JP2006126678A - ミラー、ミラーユニットおよび光スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】端部に照射される光の回折に対処したミラー、ミラーユニットおよびこのミラーを備えて減衰特性の劣化を抑制できる光スイッチを提供する。
【解決手段】反射面の角度が可変なＭＥＭＳミラー４において、ＭＥＭＳミラー４は、所定の側の端部４ｂの少なくとも一部に、中心部分４ａに対して反射率を下げた部分を設ける。ＭＥＭＳミラー４の反射率は、中心部分４ａに対して端部４ｂが低いことにより、ＭＥＭＳミラー４の角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、入射光を反射する反射面の角度が可変なミラーと、このミラーを備えたミラーユニットと、ミラーの反射面の角度を変えることにより光信号を減衰させる機能を備えた光スイッチに関する。

従来、光伝送システムにおけるチャンネル切り換えは光信号から電気信号への変換後に電気スイッチにより行われていたが、光信号を電気信号に変換せずに、光信号として切り換えるスイッチ（光スイッチ）を用いることにより、チャンネル切り換えの速度や、効率を向上することができる。

図８−１は、光スイッチの構成を示す斜視図、図８−２は、光スイッチを示す側面図である。光スイッチ１０は、波長多重された光信号を分光するための分光素子１、アレー状に配列された入力ポート、出力ポートおよびコリメータレンズアレー等を有する入出力光学系（入力光学系および出力光学系）２、集光光学系３、分光された複数の波長のそれぞれに対応させたＭＥＭＳミラー４を備えた可動反射体７０から構成される。

図示の分光素子１は、透過型の回折格子を用いた例であり、この分光素子１は、入力ポートから波長多重光信号を入力され、この波長多重光信号に含まれる波長成分を波長毎に異なる方向（図の横方向）に分散して出力する。可動反射体７０は、分光素子（回折素子）による波長の分光（分散）方向にアレー状に配列された複数のマイクロミラー（ＭＥＭＳミラー４）が設けられている。各ＭＥＭＳミラー４は、分光素子１により分光された光信号のうち、その配置位置に依存する自身への入射光信号を反射して、入出力光学系２における複数の出力ポートのいずれかに導く波長選択スイッチとしての機能を有している。

なお、出力ポートの選択は、各ＭＥＭＳミラー４の反射面の角度を変えることで行うことができ、各ＭＥＭＳミラー４それぞれ別個に反射面の角度制御を行うことで、複数の波長について別個に異なるスイッチングを行うことができる。

例えば、図８−２の点線に示すように、可動反射体７０を構成する一つのＭＥＭＳミラー４の反射面の角度を異なる出力ポートに反射光を導くように変化させる（例えば、ポートの配列方向に沿って変化させる）ことにより、入力ポートから入力された波長多重光信号に含まれる所定の波長を出力ポートのいずれかに振り分けることができるのである（例えば、下記特許文献１参照。）。

また、可動反射体７０の各ＭＥＭＳミラー４の角度を、出力ポートを選択するダイナミックな動きではなく、微小に変化させることにより、出力ポートに入力される光信号の強度を減衰することができる。

図８−３は、出力光減衰の原理を説明するための図である。可動反射体７０のＭＥＭＳミラー４の角度変化による出力光の角度変化は、分光素子１により並進変化に変換される。図８−３に実線で示したように、出力光ビーム（中心波長を有するビーム）が入出力光学系２内のコリメータレンズと軸ずれがない状態で結合した状態であれば減衰量が最も少ない状態であるが、可動反射体７０のＭＥＭＳミラー４の反射面の角度を微小に変化させる（図８−３のようにＭＥＭＳミラー４の反射面をさらに下方に向けて傾けるが、逆に上方に傾けることもできる）と、図８−３の点線で示すように出力光ビームとコリメータレンズの間に軸ずれが生じることとなり、軸ずれの量が大きいほど減衰量が増大して出力ポートのファイバに入力される出力光の強度は低下する。

