JP2004212829A - 光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロミラーアレイを用いた三次元光マトリクススイッチにおいて、ミラーの最大振り角の能力を効率的に利用して、より多チャンネルの光スイッチを実現する。
【解決手段】二つの回転軸を有し傾き角を連続的に制御可能な複数の第１のミラーおよび複数の第１の窓が配列された第１のミラーアレイと、ある傾き角を保持できる複数の第２のミラーと複数の第２の窓が配列された第２のミラーアレイを、ファイバコリメータアレイのビーム射出面に近接して配置する。ファイバーコリメータから射出されたビームが第１の窓を通過し、第２のミラー、第１のミラーの順に反射して、第２の窓を通過して外部に射出される光路を形成するモジュールを構成し、本モジュールを２つ対向させて多チャンネルの光スイッチを構成する。第２のミラーの傾き角は、第１のミラーが回転していない状態で、ビームが対向するミラーアレイの中心に向くように決める。
【選択図】 図１
【解決手段】二つの回転軸を有し傾き角を連続的に制御可能な複数の第１のミラーおよび複数の第１の窓が配列された第１のミラーアレイと、ある傾き角を保持できる複数の第２のミラーと複数の第２の窓が配列された第２のミラーアレイを、ファイバコリメータアレイのビーム射出面に近接して配置する。ファイバーコリメータから射出されたビームが第１の窓を通過し、第２のミラー、第１のミラーの順に反射して、第２の窓を通過して外部に射出される光路を形成するモジュールを構成し、本モジュールを２つ対向させて多チャンネルの光スイッチを構成する。第２のミラーの傾き角は、第１のミラーが回転していない状態で、ビームが対向するミラーアレイの中心に向くように決める。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
複数のファイバを伝送する光信号の接続を切替える光スイッチに関し、光信号の向きをミラーにより制御する光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光通信においては、Ｎ×Ｎの光スイッチ、すなわち、Ｎ個の入力ポートに光ファイバを通して送られてきた光信号のうちの任意の１つを、Ｎ個の出力ポートのうちの１つに接続でき、これらの接続を切替えることのできる装置が用いられる。
【０００３】
およそ３２チャンネル程度以上の多チャンネルの光スイッチには、三次元あるいは空間型と呼ばれる光マトリクススイッチが有効であると言われている。三次元光マトリクススイッチの一般的な構成は、通常ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製造される複数のマイクロミラーをアレイ状に配列したマイクロミラーアレイと、複数のコリメータレンズをアレイ化したコリメータアレイの組を、入力側と出力側にそれぞれ配置したものである。入力側のコリメータから出たビームは、２つのマイクロミラーにより方向を制御され、出力側の任意のコリメータに導かれる。
【０００４】
コリメータアレイおよびマイクロミラーアレイを用いて、光路を形成できる三次元光マトリクススイッチについて米国特許第６３４７１６７号に記載がある。
【０００５】
本従来例では、ファイバとコリメータレンズを配列したハウジングと、入力側と出力側のマイクロミラーを同一面に配列した基板と、反射面を形成したキャップをそれぞれ平行に配置する。レンズから出たビームは基板を透過してキャップの反射面で反射し、次に入力側マイクロミラーに反射してキャップを透過して射出される。さらに第２のキャップで反射してビームが折り返され、今度は出力側のマイクロミラーで反射し、入力側と同様の経路を辿り出力側ファイバに結合する。
【０００６】
また、コリメータの軸方向を直接変化させてビームの方向を制御する光スイッチに関して米国特許第６００５９９８号に記載がある。
【０００７】
本従来例では、コリメータレンズとコリメータレンズの光軸方向を変化させるためのアクチュエータの組を４つ程度設置したモジュールを構成し、本モジュールをアレイ状に配列したものを、入力側と出力側に対向して設置することにより、多チャンネルの三次元光マトリクススイッチを構成する。
【特許文献１】
米国特許６３４７１６７号公報
【特許文献２】
米国特許６００５９９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記米国特許第６３４７１６７号を含む、マイクロミラーアレイを用いた従来の光マトリクススイッチにおいては、マイクロミラーの最大振り角の能力に対して、結合可能なチャンネル数が十分得られないという課題があった。
【０００９】
アレイ状に配列したマイクロミラーアレイが２つ対向した構成においては、２つのミラーアレイの任意のミラー同士で、ビームが結合できるだけのミラーの振り角が求められる。ミラーを回転させない状態（以後ニュートラル状態と呼ぶ）では、入力側のミラーアレイの配列のうちのある位置のミラーで反射したビームは、出力側の同じ位置にあるミラーに向けられるように初期位置合わせされているのが通常である。マイクロミラーは、直交した二軸を中心に回転できる二軸可動ミラーであるとすると、アレイの中央付近に位置するミラーは、対向するミラーアレイのすべてのミラーにビームを向けるために、二軸まわりの回転をフルに活用することができるが、一方、アレイの外周部に位置するミラーは、ニュートラル状態で対向するミラーの外周部にビームが向くので、他のミラーに向けるために、ミラーの片側の回転角のみしか使用できないため、中央付近に位置するミラーと比べて、ミラーの最大振り角への要求が大きくなってしまう。
【００１０】
前記米国特許第６００５９９８号には、ビームの方向制御が可能なコリメータのモジュールを、全てが対向するアレイの中心付近に向くように、すり鉢状に配置した構成についての記載がある。しかしながら、本従来の光スイッチでは、多数の独立したモジュールをアレイ状に配列するため、組立ての手間が大きく、またチャンネル間のピッチが大きくなり、結合できるチャンネル数を多く取れない恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような課題の少なくとも一つを克服する光スイッチを提供することを目的とする。例えば、マイクロミラーアレイを用いて、ミラーの振り角を効率よく利用して、より多チャンネルに好適な光スイッチを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、例えば以下の構成を有する。
【００１３】
（１）二つの軸まわりに回転するミラーとある角度を保持するミラーを用いて、ビームをコントロールする。
【００１４】
光ファイバに光学的に連絡するコリメータが支持される第一の支持部材と、前記第一の支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、前記第一の基板に対向して配置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を備え、出力側モジュールに光を照射する入力側ビームダイレクションモジュールと、を備え、前記第一のマイクロミラーは前記出力側モジュール内の複数の照射箇所に反射光を照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第二のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動されることを特徴とする光スイッチである。
【００１５】
前記照射位置とは出力側モジュールが複数の光ファイバに連絡する場合は照射する光ファイバの位置に対応する位置であり、前記光ファイバに光学的に連絡する出力側マイクロミラーを有する場合は照射する出力側マイクロミラーの位置に対応する位置である。
【００１６】
また、前記設定された角度は、前記第二のマイクロミラーを構成する複数のマイクロミラーのうち外縁側のミラーの前記角度は前記外縁側のミラーより中心側のミラーの前記角度より大きい領域を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記光ファイバからの光が前記コリメータを経て、前記第二のマイクロミラーに光学的に連絡して反射され、前記第二のマイクロミラーからの反射光は前記第一のマイクロミラーで反射して、前記出力側モジュールに向けて照射されるよう構成されることを特徴とする。
【００１８】
具体的に例えば、前記第一の基板は第一のビーム通過領域を備え、前記第二の基板は第二のビーム通過領域を備え、前記第一のコリメータから出たビームは前記第一のビーム通過領域を通って前記第二のマイクロミラーで反射され、前記第二のマイクロミラーで反射されたビームは前記第一のマイクロミラーで反射され、前記第一のマイクロミラーで反射されたビームは前記第二のビーム通過領域を通って前記出力側モジュールに導かれる。
【００１９】
または、第一のマイクロミラー及び第二のマイクロミラーが出力側モジュールの照射位置に対応して角度を変える場合には、第一のマイクロミラーは第二のマイクロミラーの変動角度範囲より小さくなるよう制御される。
【００２０】
例えば、前記入力側ビームダイレクションモジュールと、前記入力側ビームダイレクションモジュールからの光を受光する出力側モジュールを備え、前記出力側モジュールに第一の照射箇所と、第二の照射箇所と、前記第一の照射箇所から前記第二の照射箇所に向かう方向と直交する方向に同様に離れて位置する第三の照射箇所と、を有し、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第一のマイクロミラー駆動角度の差は、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第二のマイクロミラー駆動角度の差より大きいことを特徴とする光スイッチである。
【００２１】
前記同様に離れたミラーというのは、必ずしも厳密に同じ距離に位置するミラーという意図ではなく、複数のミラーがアレイ状に配置されている状態で同じミラー数だけ離れているミラーであってよい。
なお、前記駆動角度としては駆動軸が２軸ある場合においては、Ｘ軸及びＹ軸の何れか差の大きい方で測定することができる。
【００２２】
前記入力側モジュールの第１のマイクロミラーが回転していない状態で、ビームが対向するミラーアレイの中心付近に向くようにする。前記第１のミラーを駆動していない状態で、前記入力側モジュールから出たビームが前記出力側モジュールのマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くように、前記第２のマイクロミラーの傾き角が決められることが好ましい。
【００２３】
（２）出力側のビームダイレクションモジュールも前記入力側ビームダイレクションモジュールと基本的に同様の構成を持つようにすることができる。
【００２４】
また、前記出力側ビームダイレクションモジュールと同様の構成を備えた出力側モジュールを備えることが好ましい。そして、その場合、双方向のビームの入出力に好適な形態を構成することができる。
【００２５】
例えば、入力側モジュールおよび出力側モジュールとして対向させて設置して、前記入力側モジュールの任意のファイバーの信号を前記出力側モジュールの任意のファイバーに接続するようにすることができるようにする。
【００２６】
（３）ミラーを備えた基板にはビーム透過領域を有する。ビーム透過領域は基板に形成された貫通孔を有することができる。
【００２７】
そして、貫通孔などのビーム透過領域の径はその２つの主面で大小がある。例えば、前記第一のビーム通過領域或いは前記第二のビーム通過領域が有する貫通孔は、それぞれ前記第一のマイクロミラー或いは第二のマイクロミラーを配置した面の径が、前記マイクロミラー配置面の反対側の径より小さくなるよう形成されている。具体的にはテーパのついた貫通孔であることが好ましい。
【００２８】
本発明の一例としては、光信号の入出力用のファイバを複数有し、各ファイバに伝播する光信号をビーム化してそれぞれ任意の方向に向けることのできるビームダイレクションモジュールに関して、光信号が伝播するファイバと、前記ファイバからの光信号をコリメートビーム化するように配置されたコリメータレンズにより構成されるファイバーコリメータが、ファイバーコリメータ支持体に複数配列して設置されたファイバコリメータアレイと、２つの回転軸を有し傾き角を制御可能な複数の第一のマイクロミラーと、ビームが通過できる複数の第一の窓が、第一のミラー基板上に、それぞれ前記ファイバコリメータに対応して配列された第一のミラーアレイとを有する。そして、ある傾き角を保持することができる複数の第二のマイクロミラーと、ビームが通過できる複数の第二の窓が、第二のミラー基板上に、それぞれ前記ファイバーコリメータに対応して配列された第二のミラーアレイを有し、前記ファイバコリメータアレイのビーム射出面と前記第一のミラーアレイ、および前記第一のミラーアレイと前記第二のミラーアレイがそれぞれ近接して設置され、前記ファイバーコリメータから射出したビームが、前記第一の窓を通過し、前記第二のマイクロミラーで反射して、前記第一のマイクロミラーで反射して、前記第二の窓を通過して外部に向けて射出されるように各部材が配置されており、前記第一のマイクロミラーの傾き角を調節することで、前記ビームの射出方向を制御できるようにした、ビームダイレクションモジュールを構成する。本ビームダイレクションモジュールを、入力側と出力側に２つ配置して光スイッチを構成する。
