JP2004133285A - 分波器及びそれを用いた光スイッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択波長のバンド幅が可変であり、選択波長バンド幅中心波長を選択波長バンド幅と独立に制御可能な分波器、及びそれを用いた光スイッチング装置を提供する。
【解決手段】分波器の媒質屈折率制御を、液晶、及び、電気光学効果を示す材料への電圧印加、光、温度、ミラーの形状変化、及び屈折率変調多層構造の層数変化により行うことで、選択波長のバンド幅を可変とすることができ、選択波長バンド幅中心波長を制御する機構をそれとは独立に設けることから、選択波長のバンド幅と選択波長バンド幅中心波長を独立に制御可能な分波器とすることが可能である。光スイッチング装置に前記分波器を搭載することにより、分波器の波長パスバンド及び波長パスバンド中心波長を任意に制御可能であることから、需要に応じたパスバンド設定、パスバンド中心波長設定が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光周波数多重通信（光波長多重通信）において、周波数多重（波長多重）された光信号を分波する、分波器、及びそれを用いた光スイッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今のインターネットトラフィックの増大に伴い、光通信にはますますの高速化、大容量化が要求されている。一般に、光通信の大容量化を実現するための技術として用いられている高密度波長多重通信（ＤＷＤＭ）技術では、あるノードにおいて特定の波長バンド内に複数の波長を多重化した光を合波器によって合波して１本の光ファイバで送信し、その光を受信ノードにおいて分波器により分波している。受信ノードにおいて分波された光は、ルーティング、スイッチング等が施され、宛先ごとに振り分けられる。
【０００３】
このような分波、合波、スイッチング、ルーティング等の機能を担うＯＸＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｒｏｓｓ　ｃｏｎｎｅｃｔ）、ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｄｄ−ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）等のノード構成は、ノード装置に要求されるパフォーマンス、分波器やスイッチ等の要素技術の仕様（損失等）、及びそれらのコスト等を考慮して、さまざまな構成が提案されている。その中でも、昨今注目されているのが、波長バンド単位でスイッチングを行う光スイッチと、波長変換を行う電気スイッチを融合した階層構成による、トランスペアレント・オプティカルクロスコネクト（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ＯＸＣ）装置である。
【０００４】
図３４は、トランスペアレントＯＸＣ装置の一般的な構成を示す図である。図３４を参照すると、トランスペアレントＯＸＣ装置は、波長バンド単位でスイッチを行う光スイッチ（波長バンドスイッチ）１０２と、波長変換を行う電気スイッチ１０３を融合した階層構成からなる。光スイッチ１０２は、波長単位又は波長バンド単位でスイッチングが行われる。光スイッチ１０２は波長変換機能を有さない。光スイッチ１０２のａｄｄ−ｄｒｏｐ（アド−ドロップ）ポートには、電気スイッチ１０３や３Ｒ再生中継を行うトランスポンダを介してクライアント装置１０５が接続される。
【０００５】
このような階層構成にすることにより、クライアント装置１０５にドロップ（ｄｒｏｐ）する信号、及びクライアント装置１０５からアド（ａｄｄ）される信号のみ、オペイク（ＯＥＯ）スイッチポートを仲介し、ノードをスルーする信号に関しては、オペイク（ＯＥＯ）スイッチポートを仲介することなくスイッチングを行うことができるため、コスト的に高価となるオペイク（ＯＥＯ）スイッチを全ポート数分用意する必要がなく、低コスト化を図れる等のメリットがある。
【０００６】
トランスペアレントＯＸＣ装置において、分波器（フィルタ）１０４は、波長多重された光信号を複数の波長バンドへ分割する機能を担っており、その分割の仕方によっていくつかのタイプに分けられる。
【０００７】
図３５に示すインターリーバーは「波長スプリッタ」とも呼ばれ、図３５に示すように、複数の波長を２つの隔波長群へ分割する。インターリーバーに関しては以下の文献が参照される（例えば特許文献１、２）。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第６，　１３０，　９７１号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，　２０８，　４４４号明細書
【０００９】
トップフラット（（Ｔｏｐ−ｆｌａｔ）ＡＷＧ回路は、図３６に示すように、ある一定数の波長（図３６では、２つ）ずつ、複数の波長バンドへの分割を行う。Ｔｏｐ−ｆｌａｔ
ＡＷＧの詳細に関しては、例えば以下の文献が参照される。
【００１０】
【非特許文献１】
Ｋ．　Ｏｋａｍｏｔｏ，　ｅｔ　ａｌ．，　“Ｆｌａｔ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｗｉｔｈ　ｐａｒａｂｏｌｉｃ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｈｏｒｎｓ”　Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　Ｖｏｌ　３２　Ｎｏ．　１８　ｐｐ．１６６１−１６６２，　Ａｕｇｕｓｔ　１９９６．
【００１１】
図３７に示すバンドフィルタは、図示のように、短波長側、長波長側の２つの波長バンドへ分割する。
【００１２】
なお、ＡＷＧは、透過バンドプロファイルが矩形に近いＴｏｐ−ｆｌａｔタイプのみではなく、透過バンドプロファイルがガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）タイプのＧａｕｓｓｉａｎ　ＡＷＧも、装置の仕様に応じて用いられ得る。ＡＷＧに関しては、例えば、以下の文献が参照される。
【００１３】
【非特許文献２】
Ｈ．　Ｔａｋａｈａｓｈｉ，　ｅｔ　ａｌ．，　“Ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｗｉｔｈ　ｎａｎｏｍｅｔｒｅ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”　Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　Ｖｏｌ　２６　Ｎｏ．　２　ｐｐ．８７−８８，　１９９０．
【００１４】
このように、図３４のトランスペアレントＯＸＣ装置に用いられる分波器１０４としては、種々の形態があり、通常は、要求されるノード装置のパフォーマンス、各分波器の損失等の仕様、及びコスト等を考慮して、選択されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に示したような従来の分波器では、いずれの分波器でも波長バンド幅は分波器固有のものであり、この波長バンド幅を変化させることは、いずれの分波器でも不可能である。例えば、図３８に示すように、波長多重された８つの波長λ１〜λ８を、低波長側から２つずつ、４つのパスバンドに分割する分波器を例にとると、図示されたバンド１（ＢＡＮＤ１）〜バンド４（ＢＡＮＤ４）の４つのパスバンドは、光スイッチ１０２（図３４参照）で進路を切り替えられて４つのファイバ１（ｆｉｂｅｒ１）〜ファイバ４（ｆｉｂｅｒ４）のいずれかに出力されるが、４つのファイバのいずれに出力される波長（群）も、そのパスバンドは、分波器１０４（図３４参照）の固有パスバンドで決定されてしまう。
【００１６】
即ち、パスバンドを変更することが不可能であるため、例えば図３９に示すように、バンド１、２は、図３８と同様であるが、バンド３を縮小し、バンド４を拡大して、バンド３の選択波長を１つ、バンド４の選択波長を４つに変更するような分波は、不可能であった。そして、このことが、現在、ネットワークの柔軟で効率的な運用の妨げになっている。
【００１７】
もし、限られた波長バンド（図３８、図３９で言えば、λ１〜λ８までの全体の波長バンド）を、複数の波長パスバンドに分割する際、複数のパスバンドの担うバンドをスケーラブルに任意に設定することができれば、すなわち、例えば、図３８に示すパスバンド設定から、図３９に示すパスバンド設定への変更、又はその逆の変更を任意に行うことができれば、限られた波長バンドを出力先の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能であり、コスト的にも大変有利になる。
【００１８】
さらに、分波後の複数の波長パスバンドのバンド幅と、波長パスバンドの中心波長が独立に制御可能であれば、ネットワーク運用の観点からは、さらに有利になる。
【００１９】
したがって、本発明の主たる目的は、分波後の波長パスバンドをスケーラブルに任意に設定可能とし、波長バンド単位でスイッチを行う光スイッチと、波長変換を行う電気スイッチを融合した階層構成からなるトランスペアレントＯＸＣ装置に用いて好適な分波器及び該分波器を用いた光スイッチング装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の１つのアスペクトに係る分波器は、定められた波長帯域内に波長多重された複数の光を分波する際、選択波長の波長バンド幅が可変とされるか、又は、選択波長と選択波長の波長バンド幅が独立に制御可能とされる。
【００２１】
本発明において、上記分波器は屈折率変調多層構造からなり、分波器の透過光又は反射光を選択波長として用いる。
【００２２】
そして、本発明において、上記分波器は、バルク型、ファイバ型、導波路型のいずれかである。
【００２３】
本発明において、バルク型、導波路型の分波器に関しては、媒質の屈折率制御を電気、光、温度、ミラー形状変化により行う。本発明において、電気による制御として液晶への電圧印加、及び、電気光学効果を示す材料への電圧印加が用いられる。本発明において、温度制御手段は、好ましくは複数設けられる。
【００２４】
本発明において、ファイバ型の分波器に関しては、媒質の屈折率制御を光、温度、ミラー形状変化により行う。温度制御手段、ミラー形状変化手段は、望ましくはそれぞれ複数設けられる。
【００２５】
また、バルク型の分波器に関しては、屈折率変調多層構造ミラー反射率制御を、屈折率変調多層構造の層数を変化させることによっても行う。
【００２６】
さらに、上記目的を達成する本発明の他のアスペクトにおいて、上記分波器のうち、いずれか複数の分波器と光スイッチを組み合わせた分波モジュールが提供され、さらに該分波モジュールを用いて光スイッチング装置が提供される。
【００２７】
また、上記目的を達成する本発明の他のアスペクトにおいて、上記分波器のうち、いずれかの分波器を用いた光スイッチング装置が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
［第一の実施の形態］