図８−４は、可動反射体からの反射光ビームのコリメータレンズへの入力位置を示す図である。可動反射体７０（ＭＥＭＳミラー４）から出力ポートのファイバの先端部に配置されるコリメータレンズに対する反射ビームの入力位置を示してある。

可動反射体７０（ＭＥＭＳミラー４）による反射ビームは、入出力光学系２内のコリメータレンズ２０に対して軸ずれがない状態（図８−３の実線のパスを通る場合）では、２１のスポット位置に入射される。一方、コリメータレンズ２０に対して軸ずれがある場合は、反射ビームは、２２のスポット位置に入射されることとなり出力ファイバに入力される反射光に減衰が生ずることとなる。なお、このような軸ずれは、波長分散方向に対して垂直な方向（縦方向）にＭＥＭＳミラー４の角度を波長分散方向（横方向）に変化させる場合に限らず、波長分散方向に対して変化させても可能である。

特表２００３−５１５１８７号公報

背景技術で説明した手法によれば、ＭＥＭＳミラー４の反射面の角度制御により反射光についての減衰制御を行うことができるが、実際の運用を考慮すると、ＭＥＭＳミラー４に照射される光信号の中心波長がずれることに配慮しなければならないことがわかった。

図９−１は、可動反射体への入射位置を示す図である。ＭＥＭＳミラー４へ入射されるビームの中心波長が変化した場合における、ＭＥＭＳミラー４への照射位置の変化を示してある。分光素子１による分光後の各ビームが中心波長であることを想定し、ＭＥＭＳミラー４の中心位置に中心波長を有する各ビームがあたるように各ＭＥＭＳミラー４が設定されていたとすると、実際に、波長多重光信号に含まれる各波長が、中心波長からずれていなければ、各ビームは、図中の５ｃに示すようにＭＥＭＳミラー４の中心位置に照射されることとなる。

しかし、分光後の各ビームの中心波長がずれた場合は、図９−１の５ｂや５ｄの位置に照射され、さらにずれると、図９−１の５ａや５ｅのようにＭＥＭＳミラー４の端面側（分光方向についてのＭＥＭＳミラー４の端面側）に照射されることとなる。

図９−２は、可動反射体における反射光ビームを示す図である。ＭＥＭＳミラー４における反射ビームの広がり方を示してある。ここで、注目すべきは、ＭＥＭＳミラー４の端面付近に入射ビームが照射された場合における反射ビーム６（６ａ，６ｅ）は、入射ビーム５（５ａ，５ｅ）の一部が削られるため、回折が生じ、ＭＥＭＳミラー４の中心付近に入射された場合における反射ビーム６（６ｂ〜６ｄ）に比べ、ＭＥＭＳミラー４から離れた位置でスポット径が拡がってしまうことである。

図９−３は、透過時の反射ビームのパワーを説明する図である。図９−３を用いて、透過時に出力ファイバに入力される反射ビームのパワーを説明する。図９−４は、減衰時の反射ビームのパワーを説明する図である。図９−４を用いて、減衰時に出力ファイバに入力される反射ビームのパワーを説明する。まず、ＭＥＭＳミラー４の反射面の角度をなるべく減衰が生じないような角度に設定している状態（図８−３実線参照）を示す図９−３について説明する。

図９−３において、曲線８は、図９−２においてＭＥＭＳミラー４の中心部で反射した反射ビーム６ｃのパワー特性を示すもので、曲線９はＭＥＭＳミラー４の端部で反射した反射ビーム６ａのパワー特性を示すものである。先に説明したように、ＭＥＭＳミラー４の端における反射ビームは、空間的に広がる性質をもつため、中心部での反射ビームを示す曲線８は鋭いピークを有しており、ＭＥＭＳの中心部からずれるにしたがって反射ビームのパワーのピークは下がり、曲線９になると、全体的に緩やかなカーブを描くいていることがわかる。

なお、異なる波長のピークが空間的に同じ位置となっているのは、集光光学系により集光されるとともに、分光素子１における角度変更により並進化されるからである。また、図中の領域７の幅は、コリメータレンズ２０を主とした出力光学系２までの開口を示すもので、図８−４中に示したコリメータレンズ２０の面積に対応して幅は広くなる。

