JP2005221903A - ミラーシステム及び光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ねじり梁により周辺部に支持された可動ミラーを有するミラー基板と、前記可動ミラーを駆動するための駆動電極を有する電極基板を、ギャップを介して水平配置し、可動ミラーと駆動電極に電位差を与えて静電引力を発生させることにより、前記可動ミラーを前記ねじり梁を回転軸として回転させることのできる静電駆動ミラーにおいて、前記ミラー基板を前記電極基板に垂直に投射したときの、前記可動ミラーの回転軸と垂直な方向の位置関係に関して、前記可動ミラーの回転軸から前記可動ミラーの端部までの距離と比べて、前期可動ミラーの回転軸から前記駆動電極の端部までの距離を大きくする。
【選択図】 図1
Description
三次元(あるいは空間型)光マトリクススイッチと呼ばれるスイッチの一般的な構成では、光信号を光ビームにして空間に射出するためのコリメータを複数アレイ状に配列したコリメータアレイと、通常MEMS(Micro Electro-mechanical System)技術を用いて製造される複数の可動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の組を、入力側と出力側にそれぞれ配置する。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。
これにより、ドリフトの影響の小さい静電駆動ミラーを実現し、ドリフトにより光結合位置の変動が起こりにくい光スイッチを提供できる。
(1)可動ミラーと、前記可動ミラーが両側から支持部により可動に連絡されるミラー基板と、前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する駆動電極が形成された電極基板と、を備え、前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記駆動電極の端部は、前記可動ミラーに連絡する前記支持部を結ぶ線と直交する方向の一端が前記可動ミラーに重なる位置に配置され、他端が前記可動ミラーの端部より外側に配置されることを特徴とするミラーシステムである。
(2)可動ミラーと、前記可動ミラーが両側から第一の支持部により可動に連絡される可動枠と、前記可動枠が両側から第二の支持部により可動に連絡されるミラー基板と、前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する第一の駆動電極及び前記可動枠を駆動する第二の駆動電極が形成された電極基板と、を備え、前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ線と直交する方向の、前記第一の駆動電極の端部は、一端が前記可動ミラーと重なる領域に配置され、他端が前記可動ミラーと重なる領域より外側に配置されることを特徴とするミラーシステムである。
(3)より具体的には、可動ミラーと、前記可動枠と、前記ミラー基板と、前記電極基板と、を備え、前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ線と直交する方向の、前記第一の駆動電極は、端部の一端が前記可動ミラーと重なる領域に配置され、他端が前記可動ミラーと前記可動枠との間の領域より前記可動枠側に配置され、前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ方向の、前記第一の駆動電極は、前記可動ミラーと前記可動梁との間の領域に端部が配置され、前記第二の駆動電極は、端部の一端が前記可動ミラーと前記可動梁との間の領域に配置され、他端が前記可動枠と前記ミラー基板との間の領域より基板側に配置される。
(3)光ファイバーに連絡するコリメータを複数備えたコリメータアレイと、可動機構を備えた可動ミラーを複数備えたミラーアレイと、を備え、前記第一のコリメータからの入力光が前記ミラーアレイの第一の可動ミラーに光学的に連絡され、第一の可動ミラーからの反射光が第二の可動ミラーに光学的に連絡され、第二の可動ミラーからの光が第二のコリメータに連絡されて出力光を出力されるよう形成され、前記ミラーアレイは、前記可動ミラーと、前記可動ミラーが両側から支持部により可動に連絡されるミラー基板と、前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する駆動電極が形成された電極基板と、を備え、
前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記駆動電極の端部は、前記可動ミラーに連絡する前記支持部を結ぶ線と直交する方向の一端が前記可動ミラーに重なる位置に配置され、他端が前記可動ミラーの端部より外側に配置されることを特徴とする光スイッチである。
可動ミラー1と駆動電極3の平面的な関係の一例について図2aおよび図2bを用いて説明する。ミラー基板は、例えば図2aに示すように、可動ミラー1が2つのねじり梁9によって周辺部に接続された構造とすることで、ねじり梁9がねじれることで回転軸の役割を果たし、可動ミラー1が回転することができる。図2bは電極基板4の駆動電極3および周辺電極5の配置の一例を示す。点線で示した可動ミラーの外形線10に対して、駆動電極3が周囲にはみ出すように配置する。駆動電極3周囲には微小なギャップを介して周辺電極5を配置する。また、駆動電極3には、外部から電圧を印加するための配線11が接続する。なお、梁が一本づつで支持されているのではなく、複数本ずつで支持されている場合は、それらの中央部又は回転軸を基準にすることができる。