【００２９】
本発明の光スイッチでは、第二のマイクロミラーを配列内での位置に応じたあるあらかじめ設定した所定の角度に保持し、第一のマイクロミラーを出力側のビーム射出対象に対応して角度を変えるよう駆動し、第一のマイクロミラーが回転していない状態で、主なビームが対向するモジュールの第一のマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くようにすることが好ましい。こうすることで、配列内の位置に関わらず全てのチャンネルにおいて、対向するモジュールの全てのミラーにビームを向けるために、第一のマイクロミラーの振り角の場所による差を抑制でき、ほぼ均等に使用できるため、ミラーデバイスの最大振り角を効率よく利用して、より多チャンネルの光スイッチを実現できる。
【００３０】
また、第一のミラーアレイおよび第二のミラーアレイを、ファイバコリメータアレイのビーム射出面に近接して設置するところにも特徴がある。ファイバーコリメータから第二の可動ミラーまでの光路を非常に短くできるため、ファイバーコリメータの光軸の角度ずれに対して、第二の可動ミラーの反射面からのビームのはみ出しが小さく、結合効率が低下しにくい。
【００３１】
また、多チャンネル化してアレイサイズが拡大しても、上記したファイバーコリメータと第二の可動ミラー間、および第二の可動ミラーと第一の可動ミラー間の光路長は増加しない。
【００３２】
また、上記のような近接配置であるために、ファイバコリメータアレイ、第一のミラーアレイ、および第二のミラーアレイを、例えば溝やピンなどを用いて直接的に位置決めでき、アクティプな調芯方法を必要としないので、位置合わせの手間を低減でき、かつ高精度な位置決めが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００３４】
図１に断面模式図を示す本発明の第１の実施形態は以下のとおりである。
【００３５】
光信号の入出力用のファイバを複数有し、各ファイバに伝播する光信号をビーム化して、それぞれ任意の方向に向けることのできるビームダイレクションモジュール１であって、光信号が伝播するファイバ２と、ファイバ２からの光信号をコリメートビーム化するように配置されたコリメータレンズ３により構成されるファイバーコリメータ４が、ファイバーコリメータ支持体５に複数配列して設置されたファイバコリメータアレイ６と、２つの回転軸を有し傾き角を連続的に制御可能な複数の第１のミラー７と、ビームが通過できる複数の第１の窓９が、薄板状の第１のミラー基板８上に、それぞれ前記ファイバコリメータ４に対応して配列された第１のミラーアレイ１０と、ある一定の傾き角を保持できる複数の第２のミラー１１と、ビームが通過できる複数の第２の窓１２が、薄板状の第２のミラー基板１３上に、それぞれ前記ファイバコリメータ４に対応して配列された第２のミラーアレイ１４を有する。ファイバコリメータアレイ６のビーム射出面６ａと第１のミラーアレイ１０、および第１のミラーアレイ１０と第２のミラーアレイ１４がそれぞれ近接して設置され、ファイバーコリメータ４から射出したビーム１５が、第１の窓９を通過し、第２のミラー１１で反射して、第１のミラー７で反射して、第２の窓１２を通過して外部に向けて射出されるように各部材が配置されており、第１のミラー７の傾き角を調節することで、ビーム１５の射出方向を制御できる。
【００３６】
また、第一のミラー基板８に形成された第一のビーム通過領域である第１の窓９と、第二のミラー基板１３に形成された第二のビーム通過領域である第二の窓１２と、に関して、以下の特徴を有する。第一のコリメータ４から出たビームは第一のビーム通過領域を通って前記第２のミラーアレイ１４の第２のマイクロミラー１１で反射され、前記第２のマイクロミラー１１で反射されたビームは第１のマイクロミラー７で反射され、前記第１のマイクロミラー７で反射されたビームは第二のビーム通過領域を通って出力側モジュールに照射される。そして、通過領域部の前記第１のマイクロミラー７或いは第２のマイクロミラー１１配置面の径は、前記ミラー配置面の反対側の面の径より小さい。これによりスペース効率の高い光スイッチを構成することができる。
【００３７】
また、例えば、前記のビーム通過領域は、ミラー基板に形成された開口部であることができる。
【００３８】
図２の断面模式図には入力側と出力側にビームダイレクションモジュールを配置した光スイッチの形態例の概要を示す。図１の実施形態のビームダイレクションモジュール１を２基対向させて配置し、一方を入力側モジュール１６、他方を出力側モジュール１７として光スイッチ１８を構成する例を示したものである。双方向にモジュール間でビームを入出力する形態においては、一方のモジュールが入力のみで他方がのみであるということはなく、便宜上付けたに過ぎないものである。
【００３９】
ビームが、入力側モジュール１６のコリメータのうちの一つから出て、出力側の第２のマイクロミラー、第１のマイクロミラー、出力側モジュール１７の前記第１のマイクロミラーおよび前記第２のマイクロミラーというように反射された後にコリメータのうちの一つに導入されるよう配置される。
【００４０】
入力側モジュール１６のファイバ２ａに送られてきた光信号は、ビーム化され、対応する第１のミラー７ａを制御することにより、出力側モジュール１７の任意の第１のミラー７ｂに向けられる。出力側モジュール１７では、第１のミラー７ｂの傾きを制御して、対応するファイバ２ｂの端面にビームが集光するように調節する。こうして、入力側モジュール１６の任意のファイバ２ａに送られてきた光信号を、出力側モジュール１７の任意のファイバ２ｂに接続することができる。その際、入力側モジュールモジュール１６或は出力側モジュール１７の第２のミラー１１ａ或は１１ｂは予め設定された角度に駆動されることができる。なお、制御装置を備えていることになるが図示は省略する。
【００４１】
比較例としての三次元光マトリクススイッチの基本的な構成例を図３に示す。ファイバ端からの光をコリメートビームにして射出、あるいはコリメートビームをファイバ端に集光することのできるファイバーコリメータを二次元的に配列したファイバコリメータアレイを入力側と出力側の二対配置する。さらに、ＭＥＭＳ技術を用いて製作されることができる。マイクロミラーを二次元配列したミラーアレイを、入力側と出力側にそれぞれファイバコリメータアレイの配列と対応するように配置する。各マイクロミラーは二軸可動で、傾き角を制御できるようになっており、任意の入力側ファイバーコリメータからのビームは、対応する入力側ミラーアレイ上のミラーで反射されて、出力側ミラーアレイの行き先の出力ファイバに対応するミラーに導かれ、このミラーにより出力側のファイバーコリメータに導かれて、光結合が達成される。
【００４２】
図４に前記比較例の三次元光マトリクススイッチの水平方向一列分の配置を示す。ＭＥＭＳのマイクロミラーアレイは、Ｓｉの単結晶の薄膜にエッチングなどの加工を施してミラーの形状を形作るため、ミラーを回転させないニュートラル状態では、すべてのミラーが平行な状態になる。そのため、最も自然な構成として、図４に示すように、対向するミラーアレイ同士の同じ位置にあるミラーで、ビームの光路を形成するように初期位置合わせされる。このとき、例えば入力側では、配列の中央に位置するミラー１０１ｂで反射するビームは、ニュートラル状態で対向する出力側ミラーアレイの中央のミラー１０２ｂに向いており、外周部のミラー１０２ａあるいは１０２ｃにビームを向けるために、ミラー１０１ｂは両側に角度を振ることになり、必要な最大振り角は図４に示すθ１になる。一方、外周部に位置するミラー１０１ｃで反射するビームは、ニュートラル状態で対向するミラー１０２ｃに向いており、他のミラーにビームを向けるためには、ミラー１０１ｃは片側にしか角度が振られず、反対側の外周部に位置するミラー１０２ａにビームを向ける場合に必要な最大振り角は図４に示すθ２となり、これは前記θ１の２倍程度に大きくなる。よって、ミラーデバイスの性能としてはθ２の最大振り角が要求されるが、外周のミラーでは片側の振り角を使用できず、中央のミラーでは振り角をθ１までしか使用しないというように、ミラー振り角の使用効率が悪い。ここで、ミラー１０１ｃで反射するビームが、ニュートラル状態で出力側の中央のミラー１０２ｂに向くようにできれば、ミラー１０１ｃは両側の振り角を使用でき、必要な振り角もθ１と同程度にできる。このように、ニュートラル状態で全チャンネルのビームが対向するミラーアレイの中央部に向くようにしておくことができれば、ミラーアレイ中央を起点にθ２の振り角の範囲までビームを向けられる領域が広がり、光スイッチのチャンネル数を増加することができる。
【００４３】
図５の断面模式図に光スイッチの一形態例を示す。
【００４４】
図１のモジュールの基本構成と同様の構成を入力側モジュールと出力側モジュールとに有する。
【００４５】
前記第１のマイクロミラー７ａは出力すべき出力側モジュール内のマイクロミラー箇所に対応した傾き角に駆動され、第２のマイクロミラー１１ａは予め設定された角度に駆動される。
【００４６】
出力側モジュールの照射対象としてマイクロミラーの場合を説明しているが、出力側モジュールが複数の光ファイバに連絡する場合は照射する光ファイバの位置に対応する位置であることができる。
【００４７】
その設定された角度は、前記第２のマイクロミラー１１ｂを構成する複数のマイクロミラーのうち外縁側のミラーの前記角度は前記外縁側のミラーより中心側のミラーの前記角度より大きくなっている領域を有している。
【００４８】
具体的には、例えば、第２のミラー１１を配列内での位置に応じたある一定の角度に保持することで、第１のミラー７がニュートラルな状態で、ビームが全て対向するモジュールの第１のミラー配列領域の中央部付近７ｃに向くようにする。こうすることで、二軸可動で連続的に角度を調整できる第１のミラー７は、配列内での位置に関わらず両側の振り角をほぼ均等に使用できるため、ミラーデバイスの最大振り角を効率よく利用して、より多チャンネルの光スイッチを実現するのに好ましい形態にすることができる。
【００４９】
第１のミラー７および第２のミラー１１は、例えば静電力により駆動するものを用いることができる。
【００５０】
第１のミラー７は、望ましくは互いに直交する２つの回転軸を有し、静電力を連続的に変化させることで、振り角を連続的に変化させることのできるアナログ制御のミラーである。
【００５１】
第１ミラー７二つの軸周りに回転する機構を備え、前記第２のミラーは設定したある傾き角を保持するよう制御されることが好ましい。
【００５２】
例えば、第１のミラー７ａが駆動される前に第二のミラー１１ａが駆動されるようにすることが、多チャンネルの光スイッチを効果的に駆動させるためにより好ましい。よって、第２のミラー１１ａが所定角度に制御され、そして、第１のミラー７ａが出力側モジュールの対応するミラーに対応した角度に制御される。
【００５３】
また、第一のマイクロミラー及び第二のマイクロミラーが出力側モジュールの照射位置に対応して角度を変える場合には、第一のマイクロミラーは第二のマイクロミラーの変動角度範囲より小さくなるよう制御される。
【００５４】
このため、前記出力側モジュールに第一の照射箇所であるマイクロミラーと、第二の照射箇所であるマイクロミラーと、前記第一の照射箇所から前記第二の照射箇所に向かう方向と直交する方向に同様に離れて位置する第三の照射箇所であるマイクロミラーと、を有する場合、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第一のマイクロミラー駆動角度の差は、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第二のマイクロミラー駆動角度の差より大きくなるよう構成される。なお、同様に離れたミラーというのは、必ずしも厳密に同じ距離に位置するミラーという意図ではなく、複数のミラーがアレイ状に配置されている状態で同じミラー数だけ離れているミラーであってよい。なお、前記駆動角度としては駆動軸が２軸ある場合においては、Ｘ軸及びＹ軸の何れか差の大きい方で測定することができる。
【００５５】
または、簡便に、以下のように規定してもよい。第一或は第二のマイクロミラーの２軸のうち少なくとも一方の駆動角度について、第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第一のマイクロミラーの駆動角度の差は、第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第二のマイクロミラーの前記駆動角度の差より大きくなる。
【００５６】
また、好ましくは、出力側のモジュールとしても、入力側同様に出力側の光ファイバに連絡するコリメータとそれを支持する第２の支持部材を備え、コリメータに対向して第１のマイクロミラー１１ｂ（入力側モジュールを入れた通し番号でいえば第３のマイクロミラー）を設置する基板及び第２のマイクロミラー７ｃ（入力側モジュールを入れた通し番号でいえば第４のマイクロミラー）を設置する基板を備える。図２で説明したように双方向でビームを送受信する形態の場合は、前記入力側及び出力側という名称は説明の都合上の便宜的なものとなる。