領域７と各曲線との関係に着目すると、曲線８、９のピークはともに領域７に含まれているが、曲線８の方がピークが高いため、領域７内の斜線部のうち、曲線８より下の面積は大きく、領域７内の斜線部のうち、曲線９より下の面積は小さくなっている。すなわち、曲線８の下の面積が曲線９の下の面積より大きくなっている。これは、中心波長からずれるにしたがって出力ファイバに入力される反射光のパワーが下ることを示している。

次に、ＭＥＭＳミラー４の反射面の角度を、減衰が生じるような角度に設定している状態（図８−３点線参照）を示す図９−４について説明する。曲線の形状は図９−４に示したものと略同様であるが、先に説明したように軸をずらしているため、領域７が左（または右）側にずれている。

領域７と各曲線８，９との関係に着目すると、曲線８、９のピークはともに領域７に含まれていない。そして、領域７内の斜線部のうち、曲線８より下の面積は小さく、領域７内の斜線部のうち、曲線９より下の面積は大きくなっている。すなわち、曲線８の下の面積が、曲線９の下の面積より小さくなっている。これは、中心波長よりもＭＥＭＳミラー４の端部で反射された中心波長からずれた反射光のパワーの方が大きくなることを示している。

図１０−１は、回折の影響がない場合の帯域と減衰量の関係を示す図表、図１０−２は、回折の影響による帯域と減衰量の関係を示す図表、図１０−３は、回折の影響を含めた帯域と減衰量の関係を示す図表である。図中横軸は、周波数（波長）の帯域、縦軸は減衰量である。ＭＥＭＳミラー４の端面に向かうほど反射ビーム６が削られる量が増加していくために、回折の影響が強くなるという傾向がある。したがって、仮に回折の影響がない場合、反射光ビーム６が削られることによるビームパワーの変化のみとなるため、減衰量−帯域特性は、図１０−１に示すように台形状となるはずであるが、回折の影響を受けることによって、図１０−２に示すような逆台形状の減衰量−帯域特性が加わる。

したがって、実際の減衰量−帯域特性は、図１０−３に示すように、ある波長の帯域端（両端）で減衰量が大きくなる略Ｍ型形状となる。先の説明では、中心波長のずれについて説明したが、中心波長にずれが生じなくとも、ＭＥＭＳミラー４に対して、中心波長の信号光だけでなく、中心波長からずれた波長の成分を含むＡＳＥ光が照射された場合を考える。このような減衰量−帯域特性の場合、信号光の反射ビーム６が存在する帯域であるフラット部分１１よりも、光スイッチ１０に光アンプを接続した場合に生じるＡＳＥ（白色雑音）が存在する帯域であるサイドローブ部分１２が、より透過率の高い（減衰量が少ない）特性となる。これにより、例えば光スイッチ１０を多段接続した際には、信号光よりもＡＳＥの利得が大きくなるといった問題が生じる。このような減衰量−帯域特性は、ＭＥＭＳミラー４の角度をどの方向、すなわち横方向に変化させても縦方向に変化させても発生するが、程度の違いがあり、入出力ポートの配列方向（図８−１〜図８−３に示す縦方向）に変化させた方が影響は小さい。

次に、分光素子１による分散方向と垂直な方向についてのＭＥＭＳミラー４の端部の回折によるビームの広がり方と、分光素子１による分散方向についてのＭＥＭＳミラー４端部の回折によるビームの広がり方との相違について説明する。分光素子１による分散方向と垂直な方向についてのＭＥＭＳミラー４端部による回折は、ＭＥＭＳミラー４の端部に照射されるビームの縦の最大径が減少することにより生ずる。

したがって、ＭＥＭＳミラー４の端部にその端が少しだけさしかかった波長についてのビームは、横の径は減少するものの、縦の最大径部分は依然としてＭＥＭＳミラー４に照射されているため、回折は生じにくい。そして、ＭＥＭＳミラー４の端部が、縦の最大系部分を分断する状態となると、回折が生ずるが、その際には、既にビーム全体の半分以上が欠けているため、回折により広がる光のパワーも小さくなり、図９−３、図９−４で示した９の曲線のピークが、より下がったような曲線にしたがうこととなる。

