JP2004341300A - 可変光減衰器及び可変光減衰器アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】高速駆動が可能で、反射鏡の湾曲の影響を受けず、製作時の微妙な位置調整等の手間も低減し得る可変光減衰器を提供する。
【解決手段】入力出力兼用光ファイバ４の端面からレンズ５までの距離をレンズ５の焦点距離ｆのほぼ２倍、且つレンズ５から回転駆動鏡６までの距離を前記焦点距離ｆのほぼ２倍として回転駆動鏡６の鏡面上で焦点を結ぶような配置とし、入力出力兼用光ファイバ４の端面から放射した光を、レンズ５を経由して回転駆動鏡６の鏡面上に集光した後反射し、この反射した光を入力出力兼用光ファイバ４の端面上に戻す際、回転駆動鏡６を回転駆動することによって、入力出力兼用光ファイバ４の端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバ４に対する結合効率を変化させるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変光減衰器及び可変光減衰器アレイに関するものであり、特にマイクロ電気機械式に駆動されて光減衰を行う、ＭＥＭＳ装置、可変光減衰システム、光減衰方法及びＭＥＭＳ可変光減衰器及びそれを用いて波長毎に光減衰を行う波長分岐型の光減衰器アレイに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
＜第１の従来技術＞
第１の従来技術について、図３６に基づきこれを説明する。当該従来技術は、入力用光ファイバ０１、出力用光ファイバ０２、サーキュレータ０３、入力出力兼用光ファイバ０４、焦点距離ｆのレンズ０５、回転駆動鏡０６から構成される。サーキュレータ０３は光の進行方向によって光が出るポートが変わる素子であり、図３６において、ポート０３−１，０３−２，０３−３と３つあるが、ポート０３−１から入った光はポート０３−２へ出て、ポート０３−２から入った光はポート０３−３へ出るという機能をもつ。
【０００３】
入力出力兼用光ファイバ０４の端面の中心とレンズ０５の中心を結ぶ軸と、レンズ０５の中心軸と、回転駆動鏡０６の反射鏡面の法線が一致している。入力出力兼用光ファイバ０４の端面からレンズ０５までの距離はほぼ焦点距離ｆに等しい。
【０００４】
このような光学系において、光の進行方向にそって機能を説明する。入力された光は入力用光ファイバ０１を経由してポート０３−１からサーキュレータ０３に入り、ポート０３−２から出て、入力出力兼用光ファイバ０４に入る。入力出力兼用光ファイバ０４の端面からの発散光は、レンズ０５を介してコリメートされる。コリメートされた光は回転駆動鏡０６の反射鏡面に照射され、反射鏡面によって反射された後、再びレンズ０５を経由して収束光となって入力出力兼用光ファイバ０４の端面に結像する。この結果、入力出力兼用光ファイバ０４中に入る。入力出力兼用光ファイバ０４を経由してポート０３−２からサーキュレータ０３に入ると、サーキュレータ０３の特性によって、ポート０３−３に出る。ポート０３−３から出力用光ファイバ０２に入り、当該装置外へ出る。
【０００５】
かかる従来技術において、入力出力兼用光ファイバ０４の中心とレンズ０５の光軸中心を結ぶ線と回転駆動鏡０６の反射鏡面の法線方向とが一致している場合は、収束光の結像位置が入力出力兼用光ファイバ０４のコアの位置と一致する結果、出力用光ファイバ０２に戻る光は最大となる。ここで、回転駆動鏡０６を回転させると、収束光の結像位置と、入力出力兼用光ファイバ０４の端面におけるコアの位置がずれて、出力用光ファイバ０２に戻る光が減少する。この作用を利用して、回転駆動鏡０６の回転角を調整することによって光減衰率を可変制御する。
【０００６】
＜第２の従来技術＞
第２の従来技術について、図３７に基づきこれを説明する。当該従来技術は、入力用光ファイバ０１１、出力用光ファイバ０１２、焦点距離ｆのレンズ０１５、回転駆動鏡０１６から構成される。ここで、入力用光ファイバ０１１と出力用光ファイバ０１２を結ぶ線の中点とレンズ０１５の中心を結ぶ軸と、レンズ０１５の中心軸と、回転駆動鏡０１６の反射鏡面の法線が一致している。また、入力用光ファイバ０１１及び出力用光ファイバ０１２からレンズ０１５までの距離はほぼ焦点距離ｆに等しい。
【０００７】
このような光学系において、入力用光ファイバ０１１からの発散光はレンズ０１５を経由して、コリメートされる。コリメートされた光は回転駆動鏡０１６の反射鏡面上に照射される。その後、反射鏡面上において反射され、再びレンズ０１５を経由して収束光となって出力用光ファイバ０１２の端面上に結像され、出力用光ファイバ０１２に入る。
【０００８】
かかる従来技術において、入力用光ファイバ０１１と出力用光ファイバ０１２の中心間の中点とレンズ０１５の光軸中心を結ぶ線と回転駆動鏡０１６の反射鏡面の法線方向とが一致している場合は、収束光の結像位置が出力用光ファイバ０１２のコアの位置と一致し、出力用光ファイバ０１２に戻る光は最大となる。ここで、回転駆動鏡０１６を回転させると、出力用光ファイバ０１２の端面におけるコアの位置から収束光の結像位置がずれて出力用光ファイバ０１２に戻る光が減少する。この作用を利用して、回転駆動鏡０１６の回転角を調整することによって光減衰率を可変制御する。
【０００９】
ここで、焦点距離ｆ＝１．２ｍｍのレンズ０１５を用いた場合の回転駆動鏡０１６の回転角度と、光の減衰率との関係を図示すると図３８のようになる。同図において、縦軸は減衰率（ｄＢ）、横軸は回転角度（ラジアン）である。
【００１０】
図３８を参照すれば明らかな通り、焦点距離ｆが１．２ｍｍのレンズ０１５を用いた場合において、約２０ｄＢの減衰を行うのに０．００５ラジアンの回転を必要とする。また、ここでファイバの開口数（ＮＡ）を０．１とすると、この系における反射鏡面上におけるビーム照射面積は、約２４０μｍとなる。
【００１１】
＜第３の従来技術＞
第３の従来技術について図３９に基づきこれを説明する。当該従来技術は、第１の従来技術や、第２の従来技術に係る可変光減衰器Ｉをアレイ化したものであり、第１の従来技術又は第２の従来技術に係る可変光減衰器Ｉを複数個並列に並べて同一筐体ＩＩに設置し、簡便に使用可能としたものである。なお、図中、ＩＩＩは、入力用及び出力用光ファイバ群である。
【００１２】
＜第４の従来技術＞
第４の従来技術について、図４０に基づきこれを説明する。当該従来技術は、導波路型の可変光減衰器であり、入力光ポート０４１と、導波路マッハツェンダ干渉計０４２と、導波路マッハツェンダ干渉計０４２の片方の光路を加熱するように設置したヒータ０４３と、このヒータ０４３に電流を流す制御線０４４と、出力ポート０４５から構成される。この導波路型の可変光減衰器をＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）と略称する。
【００１３】
かかる従来技術において、通常は、両方の光路の温度は同じであるため光路間の光路長差は生じておらず、両方の光路からの光は干渉して、出力ポート０４５に最大の光強度が得られる。ここで、制御線０４４に電流を流してヒータ０４３を加熱することによって、片方の光路の温度が上昇すると、光路長差が生じ、この結果干渉が弱められて出力ポート０４５において得られる光強度が減少する。半波長の光路長差が生じるような温度差があるとき、二つの光路間の光はお互いに打ち消しあって出力ポート０４５において得られる光強度は最小となる。
【００１４】
図４１に、上記温度差に対する出カポート０４５における光の相対強度の依存性の概略を示す。同図を参照すれば明らかな通り、上記温度差に対してコサイン関数的な依存性をもつ。したがって、ヒータ０４３の電流により温度差を調整することによって出カポート０４５において得られる光強度を制御することができる。
【００１５】
＜第５の従来技術＞
第５の従来技術について、図４２に基づきこれを説明する。当該従来技術は、第４の従来技術に係る可変光減衰器を一つの導波路基板０５１上に複数個並設して一体化したものである。かかる第５の従来技術によれば、チャンネル毎にそれぞれ独立に光減衰量を制御することができる。なお、図４２中、図４０と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
＜第６の従来技術＞
第６の従来技術について、図４３に基づきこれを説明する。当該従来技術は、入力用光ファイバ０６２と、分波用のアレイ導波路回折格子０６３と、可変光減衰器アレイ０６４と、合波用のアレイ導波路回折格子０６５と、出力用光ファイバ０６６とを接続したものである。アレイ導波路回折格子は、多くの波長から成る入力された光を波長毎に異なるポートに出力する分波作用や、異なるポートから入力される異なる波長の光を合波して一つのポートに出力する合波作用をもつ光学部品である（以後、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）と略称する。）。これらは一つの導波路基板０６１上に配設して一体化されている。また、可変光減衰器アレイ０６４は、図４０に示す導波路マッハツェンダ干渉計０４２を集合させたものである。また、各可変光導波路マッハツェンダ干渉計０４２には、それぞれチャンネル毎に光減衰量を制御する制御線０４４が接続されている。アレイ導波路回折格子０６３、０６５は同一の分波・合波性能を持つ。
【００１７】
かかる従来技術において、入力用光ファイバ０６２から入った入力光は分波用のＡＷＧ０６３を通過する際に波長に応じて複数のチャンネルに分波される。次に、それぞれのチャンネル毎に可変光減衰器アレイ０６４に到達し、それぞれのチャンネル毎に減衰される。ここで、光減衰量の制御線０４４は、光減衰量を表す電流量で制御している。この可変光減衰器アレイ０６４を通過した後に合波用のＡＷＧ０６５によって異なる減衰を受けた異なる波長の光を合波し、出力用光ファイバ０６６から出力する。
【００１８】
なお、この種の可変光減衰器を開示する公知文献としては、次の非特許文献１が存在する。
【００１９】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｒ Ｄｏｅｒｒ，Ｒ．Ｐａｆｃｈｅｋ，ａｎｄ Ｌ．Ｗ．Ｓｔｕｌｚ ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．３ ｐａｇｅ ３３４−３３６（２００２）。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
第１及び第２の従来技術の回転駆動鏡０６、０１６のような駆動方式の可変光減衰器においては、光の減衰量を制御する鏡に対して、コリメートされた光を照射するため、鏡面上の広い面積に光が照射される。もし、鏡が湾曲していた場合には、光ファイバの端面に戻った場合において、焦点とならないため、意に反して損失してしまうという欠点があった。また、大面積の鏡を必要とするため、鏡の質量が増大して共振周波数が低下し、高速な回転角変化ができないという欠点もあった。
【００２１】
さらに、光減衰作用は、第１の従来技術における入力出力兼用光ファイバ０４又は第２の従来技術における出力用光ファイバ０１２の端面上のコアの位置と、レンズ０１５から戻ってくる光の位置とのずれによる減衰作用を利用しているため、もし回転駆動鏡０１６の回転軸と光反射面の法線方向が意図した方向からずれており、鏡の回転によっても反射光が光ファイバの端面に到達できない場合は、光の増減傾向を把握して鏡の最適方向を求める等という調整手段を用いることが困難であるという欠点があった。そのために、鏡の回転軸方向と鏡の光反射面の法線方向とについて微妙な調整を行う手間を必要としていた。
【００２２】
第３の従来技術では、個々のチャンネル毎に可変光減衰器を個別に製作し、最後に複数個まとめて設置してアレイ化するという方法をとっており、この方法では小型化及び多チャンネル化に限界があった。