本発明の第一の実施の形態の構成及び動作の概略について説明する。図１は、本実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。図１に示されるように、本発明の第一の実施の形態における分波器は、屈折率変調多層構造からなり、その屈折率変調制御機構をもつ光学フィルタ部１００１と、アクチュエータ１００２と、光ファイバ１００３とを備え、これらは、実装パッケージ１００４に実装されている。
【００３０】
図２は、本発明の第一の実施の形態の分波器を説明するための斜視図である。図３は、本発明の第一の実施の形態の分波器の構成を説明するための平面図である。図４は、本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の上面（レイアウト）を示す図である。
【００３１】
図２、図３に示されるように、本実施の形態に係る分波器は、実装パッケージ４に実装された、光学フィルタ部１と、アクチュエータ２と、光ファイバ３からなる。光ファイバ３と光学フィルタ部１は、実装の際、光の結合効率が最大となるように、光学レンズ（不図示）等を介して、又は、光ファイバ３の先端をレンズ状に加工するなどして結合される。また、必要により、光学フィルタ部１と光ファイバ３間での光の不要な共振を抑えるため、光学フィルタ部１及び光ファイバ３の端面には、ＡＲ（反射防止）コートがなされる。
【００３２】
また、光学フィルタ部１は、図４に示されるように、可動ミラー部１１と、固定ミラー部１２と、可動ミラー部１１内にそれぞれ充填された液晶２１Ａ〜２１Ｄへ電圧を印加するために対向配置される透明電極１３Ａ及び１３Ｂ〜１６Ａ及び１６Ｂと、固定ミラー部１２内にそれぞれ充填された液晶２１Ｆ〜２１Ｈへ電圧を印加するために対向配置される透明電極１７Ａ及び１７Ｂ〜透明電極２０Ａ及び２０Ｂを備えている。
【００３３】
可動ミラー部１１及び固定ミラー部１２内に充填された液晶２１Ａ〜液晶２１Ｈに、透明電極１３Ａ及び１３Ｂ〜透明電極２０Ａ及び２０Ｂを介して、電圧を印加することにより、液晶２１Ａ〜液晶２１Ｈの屈折率を変化させ、可動ミラー部１１及び固定ミラー部１２全体の反射率を変化させることにより、光学フィルタ部１を透過する波長パスバンドを変化させる。これにより、可動ミラー部１１に入射する波長多重された入射信号光λ１〜λｎのうち、固定ミラー部１２から出射される透過出力信号光λ_ｉのパスバンドを変化させることができる。
【００３４】
［構成要素ごとの働き］
次に本発明の第一の実施の形態に係る分波器の構成要素ごとの働きを詳細に説明する。
【００３５】
まず、本発明の分波器の波長フィルタ部（図２の光学フィルタ部１）について詳細に説明する。
【００３６】
本実施の形態において、分波器の光学フィルタ部は、波長フィルタとして良く知られているファブリペロー・エタロン構造を取っている。ファブリペロー干渉型光学フィルタでは、平行に対向した２枚のミラーの間隙（キャビティ）に位相条件の合致する波長光だけが共鳴透過する。そして、２枚のミラーの反射率が、透過光スペクトルの波長パスバンドを決定する。共振器を構成する一対のミラーは、規則的な屈折率変調周期構造を持っており、このような構造は、「フォトニック結晶」と呼ばれている。
【００３７】
フォトニック結晶中の光の振る舞いは、半導体中の電子のエネルギーバンドに相当するフォトニックバンドという概念を用いて説明される。半導体中では、周期的ポテンシャルの存在により、電子が固有のモードを持ち得ない周波数領域が存在するのと同様に、フォトニック結晶中では、光が固有のモードを持ち得ない周波数領域である、フォトニックバンドギャップが存在する。このフォトニックバンドギャップは、一般に、屈折率周期構造の屈折率変調が強いほど、広帯域に渡って開く。
【００３８】
図４において、可動ミラー部１１に、波長多重光λ_１〜λ_ｎが入射されると、フォトニックバンドギャップ内にある波長帯域において、（１）式を満足する波長λ_ｍの信号光のみが共鳴透過して、固定ミラー部１２から出射される。
【００３９】
λ_ｍ＝２Ｌ／ｍ　　　　　　　　　　…（１）
【００４０】
ここで、Ｌは、一対のミラー間（光学）距離、即ちキャビティ長であり、ｍは、整数である。
【００４１】
フォトニック結晶からなる可動ミラー部１１又は固定ミラー部１２を、図５に示す。可動ミラー部１１又は固定ミラー部１２は、矩形型の空孔が形成された構造材層３０と、当該空孔に充填された液晶３１との周期構造からなる１次元フォトニック結晶からなっている。各層厚ｄ_ｉは、フィルタ動作帯域の真空中での中心波長をλ、各層の屈折率をｎ_ｉとして、（２）式のように決定される。
【００４２】
ｄ_ｉ＝ｋλ／４ｎ_ｉ　　　　　　　　　　…（２）
【００４３】
ここで、λが、分波器の波長パスバンドの中心波長となる。ｋは、奇数の整数である。
【００４４】
１次元フォトニック結晶からなるミラー部を、ミラーとして機能させるためには、ｋは奇数であることが必要である。
【００４５】
固定ミラー部１２（図４参照）から出射される光の波長パスバンドは、可動ミラー部１１及び固定ミラー部１２（図４参照）の反射率で決定される。具体的には、ミラーの反射率が大きいほど、波長パスバンドは狭小化し、ミラーの反射率が小さいほど、波長パスバンドは拡大化する。そして、ミラーの反射率は、構造材層３０（図５参照）と、空孔に充填された液晶３１（図５参照）間の、屈折率変調の強さ、繰り返し周期構造の数、及び、上式（２）のｋの値により決定される。
【００４６】
この屈折率変調の強さ、周期構造の数、及びｋの値は、実際には、要求される波長パスバンドの可変帯域、繰り返し周期構造作製プロセス上の制限事項（プロセスアスペクト比他）などの諸条件を勘案した上で、選択される。
【００４７】
以上のようなミラーを構成する構造材層３０（図５参照）として何を選ぶかについては、本発明に係る分波器の用途、及び作製プロセスに応じて適宜選択される。即ち、可動ミラー部１１及び固定ミラー部１２（図４参照）のフォトニックバンドギャップが、光通信の波長帯域（Ｃバンド、Ｌバンド、及びＳバンド）全体を十分にカバーする必要があるため、構造材層３０と液晶３１（図５参照）間の屈折率変調の強さは、十分大きいことが必要である。このことに加え、作製プロセスにより、ミラー作製の可能な材料であることが必要である。即ち、採用されるプロセスにより、最適な材料が異なりうる。例えば、マイクロマシーニングによる加工プロセスならば、既に半導体微細加工技術の分野において十分な実績があり、かつ、高屈折率を有するＳｉが好適とされる。また、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等も、Ｓｉに準ずる材料として用いることができる。また、スパッタリングによる作製プロセスならば、Ｓｉ等が好適である。
【００４８】
また、液晶３１（図５参照）に要求される特性としては、構造材層３０との屈折率変調によって生成されるフォトニックバンドギャップが、光通信波長帯域を十分にカバー可能であり、かつ、所望の波長パスバンド変化量が得られるだけの屈折率異方性の大きさを備えたものであることが必要である。具体的には、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性液晶などがあげられる。配向の変化による屈折率変化が大きいという意味では、ネマチック液晶が望ましいが、これは、要求される屈折率変化の大きさ如何によって、他の液晶材料も適宜、選択しうることは勿論である。
【００４９】
さらに、透明電極１３Ａ及び１３Ｂ〜透明電極２０Ａ及び２０Ｂ（図４参照）の材質としては、酸化スズをドープした酸化インジウムや酸化スズの薄膜を用いることが出来る。
【００５０】
なお、構造材層３０、液晶３１（図４参照）に好適であるとして、説明した上記の材料及びその特性は、本発明において、所望の機能をもつ波長フィルタを実現するための一例であり、本発明はかかる材料及び特性にのみに限定されるものでないことは勿論である。例えばＳｉよりもさらに高屈折率を有する材料を、高アスペクト比に精度良く作製するプロセスが開発されれば、それに合致した構造材層、及び液晶が適宜、選択されうる。
【００５１】
また、本実施の形態では、ミラー部の液晶の屈折率を電圧を印加することにより変化させて用いるため、屈折率の値により、（２）式のｄ値（図５のｄ_ｌｃ）が異なってくる。このため、設計時のｄ_ｌｃ物理長は、可変とする液晶の屈折率の範囲内のいずれかの場合のｄ_ｌｃ物理長とする。
【００５２】
このように設計した後、実際に液晶の屈折率を変化させると、ｄ_ｌｃにずれが生じてくるため、波長パスバンドばかりでなく、波長パスバンド中心波長λまでが変化するという事態が生じる。このため、この波長パスバンド中心波長λの変化を相殺する方向に、キャビティ長を変化させることにより、波長パスバンド中心波長λの位置を保持する。この点については、後述する本実施の形態の動作の説明で詳細に説明する。
【００５３】
次に、本実施形態における分波器のアクチュエータ部（図２、図３の２）について説明する。
【００５４】
本実施形態の分波器のアクチュエータ部に要求される特性としては、光通信用途での所望波長パスバンド中心波長λ_ｉの変化量を賄いうるアクチュエート機構であり、かつ、そのアクチュエート範囲内で、十分なミラー平行精度を確保できるようなアクチュエート機構であればよい。具体的には、電極間に働く静電引力及び斥力を用いた静電駆動型アクチュエータ、電磁誘導の原理により磁化された磁性体間に働く磁気力を利用する電磁駆動によるアクチュエータ等が、適宜、選択される。
【００５５】
また、本発明においては、上記したように、可動ミラー部１１と固定ミラー部１２（図４参照）間の間隙をアクチュエータによりメカニカルに変化させる構成に限定されるものでない。例えば以下の（ａ）乃至（ｄ）なども、適宜、選択可能である。
【００５６】
（ａ）可動ミラー部１１と固定ミラー部１２間の間隙を、液晶を充填可能な構成として、液晶を充填した後、当該液晶に電圧を印加することにより、間隙間の実効光路長を変化させて、所望の波長パスバンドの中心波長λ_ｉを変化させる。
【００５７】
（ｂ）可動ミラー部１１と固定ミラー部１２間の間隙間に、電圧の印加により屈折率変化を生じる電気光学効果（ポッケルス効果）を示す材料、例えばＬｉＮｂＯ_３結晶を用いて、同様に間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λ_ｉを変化させる。
【００５８】
（ｃ）可動ミラー部１１と固定ミラー部１２間の間隙間に光の照射によって屈折率変化を生じる材料、例えばスピロ有機化合物等を充填して、光の照射により間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λ_ｉを変化させる。
【００５９】
（ｄ）可動ミラー部１１と固定ミラー部１２間の間隙間に温度変化によって屈折率変化を生じる材料、例えばシリコンオイル等を充填して、温度変化により間隙間の実効光路長を変化させて所望の波長パスバンドの中心波長λ_ｉを変化させる。
【００６０】
［製造方法の説明］
次に、本実施の形態の分波器の製造方法の一具体例について説明する。図６は、本実施の形態の分波器の断面構成を模式的に示す図である。
【００６１】