一方、分光素子１による分散方向についてのＭＥＭＳミラー４端部による回折は、ＭＥＭＳミラー４の端部に照射されるビームの横の最大径が減少することにより生ずる。したがって、ＭＥＭＳミラー４の端部にその端が少しだけさしかかった波長についても、ビームは、横の径が減少を開始するため、回折が生じ、反射ビームが広がることとなるが、ビームの大半はまだＭＥＭＳミラー４に照射されているため、回折される反射ビームのパワーも大きいものとなる。

したがって、出力ファイバに導く反射光の減衰を、分光素子１による分散方向と垂直な方向についてＭＥＭＳミラー４を回転させて行う場合は、図１０−３に示したサイドローブ部分１２のピークは小さいものとなり、逆に、出力ファイバに導く反射光の減衰を、分光素子１による分散方向についてＭＥＭＳミラー４を回転させて行う場合は、図１０−３に示したサイドローブ部分１２のピークは大きくなる。

また、広帯域化のために入力光ビーム５をＭＥＭＳミラー４上で縦方向が長軸、横方向が短軸となる楕円とした場合には、縦方向の径が短くなるころにはＭＥＭＳミラー４に照射されるビームの大半が欠けてしまい、回折の影響はより小さくなり、横方向と比べた回折の程度の違いはさらに顕著に生じる。

図１１は、横方向（波長分散方向）に角度を変化させた帯域特性のシミュレーション例を示す図表である。図中の横軸は規格化帯域、縦軸は入力に対する挿入損失を含めた出力の減衰量（ｄＢ）である。図中のＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）は、ＭＥＭＳミラー４を角度可変したときの光減衰量である。

減衰がない場合（ＶＯＡ＝０ｄＢ）には、回折の影響が見られなく、平坦な帯域特性を有する台形状となる。減衰が大きくなるにつれて回折の影響が生じる。そして、図１０−３に示したように、略Ｍ型状に帯域の端で出力光強度が盛り上がりサイドローブが生じる特性となる（サイドローブ部分１２はＥａｒ（耳）と呼称する）。例えば、ＶＯＡ＝１０ｄＢのときには、Ｅａｒは、平坦な部分に対して約３ｄＢ程度盛り上がっている。

このように、中央の平坦な部分よりも上に盛り上がるＥａｒを有する帯域特性をもつ光スイッチ１０を光システムに用いた場合には、光アンプによる光増幅の際に凸部分も増幅し、Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）を劣化させるという問題が生じる。これは多段接続の際に特に顕著となるために、従来は多段接続の数が限られてしまい自由度の高いシステム構成を構築することができなかった。

この発明は、端部に照射される光の回折に対処したミラー、ミラーユニットおよびこのミラーを備えて減衰特性の劣化を抑制できる光スイッチを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明のミラーは、反射面の角度が可変なミラーを備えた光スイッチにおいて、前記ミラーは、所定の側の端部の少なくとも一部に、中心部分に対して反射率を下げた部分を設ける。所定の側の端部の近傍に切り欠き部または穴または凹部を設けてもよい。

この発明によれば、ミラーの反射率が中心部分に対して端部が低いため、ミラーの角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できるようになる。また、ミラーの端部の近傍に切り欠き部または穴または凹部を設けることにより、中心部分に対して端部側の光の反射を低くすることができ、ミラーの角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できる。

また、本発明のミラーユニットは、反射面の角度が可変なミラーを備えたミラーユニットにおいて、前記ミラーに対する光の入出射位置に設けられ、前記ミラーの前記中心位置と前記端部とで異なる反射率を有する反射減衰膜を備える。

この発明によれば、ミラーに対する光の入出射位置に設けられた反射減衰膜は、ミラーの中心位置と端部とで異なる反射率を有するため、ミラーの角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できるようになる。