【００５７】
出力側モジュールの第１のミラー７ｃを駆動していない状態で、前記入力側モジュールから出たビームが前記出力側モジュールのマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くように、前記第２のマイクロミラー１１ｂの傾き角が決められる。ようにすることが好ましい。
【００５８】
または、出力側の第１のマイクロミラーは入力側モジュール内の複数の照射箇所である複数のマイクロミラーに反射光を照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第２のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動される。
【００５９】
図６ａ〜６ｃに二軸駆動のミラー構造の一例を示す。図６ａは二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成の一例を示す平面模式図である。図６ｂは、二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成および駆動方法の一例を示す断面模式図である。図６ｃは二軸可動の静電駆動マイクロミラーの駆動用静電パッドの構成の一例を示す平面模式図である。
【００６０】
図６ａは平面構造を示しており、ビームを反射する部分である実効ミラー部３０が、第１の回転軸３１を構成する二対の第１の梁３２を介して可動子３３に結合しており、可動子３３は、第１の回転軸３１と直交する第２の回転軸３４を形成する二対の第２の梁３５を介して、支持体３６に結合され、ミラー構造体３７を構成する。第２の回転軸３４を中心にして可動子３３が実効ミラー部３０とともに回転し、また第１の回転軸３１を中心にして実効ミラー部３０が回転することにより、実効ミラー部３０が二軸で回転することができる。
【００６１】
図６ｂはミラーの駆動方法を示す図６ａのＡ−Ａ断面における断面図である。上記ミラー構造体３７はスペーサ３８を介してミラー基板３９上に設置される。ミラー構造体３７のミラー基板３９対向面には、導電膜４０が形成されており、ミラー基板３９表面に形成された静電パッド４１に電圧を印可し、導電膜４０との間に静電引力を発生させて実効ミラーおよび可動子を引き付けて回転させる。なお、ミラー構造体の導電膜４０形成面と反対の面には、少なくとも実効ミラー部３０表面に、ビームを反射できるミラー膜４２を形成する。
【００６２】
図６ｃは静電パッド４１の平面的配置例を示している。第１のミラー回転軸３１を中心とする回転を主に発生する二対の第１の静電パッド４３、および、第２のミラー回転軸３４を中心とする回転を主に発生する二対の第２の静電パッド４４を配置する。静電パッドは合計４つになり、静電パッドに給電するための４本の配線４５がミラー基板３９上に形成される。
【００６３】
一方、第２のミラー１１は、例えば一定以上の電圧を付加することにより、ミラーがある一定の角度に保持されればよい。ミラーの回転方向と角度は、ミラーが配列の中のどこに位置するかにより決まる。図７に第２のミラーアレイ１４のミラー構造体４６の平面構成の一例を示す。本例は、一軸可動のミラーを用いる構成であり、ミラー４７が梁４８を介して支持体４９に接続している。ミラー４７の配列内での位置に応じて、梁４８により構成される回転軸の方向を調節して、ミラー４７の回転方向を決めることができる。回転角は、例えば図８の断面模式図に示すように、ミラー４７の回転を止めるためのストッパ５０をミラー基板５１上に設置し、ストッパ５０の位置を調節することで、ストッパ５０に当たった位置でのミラー４７の角度を決めることができる。
【００６４】
ミラー４７のビームが反射する面には、反射面５２を形成する。配列の中央に位置するミラーは、角度を振らなくてもニュートラル状態で対向するミラーアレイの中央を向いているので、可動ミラーにする必要はなく、図８に示すように反射面５２を支持体４９上に形成しただけの固定されたミラー４７ａでもよい。
【００６５】
また、例えば図９の断面模式図に示すように、ミラー４７の端部がミラー基板５１に当たった位置で止まるようにして、ミラー４７の長さや回転軸５３の位置を調節することで、止まった位置でのミラー４７の角度を決めるようにすることもできる。
【００６６】
あるいは、ある一定電圧をかけたときにミラー４７が望みの角度になるように、梁４８の幅や長さを変えるなどしてねじり剛性を調節する方法を用いてもよい。
【００６７】
図８および図９ではミラー基板５１上の静電パッドは省略しているが、静電パッドはミラー４７の下に配置され、ミラー４７を望みの角度まで回転させるための静電力を発生させるのに十分な面積を持てば、どのような形状であってもよい。また、ストッパ５０は上記のような効果を与える限りでは、どのような形状や配置をとってもよい。
【００６８】
また、二軸可動のミラーを用いてもよく、その場合は静電パッドの位置を調節することで回転方向を決めることができる。
【００６９】
ストッパ５０やミラー基板５１にミラー４７が当たった位置で止まるような構成では、全てのミラーが望みの位置まで回転できるのに十分な電圧であれば、全てのミラーにかける電圧は一定値でよい。梁のねじり剛性を調節する構成でも、ある一定値の電圧に対して各ミラーが望みの角度になるように調節することができる。このように、各ミラーに与える電圧が一定値でよい設計にしておくことで、各ミラーの静電パッドから出る配線は、ミラー基板上で全て接続して、ミラー基板から外部に引出す配線を１本のみにでき、一定の電圧値を印可し続けるだけでよい。また、各ミラーごとにニュートラル状態と回転させた状態を使い分けるようにした場合には、ミラーごとに配線を引出す必要があるが、その場合でも、電圧を印可するかしないかだけの制御でよい。
【００７０】
複数の第１のミラー７あるいは第２のミラー１１を第１のミラーアレイ１０あるいは第２のミラーアレイ１４に配列して作成する方法は、例えば、第１のミラー７では、図６に示したミラー構造体３７の部分が複数配列したウエハをＭＥＭＳ技術を用いて作成し、スペーサを介して、静電パッドや配線を形成した第１のミラー基板９に張り合わせることができる。第２のミラー１１についても同様である。
【００７１】
なお、ＭＥＭＳ技術とは、シリコンあるいはシリコンの酸化物により構成されるウエハを材料とし、フォトリソグラフィによりマスクをパターニングし、ウェットエッチング、ドライエッチングなどの加工法を用いて立体的な構造を作成する技術である。基本的には周知の製造技術を用いることができる。
【００７２】
第１のミラー７および第２のミラー１１は、図６および図７〜９に示した構成に限られたものではなく、ミラーや梁の形状、静電パッドの形状や配置など様々な構成をとってよい。また、ミラー構造は、必ずしも軸周りの回転により実効ミラー部を傾ける機構を有するものに限られたものではなく、ミラーが傾く方向を変化させられるものであればよい。例えば、実効ミラー部の外周の三点あるいは四点を、垂直方向の変位を吸収できる接合部材により支持されたような機構を有し、実効ミラー部を部分的に引き下げたり押し上げたりすることにより傾けるようなものでもよい。二軸可動のミラーでは、実効ミラー部以外の部分がなるべく小さい構成のものを用いることにより、ミラーの配列密度を高くすることが好ましい。
【００７３】
第１のミラー７を等ピッチで配列した場合には、第２のミラー１１が傾くことにより第１のミラー７へのビームの入射位置が変化することを考慮して、第１のミラー７の実効ミラー部のサイズをその分大きくして、ビームのはみ出しを防ぐことが望ましい。あるいは、第２のミラー１１が傾けられた状態での第１のミラー７へのビーム入射位置に、第１のミラー７の実効ミラー部の中心を合わせて配置することにより、第２のミラー１１と第１のミラー７の実効ミラー部が同程度のサイズでも、第１のミラー７の実効ミラー部からのビームのはみ出しを防ぐことができる。
【００７４】
図３および図４に示した比較例の三次元光マトリクススイッチでは、ビーム光路とファイバコリメータアレイが干渉しないように、ミラーアレイとファイバコリメータアレイを離して設置する必要があるため、ファイバーコリメータから出たビームがミラーからはみ出さないように、両者の高精度な相対位置合わせや、ファイバーコリメータから出るビームの光軸方向が高精度に揃っていることが要求された。
【００７５】
本発明の光スイッチの構成においては、第１のミラーアレイ１０および第２のミラーアレイ１４にビームが通過できる窓を設置することにより、第１のミラーアレイ１０および第２のミラーアレイ１４をファイバコリメータアレイ６のビーム射出面６ａに近接させて設置して、一体のモジュールにすることができる。直接的な位置合わせができるため、位置合わせ精度を高くでき、また、コリメータレンズ３から第１のミラー７あるいは第２のミラー１１までの光路を非常に短くできるため、ファイバーコリメータの光軸ずれに起因する、ミラー上でのビーム入射位置ずれを小さくできる。また、レンズからミラーまでの光路長はミラーの位置によって変化せず、また多チャンネル化しても最大光路長が増加しないため、結合効率のばらつきおよび低下を小さくできる。
【００７６】
第１の窓８および第２の窓１２は、望ましくは、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３にそれぞれ貫通孔を形成してなる。貫通孔とすることにより、ビームがロスなく通過することができる。第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３の材料は、例えばシリコンやガラス、あるいは４２−アロイなどの金属材料などを用いる。貫通孔の形成は、ドライエッチングやウェットエッチング、ドリルによる機械加工やレーザー加工など、材料によって様々な加工方法を用いることができる。
【００７７】
第１の窓８および第２の窓１２は、望ましくは、図１に示したようにテーパのついた貫通孔とし、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３のミラー配列面側の貫通孔の開口領域を裏面よりも小さくして、必要最小限の領域にとどめることにより、ミラーの配列密度を高くできる。こうしたテーパのついた貫通孔は、例えば基板の材料をシリコンとし、異方性エッチングを用いることにより加工できる。
【００７８】
また、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３の材料をガラスにした場合、第１の窓８および第２の窓１２の部分に貫通孔を形成せずガラスを透過する構成としてもよい。また、基板の材料をシリコンにした場合、使用するビームの波長がシリコンを透過する波長領域に限られる場合は、同様に貫通孔を形成しない構成としてもよい。それらの場合、貫通孔の加工の手間を省くことができるが、表面での反射および透過の際の損失により、貫通孔の場合と比べて結合効率は低下する。この場合、窓の部分の表面には反射防止膜を形成することが望ましい。
【００７９】
なお、第１の窓８、および第２の窓１２においては、窓の周辺部の基板上に、ビームを透過しないような表面処理を施すなどして、光学的な絞りとして機能させることもできる。この絞りにより、目的のビーム以外の信号の反射光や散乱光がファイバに結合してしまうクロストークを低減することができる。
【００８０】
図１０はファイバコリメータアレイ６、第１のミラーアレイ１０、および第２のミラーアレイ１４の位置合わせ方法の一例を示す断面模式図である。ファイバーコリメータ支持体５、第１のミラー基板９、第２のミラー基板１３の周辺部の所定の位置にそれぞれ位置合わせ用の第１の溝１９、第２の溝２０、および第３の溝２１を形成し、精度の保証された第１のピン２２および第２のピン２３を用いて互いに位置合わせする。位置合わせ用の溝は、ミラーおよび窓を配列している領域の外周部に設けることが望ましく、少なくとも２箇所以上で位置合わせすることが望ましい。溝の形成は、例えばマスクパターンに従ってエッチングなどにより行うことで、高い精度で加工が可能なので、十分な位置合わせ精度が得られる。
【００８１】
溝形状は、例えばＶ字溝や、貫通孔などを用いることができる。ピンは円柱形か、円柱形で先端が球状のもの、あるいは球状のものなどを用いることができる。
【００８２】
本発明の一実施例のビームスキャニングモジュールにおいては、ファイバ２、コリメータレンズ３、第１のミラー７、第１の窓８、第２のミラー１１、および第２の窓１２の、それぞれ１つずつが組となって、一本のビーム１５の光路を形成するように配置されることが必要であり、その限りであれば、さまざまな配置をとってよい。
【００８３】
ファイバコリメータアレイ６は、例えば図１１に示すように構成することができる。図１１ａはファイバーコリメータを配列する支持基板の構成の一例を示す平面模式図である。図１１ｂはファイバコリメータアレイの構成方法の一例を示す断面模式図である。
【００８４】
図１１ａの平面図に示すように、ファイバーコリメータ支持基板６０上に、ファイバの位置合わせ用の複数のファイバ合わせ溝６１、およびコリメータレンズの位置合わせ用の複数の第１のレンズ合わせ溝６２を形成する。それぞれの溝に、円筒形のファイバ２、および円筒形あるいは球形のコリメータレンズ４を設置することにより、一列のファイバーコリメータ列が構成される。
【００８５】
