，Ｂ 入力 出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デビッド ジョン ビショップ アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ ー、サミット、オーク クノル ロード ７ (72)発明者 ランディー クリントン ガイルズ アメリカ合衆国、07981 ニュージャージ ー、ウィッパニー、パーシッパニー ロー ド 114

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ） 入力光波を受光し遅延線に入力
    する入力点（１２ａ）と、 （Ｂ） 前記遅延線から受光し出力パス遅延補償光波信
    号を出力する出力点（１４ａ）と、 （Ｃ） 入力光波信号を受光し、この受光した光波信号
    を前記出力点の方向に反射させる入力点から所定の距離
    にある反射機（１６）を有するマイクロマシーンリニア
    ラック（１８）と、 を有し、 前記距離は、光学遅延線による所定のパス遅延補償に応
    じて可変であり、 （Ｄ） 前記マイクロマシーンリニアラックに接続さ
    れ、前記反射機と入力点との間の距離を所定のパス遅延
    補償に基づいて制御するよう選択的に変化するコントロ
    ーラとを有することを特徴とするマイクロ電子機械可変
    光学遅延線。
  2. 【請求項２】 前記（Ｄ）コントローラは、 （Ｄ１） 駆動モータ（２４）と、 （Ｄ２） 前記駆動モータに接続された一端と他端とを
    有するアーム（２２）と、 （Ｄ３） 前記アームの他端に接続され、前記マイクロ
    マシーンリニアラックに係合する歯車（２１）と、 を有し、 前記駆動モータを駆動することにより、前記アームが前
    記歯車をマイクロマシーンリニアラックを移動させるよ
    う駆動し、 これにより所定のパス遅延補償を達成するために対応す
    る入力点と反射機との間の距離が変化することを特徴と
    する請求項１記載の光学遅延線。
  3. 【請求項３】 前記反射機は、前記マイクロマシーンリ
    ニアラック上に搭載された第１ミラー（１６ａ）と第２
    ミラー（１６ｂ）とを有し、 前記第１ミラー（１６ａ）は、前記入力点からの入力光
    波を受光し、この受光した入力光波を前記第２ミラーの
    方向に反射させ、 前記第２ミラー（１６ｂ）は、前記第１ミラーから反射
    した光波をさらに前記出力点の方向に反射させることを
    特徴とする請求項１記載の光学遅延線。
  4. 【請求項４】 前記反射機は、 前記マイクロマシーンリニアラックと共に、移動するよ
    う配置された可動のミラーステージと、 前記マイクロマシーンリニアラックの動きに反して固定
    位置に配置された固定ミラーステージと、 を有し、 前記可動ミラーステージと固定ミラーステージは、前記
    入力点から受領した入力光波を所定のパス遅延補償に基
    づいて前記出力点の方向に反射させることを特徴とする
    請求項１記載の光学遅延線。
  5. 【請求項５】 前記反射機は、ＭＥＭＳミラーを含むこ
    とを特徴とする請求項１記載の光学遅延線。
  6. 【請求項６】 （Ａ） 入力光波を受光する入力点と、 （Ｂ） 光学遅延線により生成されたパス遅延補償され
    た光波信号を受光し出力する出力点と、 （Ｃ） 入力点から受領した入力光波信号を所定の方向
    に反射させるよう入力点から所定の距離離れた位置にあ
    る第１ピボット駆動可能なミラー（４６）と、 （Ｄ） 前記第１ピボット駆動可能なミラーから反射さ
    れた光波信号を受領し、この受領した光波信号を出力点
    の方向に反射させるように、前記第１ピボット駆動可能
    なミラーに対し配置された第２ピボット駆動可能なミラ
    ー（５０）と、 を有し、 前記第１と第２のミラーを選択的に制御してピボット駆
    動することにより出力点でパス遅延補償された光波信号
    を生成するように、入力光波信号のパス遅延補償を制御
    することを特徴とするマイクロ電子機械可変光学遅延
    線。
  7. 【請求項７】 前記第１と第２のピボット駆動可能なミ
    ラーは、ＭＥＭＳミラーを含むことを特徴とする請求項
    ６記載の光学遅延線。
  8. 【請求項８】 （Ｅ） 前記入力点と出力点の間を切り
    換える光学サーキュレータ（４２）をさらに有し、 これにより光学遅延線へ単一の光波信号の接続を行うこ
    とを特徴とする請求項６記載の光学遅延線。
  9. 【請求項９】 前記第２ピボット駆動可能なミラーは、 前記第２ミラーの選択的なピボット運動により、前記第
    １ミラーと第２ミラーとの間の距離を変更させ、これに
    より入力光波信号の可変パス遅延補償が選択可能となる
    ことを特徴とする請求項６記載の光学遅延線。
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