また、本発明の光スイッチは、波長多重光信号を分光する分光ユニットと、該分光ユニットで分散された光が入射される、反射面の角度可変なミラーと、該ミラーにより反射された反射光が入射される複数の出力ポートとを備え、該反射面の角度制御により前記複数の出力ポートのいずれかに反射光を選択的に出力可能な光スイッチにおいて、前記ミラーは、前記分散方向の所定の側の端部の少なくとも一部について、中心部分に対して反射率を下げた部分を設けた、または、前記中心部分から所定の側の前記端部に向かうほど反射率が下がるようにする。ミラーの所定の側の端部の近傍には、切り欠き部または穴または凹部を設けてもよい。

この発明によれば、波長多重光信号を分光した各波長の光をミラーの角度変更により複数の出力ポートに選択的に出力できる。各ミラーは、反射率が中心部分に対して端部に向かうほど下がるため、ミラーの角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できる。また、ミラーの端部の近傍に切り欠き部または穴または凹部を設けることにより、中心部分に対して端部側の光の反射を低くすることができ、ミラーの角度変更時における端面による光の回折の影響を低減できる。

本発明によれば、回折による減衰特性の劣化を抑制することができるという効果を奏する。

（実施の形態）
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるミラー、ミラーユニットおよび光スイッチの好適な実施の形態を詳細に説明する。

この本実施の形態では、ミラーの構成を工夫することで回折による減衰特性の劣化を抑制することとする。

（構成例１）例えば、反射面の角度が可変なミラーについて、所定の側の端部の少なくとも一部について、中心部分に対して反射率を下げたり、中心部分から該所定の側の端部に向かうほど反射率が下がるようにしたり、中心部にビームを照射した場合の照射部分における平均反射率に対して、該ビームを中心部から所定の側の端部方向に移動して照射した場合に、照射部分における平均反射率が下がるようにしたり、中心部に照射したビームを所定の側の端部方向に移動させた場合に、反射面から該ビームがはみ出し始める前に反射率が中心部における反射率よりも低い部分にさしかかるように低反射率部を形成する。

（構成例２）また、所定の側の端部側面に切り欠き部または穴を設けることとする。なお、所定の側の端部側面とは、例えば、分光素子１により分散される各波長の光がミラー上に照射される並びの方向であり、図８−２等におけるＺ軸の方向の端面である。この構成によれば、上述した光減衰時（図９−４参照）において回折の影響を受けた反射光ビーム６のビームパワー９自体を小さくして（図中矢印の方向）、ビームパワー９ａの状態にすることができる。したがって、端部で回折される反射光のピークパワーが全体的に下がり、回折の影響が低減されることとなる。

図１は、この発明の原理を示す説明図である。図の横軸は空間座標であり、縦軸は光強度（パワー）である。可動反射体７０のＭＥＭＳミラー４に入射される光のビームパワーが示されている。なお、以下に説明する図の符号のうち上述した部分と同じ構成には同じ符号を附してある。

図１を見ても明らかなように、上記ミラーの端部についての工夫を行うことにより、９ａのように、端部で回折が生ずる波長のピークパワーが下がり裾部分についても全体的に低下する。よって、領域７の斜線部のうち、曲線８の下の部分の面積に対して曲線９の下の部分の面積が大きくなってしまうような事態が抑制され、図１０−３に示したサイドローブ部分（Ｅａｒ）１２のピークも低下することとなるのである。

図２−１〜図２−３は、それぞれスポット径と回折の影響を含んだ帯域特性との関係を表したシミュレーション結果を示す図表である。図中のＷ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）はＭＥＭＳミラー４上の横方向のビームスポット半径であり、ＴはＭＥＭＳミラー４の横幅をそれぞれ表す。ＭＥＭＳミラー４の角度を変化させた角度（０°〜０．９°）別の複数の特性を記載してある。

このＭＥＭＳミラー４の角度別にそれぞれ所定の減衰量が得られる。ＷがＷ１〜Ｗ３のように変化すると、回折の影響が表れ始める帯域位置も変化することがわかり、その位置はＭＥＭＳミラー４の端部からビームスポットの中心が２Ｗになったときである。これはガウスビームの場合、通常、回折の影響が発生するのはスポット半径Ｗ（Ｗ１〜Ｗ３）の２倍の位置であるからである。