図６に示すように、まず、使用波長帯域（今の場合、光通信の波長帯域）で透明な材料、例えばガラスで構成された基板４０を用意し、ガラス基板４０上にＳｉ４１Ａ、酸化スズによる透明電極４２Ａ、ＳｉＯ_２酸化層４３Ａ、酸化スズによる透明電極４２Ｂをスパッタリングにより作製する。この作製プロセスを４周期繰り返し、最後に、Ｓｉ４１Ｅを製膜する。Ｓｉ層厚ｄ_ｓ、ＳｉＯ_２層厚ｄ_ｌｃは、以下の通りとした。
【００６２】
即ち、分波器の波長パスバンドの中心波長λ（（２）式のλ）を、光通信での使用波長１．５５μｍとし、Ｓｉの屈折率３．５、後述する液晶の電圧印加時屈折率１．１より、（２）式のｍ＝１として、
ｄ_ｓ＝０．１１１μｍ
ｄ_ｌｃ＝０．３５２μｍ
とした。
【００６３】
透明電極４２Ａ、４２Ｂの層厚は、光損失の観点から、電圧印加のためのワイヤボンディングを行える範囲内で、なるべく薄くすることが好ましい。なお、スパッタリングによる製膜レート他の製膜条件は、膜表面の平滑性に大きく影響する。一般に、ファブリペロー・エタロン型の波長フィルタにおけるミラー表面は、波長の１／１００程度の平坦度が要求される。このことから、本実施の形態では、０．０１〜０．０２μｍレベルの平滑性を達成しうる製膜条件で、製膜を行った。
【００６４】
上記のように製膜した多層膜４４に、図８に示すように溝を作製した。そして、溝を作製した多層膜４４をＨＦ水溶液に浸し、酸化膜（ＳｉＯ_２膜）をエッチングにより除去した。この際、溝の上部の位置の酸化膜が除去された段階でエッチングを終了し、溝の上部以外の部分の酸化膜がスペーサーとして残るよう注意する。
【００６５】
スペーサを含む多層膜を、図８に示すように切り出し、犠牲層エッチングにより空隙となったスペースに、液晶を毛管力により充填した。ここで、液晶は、ネマチック液晶の一つとして知られる図１３の分子構造のものを用いた。
【００６６】
なお、上記液晶の屈折率の電圧による変化は、上記と同様のスペース内に充填した液晶による光の回折ピークの移動量を測定することにより、予め測定しておく。測定の結果、ここでは電圧無印加時の屈折率１．５から、電圧６０Ｖ印加時の屈折率１．１まで変化することが分かった。
【００６７】
以上のように作製したミラーを２つ用意し、図９のミラー４６、４７とする。
【００６８】
上記ミラー４６、４７のうちいずれか一方、この実施の形態では、ミラー４６を、図９に示すように、アクチュエータ４８に実装した。本実施形態で採用したアクチュエータ４８は、静電駆動型で２対の固定電極及び可動電極をもつ櫛歯構造のものとした。電極を２対としたのは、１対の場合よりも、アクチュエート精度が高く、ミラー平行精度が確保し易いためである。
【００６９】
また、もう一方のミラー、すなわちこの実施の形態では、ミラー４７を、ミラー４６と平行に対向し、距離ｄ_ｃａｖ隔てて固定した。
【００７０】
ｄ_ｃａｖは想定波長λ＝１．５５μｍの２倍、即ち、
ｄ_ｃａｖ＝３．１０μｍ
とした。
【００７１】
ミラー４６を実装したアクチュエータ４８及び光ファイバを、図９に示すように、パッケージ４８−１に実装した。なお、本実施形態は、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバ４９を採用し、また光ファイバ端面、及びミラー端面にＡＲコートを施した。
【００７２】
［動作の説明］
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。図１０は、本実施の形態の分波器の動作を説明するための図であり、図９の分波器にレーザ光を入射し、分光器の出力（透過光）をスペクトル分析するものである。図１０を参照すると、可動ミラー４６（図９参照）に相対する光ファイバ４９の、可動ミラー４６に相対する側の端面と反対側の端面から、波長可変レーザ１６１を用いて、波長λ＝１．４５μｍ〜１．６２μｍの光を連続的に入射し、固定ミラー４７に相対する光ファイバ４９の、固定ミラー４７に相対する側の端面と反対側の端面を、光スペクトラムアナライザ１６２と接続した。そして、波長可変レーザ１６１により掃引させた波長λ＝１．４５μｍ〜１．６２μｍの光のうち、フィルタによって透過した光の成分及びそのパワーを、光スペクトラムアナライザ１６２で測定した。
【００７３】
まず始めに、アクチュエータ４８（図９参照）に電圧を印加せず、ミラー間キャビティ長ｄ_ｃａｖを、３．１０μｍに保ち、８つの液晶層を挟む８対の透明電極に同様に６０Ｖを印加した状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。透過光スペクトルの測定結果を図１１（Ａ）に示す。図１１（Ａ）に示すとおり、透過光スペクトルは、設計通り、中心波長λ＝１．５５μｍにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約０．１ｎｍであった。
【００７４】
次に、８つの液晶層を挟む８対の透明電極に印加していた電圧を除去し、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図１１（Ｂ）に合わせて示す。図１１（Ｂ）に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ＝１．５９μｍにシフトした。これは、ミラー４６、４７のｄ_ｌｃ長を、液晶に電圧を印加しない状態での液晶の屈折率を基準に設計したため、液晶に電圧を印加した場合の屈折率の変化により、最適なｄ_ｌｃ長が変化したためである。この中心波長のシフトは、アクチュエータに電圧を印加することにより、ミラー間キャビティ長を変化させて補償した。即ち、この場合、固定電極、可動電極間に、キャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、図１１（Ｃ）に示すように、中心波長を１．５５μｍに移動させた。また、このとき、スペクトルの半値幅は、約０．２８ｎｍであった。
【００７５】
以上のように、本発明の第一の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち、波長パスバンドを変化させることが可能である。この実施の形態では、液晶の屈折率変域の最小値と最大値の場合のパスバンドを測定したが、液晶に印加する電圧を最大値以下の任意の値に設定することにより、液晶の屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。かかる構成により、波長パスバンドも約０．１ｎｍ〜約０．２８ｎｍの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【００７６】
なお、液晶は、上記した分子構造の液晶に限定されるものでなく、電圧の印加により所望の屈折率変化を生じる他の液晶材料も、適宜、選択しうる。
【００７７】
なお上記実施の形態では、波長パスバンド中心波長λ＝１．５５μｍとしての動作であるが、アクチュエータの稼働により、波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、アクチュエータの稼働範囲内で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。但し、その場合は上記本発明の実施の形態の動作の説明に述べたように、設計上の中心波長（今の場合、λ＝１．５５μｍ）で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化するため、このことを考慮して、分波器の適用が行われる。
【００７８】
以上、波長フィルタが、バルク型の場合について説明したが、上記した実施の形態と同様の作用効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造に、上記と同様にして、液晶を充填し、該液晶の屈折率を変化させることによっても、得られる。
【００７９】
また、本実施の形態の分波器では、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際に、フィルタの出力ポートから逆に、波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に、出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【００８０】
［第二の実施の形態］
本発明の第二の実施の形態について説明する。本発明の第二の実施の形態の分波器の、［構成及び動作の概略］、［構成要素ごとの働き］は、前記第一の実施の形態で説明したものと同様であるため、その説明は省略する。
【００８１】
本実施の形態では、前記第一の実施の形態で液晶の屈折率変化によりミラーの反射率を変化させた代わりに、液晶と同様に、電圧の印加により屈折率変化が生じる、電気光学効果を示す代表的な強誘電体であるＬｉＮｂＯ_３結晶を用いている。ＬｉＮｂＯ_３結晶を用いて分波器を構成した場合の、製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【００８２】
［製造方法の説明］
本実施の形態の分波器の製造方法について以下に説明する。図１２及び図１３は、本実施の形態の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００８３】
まず、フィルタのミラー反射率を変化させるための、ＬｉＮｂＯ_３導波路の作製方法について、図１２（ａ）〜図１２（ｇ）の工程断面図を参照しながら説明する。
【００８４】
まず、ＬｉＮｂＯ_３基板１１０上へＴｉ膜の導波路パターンを形成する。Ｔｉ膜パターンの形成は、Ｔｉ膜１１１をスパッタリングによりコーティングした後（図１２（ｂ）参照）、フォトレジスト１１２を塗布し（図１２（ｃ）参照）、通常のフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、Ｔｉ膜１１１をエッチングすることにより行った。すなわちマスク１１３を介してパターン露光し（図１２（ｄ）参照）、その後、フォトレジストを現像して感光部分を除去し（ポジ型レジスト）（図１２（ｅ）参照）、フォトレジスト１１２をマスクとして下地膜であるＴｉ膜１１１をエッチングし（図１２（ｆ）参照）、フォトレジスト１１２を除去する（図１２（ｇ）参照）。Ｔｉ膜１１１の膜厚は２０ｎｍとした。また、導波路長は、０．１９４μｍとした。この導波路長の理由については後述する。
【００８５】
図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）は、ＬｉＮｂＯ_３基板中へのＴｉの拡散から電極形成までの工程を説明するための図である。
【００８６】
ＬｉＮｂＯ_３基板１１０中へのＴｉの拡散（図１３（ａ）参照）を、以下の条件により行った。
【００８７】
拡散温度：１０００℃
拡散時間：８ｈ
雰囲気　：大気（空気）
【００８８】
Ｔｉの拡散を行った導波路部の屈折率を、ウェハ状態のままでルチル（ＴｉＯ_２）プリズムを用いて測定した（図１３（ｂ）の工程）。その結果、導波路部の屈折率は２．０であった。
【００８９】
続いて、Ｔｉの拡散を行ったＬｉＮｂＯ_３基板１１０上に、ＳｉＯ_２バッファー膜１１４を、スパッタリングにより膜厚１００ｎｍで形成した（図１３（ｃ）参照）。