【００２３】
さらに、第４乃至第６の従来技術において、可変光減衰器は、光減衰量を制御線０４４を流れる電流量で制御しており、特定の光減衰量を維持するためには、常に電流を流し続けなければならず、電力消費量が大きい上に、熱の問題が生じ、温度制御のために冷却器を必要とするなど、装置が複雑かつ高価となっていた。さらにまた、第６の従来技術において、入力スペクトルや、出力スペクトルをモニタするために、モニタ用光スペクトラムアナライザが必要であり、高価且つ大型となっていた。
【００２４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高速駆動が可能で、製作時の微妙な位置調整等の手間が低減され、さらに小型で電力消費量等も低減し得る可変光減衰器及び可変光減衰器アレイを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【００２６】
１） 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、焦点距離ｆのレンズと、回転駆動可能な回転駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記レンズまでの距離と、このレンズから前記回転駆動鏡までの距離がそれぞれ前記レンズの焦点距離のほぼ２倍（２ｆ）であって、前記回転駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面から放射された光が前記レンズを経由して前記回転駆動鏡の鏡面上に集光し、この鏡面上で反射した光が再び前記レンズを経由して、前記入力出力兼用光ファイバの端面上に戻り、再び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバヘと向かうように光路を形成する一方、
前記回転駆動鏡を回転駆動することによって、入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、入力用光ファイバからの光の強度に対する出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御すること。
【００２７】
２） 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、第１の焦点距離ｆ１の第１のレンズと、第２の焦点距離ｆ２の第２のレンズと、回転駆動可能な回転駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記第１のレンズまでの距離が第１の焦点距離ｆ１であり、前記第１のレンズから前記第２のレンズまでの距離が前記第１の焦点距離ｆ１＋前記第２の焦点距離ｆ２であり、前記第２のレンズから回転駆動鏡までの距離が前記第２の焦点距離ｆ２であって、回転駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、
前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバへと向かうように光路を形成する一方、
前記回転駆動鏡を回転駆動することによって、前記入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、前記入力用光ファイバからの光の強度に対する前記出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御すること。
【００２８】
３） 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、第１の焦点距離ｆ１の第１のレンズと、第２の焦点距離ｆ２の第２のレンズと、並進駆動可能な並進駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記第１のレンズまでの距離がｆ１でであり、この第１のレンズから第２のレンズまでの距離がｆ１＋ｆ２であり、この第２のレンズから前記並進駆動鏡までの距離がｆ２であって、前記並進駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、
前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面から放射された光が前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを経由して前記並進駆動鏡の鏡面上で反射し、再び前記第２のレンズ及び前記第１のレンズを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面上に戻り、再び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバヘと向かうように光路を形成する一方、
前記並進駆動鏡を並進駆動することによって、前記入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、前記入力用光ファイバからの光の強度に対する前記出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御すること。
【００２９】
４） 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、第１のスペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、第２のスペーサと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記第１のスペーサと前記レンズアレイを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させて、再び前記第２のスペーサと、前記レンズと、前記第１のスペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力用光ファイバ群に光を出力する一方、
前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御すること。
【００３０】
５） 請求項４に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバの端面から前記レンズまでの距離と、前記レンズから前記回転駆動鏡までの光学的距離が、上記１）に記載した関係となっていること。
【００３１】
６） 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第１のレンズアレイと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第２のレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバアレイ及び前記スペーサと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと前記第２のレンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡で反射させ、再び前記第２のレンズアレイ中のレンズと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に出力する一方、前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御すること。
【００３２】
７） 上記６）に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力出力兼用光ファイバアレイの光ファイバの端面から前記第１のレンズアレイのレンズまでの光学的距離と、この第１のレンズアレイのレンズから前記第２のレンズアレイのレンズと、この第２のレンズアレイのレンズから回転駆動鏡アレイの回転駆動鏡までの光学的距離が、上記２）に記載した関係となっていること。
【００３３】
８） 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面をそろえて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第１のレンズアレイと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第２のレンズアレイと、並進駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記スペーサと前記第１のレンズアレイ中のレンズと前記第２のレンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記並進駆動鏡アレイで反射させ、再び前記第２のレンズアレイ中のレンズと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して並進駆動鏡アレイの各並進駆動鏡を静電引力により並進移動させ、前記出力光ファィバ群ヘ出力する光の量の減衰率を各光ファイバ間で独立に制御すること。
【００３４】
９） 上記８）に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバの端面から、第１のレンズアレイ中のレンズまでの光学的距離と、第１のレンズアレイ中のレンズから第２のレンズアレイ中のレンズと、第２のレンズアレイ中のレンズから並進駆動鏡までの光学的距離が上記３）に記載した関係となっていること。
【００３５】
１０） 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ、前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記スペーサと前記レンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させて、再度前記レンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの回転駆動鏡を静電引力により回転させ、出力用光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御すること。
【００３６】
１１） 上記１０）に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバ端面から、レンズアレイ中のレンズまでの光学的距離がレンズの焦点距離とほぼ等しいこと。
【００３７】
１２） 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力用光ファイバ群から入力され、前記スペーサと前記レンズアレイ中のレンズを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させ、再び前記レンズアレイ中のレンズと、前記スペーサとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御すること。
【００３８】
１３） 上記１２）に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記入力出力兼用光ファイバ群の端面から、前記レンズアレイ中のレンズまでの光学的距離がこのレンズの焦点距離とほぼ等しいこと。
【００３９】
１４） 上記４）乃至１３）の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記回転乃至並進駆動鏡アレイの各駆動鏡間に障壁を設けて相互の駆動鏡間のクロストークを防止するようにしたこと。
【００４０】