図３は、ＭＥＭＳミラーの構成例１を示す正面図である。この図３は、上述した構成例１についての具体例である。上述の図２−１〜図２−３を用いて説明したシミュレーション結果により、回折の影響を打ち消すための反射率分布は、−（（Ｔ／２）−２Ｗ）〜（（Ｔ／２）−２Ｗ）の中心付近（図中Ｔ−４Ｗの領域）４ａでは反射率を一定にし、−Ｔ／２〜−（（Ｔ／２）−２Ｗ）と、Ｔ／２−２Ｗ〜−（Ｔ／２）の端部４ｂ付近の所定範囲（図中２つの２Ｗの領域）では、それぞれ端部４ｂに近づくにつれて反射率が減少するような反射率分布をもった構成とする。Ｔ／２はミラーの中心であり、＋および−は中心から見た一方および他方側の範囲を示している。

すなわち、端部に近づくほど反射率は下がることとなる。なお、端部は分光素子１による分散方向についての端部とすることが望ましい。なぜならば、回折によるサイドローブ部分（Ｅａｒ）１２の影響は横方向にＭＥＭＳミラー４の反射面を回転させる場合の方が顕著だからである。ただし、いずれの実施の形態においても、工夫を施す端部を縦方向の端部としたり、ＭＥＭＳミラー４の回転軸を挟んで対向する端部とすることもできる。

図４は、図３に示すＭＥＭＳミラーにおける減衰量−帯域特性を示す図表である。図４に示す反射率分布による減衰量−帯域特性変化は、中心付近４ａでは変化がなく、端部４ｂ付近では反射率分布にしたがい減衰量が変化する台形状とする。そこで、端部４ｂ付近の反射率分布を調整することにより、回折による影響と、ちょうど上下反転とした減衰量−帯域特性変化となるような反射率分布をもつ構成にする。これにより、回折の影響を打ち消すものである。

図５は、ＭＥＭＳミラーの構成例２を示す正面図である。この図５は、上述した構成例２についての具体例である。ＭＥＭＳミラー４は、全面において反射率が同じ（中心付近４ａと端部４ｂの反射率が同一）とする。そして、端部４ｂには、縦方向に沿って複数の切り欠き部４ｃを設ける。これにより、切り欠き部４ｃの先端４ｃａ部分がビーム径内にさしかかる波長の光（ＭＥＭＳミラー４の端部近傍に反射する波長の光）は、横方向の最大径をある程度維持しつつ反射面の面積が低下するので、出力ファイバに導かれるパワーが低下し、図１０−３に示したサイドローブ部分１２のピークが下がることとなる。

好ましくは、図５の４ｃで示した大きな切り欠き部の先端４ｃａをＭＥＭＳミラー４の中心側に向けることで、周辺部に対して比較的パワーの大きい中心部分を効果的に切り欠き、効果的に端部における回折により広がってしまう光のパワーのピーク（図１０−３に示したサイドローブ１２部分のピーク）を抑えることができる。

図６は、図５に示す構成をシミュレーションした結果を示す図表である。ＭＥＭＳミラー４の角度変化による出力光強度の減衰がない場合（０°従来例：減衰なし）には、回折の影響が表れておらず台形状の特性である。しかし、可動反射体角度を変化させ出力光強度を減衰させていくにつれて、回折の影響が出て略Ｍ型状のＥａｒにより、帯域端で減衰量が大きくなる（１．５°従来例）。図５に示す構成によれば、この回折の影響をちょうど打ち消すことができ、Ｅａｒ（耳の部分）が抑制され、ほぼ減衰前と同じ帯域特性を得ることができるようになる（１．５°）。