【００９０】
さらに、ＳｉＯ_２バッファー膜１１４の上に、Ｔｉ拡散部を跨ぐようにＡｌ電極膜１１５を２μｍ形成した（図１３（ｄ）参照）。その際、Ａｌ電極膜１１５の密着性を増すために、Ｃｒ下地電極を利用した。
【００９１】
Ｔｉ拡散導波路を作り込んだ上記ＬｉＮｂＯ_３基板１１０をダイシングし、上記導波路長をもつチップを切り出した。このチップを１０個用意した。
【００９２】
次に、フィルタ部及びアクチュエータ部のマイクロマシーニングによる作製プロセスについて説明する。
【００９３】
本実施の形態におけるフィルタ部及び本アクチュエータ部は、Ｓｉ層の層厚が４μｍ、埋め込みＳｉＯ_２酸化膜の膜厚が２μｍのＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて、本願出願時未公開の文献（文献３）に記載されているマイクロマシーニングによる作製方法と同等の作製方法で、一括形成された。
【００９４】
【文献３】
特願２００１−２０４２１３号
【００９５】
一括形成後の光学フィルタ部１２０及びアクチュエータ部１２１の斜視図を図１４に示す。また、光学フィルタ部１２０のミラー部の上面図を図１５に示す。
【００９６】
光学フィルタ部１２０のミラー部のＳｉ層厚ｄ_ｓ、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長ｄ_ａ、及び設定キャビティ長ｄ_ｃａｖは、以下の通りとした。
【００９７】
ｄ_ｓ＝０．１１１μｍ
ｄ_ａ＝０．１９４μｍ
ｄ_ｃａｖ＝３．１０μｍ
【００９８】
ｄ_ａ長は、後に実装するＬｉＮｂＯ_３導波路の屈折率が、前述したとおり、２．０であったことから、前記第一の実施の形態で説明した（２）式によって決定した。また、光学フィルタ部１２０のミラー部の周期構造は、図１５に示すように、マイクロマシーニングプロセスにより５つの空隙を形成した。
【００９９】
また、この実施の形態でも、アクチュエータは、静電駆動型を採用し、アクチュエート精度を十分確保するため、前記第一の実施の形態の場合と同様に、電極を２対とした。
【０１００】
以上のように、アクチュエータ部１２１と共に一括形成された光学フィルタ部１２０に、Ｔｉ拡散導波路を作り込んだＬｉＮｂＯ_３チップ１０個を実装した。実装後のフィルタ部１２０を拡大した上面図を、図１６に示す。
【０１０１】
ＬｉＮｂＯ_３チップが実装された光学フィルタ部１２０と、アクチュエータ部１２１（一体化されている）を、図９と同様の光ファイバと共に、図９と同様のパッケージに実装した。なお、この実施の形態においても、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバを採用し、光ファイバ端面、及びミラー端面にＡＲコートを施した。
【０１０２】
［動作の説明］
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【０１０３】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、第一の実施の形態の動作の説明で用いた、図１０に示す測定系をそのまま用いた。
【０１０４】
まず始めに、アクチュエータ、及びＡｌ電極１３２Ａ、１３２Ｂ間〜１４１Ａ、１４１Ｂ（図１６参照）間に電圧を印加せず、ミラー間キャビティ長ｄ_ｃａｖを３．１０μｍに保ち、かつ、ＬｉＮｂＯ_３導波路部の屈折率が２．０の状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。測定結果を図１７に示す。図１７（Ａ）に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ＝１．５５μｍにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約０．２ｎｍであった。
【０１０５】
次に、Ａｌ電極１３２Ａ、１３２Ｂ間〜１４１Ａ、１４１Ｂ間に、電圧６０Ｖを印加し、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図１７（Ｂ）に合わせて示す。図１７（Ｂ）に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ＝１．５７μｍにシフトした。この波長シフトの原因は、第一の実施の形態の動作の説明中で述べた。そして、この波長シフトを相殺する方向、即ち今の場合、アクチュエータの固定電極、可動電極間にキャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、中心波長を１．５５μｍに移動させた。また、このとき、図１７（Ｃ）に示すとおり、スペクトルの半値幅は約０．７２ｎｍであった。
【０１０６】
透過光スペクトル半値幅の増大、及び中心波長のシフトは、ＬｉＮｂＯ_３導波路部に電圧が印加されたため、電気光学効果（ポッケルス効果）によって、ＬｉＮｂＯ_３導波路部の屈折率が増大したためである。
【０１０７】
以上のように、本発明の第二の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。ここでも、第一の実施の形態の分波器の場合と同様に、Ａｌ電極間に印加する電圧を任意の値に設定することにより、ＬｉＮｂＯ_３導波路部の屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約０．２ｎｍ〜約０．７２ｎｍの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【０１０８】
なお、電気光学効果を示す材料として利用する材料は、本実施の形態で用いたＬｉＮｂＯ_３結晶に限定されるわけではなく、電圧の印加により屈折率変化を生じる他の電気光学効果を示す材料、例えば、ＬｉＴａＯ_３結晶、ＢａＴｉＯ_３結晶他も所望の屈折率変化量を勘案した上で、適宜、選択されうる。また電気光学効果を示す材料としては結晶に限定されず、非晶質その他であってもよい。
【０１０９】
なお、本実施の形態の場合も、前記第一の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長（今の場合、λ＝１．５５μｍ）で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【０１１０】
以上、波長フィルタとしてバルク型を基本とし、それに電気光学効果を示す導波路構造を実装した場合について説明したが、屈折率変調多層構造をもつ波長フィルタ全体が電気光学効果を示す導波路型の場合にも、同様な効果が得られる。
【０１１１】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【０１１２】
［第三の実施の形態］
本実施の形態の分波器の、構成及び動作の概略、構成要素ごとの働きは、全て前記第一、及び第二の実施の形態のそれらに準ずる。本実施の形態では、前記第一、及び第二の実施の形態で行ったミラーの反射率の変化を、光の照射によって、屈折率変化の生じる有機化合物分子会合体を用いて、本発明の分波器を構成した場合の、本発明の分波器の製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【０１１３】
［製造方法の説明］
本実施の形態の分波器の製造方法を説明する。
【０１１４】
本実施の形態の分波器のフィルタ部、及びアクチュエータ部は、前記第二の実施の形態の製造方法の説明の項で説明した、マイクロマシーニングによる作製プロセスで製作された。
【０１１５】
本実施の形態では、前記第二の実施の形態での光フィルタ部１２０（図１４、図１５参照）に相当するフィルタのミラー部のＳｉ層厚ｄ_ｓ、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長ｄ_ａ、及び設定キャビティ長ｄ_ｃａｖは、以下の通りとした。
【０１１６】
ｄ_ｓ＝０．１１１μｍ
ｄ_ａ＝０．２１５μｍ
ｄ_ｃａｖ＝３．１０μｍ
【０１１７】
ｄ_ａ長は、後に、空隙部に充填する有機化合物分子（後述）の光未照射時の屈折率が、後述するとおり１．８であったことから、前記第一の実施の形態中に述べた（２）式によって決定した。
【０１１８】
また、フィルタ部１２０のミラー部の、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙数は、前記第二の実施の形態の場合（図１５参照）よりも一つ少ない、４とした。
【０１１９】
また、アクチュエータは、前記第二の実施の形態と同プロセスにより作製し、電極２対の静電駆動型である。
【０１２０】
ミラー部の空隙に充填する有機化合物は、図１８に示すような、スピロ化合物２１０とした。化合物分子構造と光反応を、図１８に示す。
【０１２１】
図１８に示すように、この実施の形態で採用されたスピロ化合物スピロピランは、波長４００ｎｍ以下の紫外光を照射することによりメロシアニンに異性化し、更に約３５℃に熱することでＪ会合体を形成する。約３５℃の環境で上記紫外光を照射すれば、スピロピランからＪ会合体を形成することが可能である。また、Ｊ会合体は、約１２０℃に熱することで、スピロピランに戻すことができる。
【０１２２】
図１８に示したスピロ化合物の屈折率の紫外光照射による変化は、前記第二の実施の形態のフィルタ部と同様のスペース（空隙部）内に充填したスピロ化合物による光の回折ピークの移動量を測定することにより、測定した。測定の結果、紫外光照射前、即ちスピロピランの状態で、屈折率１．８、約３５℃の環境で上記紫外光を十分な時間照射し、Ｊ会合体としたときの屈折率は２．２であった。また、本実施の形態で採用したスピロ化合物スピロピランは、紫外光を照射する時間を制御することによって、前記２種の屈折率の間の任意の屈折率に設定することが可能である。
【０１２３】
アクチュエータ部と共に、マイクロマシーニングによるプロセスで一括形成されたフィルタ部の空隙部に、スピロ化合物を毛管力により充填した。充填後のフィルタ部の拡大上面図を、図１９に示す。図１９において、２２３Ａ〜２２３Ｄ、２２３Ｅ〜２２３Ｈは、フィルタ部の可動ミラー部２２１と、固定ミラー部２２２の空隙部に充填されたスピロ化合物スピロピランである。
【０１２４】
スピロ化合物が充填されたフィルタ部と、アクチュエータ部（一体化されている）を、図２０に示すように、光ファイバ２３１と共にパッケージ２３０に実装した。図２０は、本実施の形態の実装の様子を示す斜視図である。
【０１２５】
また、フィルタ部の温度測定及び温度制御のため、ペルチエ素子２３３をパッケージ２３０内に装着した。なお、光ファイバ２３１は、ファイバ端面をレンズ状に加工した光ファイバを採用し、光ファイバ端面、及びミラー端面にＡＲコートを施した。
【０１２６】
［動作の説明］
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【０１２７】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、第一及び第二の実施の形態の動作の説明で用いた、図１０に示す測定系をそのまま用いた。
【０１２８】