このファイバーコリメータ列を、図１１ｂの断面図（下層から３段を図示し、それ以上は省略してある）に示すようにスタックすることにより、ファイバーコリメータを二次元に配列したファイバコリメータアレイ６４が構成される。最下層以外のファイバーコリメータ支持基板には、裏面に第２のレンズ合わせ溝６３を形成しておき、レンズを介してスタック方向および平面方向の位置合わせを行う。
【００８６】
図１１ｂの断面図で、最下層に設置されている位置合わせピン６５を用いて、第１のミラーアレイ１０との位置合わせを行う位置合わせ方法の一例を以下に示す。図１１ａに示したような、位置合わせピン合わせ溝６６を用いて、ファイバコリメータアレイ６４のレンズ配列面の外周の４点で、同じ長さだけレンズ配列面から飛び出すように、位置合わせピン６５を設置する。第１のミラーアレイ１０には、第１のミラー基板９のファイバコリメータアレイと対向する面に位置合わせ溝を形成しておき、ここに上記の位置合わせピン６５の先端を合わせることで、ファイバコリメータアレイ６４と第１のミラーアレイ１０の位置合わせを行う。この場合、第１のミラーアレイ側の溝は、四角錘形にしておき、位置合わせピン６５の先端を球形にしておくと、位置合わせがしやすい。
【００８７】
ファイバーコリメータ支持基板６０は、例えばシリコンウエハを材料として、異方性エッチングにより加工することにより、高精度なＶ字溝を形成することができる。ただし、材料、加工法はこれに限られたものではない。結晶面に沿った溝を形成することが好ましい。 上記ファイバコリメータアレイの構成は一例であり、溝やピンなどの配置や形状など、これに限られたものではない。また、レンズとファイバを融着して一体化されたファイバーコリメータを用いてもよく、その場合はレンズ部分のみ溝で位置合わせすればよい。
【００８８】
また、ファイバーコリメータ支持基板を積み上げた構造に限られたものでもなく、例えば、図１２に示すような構成をとってもよい。二次元的に配列された複数のコリメータレンズ７０を一体で形成したコリメータレンズアレイ７１を用い、コリメータレンズアレイ７１のコリメータレンズ７０形成面の裏面に、コリメータレンズ７０と対応した位置にファイバ７２を接続する。ファイバコリメータアレイ７１は、例えばガラス板から削り出す、溶融したガラスを型に流し込むなどの方法で加工することができる。この場合も、例えば、コリメータレンズアレイ７１のコリメータレンズ７０形成面の外周に、位置合わせ用の溝を形成し、第１のミラーアレイ１０に形成した溝に対してピンやボールを用いて位置合わせすることができる。
【００８９】
図１３に他の形態のビームダイレクションモジュールを備えた光スイッチの概要図を示す。図１に示した形態のビームダイレクションモジュールでは、ファイバーコリメータ４がファイバコリメータアレイ表面６ａに対して斜めに配置されているが、図１３の断面模式図に示す第３の実施形態であるビームダイレクションモジュールのように、ファイバーコリメータ４をファイバコリメータアレイ表面６ａに対して垂直になるように配置することもできる。これにより、ファイバコリメータアレイの構造がよりシンプルになり、加工・組立てが容易になり、また、第１のミラー基板９との位置合わせも容易になる。また、この場合は、第１の実施形態よりも、第２のミラー１１の傾き角度を大きくする。
【００９０】
以上説明してきた本発明のビームダイレクションモジュールにより光スイッチを構成するための配置法としては、図２に示した形態の他にも様々な配置を取りうる。
【００９１】
図１４は他の実施形態を示す断面模式図である。入力側モジュール７５と出力側モジュール７６の具体構造は前述の構造と同様の構造をとることができるが、本形態においては、入力側モジュール７５から出たビームは大ミラーで反射されて出力側モジュール７６に導かれる点が特徴点の一つである。
【００９２】
光が入力側モジュールから出た後出力側に至る間の光路に大ミラーが配置される。例えば、前記出力側のビームダイレクションモジュールから出たビームは大ミラー（反射板）で反射されて前記出力側のビームダイレクションモジュールに導かれるよう形成される。このように、大ミラーとともに設置してなり、前記入力側モジュールと前記出力側モジュールとの間の光路において、前記大ミラーでビームが反射するように配置されており、前記入力側モジュールの任意のファイバの信号を前記出力側モジュールの任意のファイバに接続することができるようにすることが好ましい。
【００９３】
具体的形態の一例としては、入力側モジュール７５と出力側モジュール７６が左右対称になるように配置され、両モジュールに対向するように大ミラー７７が配置され、入力側モジュール７５の任意のファイバ２ａの光信号はビーム化して射出され、大ミラー７７に反射して、出力側モジュール７６の任意のファイバ２ｂに接続する。ここで、大ミラー７７は、少なくとも複数のコリメータレンズから出たビームが反射されるるようなものである。好ましくはすべてのポートから出たビームを反射できるものである。また、ミラーアレイを構成するマイクロミラーよりは十分にサイズが大きい固定ミラーで構成されることが望ましい。好ましくは１枚のミラーで構成することが効率的である。本実施形態では、入力側のファイバと出力側のファイバを同方向に出すことができ、また光路が折りたたまれているため、全体として省スペース化を図れる。
【００９４】
また、上記実施形態を発展させた形態として、他の実施形態を図１５の断面模式図に示す。図１４の実施形態における入力側と出力側に相当する部分を、１つのビームダイレクションモジュール７８として形成する。図１４の実施形態と同様の効果に加えて、ビームダイレクションモジュールが一つで済むので、製造コストと組立てコストを低減できる。
【００９５】
図３、図４に示した比較例の三次元光スイッチのような構成で、ファイバコリメータアレイの部分に本発明のビームダイレクションモジュールを用いる構成としてもよい。図１６に示すように、入力側ビームダイレクションモジュール９０と出力側ビームダイレクションモジュール９１を設置し、その間に入力側の第１の外部ミラーアレイ９２、および出力側の第２の外部ミラーアレイ９３を設置する。第１の外部ミラーアレイ９２および第２の外部ミラーアレイ９３には光スイッチのポート数分のマイクロミラー９４が配置される。マイクロミラー９４は二軸可動であることが望ましく、例えば図６で説明したような構成のものを用いることができる。本構成では、ビームダイレクションモジュールが有する可動ミラーの振り角に加え、外部ミラーアレイのミラー振り角が使用できることでビームを振れる範囲が広がるため、例えば１０００チャンネル程度の大規模光スイッチを構成するのに有利である。またその際、ビームを出すだけのファイバーコリメータのかわりに本発明のビームダイレクションモジュールを用いることで、ビームダイレクションモジュールに内蔵されているミラーによりビームの射出方向を制御して外部ミラーアレイの目的のミラーに確実にビームを当てることができるため、ビームダイレクションモジュールと外部ミラーアレイの相対位置を高精度に合わせる必要がなく、実装組立てが容易である。
本発明のビームダイレクションモジュールは、それ単体で光ビームスキャナとして使用することができる。具体的には、例えば、レーザービームプリンターや、バーコードなどを読み取る光スキャナ、あるいは走査型のプロジェクタなどに適用できる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明により、ミラーの振り角を効率よく利用して、多チャンネルに好適な三次元光スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるビームダイレクションモジュールの構成を示す断面模式図。
【図２】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図３】比較例の三次元光スイッチの概略構成を示す斜視図。
【図４】比較例の三次元光スイッチの断面構成を示す断面模式図。
【図５】本発明の主な効果を説明する断面模式図。
【図６】二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成の一例を示す概要図。
【図７】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す平面模式図。
【図８】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す断面模式図。
【図９】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す断面模式図。
【図１０】本発明のビームダイレクションモジュールの組立て方法の一例を説明する断面模式図。
【図１１】ファイバコリメータアレイの構成概要を示す模式図。
【図１２】ファイバコリメータアレイの構成方法の一例を示す断面模式図。
【図１３】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１４】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１５】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１６】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【符号の説明】
１…ビームダイレクションモジュール、２…ファイバ、２ａ…入力側のファイバ、２ｂ…出力側のファイバ、３…コリメータレンズ、４…ファイバーコリメータ、５…ファイバーコリメータ支持体、６…ファイバコリメータアレイ、６ａ…ファイバコリメータアレイのビーム射出面、７…第１のミラー、７ａ…入力側の第１のミラー、７ｂ…出力側の第１のミラー、７ｃ…第１のミラー配列領域の中央部付近、８…第１の窓、９…第１のミラー基板、１０…第１のミラーアレイ、１１…第２のミラー、１２…第２の窓、１３…第２のミラー基板、１４…第２のミラーアレイ、１５…ビーム、１６…入力側モジュール、１７…出力側モジュール、１８…光スイッチ、１９…第１の溝、２０…第２の溝、２１…第３の溝、２２…第１のピン、２３…第２のピン、３０…実効ミラー部、３１…第１の回転軸、３２…第１の梁、３３…可動子、３４…第２の回転軸、３５…第２の梁、３６…支持体、３７…ミラー構造体、３８…スペーサ、３９…ミラー基板、４０…導電膜、４１…静電パッド、４２…ミラー膜、４３…第１の静電パッド、４４…第２の静電パッド、４５…配線、４６…ミラー構造体、４７…ミラー、４８…梁、４９…支持体、５０…ストッパ、５１…ミラー基板、５２…反射面、６０…ファイバーコリメータ支持基板、６１…ファイバ合わせ溝、６２…第１のレンズ合わせ溝、６３…第２のレンズ合わせ溝、６４…ファイバコリメータアレイ、６５…位置合わせピン、６６…位置合わせピン合わせ溝、７０…コリメータレンズ、７１…コリメータレンズアレイ、７２…ファイバ、７５…入力側モジュール、７６…出力側モジュール、７７…大ミラー、７８…ビームダイレクションモジュール、９０…入力側ビームダイレクションモジュール、９１…出力側ビームダイレクションモジュール、９２…第１の外部ミラーアレイ、９３…第２の外部ミラーアレイ、９４…マイクロミラー、１０１ａ〜ｃ…入力側のミラー、１０２ａ〜ｃ…出力側のミラー。
【発明の属する技術分野】
複数のファイバを伝送する光信号の接続を切替える光スイッチに関し、光信号の向きをミラーにより制御する光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光通信においては、Ｎ×Ｎの光スイッチ、すなわち、Ｎ個の入力ポートに光ファイバを通して送られてきた光信号のうちの任意の１つを、Ｎ個の出力ポートのうちの１つに接続でき、これらの接続を切替えることのできる装置が用いられる。
【０００３】
およそ３２チャンネル程度以上の多チャンネルの光スイッチには、三次元あるいは空間型と呼ばれる光マトリクススイッチが有効であると言われている。三次元光マトリクススイッチの一般的な構成は、通常ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製造される複数のマイクロミラーをアレイ状に配列したマイクロミラーアレイと、複数のコリメータレンズをアレイ化したコリメータアレイの組を、入力側と出力側にそれぞれ配置したものである。入力側のコリメータから出たビームは、２つのマイクロミラーにより方向を制御され、出力側の任意のコリメータに導かれる。
【０００４】
コリメータアレイおよびマイクロミラーアレイを用いて、光路を形成できる三次元光マトリクススイッチについて米国特許第６３４７１６７号に記載がある。
【０００５】
本従来例では、ファイバとコリメータレンズを配列したハウジングと、入力側と出力側のマイクロミラーを同一面に配列した基板と、反射面を形成したキャップをそれぞれ平行に配置する。レンズから出たビームは基板を透過してキャップの反射面で反射し、次に入力側マイクロミラーに反射してキャップを透過して射出される。さらに第２のキャップで反射してビームが折り返され、今度は出力側のマイクロミラーで反射し、入力側と同様の経路を辿り出力側ファイバに結合する。
【０００６】
また、コリメータの軸方向を直接変化させてビームの方向を制御する光スイッチに関して米国特許第６００５９９８号に記載がある。
【０００７】