１５） 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、入力出力兼用光導波路と、分波合波兼用アレイ導波路回折格子と、入力出力兼用光導波路群と、可変光減衰器アレイとを有し、
前記入力出力兼用光導波路と、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と、前記入力出力兼用光導波路群とを一つの導波路基板上に形成するとともに、
前記入力出力兼用光導波路群中の各導波路と前記可変光減衰器アレイ中の各可変光減衰器とをそれぞれ接続する一方、
前記可変光減衰器アレイの制御によって、波長毎に独立に光減衰率を制御する光を前記出力用光ファイバを介して出力すること。
【００４１】
１６） 上記１５）に記載する波長分岐型の可変光減衰器アレイにおいて、
前記導波路基板上における前記入力出力兼用光導波路の中間部に出力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記可変光減衰器アレイ及び前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子を経由して出力される出力光の一部を分離するとともに、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した出力光の一部を波長毎に分岐し、
それぞれの波長毎に出力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して出力光のスペクトルをモニタするようにしたこと。
【００４２】
１７） 上記１６）に記載する波長分岐型可変光減衰器アレイにおいて、
前記導波路基板上における前記入力出力兼用光導波路の中問部に入力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記入力光ファイバ、サーキュレータ及び入力出力兼用光ファイバ及び入力出力兼用光導波路を経由してくる入力光の一部を分離するとともに、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した入力光の一部を波長毎に分岐し、
それぞれの波長毎に入力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して入力光のスペクトルをモニタするようにしたこと。
【００４３】
１８） 入力用光ファイバと、入力用光導波路と、入力光の分波用アレイ導波路回折格子と、入力用光導波路群と、可変光減衰器アレイと、出力用光導波路群と、出力光の合波用アレイ導波路回折格子と、出力用光導波路と、出力用光ファイバとを有し、
前記入力用光導波路と、前記分波用アレイ導波路回折格子と、前記入力用光導波路群と、前記可変光減衰器アレイと、前記出力用光導波路群と、前記合波用アレイ導波路回折格子と、前記出力用光導波路とを一つの導波路基板上に形成するとともに、
前記入力用光導波路群及び出力用光導波路群中の各導波路と、前記可変光減衰器アレイ中の各可変光減衰器をそれぞれ接続する一方、
前記可変光減衰器アレイの制御によって、波長毎に独立に光減衰率を制御する光を前記出力用光ファイバを介して出力すること。
【００４４】
１９） 上記１８）に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記導波路基板上における前記出力用光導波路の中間部に出力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記可変光減衰器アレイ及び前記合波用アレイ導波路回折格子を経由して出力される出力光の一部を分離するとともに、前記合波用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した出力光の一部を波長毎に分岐し、
それぞれの波長毎に出力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して出力光のスペクトルをモニタするようにしたこと。
【００４５】
２０） 上記１９）に記載の可変光減衰器アレイにおいて、
前記導波路基板上における前記入力用光導波路の中問部に入力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記入力用光ファイバ及び前記入力用光導波路を経由してくる入力光の一部を分離し、前記分波用アレイ導波路回折格子と同構成の入力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した入力光の一部を波長毎に分岐し、
それぞれの波長毎に入力光用光検出器アレイによって強度を測定し、入力光のスペクトルをモニタするようにしたこと。
【００４６】
２１） 上記１５）乃至２０）の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
前記光検出器アレイは前記導波路基板に隣接して固定されていること。
【００４７】
２２） 上記１５）乃至２１）の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
可変光減衰アレイは、請求項４乃至請求項１４に記載する何れか一つの可変光減衰器アレイを用いたこと。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００４９】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。同図に示すように、当該可変光減衰器は、入力用光ファイバ１、出力用光ファイバ２、サーキュレータ３、入力出力兼用光ファイバ（コア径１１μｍ）４、焦点距離ｆのレンズ５、回転駆動鏡６を有している。
【００５０】
ここで、入力出力兼用光ファイバ４の端面の中心とレンズ５の中心を結ぶ軸と、レンズ５の中心軸と、回転駆動鏡６の反射鏡面の法線が一致している。入力出力兼用光ファイバ４の端面からレンズ５までの距離はほぼ２ｆに等しい。また、レンズ５から回転駆動鏡６の反射鏡面までの距離もほぼ２ｆに等しい。
【００５１】
かかる可変光減衰器の機能を説明する。入力された光は入力用光ファイバ１を経由してポート３−１からサーキュレータ３に入り、ポート３−２から出る。さらに、入力出力兼用光ファイバ４に入る。入力出力兼用光ファイバ４の端面からの発散光はレンズ５を経由して、焦点を回転駆動鏡６の反射鏡面に結ぶ。
【００５２】
回転駆動鏡６の反射鏡面上の焦点の大きさは、入力出力兼用光ファイバ４のコア径（１１μｍ）にほぼ等しい。
【００５３】
反射鏡面によって反射された光は、発散光となり、再びレンズ５を経由して収束光となって入力出力兼用光ファイバ４の端面に結像する。この結果、この入力出力兼用光ファイバ４に入る。入力出力兼用光ファイバ４を経由してポート３−２からサーキュレータ３に入ると、サーキュレータ３の特性によってポート３−３に出る。ポート３−３から出力用光ファイバ２に入り、外部に出力される。
【００５４】
かかる可変光減衰器においては、レンズ５の光軸と同軸上に入力出力兼用光ファイバ４の中心がある場合には、入力出力兼用光ファイバ４のコアの位置に収束光が結像される。特に回転駆動鏡６の反射鏡面がレンズ５の光軸に垂直である場合に、収束光は入力出力兼用光ファイバ４の端面に垂直に入力し、このときに入力出力兼用光ファイバ４に取り込まれる光量は最大となる。この状態から回転駆動鏡６を回転させると、入出力兼用光ファイバ４の端面に対する収束光の入射角が垂直からずれて、出力用光ファイバ２に戻る光が減少する。この作用を利用して、回転駆動鏡６の回転角を調整することによって、光減衰率を可変制御する。
【００５５】
図２に当該可変光減衰器における光減衰率の回転角度依存性を測定したデータを示す。このデータでは、光減衰率の回転角度依存性のカーブは、ｆ＝７００μｍとｆ＝１２００μｍとのデータであるが、重なっており、焦点距離ｆにほとんど依存しない。よって、レンズ５の選択の自由度がかなり高くなる。
【００５６】
例えば、０．０９６ラジアンの回転角で２０ｄＢの損失が得られるような可変光減衰器を設計したい場合は、例えば焦点距離７００μｍのレンズ５を使用して、所望の小型の可変光減衰器が実現できる。
【００５７】
ここで、本形態に係る可変光減衰器の製作時における回転駆動鏡６の反射鏡面が初期状態において、レンズ５の光軸に対して垂直からずれていたと仮定する。この場合においても、光学系によって、回転駆動鏡６の鏡面から反射された光が再び集光する焦点位置は、必ず入力出力兼用光ファイバ４の中心位置にあるため、戻り光の増減傾向を把握することによって、戻り光の光量が最大となる回転駆動鏡６の位置を容易に探索することができる。
【００５８】
＜第２の実施の形態＞
図３は第２の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。同図に示すように、当該可変光減衰器は、入力用光ファイバ１１、出力用光ファイバ１２、サーキュレータ１３、入力出力兼用光ファイバ（コア径１１μｍ）１４、焦点距離ｆ１のレンズ１５、焦点距離ｆ２のレンズ１７、回転駆動鏡１６を有している。
【００５９】
ここで、入力出力兼用光ファイバ１４の端面の中心とレンズ１５、１７の中心を結ぶ軸と、レンズ１５、１７の中心軸と、回転駆動鏡１６の反射鏡面の法線が一致している。入力出力兼用光ファイバ１４の端面からレンズ１５までの距離はほぼ焦点距離ｆ１に等しい。また、レンズ１５からレンズ１７までの距離はほぼｆ１＋ｆ２に等しい。さらにレンズ１７から回転駆動鏡１６の鏡面までの距離はほぼ焦点距離ｆ２に等しい。
【００６０】
かかる可変光減衰器の機能を説明する。入力された光は入力用光ファイバ１１を経由してポート１３−１からサーキュレータ１３に入り、ポート１３−２から出る。さらに、入力出力兼用光ファイバ１４に入る。入力出力兼用光ファイバ１４の端面からの発散光はレンズ１５を経由して、コリメート光となり、距離ｆ１＋ｆ２を進行してレンズ１７に到達する。レンズ１７において収束光となり、焦点を回転駆動鏡１６の反射鏡面に結ぶ。
【００６１】
ここで、回転駆動鏡１６の反射鏡面上の焦点の大きさは、入力出力兼用光ファイバ１４のコア径（１１μｍ）×（ｆ２／ｆ１）程度である。反射鏡面によって反射された光は、発散光となって再びレンズ１７を経由してコリメート光となり、レンズ１５に到達し、レンズ１５によって収束光となって入力出力兼用光ファイバ１４の端面に結像する。この結果、入力出力兼用光ファイバ１４中に入る。入力出力兼用光ファイバ１４を経由して、ポート１３−２からサーキュレータ１３に入ると、サーキュレータ１３の特性によって、ポート１３−３に出る。その後、ポート１３−３から出力用光ファイバ１２に入り、この可変光減衰器の外部に出る。
【００６２】
かかる可変光減衰器においては、レンズ１５及びレンズ１７の光軸が一致し、同軸上に入力出力兼用光ファイバ１４の中心がある場合には、入力出力兼用光ファイバ１４のコアの位置に収束光が結像される。特に回転駆動鏡１６の反射鏡面がレンズ１５及びレンズ１７の光軸に垂直である場合、収束光は入力出力兼用光ファイバ１４の端面に垂直に入力する。このとき入力出力兼用光ファイバ１４に取り込まれる光量は最大となる。この状態から回転駆動鏡１６を回転させると、入力出力兼用光ファイバ１４の端面に対する収束光の入射角が垂直からずれて、出力用光ファイバ１２に戻る光が減少する。この作用を利用して、回転駆動鏡１５の回転角を調整することによって光減衰率を可変制御する。
【００６３】
図４に当該可変光減衰器における光減衰率の回転角度依存性を測定したデータを示す。このデータから分かるように、本形態における光減衰率の回転角度依存性カーブは、焦点距離の値そのものではなく、二つのレンズ１５、１７の焦点距離ｆ１、ｆ２の比に依存する。
【００６４】
よって、この関係を用いて、ある回転角度である減衰率となるような光学系を構成したい場合は、二つのレンズ１５、１７の焦点距離ｆ１、ｆ２の比を決めることによって、所望の減衰率と回転角度の関係を得るような可変光減衰器の設計を行うことができる。