まず始めに、アクチュエータに電圧を印加せずキャビティ長ｄ_ｃａｖを３．１０μｍに保ち、かつ、スピロピラン２２３Ａ〜２２３Ｈに屈折率変調のための紫外光を照射しない状態で、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図２１に示す。図２１（Ａ）に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ＝１．５５μｍにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約０．１６ｎｍであった。
【０１２９】
次に、ペルチエ素子２３３に電流を流してフィルタ部の温度を約３５℃に保ち、スピロピラン２２３Ａ〜２２３ＨにスピロラインからＪ会合体が形成されるのに十分な紫外光を照射した。そして、フィルタによる透過光スペクトルを測定した。結果を図２１（Ｂ）に合わせて示す。図２１（Ｂ）に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ＝１．５７μｍにシフトした。この波長シフトの原因は、第一及び第二の実施の形態の動作の説明中で述べた。そして、この波長シフトを相殺する方向、即ち今の場合、アクチュエータの固定電極、可動電極間にキャビティ長を狭小化させる方向に電圧を印加し、中心波長を１．５５μｍに移動させた。また、このとき、スペクトルの半値幅は約１．５２ｎｍであった。
【０１３０】
ここでの透過光スペクトル半値幅の増大、及び中心波長のシフトは、スピロピラン２２３Ａ〜２２３Ｈに紫外光が照射されたためにスピロラインからＪ会合体が形成され、その結果としてスピロ化合物の屈折率が増大したためである。
【０１３１】
続いて、アクチュエータに印加していた電圧を解除し、キャビティ長を初期位置に戻した後、ペルチエ素子２３３に電流を流して、Ｊ会合体からスピロラインが再び形成されるに十分な時間、フィルタ部の温度を約１２０℃に保った。そして、再びフィルタによる透過光スペクトルを測定したところ、透過光スペクトルの中心波長位置、及びスペクトルの半値幅、共に、図２１に示す初期状態に可逆的に戻った。
【０１３２】
以上のように、本発明の第三の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。ここでも、第一及び第二の実施の形態の分波器の場合と同様に、スピロピランに紫外光を照射する時間を制御することにより、スピロピランの屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約０．１６ｎｍ〜約１．５２ｎｍの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【０１３３】
なお、光の照射により屈折率変化を示す材料としては、本実施の形態で用いたスピロ化合物に限定されるわけではなく、光の照射により屈折率変化を生じる他の材料も、所望の屈折率変化量を勘案した上で、適宜、選択されうる。
【０１３４】
なお、本実施の形態の場合も、前記第一及び第二の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長（今の場合、λ＝１．５５μｍ）で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【０１３５】
以上、波長フィルタがバルク型の場合について説明したが、同様な作用効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造に、同様にして、光の照射により屈折率変化を示す材料を充填し、その材料の屈折率を変化させることによっても、得られる。また、ファイバ型の波長フィルタの屈折率変調多層構造の屈折率を、光により制御することによっても得られる。
【０１３６】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【０１３７】
［第四の実施の形態］
本実施の形態の分波器の、構成及び動作の概略、構成要素ごとの働きは、全て前記第一〜第三の実施の形態のそれらに準ずる。本実施の形態では、前記第一〜第三の実施の形態で行ったミラーの反射率の変化を、温度変化によって、屈折率変化の生じる有機化合物を用いて本発明の分波器を構成した場合の、本発明の分波器の製造方法、及び動作について詳細に述べる。
【０１３８】
［製造方法の説明］
本実施の形態の分波器の製造方法を説明する。
【０１３９】
本実施の形態の分波器のフィルタ部、及びアクチュエータ部は、前記第二、及び第三の実施の形態の製造方法の説明の項で説明した、マイクロマシーニングによる作製プロセスで製作された。
【０１４０】
本実施の形態では、前記第二の実施の形態でのフィルタ部１２０に相当するフィルタのミラー部のＳｉ層厚ｄ_ｓ、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙長ｄ_ａ、及び設定キャビティ長ｄ_ｃａｖは、以下の通りとした。
【０１４１】
ｄ_ｓ＝０．１１１μｍ
ｄ_ａ＝０．２９１μｍ
ｄ_ｃａｖ＝３．１０μｍ
【０１４２】
ｄ_ａ長は、空隙部に充填する有機化合物分子であるシリコンオイルが約２０℃時の屈折率１．３３から約７０℃時の屈折率１．５まで単調増加に変化することから、約２０℃時の屈折率値１．３３から、前記第一の実施の形態で説明した、（２）式によって決定した。また、光学フィルタ部のミラー部の、マイクロマシーニングプロセスにより形成した空隙数は、４とした。
【０１４３】
また、アクチュエータは、前記第二の実施の形態と同プロセスにより作製したため、ここでも電極２対の静電駆動型である。
【０１４４】
アクチュエータ部と共に、マイクロマシーニングによるプロセスで一括形成されたフィルタの空隙部に、シリコンオイルを毛管力により充填した。充填後のフィルタ部拡大上面図は、図１９のスピロピランの位置に、シリコンオイルが充填された形となる。
【０１４５】
シリコンオイルが充填されたフィルタ部と、アクチュエータ部（一体化されている）を、図２０と同様のパッケージに実装した。
【０１４６】
［動作の説明］
次に、本実施の形態の分波器の動作を具体的に説明する。
【０１４７】
本発明の実施の形態の分波器の光学特性評価系は、前記第一〜第三の実施の形態の動作の説明で用いた、図１０に示す測定系をそのまま用いた。
【０１４８】
まず始めに、アクチュエータに電圧を印加せず、キャビティ長ｄ_ｃａｖを３．１０μｍに保ち、かつ、ペルチエ素子（図２０の２３３）によりフィルタ部の温度を約２０℃に保持したまま、透過光スペクトルを測定した。測定結果を図２２に示す。
【０１４９】
図２２（Ａ）に示すとおり、透過光スペクトルは設計通り、中心波長λ＝１．５５μｍにピークを持つ透過光スペクトルとなった。このとき、スペクトルの半値幅は約０．０２ｎｍであった。
【０１５０】
次に、ペルチエ素子（図２０の２３３参照）に電流を流してフィルタ部の温度を約７０℃に保ち、その状態でフィルタによる透過光スペクトルを測定した。測定結果を、図２２（Ｂ）に合わせて示す。図２２（Ｂ）に示すとおり、透過光スペクトルの中心波長は、λ＝１．５５μｍと、温度約２０℃の時と同様であった。また、このとき、スペクトルの半値幅は約０．０４ｎｍであった。
【０１５１】
ここでの透過光スペクトル半値幅の増大は、シリコンオイルの屈折率が温度の上昇により増加したためである。
【０１５２】
続いて、ペルチエ素子に流していた電流を減少させ、フィルタ部の温度を約２０℃に戻した後、再びフィルタによる透過光スペクトルを測定したところ、透過光スペクトルの半値幅は、図２２（Ｃ）に示す初期状態である０．０２ｎｍに可逆的に戻った。
【０１５３】
以上のように、本発明の第四の実施の形態の分波器によれば、中心波長を維持したまま、透過光スペクトルの半値幅、即ち波長パスバンドを変化させることが可能である。本実施の形態でも、前記第一〜第三の実施の形態の分波器の場合と同様に、シリコンオイルの温度を制御することにより、シリコンオイルの屈折率を任意に、スケーラブルに変化させることが可能である。このことにより、波長パスバンドも約０．０２ｎｍ〜約１．０４ｎｍの間で任意に、スケーラブルに設定可能となる。
【０１５４】
なお、温度変化により屈折率変化を示す材料としては、本実施の形態で用いたシリコンオイルに限定されるわけではなく、温度変化により屈折率変化を生じる他の材料も、高分子材料などを中心に適宜、選択されうる。
【０１５５】
なお、本実施の形態の場合も、第一〜第三の実施の形態の場合と同様に、アクチュエータの稼働により波長パスバンド中心波長λを独立にシフト可能なため、設計上の中心波長（今の場合、λ＝１．５５μｍ）で用いる場合よりも、スペクトルの半値幅が若干拡大化することを考慮した上で、他の中心波長で波長パスバンド変更可能な分波器として用いることも可能である。
【０１５６】
以上、波長フィルタがバルク型の場合について説明したが、同様な効果は、導波路型の波長フィルタの屈折率変調多層構造と同様に温度変化により屈折率変化を示す材料を充填し、その材料の屈折率を変化させることによっても得られる。また、ファイバ型の波長フィルタの屈折率変調多層構造の屈折率を、温度により制御することによっても得られる。
【０１５７】
また、本実施の形態の分波器は、フィルタの波長パスバンド帯域内の波長光が除かれた多重光を改めて入力ポートに入力すると、その多重光は、当然ながらフィルタによって全反射させられるので、その際にフィルタの出力ポートから逆に波長パスバンド帯域内の波長光を入力させると、フィルタによる反射光に出力ポートから入力した波長パスバンド内波長光が重畳される形となるため、合波器として用いることも可能である。この用途は、後述する光スイッチング装置としての実施の形態で有効となる。
【０１５８】
［第五の実施の形態］
図２３は、ＦＢＧ（ファイバー・ブラッグ・グレーティング）構造を用いた本発明の分波器の第五の実施の形態の基本構成の断面を示す図である。
【０１５９】
Ｇｅ添加コアを持つ光ファイバ５０３に紫外線を照射し、屈折率分布グレーティング５０４を作製した。
【０１６０】
次に、温度可変機構５０５を、屈折率分布グレーティング５０４のまわりに配置した。また、別の温度可変機構５０６を、屈折率分布グレーティング５０４のまわりに配置した。温度可変機構５０５、５０６としては、セラミックス発熱体を用いた。セラミックス発熱体に電流を流すことによって、発熱させ、ファイバーブラッググレーティングの温度をコントロールすることができる。
【０１６１】
ＦＢＧ構造を用いた本発明の分波器では、温度可変機構が複数あることによって、屈折率分布グレーティングに、複数の温度領域を設けることができ、この複数温度領域の温度差を制御することができる。これによって、図２４（Ｂ）に示したような選択波形のバンド幅を制御することができる。
【０１６２】
また、複数温度設定の平均値を制御することができ、これによって図２４（Ａ）に示したような選択波形の中心波長を制御することができる。
【０１６３】
例えば、λ（１）〜λ（ｉ）〜λ（ｊ）〜λ（ｎ）の波長多重光信号５００がファイバー・ブラッグ・グレーティング５０３に入射したとき、温度可変機構５０５と５０６の温度差をゼロとし、λ（ｉ）が反射する波長に制御した場合は、反射波５０１はλ（ｉ）となり、透過波５０２はλ（１）〜λ（ｉ−１）、λ（ｉ＋１）〜λ（ｎ）となる。