本従来例では、コリメータレンズとコリメータレンズの光軸方向を変化させるためのアクチュエータの組を４つ程度設置したモジュールを構成し、本モジュールをアレイ状に配列したものを、入力側と出力側に対向して設置することにより、多チャンネルの三次元光マトリクススイッチを構成する。
【特許文献１】
米国特許６３４７１６７号公報
【特許文献２】
米国特許６００５９９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記米国特許第６３４７１６７号を含む、マイクロミラーアレイを用いた従来の光マトリクススイッチにおいては、マイクロミラーの最大振り角の能力に対して、結合可能なチャンネル数が十分得られないという課題があった。
【０００９】
アレイ状に配列したマイクロミラーアレイが２つ対向した構成においては、２つのミラーアレイの任意のミラー同士で、ビームが結合できるだけのミラーの振り角が求められる。ミラーを回転させない状態（以後ニュートラル状態と呼ぶ）では、入力側のミラーアレイの配列のうちのある位置のミラーで反射したビームは、出力側の同じ位置にあるミラーに向けられるように初期位置合わせされているのが通常である。マイクロミラーは、直交した二軸を中心に回転できる二軸可動ミラーであるとすると、アレイの中央付近に位置するミラーは、対向するミラーアレイのすべてのミラーにビームを向けるために、二軸まわりの回転をフルに活用することができるが、一方、アレイの外周部に位置するミラーは、ニュートラル状態で対向するミラーの外周部にビームが向くので、他のミラーに向けるために、ミラーの片側の回転角のみしか使用できないため、中央付近に位置するミラーと比べて、ミラーの最大振り角への要求が大きくなってしまう。
【００１０】
前記米国特許第６００５９９８号には、ビームの方向制御が可能なコリメータのモジュールを、全てが対向するアレイの中心付近に向くように、すり鉢状に配置した構成についての記載がある。しかしながら、本従来の光スイッチでは、多数の独立したモジュールをアレイ状に配列するため、組立ての手間が大きく、またチャンネル間のピッチが大きくなり、結合できるチャンネル数を多く取れない恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような課題の少なくとも一つを克服する光スイッチを提供することを目的とする。例えば、マイクロミラーアレイを用いて、ミラーの振り角を効率よく利用して、より多チャンネルに好適な光スイッチを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、例えば以下の構成を有する。
【００１３】
（１）二つの軸まわりに回転するミラーとある角度を保持するミラーを用いて、ビームをコントロールする。
【００１４】
光ファイバに光学的に連絡するコリメータが支持される第一の支持部材と、前記第一の支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、前記第一の基板に対向して配置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を備え、出力側モジュールに光を照射する入力側ビームダイレクションモジュールと、を備え、前記第一のマイクロミラーは前記出力側モジュール内の複数の照射箇所に反射光を照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第二のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動されることを特徴とする光スイッチである。
【００１５】
前記照射位置とは出力側モジュールが複数の光ファイバに連絡する場合は照射する光ファイバの位置に対応する位置であり、前記光ファイバに光学的に連絡する出力側マイクロミラーを有する場合は照射する出力側マイクロミラーの位置に対応する位置である。
【００１６】
また、前記設定された角度は、前記第二のマイクロミラーを構成する複数のマイクロミラーのうち外縁側のミラーの前記角度は前記外縁側のミラーより中心側のミラーの前記角度より大きい領域を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記光ファイバからの光が前記コリメータを経て、前記第二のマイクロミラーに光学的に連絡して反射され、前記第二のマイクロミラーからの反射光は前記第一のマイクロミラーで反射して、前記出力側モジュールに向けて照射されるよう構成されることを特徴とする。
【００１８】
具体的に例えば、前記第一の基板は第一のビーム通過領域を備え、前記第二の基板は第二のビーム通過領域を備え、前記第一のコリメータから出たビームは前記第一のビーム通過領域を通って前記第二のマイクロミラーで反射され、前記第二のマイクロミラーで反射されたビームは前記第一のマイクロミラーで反射され、前記第一のマイクロミラーで反射されたビームは前記第二のビーム通過領域を通って前記出力側モジュールに導かれる。
【００１９】
または、第一のマイクロミラー及び第二のマイクロミラーが出力側モジュールの照射位置に対応して角度を変える場合には、第一のマイクロミラーは第二のマイクロミラーの変動角度範囲より小さくなるよう制御される。
【００２０】
例えば、前記入力側ビームダイレクションモジュールと、前記入力側ビームダイレクションモジュールからの光を受光する出力側モジュールを備え、前記出力側モジュールに第一の照射箇所と、第二の照射箇所と、前記第一の照射箇所から前記第二の照射箇所に向かう方向と直交する方向に同様に離れて位置する第三の照射箇所と、を有し、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第一のマイクロミラー駆動角度の差は、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第二のマイクロミラー駆動角度の差より大きいことを特徴とする光スイッチである。
【００２１】
前記同様に離れたミラーというのは、必ずしも厳密に同じ距離に位置するミラーという意図ではなく、複数のミラーがアレイ状に配置されている状態で同じミラー数だけ離れているミラーであってよい。
なお、前記駆動角度としては駆動軸が２軸ある場合においては、Ｘ軸及びＹ軸の何れか差の大きい方で測定することができる。
【００２２】
前記入力側モジュールの第１のマイクロミラーが回転していない状態で、ビームが対向するミラーアレイの中心付近に向くようにする。前記第１のミラーを駆動していない状態で、前記入力側モジュールから出たビームが前記出力側モジュールのマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くように、前記第２のマイクロミラーの傾き角が決められることが好ましい。
【００２３】
（２）出力側のビームダイレクションモジュールも前記入力側ビームダイレクションモジュールと基本的に同様の構成を持つようにすることができる。
【００２４】
また、前記出力側ビームダイレクションモジュールと同様の構成を備えた出力側モジュールを備えることが好ましい。そして、その場合、双方向のビームの入出力に好適な形態を構成することができる。
【００２５】
例えば、入力側モジュールおよび出力側モジュールとして対向させて設置して、前記入力側モジュールの任意のファイバーの信号を前記出力側モジュールの任意のファイバーに接続するようにすることができるようにする。
【００２６】
（３）ミラーを備えた基板にはビーム透過領域を有する。ビーム透過領域は基板に形成された貫通孔を有することができる。
【００２７】
そして、貫通孔などのビーム透過領域の径はその２つの主面で大小がある。例えば、前記第一のビーム通過領域或いは前記第二のビーム通過領域が有する貫通孔は、それぞれ前記第一のマイクロミラー或いは第二のマイクロミラーを配置した面の径が、前記マイクロミラー配置面の反対側の径より小さくなるよう形成されている。具体的にはテーパのついた貫通孔であることが好ましい。
【００２８】
本発明の一例としては、光信号の入出力用のファイバを複数有し、各ファイバに伝播する光信号をビーム化してそれぞれ任意の方向に向けることのできるビームダイレクションモジュールに関して、光信号が伝播するファイバと、前記ファイバからの光信号をコリメートビーム化するように配置されたコリメータレンズにより構成されるファイバーコリメータが、ファイバーコリメータ支持体に複数配列して設置されたファイバコリメータアレイと、２つの回転軸を有し傾き角を制御可能な複数の第一のマイクロミラーと、ビームが通過できる複数の第一の窓が、第一のミラー基板上に、それぞれ前記ファイバコリメータに対応して配列された第一のミラーアレイとを有する。そして、ある傾き角を保持することができる複数の第二のマイクロミラーと、ビームが通過できる複数の第二の窓が、第二のミラー基板上に、それぞれ前記ファイバーコリメータに対応して配列された第二のミラーアレイを有し、前記ファイバコリメータアレイのビーム射出面と前記第一のミラーアレイ、および前記第一のミラーアレイと前記第二のミラーアレイがそれぞれ近接して設置され、前記ファイバーコリメータから射出したビームが、前記第一の窓を通過し、前記第二のマイクロミラーで反射して、前記第一のマイクロミラーで反射して、前記第二の窓を通過して外部に向けて射出されるように各部材が配置されており、前記第一のマイクロミラーの傾き角を調節することで、前記ビームの射出方向を制御できるようにした、ビームダイレクションモジュールを構成する。本ビームダイレクションモジュールを、入力側と出力側に２つ配置して光スイッチを構成する。
【００２９】
本発明の光スイッチでは、第二のマイクロミラーを配列内での位置に応じたあるあらかじめ設定した所定の角度に保持し、第一のマイクロミラーを出力側のビーム射出対象に対応して角度を変えるよう駆動し、第一のマイクロミラーが回転していない状態で、主なビームが対向するモジュールの第一のマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くようにすることが好ましい。こうすることで、配列内の位置に関わらず全てのチャンネルにおいて、対向するモジュールの全てのミラーにビームを向けるために、第一のマイクロミラーの振り角の場所による差を抑制でき、ほぼ均等に使用できるため、ミラーデバイスの最大振り角を効率よく利用して、より多チャンネルの光スイッチを実現できる。
【００３０】
また、第一のミラーアレイおよび第二のミラーアレイを、ファイバコリメータアレイのビーム射出面に近接して設置するところにも特徴がある。ファイバーコリメータから第二の可動ミラーまでの光路を非常に短くできるため、ファイバーコリメータの光軸の角度ずれに対して、第二の可動ミラーの反射面からのビームのはみ出しが小さく、結合効率が低下しにくい。
【００３１】
また、多チャンネル化してアレイサイズが拡大しても、上記したファイバーコリメータと第二の可動ミラー間、および第二の可動ミラーと第一の可動ミラー間の光路長は増加しない。
【００３２】
また、上記のような近接配置であるために、ファイバコリメータアレイ、第一のミラーアレイ、および第二のミラーアレイを、例えば溝やピンなどを用いて直接的に位置決めでき、アクティプな調芯方法を必要としないので、位置合わせの手間を低減でき、かつ高精度な位置決めが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００３４】
図１に断面模式図を示す本発明の第１の実施形態は以下のとおりである。
【００３５】
光信号の入出力用のファイバを複数有し、各ファイバに伝播する光信号をビーム化して、それぞれ任意の方向に向けることのできるビームダイレクションモジュール１であって、光信号が伝播するファイバ２と、ファイバ２からの光信号をコリメートビーム化するように配置されたコリメータレンズ３により構成されるファイバーコリメータ４が、ファイバーコリメータ支持体５に複数配列して設置されたファイバコリメータアレイ６と、２つの回転軸を有し傾き角を連続的に制御可能な複数の第１のミラー７と、ビームが通過できる複数の第１の窓９が、薄板状の第１のミラー基板８上に、それぞれ前記ファイバコリメータ４に対応して配列された第１のミラーアレイ１０と、ある一定の傾き角を保持できる複数の第２のミラー１１と、ビームが通過できる複数の第２の窓１２が、薄板状の第２のミラー基板１３上に、それぞれ前記ファイバコリメータ４に対応して配列された第２のミラーアレイ１４を有する。ファイバコリメータアレイ６のビーム射出面６ａと第１のミラーアレイ１０、および第１のミラーアレイ１０と第２のミラーアレイ１４がそれぞれ近接して設置され、ファイバーコリメータ４から射出したビーム１５が、第１の窓９を通過し、第２のミラー１１で反射して、第１のミラー７で反射して、第２の窓１２を通過して外部に向けて射出されるように各部材が配置されており、第１のミラー７の傾き角を調節することで、ビーム１５の射出方向を制御できる。
【００３６】