【００６５】
例えば０．１ラジアンの回転角で２０ｄＢの損失が得られるような可変光減衰器を設計したい場合は、レンズ１５とレンズ１７との焦点距離ｆ１、ｆ２の比を１、例えばレンズ１５として焦点距離７００μｍ（＝ｆ１）、レンズ１７として焦点距離７００μｍ（＝ｆ２）のレンズを使用して、所望の可変光減衰器が実現できる。また、０，０１６ラジアンの回転角で２０ｄＢの損失が得られるような可変光減衰器を設計したい場合は、レンズ１５とレンズ１７の焦点距離の比を０．１６、例えばレンズ１５として焦点距離１１５μｍ（＝ｆ１）、レンズ１７として焦点距離７００μｍ（＝ｆ２）のレンズを使用して、所望の可変光減衰器が実現できる。
【００６６】
ここで、本形態に係る可変光減衰器の製作時における回転駆動鏡１６の反射鏡面が初期状態においてレンズ１５及びレンズ１７の光軸に対して垂直からずれていたと仮定する。この場合においても、入力出力兼用光ファイバ１４ヘの戻り光の入射角が垂直ではないものの、焦点位置は必ず入力出力兼用光ファイバ１４のコア部分にあるため、戻り光の強度の増減傾向を把握することによって、戻り光の光量が最大となる回転駆動鏡１６の位置を探索することができる。
【００６７】
＜第３の実施の形態＞
図５は第３の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。同図に示すように、当該可変光減衰器は、入力用光ファイバ２１、出力用光ファイバ２２、サーキュレータ２３、入力出力兼用光ファイバ（コア径１１μｍ）２４、焦点距離ｆ１のレンズ２５、焦点距離ｆ２のレンズ２７、並進駆動鏡２６を有している。
【００６８】
ここで、入力出力兼用光ファイバ２４の端面の中心とレンズ２５の中心を結ぶ軸と、レンズ２７の中心軸と、並進駆動鏡２６の反射鏡面の法線が一致している。入力出力兼用光ファイバ２４の端面からレンズ２５までの距離はほぼ焦点距離ｆ１に等しい。また、レンズ２５からレンズ２７までの距離はほぼｆ１＋ｆ２に等しい。さらにレンズ２７から並進駆動鏡２６の反射鏡面までの距離はほぼ焦点距離ｆ２に等しい。
【００６９】
かかる可変光減衰器の機能を説明する。入力された光は入力用光ファイバ２１を経由してポート２３−１からサーキュレータ２３に入り、ポート２３−２から出る。その後、入力出力兼用光ファイバ２４に入る。入力出力兼用光ファイバ２４の端面からの発散光はレンズ２５を経由して、コリメート光となり、焦点距離ｆ１＋ｆ２を進行してレンズ２７に到達する。レンズ２７において収束光となり、焦点を並進駆動鏡２６の反射鏡面に結ぶ。反射鏡面上の焦点の大きさは、入力出力兼用光ファイバ２４のコア径（１１μｍ）×（ｆ２／ｆ１）程度である。並進駆動鏡で反射された光は、発散光となって再びレンズ２７を経由してコリメート光となり、レンズ２５に到達し、レンズ２５によって収束光となって入力出力兼用光ファイバ２４の端面に結像する。この結果、入力出力兼用光ファイバ２４内に入る。入力出力兼用光ファイバ２４を経由して、ポート２３−２からサーキュレータ２３に入ると、サーキュレータ２３の特性によって、ポート２３−３に出る。その後、ポート２３−３から出力用光ファイバ２２に入り、この可変光減衰器の外部に出力される。
【００７０】
かかる可変光減衰器においては、レンズ２５及びレンズ２７の光軸が一致し、同軸上に入力出力兼用光ファイバ２４の中心がある場合には、入力出力兼用光ファイバ２４のコアの位置に収束光が結像される。特に並進駆動鏡２６の反射鏡面の位置が焦点位置と一致している場合には、入力出力兼用光ファイバ２４の端面に入力する収束光は端面位置で焦点を結ぶ状態であり、このときに入力出力兼用光ファイバ２４に取り込まれる光量は最大となる。この状態から並進駆動鏡２６を移動させると焦点の中心位置は．入力出力兼用光ファイバ２４の中心と一致しているものの、焦点位置は入力出力兼用光ファイバ２４の端面位置からずれてデフォーカス状態となり、出力用光ファイバ２２に戻る光が減少する。この作用を利用して、並進駆動鏡２６の移動距離を調整することによって光減衰率を可変制御する。
【００７１】
図６に当該可変光減衰器における光減衰率の並進移動距離依存性を測定したデータを示す。このデータから分かるように、本形態における光減衰率の並進移動距離依存性カーブは、焦点距離ｆ１、ｆ２の値そのものではなく、二つのレンズ２５、２７の焦点距離ｆ１、ｆ２の比に依存する。よって、この関係を用いて、ある並進移動距離で、所定の減衰率となるような光学系を構成したい場合は、二つのレンズ２５、２７の焦点距離ｆ１、ｆ２の比を決めることによって、所望の減衰率と並進移動距離の関係を得るような可変光減衰器の設計を行うことができる。
【００７２】
例えば、１７μｍの並進移動距離で２０ｄＢの損失が得られるような可変光減衰器を設計したい場合は、レンズ２５とレンズ２７の焦点距離の比を６とすればよい。これは、例えばレンズ２５として焦点距離７００μｍ（＝ｆ１）、レンズ２７として焦点距離１１５μｍ（＝ｆ２）のレンズを使用することにより、所望の可変光減衰器が実現できる。
【００７３】
ここで、本形態に係る可変光減衰器の製作時における並進移動鏡の初期位置が、最大量の戻り光が得られる位置からずれていたと仮定する。この場合においても、戻り光の焦点の中心位置は必ず入力出力兼用光ファイバ２４のコアの中心軸上にあるため、戻り光の強度の増減傾向を把握することによって、戻り光の光量が最大となる並進移動鏡２６の位置を探索することができる。
【００７４】
＜第４の実施の形態＞
図７は第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１の実施の形態の光減衰原理に基づく可変光減衰器を多数集積した構造を有するものである。
【００７５】
図７に示すように、本実施の形態に係る可変光減衰器を多数集積した可変光減衰器アレイは、複数の光ファイバからなる入力用光ファイバ群３１と、複数の光ファイバからなる出力用光ファイバ群３２と、複数のサーキュレータ３３と、複数の光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群３４と、ガラス製のスペーサ３７と、焦点距離７００μｍのレンズを複数並列したレンズアレイ３５と、光学的距離が１４００μｍ離れたはなれた場所に設置された回転駆動鏡アレイであるＭＥＭＳアレイ３６と、ＭＥＭＳ電極３９とを有している。
【００７６】
ここで、ガラス製のスペーサ３７の厚さは４０３μｍ、レンズアレイ３５の厚さは５３０μｍであり、入力出力兼用光ファイバ群３４からレンズアレイ３５までの光学的距離は、ガラスの屈折率を１．５とすると光学的距離は１４００μｍであり、ガラス製のスペーサ３８の厚さは５１７μｍ、ＭＥＭＳミラーアレイ３６までの空中の距離は６２５μｍであり、レンズアレイ３５からＭＥＭＳミラー３９までの光学的距離も１４００μｍである。
【００７７】
ここでレンズアレイ３５について図８を用いて簡単に説明する。図８（ａ）はその上面図、図８（ｂ）はその側面図である。両図に示すように、レンズアレイ３５は市販されているものであり、ガラス基板３５ａの表面付近に屈折率分布レンズ３５ｂが中心間の周期２５０μｍで多数形成されており、厚さは５３０μｍである。
【００７８】
次に、図９を用いてＭＥＭＳミラーアレイ３６の構造について説明する。同図（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＡ断面図、（ｃ）はそのＢ断面図である。これらの図に示すように、ＭＥＭＳミラーアレイ３６は、その上部であるＭＥＭＳミラーアレイ基板３６ａと、下部であるＭＥＭＳ駆動電極基板３６ｂとからなる。
【００７９】
特に、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、ＭＥＭＳ駆動電極基板３６ｂに窪み部分があることによって、ＭＥＭＳミラーアレイ基板３６を構成するミラー３６ｃの単体はＭＥＭＳミラーアレイ部３６ａからバネのみによって支えられて空中に保持されている。さらに、単体のミラー３６ｃ間には遮光用の障壁３６ｄが設けられており、隣接したミラー３６ｃからの迷光を遮蔽するような構造となっている。
【００８０】
図１０は上部のＭＥＭＳミラーアレイ基板の上面図である。同図に示すように、ＭＥＭＳミラーアレイ基板にはミラー３６ｃ、遮光用の障壁３６ｄ及び捩れバネ３６ｅが一体となって構成してある。
【００８１】
図１１は下部のＭＥＭＳ駆動電極基板３６ｂの上面図である。ここで、パッド電極３６ｆと駆動電極３６ｇは上部回転鏡と電気的に絶縁されている。そして、一つの微小回転鏡であるミラー３６ｃに対応する２個で一対の駆動電極３６ｇが設けてあり、これらの駆動電極３６ｇにパッド電極３６ｆを介して電圧を印加することにより静電引力を発生し、ミラー３６ｃを所望の角度に回転駆動する。また、別途にアース電極パッド３６ｉがあり、これは上部回転鏡と電気的に接続されてアースと接続されている。
【００８２】
また、この第４の実施の形態においては、第１の実施の形態の光減衰原理を用いているため、回転角と減衰率の関係についても第１の実施の形態と同様の特性が得られる。
【００８３】
本形態に示す可変光減衰器における回転駆動鏡アレイは、半導体プロセス技術に基づくマイクロマシニング技術により一括製作することができる。
【００８４】
以下製作方法について述べる。はじめに上部のＭＥＭＳミラーアレイ基板の製作方法について述べる。
【００８５】
図１２に使用したマスクを示す。同図（ａ）は基板側エッチング用パターン、（ｂ）はミラー及びバネ部形成用パターンである。基板側エッチング用パターンは裏面からの彫り込み用のマスクであり、ミラー及びバネ部形成用パターンはミラー３６ｃ及び捩れバネ部３６ｅを形成するためのマスクである。
【００８６】
図１３を用いて上部ミラーアレイ作成プロセスを説明する。
（１）ＳＯＩ（Ｓｉ１ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用意する。この基板はシリコン活性層３μｍ、埋め込みＳｉ酸化物層１μｍ、厚さ６２５μｍのＳｉ基板で構成される。
（２）第１の上部ＭＥＭＳミラーアレイマスク（図１２（ｂ））を用いてＳｉ活性層に対してフォトリソグラフィー工程を行い、捩れバネ部とＭＥＭＳミラーの形成を行う。
（３）基板の上下を反転する。
（４）第２の上部ＭＥＭＳミラーアレイマスク（図１２（ａ））を用いてＳｉ基板に対してフォトリソグラフィー工程を行い、かつＤｅｅｐ ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ装置を用いて基板の厚み６２５μｍの深さでエッチングを行う。
（５）ダイシングを行い、チップをそれぞれ切り分けるとともに、埋込Ｓｉ酸化物層を除去する。
（６）Ｃｒ層とＡｕ層とを形成する。
（７）裏面よりＣｒ層とＡｕ層とを形成する。
【００８７】
次に下部ＭＥＭＳ駆動電極基板の製作方法について述べる。図１４に使用したマスクを示す。同図に示すように、（ａ）が電極形成用パターンを形成するマスク、及び（ｂ）が異方性エッチングによる彫り込み用のマスクである。同図中、３６ｇが一対の駆動電極、３６ｈが駆動用電極パッド、３６ｉがアース用電極パッド、３６ｊが熱酸化膜用パターンである。
【００８８】
図１５を用いて下部ＭＥＭＳ駆動電極基板作製プロセスを説明する。
（１）Ｓｉ（１００）基板を用意する。この基板は厚さ６２５μｍである。
（２）Ｓｉ熱酸化膜を形成する。
（３）第１の下部ＭＥＭＳ駆動電極基板マスク（図１４（ｂ））を用いてＳｉ熱酸化膜に対してフォトリソグラフィー工程を行い、パターンの形成を行う。
（４）水酸化カリウム水溶液等を用いて異方性エッチングを行い、深さ４０μｍの窪みを形成する。
（５）Ｓｉ熱酸化膜を形成する。
（６）ＣｒおよびＡｕを蒸着する。