【０１６４】
また、温度可変機構５０５と、温度可変機構５０６の温度差を発生させ、反射波５０１をλ（ｉ−１）〜λ（ｉ＋１）となるように制御した場合は、透過波５０２はλ（１）〜λ（ｉ−２）とλ（ｉ＋２）〜λ（ｎ）となる。
【０１６５】
さらに、温度可変機構５０５と温度可変機構５０６の温度差を保ったまま、平均温度を制御し中心波長をλ（ｊ）に変化させた場合は、反射波５０１はλ（ｊ−１）〜λ（ｊ＋１）となり、透過波５０２λは（１）〜λ（ｊ−２）とλ（ｊ＋２）〜λ（ｎ）となる。
【０１６６】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【０１６７】
以上のような、反射光を選択光とし、その選択波長バンドのバンド幅と中心波長を制御するフィルタとして、同様な屈折率変調多層構造をバルク構造又は導波路構造に設け、その屈折率を、本実施の形態のように温度で制御することによっても、同様な効果が得られる。
【０１６８】
［第六の実施の形態］
図２５は、ＦＢＧ（ファイバーブラッググレーティング）構造を用いた第五の実施の形態とは別の、本発明の分波器の第六の実施の形態の基本構成の断面を示す図である。
【０１６９】
Ｇｅ添加コアを持つ光ファイバ６０３に紫外線を照射し、屈折率分布グレーティング６０４を作製した。次に、応力可変機構６０５を屈折率分布グレーティングのまわりに配置した。また、別の応力可変機構６０９および応力可変機構６１２を、屈折率分布グレーティング６０４のまわりに配置した。応力可変機構としては、チタン酸ジルコン酸鉛セラミックスを用い、接着剤を用いてはりつけた。応力可変機構６０５、６０９、６１２には、それぞれ電極６０６、６０７と、電極６０８、６１０と、電極６１１、６１３とが設けられており、これらの電極に電圧を印可することによってチタン酸ジルコン酸鉛セラミックスを伸縮させることができる。
【０１７０】
ＦＢＧ構造を用いた本発明の分波器では、応力可変機構が複数あることによって、屈折率分布グレーティングに複数の応力領域を設けることができ、この複数応力領域の応力差を制御することができる。これによって、図２４（Ｂ）に示したような選択波形のバンド幅を制御することができる。
【０１７１】
また、複数応力設定の平均値を制御することができ、これによって図２４（Ａ）に示したような選択波形の中心波長を制御することができる。
【０１７２】
例えば、λ（１）〜λ（ｉ）〜λ（ｊ）〜λ（ｋ）〜λ（ｎ）の波長多重光信号６００がファイバーブラッググレーティング６０３に入射したとき、応力可変機構６０５、６０９、６１２の応力差をゼロとし、λ（ｉ）が反射する波長に制御した場合は、反射波６０１はλ（ｉ）となり、透過波６０２はλ（１）〜λ（ｉ−１）とλ（ｉ＋１）〜λ（ｎ）となる。
【０１７３】
また、応力可変機構６０５、６０９、６１２の応力差を発生させ、反射波６０１をλ（ｉ−１）〜λ（ｉ＋１）となるように制御した場合は、透過波６０２はλ（１）〜λ（ｉ−２）とλ（ｉ＋２）〜λ（ｎ）となる。
【０１７４】
さらに、応力可変機構６０５、６０９、６１２の応力差を保ったまま、平均応力を制御し中心波長をλ（ｊ）に変化させた場合は、反射波６０１はλ（ｊ−１）〜λ（ｊ＋１）となり、透過波６０２λは（１）〜λ（ｊ−２）とλ（ｊ＋２）〜λ（ｎ）となる。
【０１７５】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【０１７６】
以上のような、反射光を選択光とし、その選択波長バンドのバンド幅と中心波長を制御するフィルタとして、同様な屈折率変調多層構造をバルク構造又は導波路構造に設け、その屈折率を本実施の形態のように応力によるミラー形状変化で制御することによっても、同様な効果が得られる。
【０１７７】
［第七の実施の形態］
図２６及び図２７は、本発明の分波器の第七の実施の形態の基本構成の断面を模式的に示す図である。図２６に示すように、本実施の形態の分波器は、ファブリペロー・エタロン構造をとり、そのフィルタ部を、前記第二〜第四の実施の形態の製造方法と同様のマイクロマシーニングによるプロセスで作製した。即ち、半透過ミラー部７０１は、Ｓｉ、低屈折率層の空隙部は、Ａｉｒ（空気）で構成される。
【０１７８】
また、本実施の形態では、半透過ミラー部の一部分７００を移動させる機構７０２を設けた。この移動機構７０２は静電アクチュエータを用いた。これにより、半透過ミラー部の実質的な厚さを変化させることができる。
【０１７９】
また、半透過ミラー部７０１の一方には、キャビティギャップ間隔調整機構７０３を備えている。
【０１８０】
キャビティギャップ調整機構７０３には、ピエゾ素子を用いた。ピエゾ素子に印可する電圧を制御することによって、キャビティギャップ７０５の間隔を調整することができる。
【０１８１】
例えば、図２６のように、λ（１）〜λ（ｉ）〜λ（ｎ）の波長多重光信号７０６が半透過ミラー部７０１に入射したとき、高屈折率層（Ｓｉ）と低屈折率層（Ａｉｒ）の積層構造を通過し、λ（ｉ）に対応したキャビティギャップ長に調整しておいた場合は、透過光７０８はλ（ｉ）となり、反射光７０７は、λ（１）〜λ（ｉ−１）とλ（ｉ＋１）〜λ（ｎ）となる。
【０１８２】
また、図２７に示すように、半透過ミラー部の一部分を移動させた場合は、図２６の状態と比較して、半透過ミラー部膜厚が減少し、該半透過ミラー部が減少すると反射率が低下する。該反射率が低下するとバンド幅が増加する、という関係があるので、透過光７０８は、λ（ｉ−１）〜λ（ｉ＋１）のようになる。このときの反射光７０７は、λ（１）〜λ（ｉ−２）とλ（ｉ＋２）〜λ（ｎ）となる。
【０１８３】
一方、キャビティギャップ間隔調整機構７０３によりキャビティギャップ長を調整することによって、透過波の中心波長を、バンド幅とは独立に制御することができる。
【０１８４】
以上のようにして、選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングすることができる。
【０１８５】
［第八の実施の形態］
図２８は、本発明の第八の分波器の実施の形態の構成を示す図である。図２８に示すように、第八の実施の形態の分波器は、それぞれ異なる中心波長に設計された分波器８０１〜８０５と、光スイッチ８０６を備えた分波モジュール８０７である。分波器８０１〜８０５は、波長パスバンド幅が可変である分波器で、本発明の第一〜第七の実施の形態の分波器のいずれを用いてもよい。分波モジュールへの入力波長多重光の波長λが、λ_１＝１５００ｎｍ〜λ_１６＝１５１７ｎｍまで、１ｎｍ間隔で１７波長多重された光を分波する場合を例として以下に説明する。
【０１８６】
分波器８０１〜８０５の中心波長、及び可変波長パスバンド幅を、図２９に示すように設定した。このように設定することにより、分波器８０１〜８０５は、最大でそれぞれ図３０に示す波長パスバンドを賄うことが出来る。このため、例えば分波器８０１、８０２の波長パスバンドを変更させることにより、λ_２〜λ_４の３波長は、分波器８０１、８０２のどちらからも出力可能となる。なお、入力波長多重光は、光スイッチ８０７により、任意の分波器に入力される。光スイッチ８０７は、入力波長多重光を分波器８０１〜８０５のうち、いずれか任意の分波器に入力変換可能な機構をもつものであればよい。
【０１８７】
かかる構成により、分波モジュール８０７全体としては、分波器８０１〜８０５を経由して出力される波長数を、分波器８０１〜８０５の波長パスバンド可変領域の範囲内で、任意に選択することが可能である。このことから、分波モジュール８０７は、定められた波長帯域内に波長多重された複数の光を分波する際、選択波長パスバンドの柔軟な選択が可能な分波器となる。
【０１８８】
さらに、分波器の波長パスバンド帯域と波長パスバンド中心波長を独立に制御可能である点を生かして、例えば図３１に示すように、分波器８０１でλ_１〜λ_４を賄い、分波器８０２でλ_５を賄い、分波器８０３でλ_６〜λ_１１を賄い、分波器８０４でλ_１２〜λ_１５を賄い、分波器８０５でλ_１６、λ_１７を賄う、というように、さらに柔軟な選択波長構成が可能な分波モジュールとすることも可能である。
【０１８９】
本実施の形態の分波モジュールをトランスペアレントＯＸＣ装置に応用する場合、トランスペアレントＯＸＣ装置で要求される、賄うべき全波長帯域、及び波長チャネル間隔を考慮して、分波器の波長パスバンド可変領域、及び波長パスバンド中心波長の可変帯域を設計することにより、本実施の形態の分波モジュールの構成を用いて、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能であるトランスペアレントＯＸＣノード装置とすることが可能である。
【０１９０】
［第九の実施の形態］
図３２は、本発明の第九の実施の形態の構成を示す図である。前記第八の実施の形態に記載と同様の原理による分波モジュールを用いて、図３２に示すように、光スイッチング装置９００を構成した。光スイッチング装置に入力する波長多重光は、波長間隔１ｎｍで波長１５００ｎｍから波長１６００ｎｍまで１０１波多重された光とした。分波モジュール９０１は、１０個の分波器と１つの光スイッチによる構成とし、１０個の分波器全てを、波長パスバンド可変帯域１ｎｍ〜１０ｎｍ、波長パスバンド中心波長可変帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍとした。波長バンドスイッチ９０２は、１２×１２のマトリクススイッチとした。また、波長バンドスイッチ９０２の出力ポートに、分波モジュール９０１と同一仕様の分波モジュールを合波モジュール９０３として、図３２に示すように接続した。
【０１９１】
さらに、図３２に示すように、波長バンドスイッチ９０２の１０個の入力ポート及び出力ポートのうち、２ポートを波長レイヤと接続させる。波長レイヤは波長スイッチ（電気スイッチ９０４）と複数の光／電気変換器、及び電気／光変換器と２つの分波器、２つの合波器からなる。また、波長スイッチ（電気スイッチ９０４）にはクライアント装置９０５が接続される。
【０１９２】
以上のような構成の光スイッチング装置とすることにより、分波器９０１の波長パスバンド可変帯域１ｎｍ〜１０ｎｍ、波長パスバンド中心波長可変帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍであるため、波長レイヤへ送出する波長、及び合波器９０３に送出する波長を、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍに多重される１０１波の光の中から、波長パスバンド１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で、即ち１波〜１０波の範囲で、任意数の波長を、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ内の任意の波長パスバンド中心波長で選択可能である。
【０１９３】
以上のことにより、本実施の形態の光スイッチング装置９００によれば、限られた波長バンド内の波長を複数の波長パスバンドに分割する際、複数のパスバンドの担うバンド及び波長パスバンド中心波長をスケーラブルに任意に設定可能なため、限られた波長バンドを波長レイヤ側の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。