また、図５に示す構成の変形例としては、切り欠き部４ｃを設けずに、端部４ｂ付近に切り欠き部４ｃと同じ面積を有する穴（貫通孔）または凹部を形成してもよい。この他、端部４ｂ付近に切り欠き部４ｃと同じ面積を有する無反射膜を形成してもよい。また、端部４ｂ付近の反射量を減少させるために、切り欠き部４ｃと同じ面積を有し、面を粗く形成することが考えられる。この他、ＭＥＭＳミラー４の端部４ｂ付近を中心付近４ａと異なる方向（外方）に折り曲げてもよい（凹部を形成）。この場合、折り曲げた面によって反射される光が回折の影響が出ない緩やかな角度とすることが望ましい。

ＭＥＭＳミラー４の反射率に分布を与える他の構成例としては、反射率がＭＥＭＳミラー４全面で同一な可動反射体７０の前に光の反射率が所定の分布を有する反射減衰膜を設置して構成することもできる。すなわち、中心部にビームを照射した場合の照射部分における平均反射率に対して、このビームを中心部から所定の側の端部方向に平行移動して照射した場合に、照射部分における平均反射率が下がるようにミラーユニット（可動反射体）を形成するのである。

図７−１は、反射減衰膜を用いて構成したマイクロミラーパッケージを示す斜視図、図７−２は、マイクロミラーパッケージを示す側断面図である。可動反射体であるマイクロミラーパッケージ７０は、分光素子１（図８−１参照）の波長分散方向に沿って複数のＭＥＭＳミラー４を備えている。ＭＥＭＳミラー４は、Ｓｉマイクロマシン技術を用いて作製されたマイクロミラーである。このＭＥＭＳミラー４は、ミラー裏面に配置された電極との間に電圧を印加させることで、静電気力により角度（傾斜）を制御することができる。

ＭＥＭＳミラー４を収納するマイクロミラーパッケージ７０に対する光の入出射部（ウインドウ部）７１には、複数のＭＥＭＳミラー４にそれぞれ個別に対応する複数の反射減衰膜７２を設置する。ＭＥＭＳミラー４は全面が均一な反射率を有する。そして、反射減衰膜７２が有する反射率の分布は、図３を用いて説明したように、ＭＥＭＳミラー４の端部４ｂの所定範囲に、端部４ｂに近づくにつれて反射率が減少するような反射率分布を形成すればよい。

本実施の形態に示したＭＥＭＳミラー４は、図８−１の光スイッチにおけるミラーアレーとして用いることができるとともに、ＭＥＭＳミラー４の反射面の角度を縦または横に調整することで、減衰機能を有する光スイッチにおけるミラーアレー部等に適用すると好適である。適用にあたっては、従来のミラーと置換するだけでよい。そして、この光可変減衰機能を備えたスイッチを光システム適用すれば、Ｓ／Ｎを劣化させることなく光アンプによる光増幅ができるために、多段接続が可能となり、自由度の高い光システムを構築することができるようになる。特に、帯域特性を平坦にできるため、帯域毎に割り振られた各チャンネル同士の光信号レベルを均一にすることができ、多重化された光信号の全帯域における信号品質の改善を図ることができるようになる。

本発明にかかるミラー、ミラーユニットおよび光スイッチは、光スイッチを多段接続した光システムに適用することができ、Ｓ／Ｎの劣化を防止しつつ信号品質の改善を図ることができる。

この発明の原理を示す説明図である。 スポット径と回折の影響を含んだ帯域特性との関係を表したシミュレーション結果を示す図表である（その１）。 スポット径と回折の影響を含んだ帯域特性との関係を表したシミュレーション結果を示す図表である（その２）。 スポット径と回折の影響を含んだ帯域特性との関係を表したシミュレーション結果を示す図表である（その３）。 ＭＥＭＳミラーの構成例１を示す正面図である。 図３に示すＭＥＭＳミラーにおける減衰量−帯域特性を示す図表である。 ＭＥＭＳミラーの構成例２を示す正面図である。 図５に示す構成をシミュレーションした結果を示す図表である。 反射減衰膜を用いて構成したマイクロミラーパッケージを示す斜視図である。 マイクロミラーパッケージを示す側断面図である。 光スイッチの構成を示す斜視図である。 光スイッチを示す側面図である。 出力光減衰の原理を説明する側面図である。 可動反射体からの反射光ビームのコリメータレンズへの入力位置を示す図である。 可動反射体への入射位置を示す図である。 可動反射体における反射光ビームを示す図である。 透過時の反射ビームのパワーを説明する図である。 減衰時の反射ビームのパワーを説明する図である。 回折の影響がない場合の帯域と減衰量の関係を示す図表である。 回折の影響による帯域と減衰量の関係を示す図表である。 回折の影響を含めた帯域と減衰量の関係を示す図表である。 横方向（波長分散方向）に角度を変化させた帯域特性のシミュレーション例を示す図表である。