（７）第２の下部ＭＥＭＳ駆動電極基板マスク（図１４（ａ））を用いてフォトリソグラフィー工程を行い、Ａｕ及びＣｒ層の電極パターンを形成する。
【００８９】
同様の作用を可能とする構造として図１６のような構造もとりうる。これは上面図であり、ミラー３６ｋと捩れバネ部３６ｌとの部分で構成される。捩れバネ部３６ｌは開口部分の長手方向に伸びており、捩れバネとして単純な棒を使用する。単純な棒を使用するため、捩れバネとしては柔らかく保ちながら引張バネ定数は固くすることができ、回転以外の動作を抑制することができる。
【００９０】
また、ＭＥＭＳ駆動電極基板用のマスクの一部分を図１７に示す。同図に示すように、ミラーを、捩れバネの軸を中心に回転させるための駆動電極３６ｍ及びパッド電極３６ｎが配置されている。また、別途アース電極パッド３６ｉが設けてあり、上部回転鏡と電気的に接続され、アースと接続されている駆動電極３６ｍとパッド電極３６ｎは上部回転鏡と電気的に絶縁されている。
【００９１】
＜第５の実施の形態＞
図１８は第５の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第２の実施の形態の光減衰原理に基づく可変光減衰器を多数集積した構造を有するものである。
【００９２】
図１８に示すように、本形態に係る可変光減衰器を多数集積した可変光減衰器アレイは、複数の光ファイバからなる入力用光ファイバ群４１と、複数の光ファイバからなる出力用光ファイバ群４２と、複数のサーキュレータ４３と、複数の光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群４４と、ガラス製のスペーサ４８と、焦点距離７００μｍのレンズを複数並列したレンズアレイ４５と、焦点距離７００μｍのレンズを複数並列したレンズアレイ４７と、距離６２５μｍ離れた場所に設置された回転駆動鏡アレイであるＭＥＭＳミラーアレイ４６と、ＭＥＭＳ電極４９とを有している。
【００９３】
ここで、ガラス製のスペーサ４８の厚さは５９５μｍ、レンズアレイ４５、４７の厚さは５３０μｍであり、入力出力兼用光ファイバ群４４からレンズアレイ４５までの光学的距離は、ガラスの屈折率を１．５とすると７００μｍであり、レンズアレイ４７からＭＥＭＳミラーアレイ４６中のミラーまでの空中の距離は６２５μｍである。
【００９４】
本形態におけるＭＥＭＳミラーアレイ４６については、第４の実施の形態におけるＭＥＭＳミラーアレイ３６（図９）と同じ構造とする。また、回転鏡の上面図についても第４の実施の形態における図１１又は図１６と同じであり、回転駆動用の電極についても第４の実施の形態における図１１又は図１７と同じである。
【００９５】
本形態におけるＭＥＭＳミラーアレイ４６の構造及び製作方法は第４の実施の形態で述べられているため、ここでは省略する。
【００９６】
本形態における光減衰率の回転角依存性のデータを図１９に示す。ここでは、第２の実施の形態にかかる光減衰器を用いているため、回転角と減衰率の関係についても第２の実施の形態と同様のデータが得られる。
【００９７】
＜第６の実施の形態＞
図２０は第６の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構造を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第３の実施の形態の光減衰原理に基づく可変光減衰器を多数集積した構造を有するものである。
【００９８】
図２０に示すように、本形態に係る可変光減衰器を多数集積した可変光減衰器アレイは、複数の光ファイバからなる入力用光ファイバ群５１と、複数の光ファイバからなる出力用光ファイバ群５２と、複数のサーキュレータ５３と、複数の光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群５４と、ガラス製のスペーサ５８と、焦点距離７００μｍのレンズを複数並列したレンズアレイ５５と、焦点距離１１５μｍのレンズを複数並列したレンズアレイ５７と、距離１１５μｍ離れた場所に設置された並進駆動鏡アレイであるＭＥＭＳミラーアレイ５６と、ＭＥＭＳ電極５９とを有している。
【００９９】
ここで、ガラス製のスペーサ５８の厚さは５９５μｍ、レンズアレイ５５、５７の厚さは５３０μｍであり、入力出力兼用光ファイバ群５４からレンズアレイ５５までの光学的距離は、ガラスの屈折率を１．５とすると７００μｍであり、レンズアレイ５７からＭＥＭＳミラーアレイ５６中のミラーまでの空中の距離は１１５μｍである。
【０１００】
本形態で用いられている上部のＭＥＭＳミラーアレイ５６及び下部駆動電極基板のマスクパターンの上面図の一部を図２１に示す。同図に示すように、ＭＥＭＳミラーアレイ５６におけるミラー５６ａは４方向から引っ張りバネ５６ｂで支持されて空中に保持されている。このミラー５６ａをその直下にある駆動電極５６ｃにパッド電極５６ｄを介して電圧を印加することにより静電引力を生じさせ、駆動電極５６ｃの方へ引き寄せてミラー５６ａの並進移動を生じさせる。
【０１０１】
このように並進移動を生じさせるＭＥＭＳミラーアレイ５６の製作方法は第４の実施の形態で述べられている方法と同じであり、パターンが異なるのみであるため、ここでは省略する。
【０１０２】
本形態における減衰率の並進移動距離依存性を図２３に示す。本形態においては、第３の実施の形態に係る光減衰原理を用いているため、並進移動距離と減衰率の関係についても第３の実施の形態と同様なデータが得られる。
【０１０３】
＜第７の実施の形態＞
図２３は第７の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１の従来技術の光減衰原理に基づく可変光減衰器を多数集積した構造を有するものである。
【０１０４】
図２３に示すように、本実施の形態に係る可変光減衰器を多数集積した可変光減衰器アレイは、複数の光ファイバからなる入力用光ファイバ群６１と、複数の光ファイバからなる出力用光ファイバ群６２と、複数のサーキュレータ６３と、複数の光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群６４と、ガラス製のスペーサ６７と、焦点距離ｆのレンズを複数並列したレンズアレイ６５と、空中で一定の距離離れた場所に設置された回転駆動鏡アレイであるＭＥＭＳアレイ６６と、ＭＥＭＳ電極６９とを有している。
【０１０５】
ここで、レンズアレイ６５の焦点距離ｆを７００μｍとした場合は、ガラス製のスペーサ６７の厚さは４６７μｍ、レンズアレイ６５の厚さは５３０μｍであり、ＭＥＭＳミラーアレイ６６の基板の厚さは１１５μｍである。よって入力出力兼用光ファイバ群６４からレンズアレイ６５までの光学的距離は７００μｍであり、レンズアレイ６５からＭＥＭＳミラーアレイ６６までの光学的距離は、レンズアレイ６５の厚さ５３０μｍと空中の距離１１５μｍの和であり、９６８μｍである。
【０１０６】
また、レンズアレイ６５の焦点距離ｆを１１５μｍとした場合は、ガラス製のスペーサ６７の厚さは７７μｍ、レンズアレイ６５の厚さは５３０μｍであり、ＭＥＭＳミラーアレイ６６の基板の厚さは１１５μｍである。よって入力出力兼用光ファイバ群６４からレンズアレイ６５までの光学的距離は、１１５μｍであり、レンズアレイ６５からＭＥＭＳミラーアレイ６６までの光学的距離は、レンズアレイ６５の厚さ５３０μｍと空中の距離１１５μｍの和であり、９６８μｍである。
【０１０７】
本形態における上部のＭＥＭＳミラーアレイ６６用のマスクパターンと、下部駆動電極基板用のマスクパターンは、図２４又は図２５に示すものの何れかを使用する。なお、図２４中、６６ａはミラー、６６ｂは捩れバネ、６６ｃは駆動電極、６６ｄはパッド電極、６６ｅはミラー、６６ｆは捩れバネ、６６ｇは駆動電極、６６ｈはパッド電極である。
【０１０８】
上記ＭＥＭＳミラーアレイ６６の製作方法は第４の実施の形態で述べられている方法と同じであるため、ここでは省略する。
【０１０９】
本形態における回転角と減衰率の関係を、レンズアレイ６５の焦点距離が１１５μｍである場合と７００μｍである場合の二通りについて図２６に示す。光減衰方式は第１の従来技術と同様であるので、減衰率の回転角依存性も同様の振る舞いを示す。
【０１１０】
＜第８の実施の形態＞
図２７は第８の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第２の従来技術の光減衰原理に基づく可変光減衰器を多数集積した構造を有するものである。
【０１１１】
図２７に示すように、本形態に係る可変光減衰器を多数集積した可変光減衰器アレイは、複数の光ファイバからなる入力用光ファイバ群７１と、複数の光ファイバからなる出力用光ファイバ群７２と、ガラス製のスペーサ７７と、焦点距離ｆのレンズを複数並列したレンズアレイ７５と、空中で一定の距離離れた場所に設置された回転駆動鏡アレイであるＭＥＭＳアレイ７６と、ＭＥＭＳ電極７９とを有している。
【０１１２】
ここで、レンズアレイ７５の焦点距離ｆを７００μｍとした場合は、ガラス製のスペーサ７７の厚さは４６７μｍ、レンズアレイ７５の厚さは５３０μｍであり、ＭＥＭＳミラーアレイ７６の基板の厚さは１１５μｍである。よって入力及び出力用光ファイバ群７１、７２からレンズアレイ７５までの光学的距離は、スペーサ７７の厚さ４６７μｍに屈折率１．５を乗じた距離で７００μｍであり、レンズアレイ７５からＭＥＭＳミラーアレイ７６までの光学的距離は、レンズアレイ７５の厚さ５３０μｍに屈折率１．５を乗じた距離７９５μｍと空中の距離１１５μｍの和であり、９６８μｍである。
【０１１３】
ここで、本実施の形態における上部のＭＥＭＳミラーアレイ７６用のマスクパターンと下部駆動電極基板用のマスクパターンは図２８に示すものを使用する。同図中、７６ａはミラー、７６ｂは捩れバネ、７６ｃは駆動電極、７６ｄはパッド電極である。
【０１１４】
本形態に係るＭＥＭＳミラーアレイ７６の製作方法は第４の実施の形態で述べられている方法と同じであるため、ここでは省略する。
【０１１５】
本形態における回転角と減衰率の関係を、レンズアレイ７５の焦点距離が１１５μｍである場合と７００μｍである場合の二通りについて図２９に示す。光減衰方式は第２の従来技術と同様であるので、減衰率の回転角依存性も同様の振る舞いを示す。
【０１１６】
＜第９の実施の形態＞
図３０は第９の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、入力用光ファイバ８１と、出力用光ファイバ８２と、サーキュレータ８３と、入力出力兼用光ファイバ８４と、導波路基板８５と、第４乃至第７の実施の形態で述べた方法で光減衰を行うような可変光減衰器アレイ８６で構成され、導波路基板８５には入力出力兼用導波路８５ａ、分波合波兼用アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）８５ｂ、分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂと可変光減衰器アレイ８６を接続する光導波路群８５ｃが形成されている。これらの素子は全て接触固定されており、外部の衝撃等に対してもアライメントがずれることはない。
【０１１７】
本形態に係る可変光減衰器アレイにおいて、複数の波長（λ１，・・・・・λＮ）で構成された入力光を入力用光ファイバ８１から入れる。この光はサーキュレータ８３及び入力出力兼用光ファイバ８４及び入力出力兼用導波路８５ａを経由して分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂに入る。入力光は分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂによって、波長毎に分離され、異なるチャンネル（Ｃｈ１，・・・・・，ＣｈＮ）に出力される。
【０１１８】