本実施例の光スイッチ41は、コリメータアレイ44のうちの任意の2つのコリメータを、入力コリメータ43aおよび出力コリメータ43bとし、入力コリメータ43aと出力コリメータ43bとの間で光信号を結合することができる例を示している。結合は、入力コリメータ43aから射出されたビーム49が、マイクロミラーアレイ46の入力コリメータ43aに対応する入力マイクロミラー45aに反射され、次に第1の固定ミラー47に反射され、第2の固定ミラー48に反射し、再び第1の固定ミラー47に反射して、マイクロミラーアレイ46の出力コリメータ43bに対応する出力マイクロミラー45bに反射され、出力コリメータ43bに入射して達成される。ビームがマイクロミラー45bに正しく入射するように入力マイクロミラー45aの角度を調節し、また、ビームが出力コリメータ43bに正しく入射するように出力マイクロミラー45bの角度を調節する。なお、図9中の入出力コリメータの選び方は一例であり、X方向に配列するものも含めてさまざまに選択できる。前記のような構成では、入出力の組合せが多いため、多数の切替えに対応できるが、入力側と出力側のコリメータ群が既に決まっているものであってもよい。
Claims (9)
- 可動ミラーと、
前記可動ミラーが両側から支持部により可動に連絡されるミラー基板と、
前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する駆動電極が形成された電極基板と、を備え、
前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記駆動電極の端部は、前記可動ミラーに連絡する前記支持部を結ぶ線と直交する方向の一端が前記可動ミラーに重なる位置に配置され、他端が前記可動ミラーの端部より外側に配置されることを特徴とするミラーシステム。 - 請求項1において、前記他端は前記可動ミラーの外側であって前記可動ミラーと前記駆動電極との間隔の半分以上の長さ離れて配置されることを特徴とするミラーシステム。
- 可動ミラーと、
前記可動ミラーが両側から第一の支持部により可動に連絡される可動枠と、
前記可動枠が両側から第二の支持部により可動に連絡されるミラー基板と、
前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する第一の駆動電極及び前記可動枠を駆動する第二の駆動電極が形成された電極基板と、を備え、
前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、
前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ線と直交する方向の、前記第一の駆動電極の端部は、一端が前記可動ミラーと重なる領域に配置され、他端が前記可動ミラーと重なる領域より外側に配置されることを特徴とするミラーシステム。 - 請求項3において、前記第一の駆動電極の端部は前記可動枠と重なる領域より外側に配置されることを特徴とする駆動ミラー機構。
- 請求項3において、前記第二の駆動電極の端部は、内側端が前記可動ミラーと前記可動枠との間の領域に配置され、外側端が前記可動枠と重なる領域より外側に配置されることを特徴とするミラーシステム。
- 可動ミラーと、
前記可動ミラーが両側から第一の支持部により可動に連絡される可動枠と、
前記可動枠が両側から第二の支持部により可動に連絡されるミラー基板と、
前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する第一の駆動電極及び前記可動枠を駆動する第二の駆動電極が形成された電極基板と、を備え、
前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、
前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ線と直交する方向の、前記第一の駆動電極は、端部の一端が前記可動ミラーと重なる領域に配置され、他端が前記可動ミラーと前記可動枠との間の領域より前記可動枠側に配置され、
前記可動ミラーに連絡する前記第一の支持部を結ぶ方向の、前記第一の駆動電極は、前記可動ミラーと前記可動梁との間の領域に端部が配置され、前記第二の駆動電極は、端部の一端が前記可動ミラーと前記可動梁との間の領域に配置され、他端が前記可動枠と前記ミラー基板との間の領域より基板側に配置されることを特徴とするミラーシステム。 - 請求項6において、前記第一の駆動の他端は前記可動梁と前記ミラー基板との間の領域より前記ミラー基板側に配置されることを特徴とするミラーシステム。
- 光ファイバーに連絡するコリメータを複数備えたコリメータアレイと、可動機構を備えた可動ミラーを複数備えたミラーアレイと、を備え、前記第一のコリメータからの入力光が前記ミラーアレイの第一の可動ミラーに光学的に連絡され、第一の可動ミラーからの反射光が第二の可動ミラーに光学的に連絡され、第二の可動ミラーからの光が第二のコリメータに連絡されて出力光を出力されるよう形成され、
前記ミラーアレイは、前記可動ミラーと、前記可動ミラーが両側から支持部により可動に連絡されるミラー基板と、
前記ミラー基板に間隔を介して積層され、前記可動ミラーを駆動する駆動電極が形成された電極基板と、を備え、
前記ミラー基板と前記電極基板の積層方向について、前記駆動電極の端部は、前記可動ミラーに連絡する前記支持部を結ぶ線と直交する方向の一端が前記可動ミラーに重なる位置に配置され、他端が前記可動ミラーの端部より外側に配置されることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項8において、前記他端は前記可動ミラーの外側であって前記可動ミラーと前記駆動電極との間隔の半分以上の長さ離れて配置されることを特徴とする光スイッチ。
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