符号の説明

１ 分光素子
２ 入出力光学系
３ 集光光学系
４ ＭＥＭＳミラー
１０ 光スイッチ
２０ コリメータレンズ
７０ 可動反射体（マイクロミラーパッケージ）

Claims (11)

1. 反射面の角度が可変なミラーにおいて、
   所定の側の端部の少なくとも一部に、中心部分に対して反射率を下げた部分を設けたことを特徴とするミラー。
2. 前記中心部分から所定の側の前記端部に向かうほど反射率が下がることを特徴とする請求項１に記載のミラー。
3. 反射面の角度が可変なミラーにおいて、
   所定の側の端部の近傍に切り欠き部または穴または凹部を設けたことを特徴とするミラー。
4. 前記ミラーに設けた前記切り欠きは、該ミラーの中心部分に向く方向に先端部を有し、該先端部に向かうほど切り欠きの面積が小さくなるよう形成されたことを特徴とする請求項３に記載のミラー。
5. 前記ミラーの所定の側の前記端部は、波長分散ユニットにより波長分散された光が並ぶ方向に対する端部であることを特徴とする請求項１または３に記載のミラー。
6. 反射面の角度が可変なミラーを備えたミラーユニットにおいて、
   中心部分にビームを照射した場合の照射部分における平均反射率に対して、前記ビームを前記中心部分から所定の側の前記端部の方向に平行移動して照射した場合に、該ビームの照射部分における平均反射率が下がるように形成されたことを特徴とするミラーユニット。
7. 反射面の角度が可変なミラーを備えたミラーユニットにおいて、
   所定の側の端部には、低反射率部が形成され、
   前記低反射率部は、前記中心部分に照射したビームを所定の側の前記端部の方向に移動させた場合に、前記反射面から該ビームがはみ出し始める前に、前記ビームが照射されるように形成されたことを特徴とするミラーユニット。
8. 反射面の角度が可変なミラーを備えたミラーユニットにおいて、
   前記ミラーに対する光の入出射位置に設けられ、前記ミラーの前記中心位置と前記端部とで異なる反射率を有する反射減衰膜を備えたことを特徴とするミラーユニット。
9. 波長多重光信号を分光する分光ユニットと、該分光ユニットで分散された光が入射される、反射面の角度可変なミラーと、該ミラーにより反射された反射光が入射される複数の出力ポートとを備え、該反射面の角度制御により前記複数の出力ポートのいずれかに反射光を選択的に出力可能な光スイッチにおいて、
   前記ミラーは、前記分散方向の所定の側の端部の少なくとも一部について、中心部分に対して反射率を下げた部分を設けた、または、前記中心部分から所定の側の前記端部に向かうほど反射率が下がるようにしたことを特徴とする光スイッチ。
10. 波長多重光信号を分光する分光ユニットと、該分光ユニットで分散された光が入射される、反射面の角度可変なミラーと、該ミラーにより反射された反射光が入射される複数の出力ポートとを備え、該反射面の角度制御により前記複数の出力ポートのいずれかに反射光を選択的に出力可能な光スイッチにおいて、
    前記ミラーは、前記分散方向の所定の側の端部の少なくとも一部に切り欠き部または穴または凹部を設けたことを特徴とする光スイッチ。
11. 前記ミラーを前記分散方向に角度制御することにより、前記出力ポートに導く反射光の減衰量を制御する機能を備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の光スイッチ。
    
    

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