光導波路群８５ｃから可変光減衰器アレイ８６を経由することによって、それぞれのチャンネル毎に独立に減衰される。光導波路群８５ｃを経由して再び分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂに戻り、合波されて入力出力兼用光導波路８５ａ、入力出力兼用光ファイバ８４、サーキュレータ８３を経由して出力用光ファイバ８２から出力される。
【０１１９】
本形態によって、複数の波長から成る入力光について、波長毎に独立に減衰操作を行い、出力光として得ることができる。
【０１２０】
＜第１０の実施の形態＞
図３１は第１０の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第９の実施の形態に係る可変光減衰器アレイに対して出力スペクトルモニタ機能を付加したものである。すなわち、本形態に係る可変光減衰器は、モニタ用の方向性結合器９５ａと、出力光モニタ用の光導波路９５ｄと、出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂと、出力光モニタ用の光導波路群９５ｃと、光検出器アレイ９６を第９の実施の形態に係る可変光減衰器アレイに付加したものである。これらのうち、方向性結合器９５ａと、光導波路９５ｄと、出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂと、光導波路群９５ｃは同一の導波路基板９５上に設置されている。また、方向性結合器９５ａは出力用の光導波路９５ｄの中間に設置されており、その分離比はＡ対（１−Ａ）（Ａ＜１）である。Ａの値としては、例えば０．９９である。
【０１２１】
本形態に係る可変光減衰器アレイにおいて、複数の波長（λ１・・・・・λＮ）で構成された入力光を入力用光ファイバ８１から入れる。この光はサーキュレータ８３及び入力出力兼用光ファイバ８４及び入力出力兼用導波路８５ａ及び方向性結合器９５ａを経由して分波合波用ＡＷＧ８５ｂに入る。入力光は分波合波用ＡＷＧ８５ｂによって、波長毎に分離され、異なるチャンネル（Ｃｈ１，・・・・・ＣｈＮ）に出力され、可変光減衰器アレイ８６を経由することによって、それぞれのチャンネル毎に独立に減衰される。その後、再び分波合波用ＡＷＧ８５ｂに戻り、逆に合波されて方向性結合器９５ａに到達する。
【０１２２】
方向性結合器９５ａにおいては、戻ってきた光の光量のうち、Ａ（例えば９９％）を入力出力兼用光導波路８５ａへ通過させ、（１−Ａ）（例えば１％）を出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂへ送る。出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂの分波機能は、分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂと同一である。出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂで波長毎（λ１・・・・・λＮ）に分離された光は、それぞれ光検出器アレイ９６ヘ到達し、波長毎の光強度を測定することができる。このため、出力用光ファイバ８２ヘ出力されたスペクトルをモニタすることができる。これにより精度の高い光減衰作用を行うことができる。出力スペクトルをモニタする以外の機能は第９の実施の形態と同等である。
【０１２３】
＜第１１の実施の形態＞
図３２は第１１の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態は、第１０の実施の形態に対して入力スペクトルモニタ機能を付加したものである。すなわち、第１０の実施の形態に対して入力光モニタ用の方向性結合器１０５ａと、入力光モニタ用の光導波路１０５ｄと、入力光モニタ用ＡＷＧ１０５ｂと、入力光モニタ用の光導波路群１０５ｃと、入力光モニタ用の光検出器アレイ１０６が付加されており、入力光モニタ用ＡＷＧ１０５ｂの性能・仕様は第１０の実施の形態における分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂ及び出力光モニタ用ＡＷＧ９５ｂと同一である。
【０１２４】
入力光モニタ用の方向性結合器１０５ａにおける分離比はＡ対（１−Ａ）（Ａ＜１）であり、Ａの値としては例えば０．９９である。入力光の一部（１−Ａ）（例えば１％）を入力光モニタ用ＡＷＧ１０５ｂに送る。入力光モニタ用ＡＷＧ１０５ｂの分波機能は分波合波兼用ＡＷＧ８５ｂと同一であるため、波長毎（λ１，・・・・・，λＮ）に分離されて光検出器アレイ１０６で検出され、入力スペクトルをモニタすることができる。この機能を第１０の実施の形態に対して付加することにより光減衰前と光減衰後のスペクトルを双方ともモニタできるため、より精度が高い光減衰作用を行うことができる。
【０１２５】
なお、図３２中、第１０及び第１ｌの実施の形態と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２６】
＜第１２の実施の形態＞
図３３は第１２の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、入力用光ファイバ１１１と、出力用光ファイバ１１２と、導波路基板１１３と、第８の実施の形態で述べた方法で光減衰を行うような可変光減衰器アレイ１１４とを有している。
【０１２７】
ここで、導波路基板１１３には、入力用光導波路１１３ａと、分波用ＡＷＧ１１３ｂと、分波用ＡＷＧ１１３ｂと可変光減衰器アレイ１１４とを接続する入力用光導波路群１１３ｃと、可変光減衰器アレイ１１４と合波用ＡＷＧ１１３ｄとを接続する出力用光導波路群１１３ｅと、合波用ＡＷＧ１１３ｄと、出力用光導波路１１３ｆとが形成してある。
【０１２８】
本形態に係る可変光減衰器アレイにおいて、複数の波長（λ１，・・・・・，λＮ）で構成された入力光を入力用光ファイバ１１１から入れる。この光は、入力用光ファイバ１１１及び入力用光導波路１１３ａを経由して分波用ＡＷＧ１１３ｂに入る。入力光は分波用ＡＷＧ１１３ｂによって、波長毎に分離され、異なるチャンネル（Ｃｈ１，・・・・・，ＣｈＮ）に出力される。
【０１２９】
その後、可変光減衰器アレイ１１４を経由することによって、それぞれのチャンネル毎に独立に減衰され、合波用ＡＷＧ１１３ｄを経由して合波され、出力用光導波路１１３ｆを経由して出力用光ファイバ１１２から出力される。
【０１３０】
本形態に係る可変光減衰器アレイによって、波長毎に独立に光強度を減衰することができる。また、これらの素子は全て接触固定されており、外部の衝撃等に対してもアライメントがずれることはない。
【０１３１】
＜第１３の実施の形態＞
図３４は第１３の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１２の実施の形態に対して出力スペクトルモニタ機能を付加したものである。
【０１３２】
すなわち、本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１２の実施の形態に対して、出力光モニタ用の方向性結合器１２３ａと、出力光モニタ用の光導波路１２３ｄと、分波用ＡＷＧ１１３ｂ及び合波用ＡＷＧ１１３ｄと同一の分波機能をもつ出力光モニタ用ＡＷＧ１２３ｂと、出力モニタ用の光導波路群１２３ｃとを同一光導波路基板１２３上に追加して形成したものである。方向性結合器１２３ａは光導波路１２３ｄの中間部分に設置されており、方向性結合器１２３ａにおける分離比はＡ対（１−Ａ）（Ａ＜１）であり、Ａの値としては例えば０．９９である。また、出力光モニタ用ＡＷＧ１２３ｂにおいて分波された光は、出力光モニタ用の光導波路群１２３ｃを経由して、出力光モニタ用の光検出器アレイ１２６に入射し、チャンネル毎に検出される。
【０１３３】
本形態に係る可変光減衰器アレイによれば、波長毎に独立に光強度を減衰することができるとともに、出力スペクトルをモニタできるため、精度の高い光減衰操作を行うことができる。また、各素子は全て接触固定されており、外部の衝撃等に対してもアライメントがずれることはない。
【０１３４】
なお、図３４中、第１２の実施の形態と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１３５】
＜第１４の実施の形態＞
図３５は第１４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１３の実施の形態に対して入力スペクトルモニタ機能を付加したものである。
【０１３６】
すなわち、本形態に係る可変光減衰器アレイは、第１３の実施の形態に対して、入力光モニタ用の方向性結合器１３３ａと、入力光モニタ用の光導波路１３３ｄと、分波用ＡＷＧ１１３ｂ等と同一の分波機能をもつ入力光モニタ用ＡＷＧ１３３ｂと、入力光モニタ用の光導波路群１３３ｃとを同一光導波路基板１３３上に追加して形成したものである。入力光モニタ用の方向性結合器１３３ａは、光導波路１３３ｄの中問部分に設置されており、この方向性結合器１３３ａにおける分離比はＡ対（１−Ａ）（Ａ＜１）であり、Ａの値としては例えば０．９９である。また、入力光モニタ用ＡＷＧ１３３ｂにおいて分波された光は、入力光モニタ用の光導波路群１３３ｃを経由して、入力光モニタ用の光検出器アレイ１３６に入射し、チャンネル毎に検出される。
【０１３７】
本形態に係る可変減衰器アレイによれば、波長毎に独立に光強度を減衰することができるとともに、光減衰前と光減衰後のスペクトルを双方ともモニタできるため、より精度が高い光減衰作用を行うことができる。また、各素子は全て接触固定されており、外部の衝撃等に対してもアライメントがずれることはない。
【０１３８】
なお、図３５中、第１２及び第１３の実施の形態と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０１３９】
【発明の効果】
以上、実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明によれば、反射鏡の湾曲の影響を受けず、高速で駆動可能で、製作時の微妙な位置調整の手間が低減された光減衰器が実現できる。また、小型で電力消費が少ない光減衰器アレイが実現できる。
【０１４０】
さらに、この光減衰器アレイをＡＷＧと組み合わせることによって、光の波長毎に異なる減衰率で光を減衰させることができる。また、同一導波路平面内に別なＡＷＧを形成し、そこに付設された光検出器アレイにより強度をモニタすることによって、従来必要であったモニタ用光スペクトラムアナライザが不要となりトータルシステムとして安価かつ小型になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る可変光減衰器における光減衰率の回転角度依存性を示す特性図である。
【図３】第２の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る可変光減衰器における光減衰率の回転角度依存性を示す特性図である。
【図５】第３の実施の形態に係る可変光減衰器の構成を概念的に示す説明図である。
【図６】第３の実施の形態に係る可変光減衰器における光減衰率の並進距離依存性を示す特性図である。
【図７】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図８】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおけるレンズアレイを示す図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおけるＭＥＭＳミラーアレイを示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＡ断面図、（ｃ）はそのＢ断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイ基板を示す上面図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける下部ＭＥＭＳ駆動電極基板を示す上面図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイマスクを示す図で、（ａ）は基板側エッチング用パターンを示す上面図、（ｂ）はミラー及びバネ部形成用パターンを示す上面図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイの作製プロセスを示す説明図である。