また、第一のミラー基板８に形成された第一のビーム通過領域である第１の窓９と、第二のミラー基板１３に形成された第二のビーム通過領域である第二の窓１２と、に関して、以下の特徴を有する。第一のコリメータ４から出たビームは第一のビーム通過領域を通って前記第２のミラーアレイ１４の第２のマイクロミラー１１で反射され、前記第２のマイクロミラー１１で反射されたビームは第１のマイクロミラー７で反射され、前記第１のマイクロミラー７で反射されたビームは第二のビーム通過領域を通って出力側モジュールに照射される。そして、通過領域部の前記第１のマイクロミラー７或いは第２のマイクロミラー１１配置面の径は、前記ミラー配置面の反対側の面の径より小さい。これによりスペース効率の高い光スイッチを構成することができる。
【００３７】
また、例えば、前記のビーム通過領域は、ミラー基板に形成された開口部であることができる。
【００３８】
図２の断面模式図には入力側と出力側にビームダイレクションモジュールを配置した光スイッチの形態例の概要を示す。図１の実施形態のビームダイレクションモジュール１を２基対向させて配置し、一方を入力側モジュール１６、他方を出力側モジュール１７として光スイッチ１８を構成する例を示したものである。双方向にモジュール間でビームを入出力する形態においては、一方のモジュールが入力のみで他方がのみであるということはなく、便宜上付けたに過ぎないものである。
【００３９】
ビームが、入力側モジュール１６のコリメータのうちの一つから出て、出力側の第２のマイクロミラー、第１のマイクロミラー、出力側モジュール１７の前記第１のマイクロミラーおよび前記第２のマイクロミラーというように反射された後にコリメータのうちの一つに導入されるよう配置される。
【００４０】
入力側モジュール１６のファイバ２ａに送られてきた光信号は、ビーム化され、対応する第１のミラー７ａを制御することにより、出力側モジュール１７の任意の第１のミラー７ｂに向けられる。出力側モジュール１７では、第１のミラー７ｂの傾きを制御して、対応するファイバ２ｂの端面にビームが集光するように調節する。こうして、入力側モジュール１６の任意のファイバ２ａに送られてきた光信号を、出力側モジュール１７の任意のファイバ２ｂに接続することができる。その際、入力側モジュールモジュール１６或は出力側モジュール１７の第２のミラー１１ａ或は１１ｂは予め設定された角度に駆動されることができる。なお、制御装置を備えていることになるが図示は省略する。
【００４１】
比較例としての三次元光マトリクススイッチの基本的な構成例を図３に示す。ファイバ端からの光をコリメートビームにして射出、あるいはコリメートビームをファイバ端に集光することのできるファイバーコリメータを二次元的に配列したファイバコリメータアレイを入力側と出力側の二対配置する。さらに、ＭＥＭＳ技術を用いて製作されることができる。マイクロミラーを二次元配列したミラーアレイを、入力側と出力側にそれぞれファイバコリメータアレイの配列と対応するように配置する。各マイクロミラーは二軸可動で、傾き角を制御できるようになっており、任意の入力側ファイバーコリメータからのビームは、対応する入力側ミラーアレイ上のミラーで反射されて、出力側ミラーアレイの行き先の出力ファイバに対応するミラーに導かれ、このミラーにより出力側のファイバーコリメータに導かれて、光結合が達成される。
【００４２】
図４に前記比較例の三次元光マトリクススイッチの水平方向一列分の配置を示す。ＭＥＭＳのマイクロミラーアレイは、Ｓｉの単結晶の薄膜にエッチングなどの加工を施してミラーの形状を形作るため、ミラーを回転させないニュートラル状態では、すべてのミラーが平行な状態になる。そのため、最も自然な構成として、図４に示すように、対向するミラーアレイ同士の同じ位置にあるミラーで、ビームの光路を形成するように初期位置合わせされる。このとき、例えば入力側では、配列の中央に位置するミラー１０１ｂで反射するビームは、ニュートラル状態で対向する出力側ミラーアレイの中央のミラー１０２ｂに向いており、外周部のミラー１０２ａあるいは１０２ｃにビームを向けるために、ミラー１０１ｂは両側に角度を振ることになり、必要な最大振り角は図４に示すθ１になる。一方、外周部に位置するミラー１０１ｃで反射するビームは、ニュートラル状態で対向するミラー１０２ｃに向いており、他のミラーにビームを向けるためには、ミラー１０１ｃは片側にしか角度が振られず、反対側の外周部に位置するミラー１０２ａにビームを向ける場合に必要な最大振り角は図４に示すθ２となり、これは前記θ１の２倍程度に大きくなる。よって、ミラーデバイスの性能としてはθ２の最大振り角が要求されるが、外周のミラーでは片側の振り角を使用できず、中央のミラーでは振り角をθ１までしか使用しないというように、ミラー振り角の使用効率が悪い。ここで、ミラー１０１ｃで反射するビームが、ニュートラル状態で出力側の中央のミラー１０２ｂに向くようにできれば、ミラー１０１ｃは両側の振り角を使用でき、必要な振り角もθ１と同程度にできる。このように、ニュートラル状態で全チャンネルのビームが対向するミラーアレイの中央部に向くようにしておくことができれば、ミラーアレイ中央を起点にθ２の振り角の範囲までビームを向けられる領域が広がり、光スイッチのチャンネル数を増加することができる。
【００４３】
図５の断面模式図に光スイッチの一形態例を示す。
【００４４】
図１のモジュールの基本構成と同様の構成を入力側モジュールと出力側モジュールとに有する。
【００４５】
前記第１のマイクロミラー７ａは出力すべき出力側モジュール内のマイクロミラー箇所に対応した傾き角に駆動され、第２のマイクロミラー１１ａは予め設定された角度に駆動される。
【００４６】
出力側モジュールの照射対象としてマイクロミラーの場合を説明しているが、出力側モジュールが複数の光ファイバに連絡する場合は照射する光ファイバの位置に対応する位置であることができる。
【００４７】
その設定された角度は、前記第２のマイクロミラー１１ｂを構成する複数のマイクロミラーのうち外縁側のミラーの前記角度は前記外縁側のミラーより中心側のミラーの前記角度より大きくなっている領域を有している。
【００４８】
具体的には、例えば、第２のミラー１１を配列内での位置に応じたある一定の角度に保持することで、第１のミラー７がニュートラルな状態で、ビームが全て対向するモジュールの第１のミラー配列領域の中央部付近７ｃに向くようにする。こうすることで、二軸可動で連続的に角度を調整できる第１のミラー７は、配列内での位置に関わらず両側の振り角をほぼ均等に使用できるため、ミラーデバイスの最大振り角を効率よく利用して、より多チャンネルの光スイッチを実現するのに好ましい形態にすることができる。
【００４９】
第１のミラー７および第２のミラー１１は、例えば静電力により駆動するものを用いることができる。
【００５０】
第１のミラー７は、望ましくは互いに直交する２つの回転軸を有し、静電力を連続的に変化させることで、振り角を連続的に変化させることのできるアナログ制御のミラーである。
【００５１】
第１ミラー７二つの軸周りに回転する機構を備え、前記第２のミラーは設定したある傾き角を保持するよう制御されることが好ましい。
【００５２】
例えば、第１のミラー７ａが駆動される前に第二のミラー１１ａが駆動されるようにすることが、多チャンネルの光スイッチを効果的に駆動させるためにより好ましい。よって、第２のミラー１１ａが所定角度に制御され、そして、第１のミラー７ａが出力側モジュールの対応するミラーに対応した角度に制御される。
【００５３】
また、第一のマイクロミラー及び第二のマイクロミラーが出力側モジュールの照射位置に対応して角度を変える場合には、第一のマイクロミラーは第二のマイクロミラーの変動角度範囲より小さくなるよう制御される。
【００５４】
このため、前記出力側モジュールに第一の照射箇所であるマイクロミラーと、第二の照射箇所であるマイクロミラーと、前記第一の照射箇所から前記第二の照射箇所に向かう方向と直交する方向に同様に離れて位置する第三の照射箇所であるマイクロミラーと、を有する場合、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第一のマイクロミラー駆動角度の差は、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第二のマイクロミラー駆動角度の差より大きくなるよう構成される。なお、同様に離れたミラーというのは、必ずしも厳密に同じ距離に位置するミラーという意図ではなく、複数のミラーがアレイ状に配置されている状態で同じミラー数だけ離れているミラーであってよい。なお、前記駆動角度としては駆動軸が２軸ある場合においては、Ｘ軸及びＹ軸の何れか差の大きい方で測定することができる。
【００５５】
または、簡便に、以下のように規定してもよい。第一或は第二のマイクロミラーの２軸のうち少なくとも一方の駆動角度について、第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第一のマイクロミラーの駆動角度の差は、第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第二のマイクロミラーの前記駆動角度の差より大きくなる。
【００５６】
また、好ましくは、出力側のモジュールとしても、入力側同様に出力側の光ファイバに連絡するコリメータとそれを支持する第２の支持部材を備え、コリメータに対向して第１のマイクロミラー１１ｂ（入力側モジュールを入れた通し番号でいえば第３のマイクロミラー）を設置する基板及び第２のマイクロミラー７ｃ（入力側モジュールを入れた通し番号でいえば第４のマイクロミラー）を設置する基板を備える。図２で説明したように双方向でビームを送受信する形態の場合は、前記入力側及び出力側という名称は説明の都合上の便宜的なものとなる。
【００５７】
出力側モジュールの第１のミラー７ｃを駆動していない状態で、前記入力側モジュールから出たビームが前記出力側モジュールのマイクロミラー配列領域の中央部付近に向くように、前記第２のマイクロミラー１１ｂの傾き角が決められる。ようにすることが好ましい。
【００５８】
または、出力側の第１のマイクロミラーは入力側モジュール内の複数の照射箇所である複数のマイクロミラーに反射光を照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第２のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動される。
【００５９】
図６ａ〜６ｃに二軸駆動のミラー構造の一例を示す。図６ａは二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成の一例を示す平面模式図である。図６ｂは、二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成および駆動方法の一例を示す断面模式図である。図６ｃは二軸可動の静電駆動マイクロミラーの駆動用静電パッドの構成の一例を示す平面模式図である。
【００６０】
図６ａは平面構造を示しており、ビームを反射する部分である実効ミラー部３０が、第１の回転軸３１を構成する二対の第１の梁３２を介して可動子３３に結合しており、可動子３３は、第１の回転軸３１と直交する第２の回転軸３４を形成する二対の第２の梁３５を介して、支持体３６に結合され、ミラー構造体３７を構成する。第２の回転軸３４を中心にして可動子３３が実効ミラー部３０とともに回転し、また第１の回転軸３１を中心にして実効ミラー部３０が回転することにより、実効ミラー部３０が二軸で回転することができる。
【００６１】
図６ｂはミラーの駆動方法を示す図６ａのＡ−Ａ断面における断面図である。上記ミラー構造体３７はスペーサ３８を介してミラー基板３９上に設置される。ミラー構造体３７のミラー基板３９対向面には、導電膜４０が形成されており、ミラー基板３９表面に形成された静電パッド４１に電圧を印可し、導電膜４０との間に静電引力を発生させて実効ミラーおよび可動子を引き付けて回転させる。なお、ミラー構造体の導電膜４０形成面と反対の面には、少なくとも実効ミラー部３０表面に、ビームを反射できるミラー膜４２を形成する。
【００６２】
図６ｃは静電パッド４１の平面的配置例を示している。第１のミラー回転軸３１を中心とする回転を主に発生する二対の第１の静電パッド４３、および、第２のミラー回転軸３４を中心とする回転を主に発生する二対の第２の静電パッド４４を配置する。静電パッドは合計４つになり、静電パッドに給電するための４本の配線４５がミラー基板３９上に形成される。
【００６３】
一方、第２のミラー１１は、例えば一定以上の電圧を付加することにより、ミラーがある一定の角度に保持されればよい。ミラーの回転方向と角度は、ミラーが配列の中のどこに位置するかにより決まる。図７に第２のミラーアレイ１４のミラー構造体４６の平面構成の一例を示す。本例は、一軸可動のミラーを用いる構成であり、ミラー４７が梁４８を介して支持体４９に接続している。ミラー４７の配列内での位置に応じて、梁４８により構成される回転軸の方向を調節して、ミラー４７の回転方向を決めることができる。回転角は、例えば図８の断面模式図に示すように、ミラー４７の回転を止めるためのストッパ５０をミラー基板５１上に設置し、ストッパ５０の位置を調節することで、ストッパ５０に当たった位置でのミラー４７の角度を決めることができる。
【００６４】
ミラー４７のビームが反射する面には、反射面５２を形成する。配列の中央に位置するミラーは、角度を振らなくてもニュートラル状態で対向するミラーアレイの中央を向いているので、可動ミラーにする必要はなく、図８に示すように反射面５２を支持体４９上に形成しただけの固定されたミラー４７ａでもよい。