【０１９４】
［第十の実施の形態］
前記第一〜七のいずれかの実施の形態の記載と同様の原理による分波器９５１、サーキュレータ９５２、カプラ９５３を用いて、図３３に示すように、光スイッチング装置９５０を構成した。光スイッチング装置９５０に入力する波長多重光は、波長間隔１ｎｍで波長１５００ｎｍから波長１６００ｎｍまで１０１波多重された光とした。分波器９５１の波長パスバンド可変帯域は１ｎｍ〜１０ｎｍ、波長パスバンド中心波長可変帯域は１５００ｎｍ〜１６００ｎｍとした。
【０１９５】
分波器９５１は、波長パスバンド可変帯域１ｎｍ〜１０ｎｍ、波長パスバンド中心波長可変帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍであるため、分波器９５１による選択波長を、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍに多重される１０１波の光の中から、波長パスバンド１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で、即ち１波〜１０波の範囲で、任意数の波長を、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ内の任意の波長パスバンド中心波長で選択可能である。今、選択波長をλ_ｉ、λ_ｉ＋１の２波長（λ_１（＝１５００ｎｍ）≦λ_ｉ、λ_ｉ＋１≦λ_１０１（＝１６００ｎｍ））と仮定する。
【０１９６】
分波器９５１により反射された、選択光以外の残留光λ_１〜λ_ｉ−１、λ_ｉ＋２≦λ_１０１は、サーキュレータにより進路を変え、カプラ９５３方向へ出力される。また、選択された波長をλ_ｉ、λ_ｉ＋１の２波長は、光スイッチング装置９５０のｄｒｏｐポートよりクライアント装置側に出力される。
【０１９７】
クライアント装置側から出力された、波長λ_ｉ、λ_ｉ＋１の２波長（上記と異なる情報を載せている場合が多いが、異なる情報である必然性はない）は、光スイッチング装置９５０のａｄｄポートを通し、カプラ９５３を介して、分波器９５１に反射された光λ_１〜λ_ｉ−１、λ_ｉ＋２≦λ_１０１に多重化され、光スイッチング装置９５０から出力される。なお、より望ましくは、クライアント装置〜カプラ９５３の間でなるべくカプラ９５３に近い箇所に、分波器９５１と同一仕様の分波器９５４を設け、カプラ９５３を介して多重化させる際に障害とならない程度に波長λ_ｉ、λ_ｉ＋１の２波長スペクトル形状を成形してから、分波器９５１に反射された光λ_１〜λ_ｉ−１、λ_ｉ＋２≦λ_１０１と多重化させる。
【０１９８】
以上のような光スイッチング構成とすることにより、本実施の形態の光スイッチング装置９５０によれば、ドロップ（ｄｒｏｐ）させる波長パスバンド及び波長パスバンド中心波長をスケーラブルに任意に設定可能なため、限られた波長バンドをｄｒｏｐポートに連なるクライアント装置側の需要に応じて臨機応変に変更可能な、柔軟で効率的なネットワーク運用が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。以上本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態の構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう、各種変形、修正を含むことは勿論である。
【０１９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、選択波長として透過光又は反射光を用いる、屈折率変調多層構造からなる分波器の媒質屈折率制御を、液晶、電気光学効果を示す材料への電圧印加、光、温度、ミラーの形状変化、及び屈折率変調多層構造の層数変化により行うことで、選択波長のバンド幅を可変とすることができる。また、選択波長バンド幅中心波長を制御する機構をそれとは独立に設けることから、選択波長のバンド幅と選択波長バンド幅中心波長を独立に制御可能な分波器とすることができる。
【０２００】
また、本発明に係る分波器を用いた光スイッチング装置によれば、分波器の波長パスバンド及び波長パスバンド中心波長を任意に制御可能であることから、需要に応じたパスバンド設定、パスバンド中心波長設定が可能な光スイッチング装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の分波器の構成を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の分波器を上面からみた図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図７】液晶分子構造の一例を示す図である。
【図８】本発明の第一の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第一の実施の形態の分波器の実装時の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第一の実施の形態の分波器の光学特性評価を説明するための図である。
【図１１】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第一の実施の形態の分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図１２】（ａ）乃至（ｇ）は、本発明の第二の実施の形態の分波器の作製プロセスを説明する工程断面図である。
【図１３】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第二の実施の形態の分波器の作製プロセスを説明する工程断面図である。
【図１４】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す分解図である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図１７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第二の実施の形態の分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図１８】本発明の第三の実施の形態による分波器に採用するスピロ化合物分子構造と光及び温度による分子構造変化を説明するための図である。
【図１９】本発明の第三の実施の形態の分波器の波長フィルタ部の構成を模式的に示す図である。
【図２０】本発明の第三の実施の形態の分波器の構成を示す斜視図である。
【図２１】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第三の実施の形態による分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図２２】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第四の実施の形態による分波器による光学スペクトルを示す図である。
【図２３】本発明の第五の実施の形態の分波器の波長フィルタの概略断面構成を説明するための図である。
【図２４】（Ａ）は、本発明の第五、第六の実施の形態の分波器による中心波長シフト前後の透過波形を示す図であり、（Ｂ）は、第五、第六の実施の形態による分波器による波長パスバンド変更前後の透過波形を示す図である。
【図２５】本発明の第六の実施の形態の分波器の波長フィルタの概略断面を示す図である。
【図２６】本発明の第七の実施の形態の分波器の波長フィルタ可動半透過ミラー移動前を模式的に示す図である。
【図２７】本発明の第七の実施の形態の分波器の波長フィルタ可動半透過ミラー移動後を模式的に示す図である。
【図２８】本発明の第八の実施の形態の分波モジュールの構成を示す図である。
【図２９】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び波長パスバンド幅を示す図である。
【図３０】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び最大波長パスバンド幅を示す図である。
【図３１】本発明の第八の実施の形態による分波モジュールを構成する各分波器の中心波長及び波長パスバンド幅を示す図である。
【図３２】本発明の第九の実施の形態による光スイッチング装置の構成を模式的に示す図である。
【図３３】本発明の第十の実施の形態による光スイッチング装置の構成を模式的に示す図である。
【図３４】トランスペアレントＯＸＣ装置の構成を示す図である。
【図３５】従来の分波器を説明するための図である。
【図３６】従来の分波器を説明するための図である。
【図３７】従来の分波器を説明するための図である。
【図３８】従来の分波器を説明するための図である。
【図３９】従来の分波器で実現不可能とされる分波方式を説明するための図である。
【符号の説明】
１　光学フィルタ部
２　アクチュエータ
３　光ファイバ
４　実装パッケージ
１１　可動ミラー部
１２　固定ミラー部
１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ　透明電極
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈ　液晶
３０　構造材層
３１　液晶
４０　透明基板
４１Ａ　Ｓｉ
４２Ａ、４２Ｂ　透明電極
４３Ａ　ＳｉＯ_２酸化層
４１Ｅ　Ｓｉ
４６、４７　ミラー
４８　アクチュエータ
４８−１　実装パッケージ
４９　光ファイバ
１０１　トランスペアレントＯＸＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｒｏｓｓ　Ｃｏｎｎｅｃｔ）装置
１０２　波長バンドスイッチ
１０３　波長スイッチ
１０４　分波器
１１０　ＬｉＮｂＯ_３基板
１１１　Ｔｉ膜
１１２　レジスト
１１３　マスク
１１４　ＳｉＯ_２バッファー膜
１１５　Ａｌ電極
１２０　光学フィルタ部
１２１　アクチュエータ
１３０　可動ミラー部
１３１　固定ミラー部
１３２Ａ、１３２Ｂ、１３３Ａ、１３３Ｂ、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３６Ａ、１３６Ｂ、１３７Ａ、１３７Ｂ、１３８Ａ、１３８Ｂ、１３９Ａ、１３９Ｂ、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂ　Ａｌ電極
１６１　波長可変レーザ
１６２　光スペクトラムアナライザ
２２１　可動ミラー部
２２２　固定ミラー部
２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆ、２２３Ｇ、２２３Ｈ　スピロピラン
２３０　実装パッケージ
２３１　光ファイバ
２３２　フィルタ及びアクチュエータ（一括形成）
２３３　ペルチエ素子
５００　波長多重入力光
５０１　反射光
５０２　透過光
５０３　光ファイバ（Ｇｅ添加コア）
５０４　屈折率分布グレーティング
５０５　温度可変機構