【図１４】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける下部ＭＥＭＳ駆動電極基板マスクを示す図で、（ａ）は電極形成用パターンを形成するマスクを示す上面図、（ｂ）は異方性エッチングによる彫り込み用マスクを示す上面図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける下部ＭＥＭＳ駆動電極基板作製プロセスを示す説明図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る横回転の可変光減衰器アレイの説明図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの横回転の電極パターンを示す説明図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける減衰率の回転角度依存性を示す特性図である。
【図２０】第６の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図２１】第６の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイ及び下部駆動電極基板のマスクパターンを示す説明図である。
【図２２】第６の実施の形態に係る減衰率の並進移動距離依存性を示す特性図である。
【図２３】第７の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図２４】第７の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイ及び下部駆動電極基板の第１のマスクパターンを示す説明図である。
【図２５】第７の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける上部ＭＥＭＳミラーアレイ及び下部駆動電極基板の第２のマスクパターンを示す説明図である。
【図２６】第７の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける減衰率の回転角依存性を示す特性図である。
【図２７】第８の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図２８】第８の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける下部駆動電極基板のパターンを示す説明図である。
【図２９】第８の実施の形態に係る可変光減衰器アレイにおける減衰率の回転角依存性を示す説明図である。
【図３０】第９の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３１】第１０の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３２】第１１の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３３】第１２の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３４】第１３の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３５】第１４の実施の形態に係る可変光減衰器アレイの構成を概念的に示す説明図である。
【図３６】第１の従来技術に係る可変光減衰器を概念的に示す説明図である。
【図３７】第２の従来技術に係る可変光減衰器を概念的に示す説明図である。
【図３８】第２の従来技術に係る可変光減衰器における回転駆動鏡との回転角度と、光の減衰率との関係を示す特性図である。
【図３９】第３の従来技術に係る可変光減衰器アレイを概念的に示す説明図である。
【図４０】第４の従来技術に係る可変光減衰器を概念的に示す説明図である。
【図４１】第４の従来技術に係る可変光減衰器における温度差と出力ポートの光の相対強度との関係を示す特性図である。
【図４２】第５の従来技術に係る可変光減衰器を示す概念図である。
【図４３】第６の従来技術に係る可変光減衰器を示す概念図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、８１、１１１ 入力光ファイバ
２、１２、２２、８２、１１２ 出力光ファイバ
３、１３、２３、８３ サーキュレータ
４、１４、２４、８４ 入力出力兼用光ファイバ
５、１５、１７、２５、２７ レンズ
６、１６ 回転駆動鏡
２６ 並進駆動鏡
３１、４１、５１、６１、７１ 入力用光ファイバ群
３２、４２、５２、６２、７２ 出力用光ファイバ群

Claims (22)

1. 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、焦点距離ｆのレンズと、回転駆動可能な回転駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
   前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記レンズまでの距離と、このレンズから前記回転駆動鏡までの距離がそれぞれ前記レンズの焦点距離のほぼ２倍（２ｆ）であって、前記回転駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、
   前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面から放射された光が前記レンズを経由して前記回転駆動鏡の鏡面上に集光し、この鏡面上で反射した光が再び前記レンズを経由して、前記入力出力兼用光ファイバの端面上に戻り、再び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバヘと向かうように光路を形成する一方、
   前記回転駆動鏡を回転駆動することによって、入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、入力用光ファイバからの光の強度に対する出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御することを特徴とする可変光減衰器。
2. 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、第１の焦点距離ｆ１の第１のレンズと、第２の焦点距離ｆ２の第２のレンズと、回転駆動可能な回転駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
   前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記第１のレンズまでの距離が第１の焦点距離ｆ１であり、前記第１のレンズから前記第２のレンズまでの距離が前記第１の焦点距離ｆ１＋前記第２の焦点距離ｆ２であり、前記第２のレンズから回転駆動鏡までの距離が前記第２の焦点距離ｆ２であって、回転駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、
   前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバへと向かうように光路を形成する一方、
   前記回転駆動鏡を回転駆動することによって、前記入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、前記入力用光ファイバからの光の強度に対する前記出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御することを特徴とする可変光減衰器。
3. 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、第１の焦点距離ｆ１の第１のレンズと、第２の焦点距離ｆ２の第２のレンズと、並進駆動可能な並進駆動鏡とを有する可変光減衰器において、
   前記入力出力兼用光ファイバの端面から前記第１のレンズまでの距離がｆ１であり、この第１のレンズから第２のレンズまでの距離がｆ１＋ｆ２であり、この第２のレンズから前記並進駆動鏡までの距離がｆ２であって、前記並進駆動鏡の鏡面上で焦点を結ぶような配置となっており、
   前記入力用光ファイバ及び前記サーキュレータを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面から放射された光が前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを経由して前記並進駆動鏡の鏡面上で反射し、再び前記第２のレンズ及び前記第１のレンズを経由して前記入力出力兼用光ファイバの端面上に戻り、再び前記サーキュレータを経由して前記出力用光ファイバヘと向かうように光路を形成する一方、
   前記並進駆動鏡を並進駆動することによって、前記入力出力兼用光ファイバの端面における戻り光のこの入力出力兼用光ファイバに対する結合効率を変化させて、前記入力用光ファイバからの光の強度に対する前記出力用光ファイバにおける光の強度の減衰率を制御することを特徴とする可変光減衰器。
4. 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、第１のスペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、第２のスペーサと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記第１のスペーサと前記レンズアレイを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させて、再び前記第２のスペーサと、前記レンズと、前記第１のスペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力用光ファイバ群に光を出力する一方、
   前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御することを特徴とする可変光減衰器アレイ。
5. 請求項４に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバの端面から前記レンズまでの距離と、前記レンズから前記回転駆動鏡までの光学的距離が、請求項１に記載した関係となっていることを特徴とする可変光減衰器アレイ。
6. 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第１のレンズアレイと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第２のレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバアレイ及び前記スペーサと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと前記第２のレンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡で反射させ、再び前記第２のレンズアレイ中のレンズと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に出力する一方、前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御することを特徴とする可変光減衰器。