【００６５】
また、例えば図９の断面模式図に示すように、ミラー４７の端部がミラー基板５１に当たった位置で止まるようにして、ミラー４７の長さや回転軸５３の位置を調節することで、止まった位置でのミラー４７の角度を決めるようにすることもできる。
【００６６】
あるいは、ある一定電圧をかけたときにミラー４７が望みの角度になるように、梁４８の幅や長さを変えるなどしてねじり剛性を調節する方法を用いてもよい。
【００６７】
図８および図９ではミラー基板５１上の静電パッドは省略しているが、静電パッドはミラー４７の下に配置され、ミラー４７を望みの角度まで回転させるための静電力を発生させるのに十分な面積を持てば、どのような形状であってもよい。また、ストッパ５０は上記のような効果を与える限りでは、どのような形状や配置をとってもよい。
【００６８】
また、二軸可動のミラーを用いてもよく、その場合は静電パッドの位置を調節することで回転方向を決めることができる。
【００６９】
ストッパ５０やミラー基板５１にミラー４７が当たった位置で止まるような構成では、全てのミラーが望みの位置まで回転できるのに十分な電圧であれば、全てのミラーにかける電圧は一定値でよい。梁のねじり剛性を調節する構成でも、ある一定値の電圧に対して各ミラーが望みの角度になるように調節することができる。このように、各ミラーに与える電圧が一定値でよい設計にしておくことで、各ミラーの静電パッドから出る配線は、ミラー基板上で全て接続して、ミラー基板から外部に引出す配線を１本のみにでき、一定の電圧値を印可し続けるだけでよい。また、各ミラーごとにニュートラル状態と回転させた状態を使い分けるようにした場合には、ミラーごとに配線を引出す必要があるが、その場合でも、電圧を印可するかしないかだけの制御でよい。
【００７０】
複数の第１のミラー７あるいは第２のミラー１１を第１のミラーアレイ１０あるいは第２のミラーアレイ１４に配列して作成する方法は、例えば、第１のミラー７では、図６に示したミラー構造体３７の部分が複数配列したウエハをＭＥＭＳ技術を用いて作成し、スペーサを介して、静電パッドや配線を形成した第１のミラー基板９に張り合わせることができる。第２のミラー１１についても同様である。
【００７１】
なお、ＭＥＭＳ技術とは、シリコンあるいはシリコンの酸化物により構成されるウエハを材料とし、フォトリソグラフィによりマスクをパターニングし、ウェットエッチング、ドライエッチングなどの加工法を用いて立体的な構造を作成する技術である。基本的には周知の製造技術を用いることができる。
【００７２】
第１のミラー７および第２のミラー１１は、図６および図７〜９に示した構成に限られたものではなく、ミラーや梁の形状、静電パッドの形状や配置など様々な構成をとってよい。また、ミラー構造は、必ずしも軸周りの回転により実効ミラー部を傾ける機構を有するものに限られたものではなく、ミラーが傾く方向を変化させられるものであればよい。例えば、実効ミラー部の外周の三点あるいは四点を、垂直方向の変位を吸収できる接合部材により支持されたような機構を有し、実効ミラー部を部分的に引き下げたり押し上げたりすることにより傾けるようなものでもよい。二軸可動のミラーでは、実効ミラー部以外の部分がなるべく小さい構成のものを用いることにより、ミラーの配列密度を高くすることが好ましい。
【００７３】
第１のミラー７を等ピッチで配列した場合には、第２のミラー１１が傾くことにより第１のミラー７へのビームの入射位置が変化することを考慮して、第１のミラー７の実効ミラー部のサイズをその分大きくして、ビームのはみ出しを防ぐことが望ましい。あるいは、第２のミラー１１が傾けられた状態での第１のミラー７へのビーム入射位置に、第１のミラー７の実効ミラー部の中心を合わせて配置することにより、第２のミラー１１と第１のミラー７の実効ミラー部が同程度のサイズでも、第１のミラー７の実効ミラー部からのビームのはみ出しを防ぐことができる。
【００７４】
図３および図４に示した比較例の三次元光マトリクススイッチでは、ビーム光路とファイバコリメータアレイが干渉しないように、ミラーアレイとファイバコリメータアレイを離して設置する必要があるため、ファイバーコリメータから出たビームがミラーからはみ出さないように、両者の高精度な相対位置合わせや、ファイバーコリメータから出るビームの光軸方向が高精度に揃っていることが要求された。
【００７５】
本発明の光スイッチの構成においては、第１のミラーアレイ１０および第２のミラーアレイ１４にビームが通過できる窓を設置することにより、第１のミラーアレイ１０および第２のミラーアレイ１４をファイバコリメータアレイ６のビーム射出面６ａに近接させて設置して、一体のモジュールにすることができる。直接的な位置合わせができるため、位置合わせ精度を高くでき、また、コリメータレンズ３から第１のミラー７あるいは第２のミラー１１までの光路を非常に短くできるため、ファイバーコリメータの光軸ずれに起因する、ミラー上でのビーム入射位置ずれを小さくできる。また、レンズからミラーまでの光路長はミラーの位置によって変化せず、また多チャンネル化しても最大光路長が増加しないため、結合効率のばらつきおよび低下を小さくできる。
【００７６】
第１の窓８および第２の窓１２は、望ましくは、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３にそれぞれ貫通孔を形成してなる。貫通孔とすることにより、ビームがロスなく通過することができる。第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３の材料は、例えばシリコンやガラス、あるいは４２−アロイなどの金属材料などを用いる。貫通孔の形成は、ドライエッチングやウェットエッチング、ドリルによる機械加工やレーザー加工など、材料によって様々な加工方法を用いることができる。
【００７７】
第１の窓８および第２の窓１２は、望ましくは、図１に示したようにテーパのついた貫通孔とし、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３のミラー配列面側の貫通孔の開口領域を裏面よりも小さくして、必要最小限の領域にとどめることにより、ミラーの配列密度を高くできる。こうしたテーパのついた貫通孔は、例えば基板の材料をシリコンとし、異方性エッチングを用いることにより加工できる。
【００７８】
また、第１のミラー基板９および第２のミラー基板１３の材料をガラスにした場合、第１の窓８および第２の窓１２の部分に貫通孔を形成せずガラスを透過する構成としてもよい。また、基板の材料をシリコンにした場合、使用するビームの波長がシリコンを透過する波長領域に限られる場合は、同様に貫通孔を形成しない構成としてもよい。それらの場合、貫通孔の加工の手間を省くことができるが、表面での反射および透過の際の損失により、貫通孔の場合と比べて結合効率は低下する。この場合、窓の部分の表面には反射防止膜を形成することが望ましい。
【００７９】
なお、第１の窓８、および第２の窓１２においては、窓の周辺部の基板上に、ビームを透過しないような表面処理を施すなどして、光学的な絞りとして機能させることもできる。この絞りにより、目的のビーム以外の信号の反射光や散乱光がファイバに結合してしまうクロストークを低減することができる。
【００８０】
図１０はファイバコリメータアレイ６、第１のミラーアレイ１０、および第２のミラーアレイ１４の位置合わせ方法の一例を示す断面模式図である。ファイバーコリメータ支持体５、第１のミラー基板９、第２のミラー基板１３の周辺部の所定の位置にそれぞれ位置合わせ用の第１の溝１９、第２の溝２０、および第３の溝２１を形成し、精度の保証された第１のピン２２および第２のピン２３を用いて互いに位置合わせする。位置合わせ用の溝は、ミラーおよび窓を配列している領域の外周部に設けることが望ましく、少なくとも２箇所以上で位置合わせすることが望ましい。溝の形成は、例えばマスクパターンに従ってエッチングなどにより行うことで、高い精度で加工が可能なので、十分な位置合わせ精度が得られる。
【００８１】
溝形状は、例えばＶ字溝や、貫通孔などを用いることができる。ピンは円柱形か、円柱形で先端が球状のもの、あるいは球状のものなどを用いることができる。
【００８２】
本発明の一実施例のビームスキャニングモジュールにおいては、ファイバ２、コリメータレンズ３、第１のミラー７、第１の窓８、第２のミラー１１、および第２の窓１２の、それぞれ１つずつが組となって、一本のビーム１５の光路を形成するように配置されることが必要であり、その限りであれば、さまざまな配置をとってよい。
【００８３】
ファイバコリメータアレイ６は、例えば図１１に示すように構成することができる。図１１ａはファイバーコリメータを配列する支持基板の構成の一例を示す平面模式図である。図１１ｂはファイバコリメータアレイの構成方法の一例を示す断面模式図である。
【００８４】
図１１ａの平面図に示すように、ファイバーコリメータ支持基板６０上に、ファイバの位置合わせ用の複数のファイバ合わせ溝６１、およびコリメータレンズの位置合わせ用の複数の第１のレンズ合わせ溝６２を形成する。それぞれの溝に、円筒形のファイバ２、および円筒形あるいは球形のコリメータレンズ４を設置することにより、一列のファイバーコリメータ列が構成される。
【００８５】
このファイバーコリメータ列を、図１１ｂの断面図（下層から３段を図示し、それ以上は省略してある）に示すようにスタックすることにより、ファイバーコリメータを二次元に配列したファイバコリメータアレイ６４が構成される。最下層以外のファイバーコリメータ支持基板には、裏面に第２のレンズ合わせ溝６３を形成しておき、レンズを介してスタック方向および平面方向の位置合わせを行う。
【００８６】
図１１ｂの断面図で、最下層に設置されている位置合わせピン６５を用いて、第１のミラーアレイ１０との位置合わせを行う位置合わせ方法の一例を以下に示す。図１１ａに示したような、位置合わせピン合わせ溝６６を用いて、ファイバコリメータアレイ６４のレンズ配列面の外周の４点で、同じ長さだけレンズ配列面から飛び出すように、位置合わせピン６５を設置する。第１のミラーアレイ１０には、第１のミラー基板９のファイバコリメータアレイと対向する面に位置合わせ溝を形成しておき、ここに上記の位置合わせピン６５の先端を合わせることで、ファイバコリメータアレイ６４と第１のミラーアレイ１０の位置合わせを行う。この場合、第１のミラーアレイ側の溝は、四角錘形にしておき、位置合わせピン６５の先端を球形にしておくと、位置合わせがしやすい。
【００８７】
ファイバーコリメータ支持基板６０は、例えばシリコンウエハを材料として、異方性エッチングにより加工することにより、高精度なＶ字溝を形成することができる。ただし、材料、加工法はこれに限られたものではない。結晶面に沿った溝を形成することが好ましい。 上記ファイバコリメータアレイの構成は一例であり、溝やピンなどの配置や形状など、これに限られたものではない。また、レンズとファイバを融着して一体化されたファイバーコリメータを用いてもよく、その場合はレンズ部分のみ溝で位置合わせすればよい。
【００８８】
また、ファイバーコリメータ支持基板を積み上げた構造に限られたものでもなく、例えば、図１２に示すような構成をとってもよい。二次元的に配列された複数のコリメータレンズ７０を一体で形成したコリメータレンズアレイ７１を用い、コリメータレンズアレイ７１のコリメータレンズ７０形成面の裏面に、コリメータレンズ７０と対応した位置にファイバ７２を接続する。ファイバコリメータアレイ７１は、例えばガラス板から削り出す、溶融したガラスを型に流し込むなどの方法で加工することができる。この場合も、例えば、コリメータレンズアレイ７１のコリメータレンズ７０形成面の外周に、位置合わせ用の溝を形成し、第１のミラーアレイ１０に形成した溝に対してピンやボールを用いて位置合わせすることができる。
【００８９】
図１３に他の形態のビームダイレクションモジュールを備えた光スイッチの概要図を示す。図１に示した形態のビームダイレクションモジュールでは、ファイバーコリメータ４がファイバコリメータアレイ表面６ａに対して斜めに配置されているが、図１３の断面模式図に示す第３の実施形態であるビームダイレクションモジュールのように、ファイバーコリメータ４をファイバコリメータアレイ表面６ａに対して垂直になるように配置することもできる。これにより、ファイバコリメータアレイの構造がよりシンプルになり、加工・組立てが容易になり、また、第１のミラー基板９との位置合わせも容易になる。また、この場合は、第１の実施形態よりも、第２のミラー１１の傾き角度を大きくする。
【００９０】
以上説明してきた本発明のビームダイレクションモジュールにより光スイッチを構成するための配置法としては、図２に示した形態の他にも様々な配置を取りうる。
【００９１】
図１４は他の実施形態を示す断面模式図である。入力側モジュール７５と出力側モジュール７６の具体構造は前述の構造と同様の構造をとることができるが、本形態においては、入力側モジュール７５から出たビームは大ミラーで反射されて出力側モジュール７６に導かれる点が特徴点の一つである。
【００９２】