５０６　温度可変機構
５１０　透過波形（中心波長シフト前）
５１１　透過波形（中心波長シフト後）
５１２　透過波形（波長パスバンド変更前）
５１３　透過波形（波長パスバンド変更後）
６００　波長多重光
６０１　反射光
６０２　透過光
６０３　光ファイバ（Ｇｅ添加コア）
６０４　屈折率分布グレーティング
６０５、６０９、６１２　応力可変機構
６０６、６０７、６０８、６１０、６１１、６１３　電極
７００　可動半透過ミラー
７０１　半透過ミラー
７０２　可動半透過ミラー移動機構
７０３　キャビティギャップ間隔調整機構
７０５　キャビティギャップ
７０６　波長多重入力光
７０７　反射光
７０８　透過光
８０１、８０２、８０３、８０４、８０５　分波器
８０６　光スイッチ
８０７　分波モジュール
８１０　分波器８０１の最大波長パスバンド幅
８１１　分波器８０１の波長パスバンド中心波長
８１２　分波器８０２の最大波長パスバンド幅
８１３　分波器８０２の波長パスバンド中心波長
８１４　分波器８０３の最大波長パスバンド幅
８１５　分波器８０３の波長パスバンド中心波長
８１６　分波器８０４の最大波長パスバンド幅
８１７　分波器８０４の波長パスバンド中心波長
８１８　分波器８０５の最大波長パスバンド幅
８１９　分波器８０５の波長パスバンド中心波長
８２０　分波器８０１の波長パスバンド幅
８２１　分波器８０１の波長パスバンド中心波長
８２２　分波器８０２の波長パスバンド幅
８２３　分波器８０２の波長パスバンド中心波長
８２４　分波器８０３の波長パスバンド幅
８２５　分波器８０３の波長パスバンド中心波長
８２６　分波器８０４の波長パスバンド幅
８２７　分波器８０４の波長パスバンド中心波長
８２８　分波器８０５の波長パスバンド幅
８２９　分波器８０５の波長パスバンド中心波長
９０１　分波モジュール
９０２　波長バンドスイッチ
９０３　合波モジュール
９０４　波長スイッチ
９０５　クライアント装置
９５１　分波器
９５２　サーキュレータ
９５３　カプラ
９５４　分波器
１００１　光学フィルタ部（屈折率変調制御機構含む）
１００２　アクチュエータ
１００３　光ファイバ
１００４　実装パッケージ

Claims (32)

1. 予め定められた波長帯域内に波長多重された複数の光を分波する分波器において、
   選択波長の波長バンド幅が可変とされてなる、ことを特徴とする分波器。
2. 予め定められた波長帯域内に波長多重された複数の光を分波する分波器において、
   選択波長と選択波長の波長バンド幅とが、互いに独立に制御自在とされてなる、ことを特徴とする分波器。
3. 前記分光器が、屈折率変調多層構造を有する、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の分波器。
4. 前記分波器の透過光が、前記選択波長として用いられる、ことを特徴とする、請求項３に記載の分波器。
5. 前記分波器の反射光が、前記選択波長として用いられる、ことを特徴とする、請求項３に記載の分波器。
6. 前記分波器が、バルク型である、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の分波器。
7. 前記分波器が、ファイバ型である、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の分波器。
8. 前記分波器が、導波路型である、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の分波器。
9. 前記分波器の媒質屈折率が、電気的に可変制御される、ことを特徴とする、請求項６又は８に記載の分波器。
10. 前記屈折率変調多層構造として複数の液晶層を有し、前記分波器の媒質屈折率が、前記液晶へ印加する電圧により可変制御される、ことを特徴とする、請求項９に記載の分波器。
11. 前記屈折率変調多層構造として、電気光学効果を示す材料の層を複数有し、前記分波器の媒質屈折率が、前記電気光学効果を示す材料へ印加する電圧により可変制御される、ことを特徴とする、請求項９に記載の分波器。
12. 前記分波器の媒質屈折率が、光により制御される、ことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の分波器。
13. 前記分波器の媒質屈折率を、温度によって可変制御する温度制御手段を備えている、ことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の分波器。
14. 前記温度制御手段を複数備えている、ことを特徴とする、請求項１３に記載の分波器。
15. 前記分波器の屈折率変調多層構造のミラーの反射率を、前記屈折率変調多層構造のミラーの形状変化により制御する形状制御手段を有する、ことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の分波器。
16. 前記形状制御手段を複数備えている、ことを特徴とする、請求項１５に記載の分波器。
17. 前記分波器の屈折率変調多層構造のミラーの反射率が、前記屈折率変調多層構造の層数を変化させることにより、制御される、ことを特徴とする、請求項６に記載の分波器。
18. 請求項１〜１７のいずれか一に記載の複数の前記分波器と、光スイッチを備えた、ことを特徴とする、分波モジュール。
19. 請求項１〜１７のいずれか一に記載の前記分波器を用いた光スイッチング装置。
20. 請求項１８に記載の前記分波モジュールを用いた光スイッチング装置。
21. 前記屈折率変調多層構造として、光の照射により屈折率が変化する材料の層を複数有する、請求項１２に記載の分波器。
22. 波長多重された光信号を入力して分波して出力する波長フィルタ部が、
    光路上に配置される第１のミラー部及び第２のミラー部と、
    前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部の間のキャビティ長を可変させる手段と、
    を備え、
    前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部は、屈折率が可変に制御される膜構造を複数層備えて構成される屈折率変調多層構造をそれぞれ具備し、
    前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部全体の反射率を変化させることにより、前記波長フィルタを透過する波長パスバンドを変化させ、前記第１のミラー部に入射する波長多重された入射信号光のうち、前記第２のミラー部から出射される透過出力信号光のパスバンドを変化させる、構成とされてなる、ことを特徴とする分波器。
23. 前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部は、前記屈折率変調多層構造として、それぞれのミラー部の構造材に設けられた空孔に充填された液晶と前記液晶を間に挟んで対向配置される透明電極対を、複数段備え、前記対向電極に印加する電圧を可変させて前記液晶の屈折率を可変される、ことを特徴とする請求項２２に記載の分波器。
24. 前記第１のミラー部と前記第２のミラー部のミラー間のキャビティ長を可変させることにより、波長パスバンドの中心波長を、前記屈折率変調多層構造とは独立に、シフト自在としている、ことを特徴とする請求項２２に記載の分波器。
25. 前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部は、それぞれ、
    電気光学効果を示す強誘電体基板表面に金属を拡散してなる導波路と、
    前記導波路を間に挟んで両側の基板上に設けられた電極と、を備えてなる強誘電体導光波路を複数段備え、
    前記電極に印加する電圧を可変させて導波路部の屈折率を可変される、ことを特徴とする請求項２２に記載の分波器。
26. 前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部は、それぞれ、前記屈折率変調多層構造として、ミラーの構造材の空孔に、光の照射によって屈折率の変化の生じる有機化合物分子会合体が充填されてなる構成を有する、ことを特徴とする請求項２２に記載の分波器。
27. 前記屈折率変調多層構造の温度を可変制御する手段を備えていることを特徴とする請求項２６に記載の分波器。
28. 前記第１のミラー部及び前記第２のミラー部は、それぞれ、前記屈折率変調多層構造として、ミラーの構造材の空孔に、温度によって屈折率が変化する有機化合物分子が充填されてなる構成を有し、
    温度を可変制御して前記屈折率変調多層構造の屈折率を可変させる手段を備えている、ことを特徴とする請求項２２に記載の分波器。
29. 波長多重された光信号を入力して分波して出力する波長フィルタ部が、
    屈折率分布グレーティング（回折格子）を備えた光ファイバーを備え、前記光ファイバーの一端から波長多重入力光が入力され、他端から透過光が出力され、
    反射光を選択波長とし、
    前記屈折率分布グレーティングのまわりに、温度を可変させる温度可変手段を複数備え、
    前記複数の温度可変手段による温度調整により、前記選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングする構成とされてなる、ことを特徴とする分波器。
30. 波長多重された光信号を入力して分波して出力する波長フィルタ部が、
    屈折率分布グレーティング（回折格子）を備えた光ファイバーを備え、前記光ファイバーの一端から波長多重入力光が入力され、他端から透過光が出力され、
    反射光を選択波長とし、
    前記屈折率分布グレーティングのまわりに、応力を可変させる応力可変手段を複数備え、
    前記複数の応力可変手段による前記屈折率分布グレーティングに対する応力の調整により、前記選択波長バンドのバンド幅と中心波長をチューニングする構成とされてなる、ことを特徴とする分波器。
31. 高屈折率層と低屈折率層との積層構造からなる第１の半透過ミラー部と、
    高屈折率層と低屈折率層との積層構造からなる第２の半透過ミラー部と、
    前記第１の半透過ミラー部の少なくとも１部の半透過ミラーを光路方向に移動させ、前記第１の半透過ミラー部の実質的な厚さを変化させる手段と、
    前記第２の半透過ミラー部の少なくとも１部の半透過ミラーを光路方向に移動させ、前記第２の半透過ミラー部の実質的な厚さを変化させる手段と、
    を備え、
    前記第１の半透過ミラー部と前記第２の半透過ミラー部との間のキャビティギャップ長を調整する手段を備え、
    波長多重光信号が入射したとき、前記半透過ミラー部の膜厚を制御し、前記半透過ミラー部の反射率を変化させ、選択波長バンドのバンド幅を制御し、
    前記キャビティギャップ長を調整する手段によりキャビティギャップ長を調整することによって、透過波の中心波長を、バンド幅とは独立に制御する、ことを特徴とする分波器。
32. 前記高屈折率層が半透過ミラー、前記低屈折率層が前記半透過ミラーの空隙の空気からなる、ことを特徴とする請求項３１に記載の分波器。

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