7. 請求項６に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力出力兼用光ファイバアレイの光ファイバの端面から前記第１のレンズアレイのレンズまでの光学的距離と、この第１のレンズアレイのレンズから前記第２のレンズアレイのレンズと、この第２のレンズアレイのレンズから回転駆動鏡アレイの回転駆動鏡までの光学的距離が、請求項２に記載した関係となっていることを特徴とする可変光減衰器アレイ。
8. 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面をそろえて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第１のレンズアレイと、ある焦点距離のレンズを複数並列した第２のレンズアレイと、並進駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ及び前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記スペーサと前記第１のレンズアレイ中のレンズと前記第２のレンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記並進駆動鏡アレイで反射させ、再び前記第２のレンズアレイ中のレンズと、前記第１のレンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
   前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して並進駆動鏡アレイの各並進駆動鏡を静電引力により並進移動させ、前記出力光ファィバ群ヘ出力する光の量の減衰率を各光ファイバ間で独立に制御することを特徴とする可変光減衰器アレイ。
9. 請求項８に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
   前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバの端面から、第１のレンズアレイ中のレンズまでの光学的距離と、第１のレンズアレイ中のレンズから第２のレンズアレイ中のレンズと、第２のレンズアレイ中のレンズから並進駆動鏡までの光学的距離が請求項３に記載した関係となっていることを特徴とする可変光減衰器アレイ。
10. 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、複数のサーキュレータと、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記入力用光ファイバ群から入力され、前記サーキュレータ、前記入力出力兼用光ファイバ群及び前記スペーサと前記レンズアレイ中のレンズとを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させて、再度前記レンズアレイ中のレンズと、前記スペーサと、前記入力出力兼用光ファイバ群と、前記サーキュレータとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
    前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの回転駆動鏡を静電引力により回転させ、出力用光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御することを特徴とする可変光減衰器アレイ。
11. 請求項１０に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記入力出力兼用光ファイバ群の光ファイバ端面から、レンズアレイ中のレンズまでの光学的距離がレンズの焦点距離とほぼ等しいことを特徴とする可変光減衰器アレイ。
12. 入力用光ファイバ群と、出力用光ファイバ群と、各光ファイバの端面を揃えて一定間隔で整列した入力出力兼用光ファイバ群と、スペーサと、ある焦点距離のレンズを複数並列したレンズアレイと、回転駆動鏡アレイと、駆動電極アレイとを有する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記入力用光ファイバ群から入力され、前記スペーサと前記レンズアレイ中のレンズを経由してきた光を前記回転駆動鏡アレイで反射させ、再び前記レンズアレイ中のレンズと、前記スペーサとを経由して前記出力光ファイバ群に光を出力する一方、
    前記駆動電極アレイ中の各駆動電極に電圧を印加して前記回転駆動鏡アレイの各回転駆動鏡を静電引力により回転させ、前記出力光ファイバ群ヘ出力する光の量の減衰率を複数の光ファイバ間で独立に制御することを特徴とする可変光減衰器アレイ。
13. 請求項１２に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記入力出力兼用光ファイバ群の端面から、前記レンズアレイ中のレンズまでの光学的距離がこのレンズの焦点距離とほぼ等しいことを特徴とする可変光減衰器アレイ。
14. 請求項４乃至請求項１３の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記回転乃至並進駆動鏡アレイの各駆動鏡間に障壁を設けて相互の駆動鏡間のクロストークを防止するようにしたことを特徴とする可変光減衰器アレイ。
15. 入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、サーキュレータと、入力出力兼用光ファイバと、入力出力兼用光導波路と、分波合波兼用アレイ導波路回折格子と、入力出力兼用光導波路群と、可変光減衰器アレイとを有し、
    前記入力出力兼用光導波路と、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と、前記入力出力兼用光導波路群とを一つの導波路基板上に形成するとともに、
    前記入力出力兼用光導波路群中の各導波路と前記可変光減衰器アレイ中の各可変光減衰器とをそれぞれ接続する一方、
    前記可変光減衰器アレイの制御によって、波長毎に独立に光減衰率を制御する光を前記出力用光ファイバを介して出力することを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
16. 請求項１５に記載する波長分岐型の可変光減衰器アレイにおいて、
    前記導波路基板上における前記入力出力兼用光導波路の中間部に出力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記可変光減衰器アレイ及び前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子を経由して出力される出力光の一部を分離するとともに、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した出力光の一部を波長毎に分岐し、
    それぞれの波長毎に出力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して出力光のスペクトルをモニタするようにしたことを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
17. 請求項１６に記載する波長分岐型可変光減衰器アレイにおいて、
    前記導波路基板上における前記入力出力兼用光導波路の中問部に入力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記入力光ファイバ、サーキュレータ及び入力出力兼用光ファイバ及び入力出力兼用光導波路を経由してくる入力光の一部を分離するとともに、前記分波合波兼用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した入力光の一部を波長毎に分岐し、
    それぞれの波長毎に入力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して入力光のスペクトルをモニタするようにしたことを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
18. 入力用光ファイバと、入力用光導波路と、入力光の分波用アレイ導波路回折格子と、入力用光導波路群と、可変光減衰器アレイと、出力用光導波路群と、出力光の合波用アレイ導波路回折格子と、出力用光導波路と、出力用光ファイバとを有し、
    前記入力用光導波路と、前記分波用アレイ導波路回折格子と、前記入力用光導波路群と、前記可変光減衰器アレイと、前記出力用光導波路群と、前記合波用アレイ導波路回折格子と、前記出力用光導波路とを一つの導波路基板上に形成するとともに、
    前記入力用光導波路群及び出力用光導波路群中の各導波路と、前記可変光減衰器アレイ中の各可変光減衰器をそれぞれ接続する一方、
    前記可変光減衰器アレイの制御によって、波長毎に独立に光減衰率を制御する光を前記出力用光ファイバを介して出力することを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
19. 請求項１８に記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記導波路基板上における前記出力用光導波路の中間部に出力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記可変光減衰器アレイ及び前記合波用アレイ導波路回折格子を経由して出力される出力光の一部を分離するとともに、前記合波用アレイ導波路回折格子と同構成の出力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した出力光の一部を波長毎に分岐し、
    それぞれの波長毎に出力光用の光検出器アレイによって各光強度を測定して出力光のスペクトルをモニタするようにしたことを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
20. 請求項１９に記載の可変光減衰器アレイにおいて、
    前記導波路基板上における前記入力用光導波路の中問部に入力モニタ用の方向性結合器を設置し、前記入力用光ファイバ及び前記入力用光導波路を経由してくる入力光の一部を分離し、前記分波用アレイ導波路回折格子と同構成の入力光モニタ用アレイ導波路回折格子によって、分離した入力光の一部を波長毎に分岐し、
    それぞれの波長毎に入力光用光検出器アレイによって強度を測定し、入力光のスペクトルをモニタするようにしたことを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
21. 請求項１５乃至請求項２０の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    前記光検出器アレイは前記導波路基板に隣接して固定されていることを特徴と波長分岐型の可変光減衰器アレイ。
22. 請求項１５乃至請求項２１の何れか一つに記載する可変光減衰器アレイにおいて、
    可変光減衰アレイは、請求項４乃至請求項１４に記載する何れか一つの可変光減衰器アレイを用いたことを特徴とする波長分岐型の可変光減衰器アレイ。

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