光が入力側モジュールから出た後出力側に至る間の光路に大ミラーが配置される。例えば、前記出力側のビームダイレクションモジュールから出たビームは大ミラー（反射板）で反射されて前記出力側のビームダイレクションモジュールに導かれるよう形成される。このように、大ミラーとともに設置してなり、前記入力側モジュールと前記出力側モジュールとの間の光路において、前記大ミラーでビームが反射するように配置されており、前記入力側モジュールの任意のファイバの信号を前記出力側モジュールの任意のファイバに接続することができるようにすることが好ましい。
【００９３】
具体的形態の一例としては、入力側モジュール７５と出力側モジュール７６が左右対称になるように配置され、両モジュールに対向するように大ミラー７７が配置され、入力側モジュール７５の任意のファイバ２ａの光信号はビーム化して射出され、大ミラー７７に反射して、出力側モジュール７６の任意のファイバ２ｂに接続する。ここで、大ミラー７７は、少なくとも複数のコリメータレンズから出たビームが反射されるるようなものである。好ましくはすべてのポートから出たビームを反射できるものである。また、ミラーアレイを構成するマイクロミラーよりは十分にサイズが大きい固定ミラーで構成されることが望ましい。好ましくは１枚のミラーで構成することが効率的である。本実施形態では、入力側のファイバと出力側のファイバを同方向に出すことができ、また光路が折りたたまれているため、全体として省スペース化を図れる。
【００９４】
また、上記実施形態を発展させた形態として、他の実施形態を図１５の断面模式図に示す。図１４の実施形態における入力側と出力側に相当する部分を、１つのビームダイレクションモジュール７８として形成する。図１４の実施形態と同様の効果に加えて、ビームダイレクションモジュールが一つで済むので、製造コストと組立てコストを低減できる。
【００９５】
図３、図４に示した比較例の三次元光スイッチのような構成で、ファイバコリメータアレイの部分に本発明のビームダイレクションモジュールを用いる構成としてもよい。図１６に示すように、入力側ビームダイレクションモジュール９０と出力側ビームダイレクションモジュール９１を設置し、その間に入力側の第１の外部ミラーアレイ９２、および出力側の第２の外部ミラーアレイ９３を設置する。第１の外部ミラーアレイ９２および第２の外部ミラーアレイ９３には光スイッチのポート数分のマイクロミラー９４が配置される。マイクロミラー９４は二軸可動であることが望ましく、例えば図６で説明したような構成のものを用いることができる。本構成では、ビームダイレクションモジュールが有する可動ミラーの振り角に加え、外部ミラーアレイのミラー振り角が使用できることでビームを振れる範囲が広がるため、例えば１０００チャンネル程度の大規模光スイッチを構成するのに有利である。またその際、ビームを出すだけのファイバーコリメータのかわりに本発明のビームダイレクションモジュールを用いることで、ビームダイレクションモジュールに内蔵されているミラーによりビームの射出方向を制御して外部ミラーアレイの目的のミラーに確実にビームを当てることができるため、ビームダイレクションモジュールと外部ミラーアレイの相対位置を高精度に合わせる必要がなく、実装組立てが容易である。
本発明のビームダイレクションモジュールは、それ単体で光ビームスキャナとして使用することができる。具体的には、例えば、レーザービームプリンターや、バーコードなどを読み取る光スキャナ、あるいは走査型のプロジェクタなどに適用できる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明により、ミラーの振り角を効率よく利用して、多チャンネルに好適な三次元光スイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるビームダイレクションモジュールの構成を示す断面模式図。
【図２】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図３】比較例の三次元光スイッチの概略構成を示す斜視図。
【図４】比較例の三次元光スイッチの断面構成を示す断面模式図。
【図５】本発明の主な効果を説明する断面模式図。
【図６】二軸可動の静電駆動マイクロミラーの構成の一例を示す概要図。
【図７】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す平面模式図。
【図８】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す断面模式図。
【図９】ある角度を保持するマイクロミラーの構成の一例を示す断面模式図。
【図１０】本発明のビームダイレクションモジュールの組立て方法の一例を説明する断面模式図。
【図１１】ファイバコリメータアレイの構成概要を示す模式図。
【図１２】ファイバコリメータアレイの構成方法の一例を示す断面模式図。
【図１３】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１４】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１５】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【図１６】本発明の一実施形態である光スイッチの構成を示す断面模式図。
【符号の説明】
１…ビームダイレクションモジュール、２…ファイバ、２ａ…入力側のファイバ、２ｂ…出力側のファイバ、３…コリメータレンズ、４…ファイバーコリメータ、５…ファイバーコリメータ支持体、６…ファイバコリメータアレイ、６ａ…ファイバコリメータアレイのビーム射出面、７…第１のミラー、７ａ…入力側の第１のミラー、７ｂ…出力側の第１のミラー、７ｃ…第１のミラー配列領域の中央部付近、８…第１の窓、９…第１のミラー基板、１０…第１のミラーアレイ、１１…第２のミラー、１２…第２の窓、１３…第２のミラー基板、１４…第２のミラーアレイ、１５…ビーム、１６…入力側モジュール、１７…出力側モジュール、１８…光スイッチ、１９…第１の溝、２０…第２の溝、２１…第３の溝、２２…第１のピン、２３…第２のピン、３０…実効ミラー部、３１…第１の回転軸、３２…第１の梁、３３…可動子、３４…第２の回転軸、３５…第２の梁、３６…支持体、３７…ミラー構造体、３８…スペーサ、３９…ミラー基板、４０…導電膜、４１…静電パッド、４２…ミラー膜、４３…第１の静電パッド、４４…第２の静電パッド、４５…配線、４６…ミラー構造体、４７…ミラー、４８…梁、４９…支持体、５０…ストッパ、５１…ミラー基板、５２…反射面、６０…ファイバーコリメータ支持基板、６１…ファイバ合わせ溝、６２…第１のレンズ合わせ溝、６３…第２のレンズ合わせ溝、６４…ファイバコリメータアレイ、６５…位置合わせピン、６６…位置合わせピン合わせ溝、７０…コリメータレンズ、７１…コリメータレンズアレイ、７２…ファイバ、７５…入力側モジュール、７６…出力側モジュール、７７…大ミラー、７８…ビームダイレクションモジュール、９０…入力側ビームダイレクションモジュール、９１…出力側ビームダイレクションモジュール、９２…第１の外部ミラーアレイ、９３…第２の外部ミラーアレイ、９４…マイクロミラー、１０１ａ〜ｃ…入力側のミラー、１０２ａ〜ｃ…出力側のミラー。
Claims (9)
- 光ファイバに光学的に連絡するコリメータが支持される第一の支持部材と、
前記第一の支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、
前記第一の基板に対向して配置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を備え、出力側モジュールに光を照射する入力側ビームダイレクションモジュールと、を備え、
前記第一のマイクロミラーは前記出力側モジュール内の複数の照射箇所に反射光を照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第二のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動されることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項１において、前記設定された角度は、前記第二のマイクロミラーを構成する複数のマイクロミラーのうち外縁側のミラーの前記角度は前記外縁側のミラーより中心側のミラーの前記角度より大きい領域を有することを特徴とする光スイッチ。
- 請求項１において、前記光ファイバからのビームが前記コリメータを経て、前記第二のマイクロミラーに光学的に連絡して反射され、前記第二のマイクロミラーからの反射ビームは前記第一のマイクロミラーで反射して、前記出力側モジュールに向けて照射されるよう構成されることを特徴とする光スイッチ。
- 光ファイバに光学的に連絡するコリメータが支持される第一の支持部材と、
前記第一の支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、
前記第一の基板に対向して配置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を備えた、入力側ビームダイレクションモジュールと、前記入力側ビームダイレクションモジュールからのビームを受光する出力側モジュールを備え、
前記出力側モジュールに第一の照射箇所と、第二の照射箇所と、前記第一の照射箇所から前記第二の照射箇所に向かう方向と直交する方向に同様に離れて位置する第三の照射箇所と、を有し、
前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第一のマイクロミラー駆動角度の差は、前記第一の照射箇所に対して第二の照射箇所及び前記第三の照射箇所に照射する第二のマイクロミラー駆動角度の差より大きいことを特徴とする光スイッチ。 - 複数の光ファイバを伝播する光信号を切替える光スイッチであって、
第一の支持部材と、前記第一の支持部材に支持されてビームを出す第一のコリメータと、
前記支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、
前記第一の基板に対向して設置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を備えた入力側ビームダイレクションモジュールと、
前記入力側ビームダイレクションモジュールからのビームを受光する出力側ビームダイレクションモジュールと、を備え、
第一或は第二のマイクロミラーの少なくとも一方は２軸の駆動軸を有し、
前記出力側モジュールに第一の照射箇所と、前記第一の照射箇所と間隔を介して位置する第二の照射箇所とを有し、
前記第一或は第二のマイクロミラーの前記２軸のうち少なくとも一方の駆動角度について、前記第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第一のマイクロミラーの前記駆動角度の差は、前記第一の照射箇所と第二の照射箇所とに照射する第二のマイクロミラーの前記駆動角度の差より大きいことを特徴とする光スイッチ。 - 請求項１において、前記出力側モジュールは、前記入力側ビームダイレクションモジュールからのビームが連絡される第二のコリメータと、前記第二のコリメータが支持される第二の支持部材と、
前記第二の支持部材に対向して設置される第三の基板と、前記第三の基板に設置される第三のマイクロミラーと、
前記第三の基板に対向して設置される第四の基板と、前記第四の基板に設置される第四のマイクロミラーと、を備えることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項６において、前記ビームは、前記第一のコリメータのうちの一つから出て、前記第１のマイクロミラー、前記第２のマイクロミラー、前記第三のマイクロミラーおよび前記第四のマイクロミラーのそれぞれで反射された後に前記第二のコリメータのうちの一つに導入されるよう配置されることを特徴とする光スイッチ。
- 光ファイバに光学的に連絡するコリメータが支持される第一の支持部材と、
前記第一の支持部材に対向して設置される第一の基板と、前記第一の基板に設置される第一のマイクロミラーと、
前記第一の基板に対向して配置される第二の基板と、前記第二の基板に設置される第二のマイクロミラーと、を有し、第一のモジュールからのビームを受光し、前記第一のモジュールにビームを出力するビームダイレクションモジュールを備え、
前記第一のマイクロミラーは前記出力側モジュール内の複数の照射箇所に反射ビームを照射するように前記照射箇所に対応した傾き角に駆動され、前記第二のマイクロミラーは予め設定された角度に駆動されることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項１において、前記第一の基板に形成された第一のビーム通過領域と、前記第二の基板に形成されて第二のビーム通過領域と、を備え、前記第一のコリメータから出たビームは前記第一のビーム通過領域を通って前記第二のマイクロミラーで反射され、前記第二のマイクロミラーで反射されたビームは前記第一のマイクロミラーで反射され、前記第一のマイクロミラーで反射されたビームは前記第二のビーム通過領域を通って前記出力側モジュールに導かれるよう配置され、前記通過領域部の前記第一のマイクロミラー或いは第二のマイクロミラー配置面の径は、前記ミラー配置面の反対側の面の径より小さいことを特徴とする光スイッチ。
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