JP2006276216A - 光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】 出力方路切替のための構成を複雑化させることなく装置規模を縮小させる。
【解決手段】 該第1反射部材4は、入出力ポート2,3と第2反射部材5との間を光学的に結合させ、回折格子部6は、入出力ポート2,3からの入力光を第1および第2反射部材4,5を介して入射されると、波長成分光を出力し、マイクロミラーアレイ7は、回折格子部6からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポート3,4の配置に対応して切り替え可能なマイクロミラー71〜73をそなえ、回折格子部6は更に、マイクロミラーアレイ7で切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して出力する一方、第2反射部材5を介して回折格子部6と光学的に結合されている第1反射部4およびマイクロミラーアレイ7が、回折格子部6に対して同じ側に配置される。
【選択図】 図1
【解決手段】 該第1反射部材4は、入出力ポート2,3と第2反射部材5との間を光学的に結合させ、回折格子部6は、入出力ポート2,3からの入力光を第1および第2反射部材4,5を介して入射されると、波長成分光を出力し、マイクロミラーアレイ7は、回折格子部6からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポート3,4の配置に対応して切り替え可能なマイクロミラー71〜73をそなえ、回折格子部6は更に、マイクロミラーアレイ7で切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して出力する一方、第2反射部材5を介して回折格子部6と光学的に結合されている第1反射部4およびマイクロミラーアレイ7が、回折格子部6に対して同じ側に配置される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、波長多重光伝送システム[WDM(Wavelength Division Multiplexing)システム]に適用される光スイッチに関するものであり、 特に、複数の入出力ポート(入力あるいは出力のどちらか片方は単数でもよい)を備え、入力された波長多重信号を波長ごとにいずれかの出力ポートに選択して出力できる機能をもつ光スイッチ(波長選択スイッチ)に関するものである。
図13は従来の光スイッチ102Aについて示す模式的上視図を示すものである(以下に示す特許文献1参照)。この図13に示す光スイッチ102Aは、入出力ユニット122,凹面鏡120,エバート(Ebert)型に配置された回折格子124およびMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーアレイ126をそなえている。入出力ユニット122は、例えば図14のように複数の光ファイバ132(この場合には4つの光ファイバ132A〜132D)、複数のコリメートレンズ134(この場合には4つのコリメートレンズ134A〜134D)およびレンズ136から構成される。
このように構成された光スイッチ102Aにおいては、複数の光ファイバ132のうちのいずれかからの波長多重された光ビーム(例えば光ファイバ132Aからの光ビーム)は、分光により波長ごとに出力方路が切り替えられて、例えば光ファイバ132B〜132Dのいずれかに出力することができるようになる。換言すれば、出力先の光ファイバ132B〜132Dにおいて出力すべき波長を選択する動作(波長選択動作)を行なうことができる。
たとえば、光ファイバ132Aに対応するコリメートレンズ134Aで平行ビームとなり、レンズ136で方向を変えられた後、凹面鏡120で反射され回折格子124に向かい、回折格子124で波長ごとに分離された後再び凹面鏡120で反射され、MEMSミラーアレイ126に向かう。
そして、MEMSミラーアレイ126は、波長ごとに分離された光ビームを個別に反射させる図示しないMEMSミラーをそなえるとともに、各MEMSミラーの角度を紙面に対して垂直な方向(即ち光ファイバ132A〜132Dの配列方向)に制御して、波長ごとの光ビームの反射方向を制御することが可能となる。MEMSミラーで反射された光は、上述の経路を逆向きに進行し、入出力ユニット122へ入射される波長ごとの光ビームの角度に応じて、ファイバ132B〜132Dのいずれかへ振り分けられる。これにより、波長選択動作が可能となる。
そして、MEMSミラーアレイ126は、波長ごとに分離された光ビームを個別に反射させる図示しないMEMSミラーをそなえるとともに、各MEMSミラーの角度を紙面に対して垂直な方向(即ち光ファイバ132A〜132Dの配列方向)に制御して、波長ごとの光ビームの反射方向を制御することが可能となる。MEMSミラーで反射された光は、上述の経路を逆向きに進行し、入出力ユニット122へ入射される波長ごとの光ビームの角度に応じて、ファイバ132B〜132Dのいずれかへ振り分けられる。これにより、波長選択動作が可能となる。
その他、本願発明に関連する公知技術としては、図15に示すような波長ルータ210がある(特許文献2参照)。図16は図15のA矢視図であって、波長ルータ210がそなえる光ファイバ212,215および逆反射体230(1…N)の配置関係について示すものである。
この図15に示す入力ファイバ212および出力ファイバ215は図13の入出力ユニット122に相当し、逆反射体230(1…N)はMEMSミラーアレイ126に相当するものであり、図16に示すように、これらの入力ファイバ212,出力ファイバ215および逆反射体230(1…N)の配列関係についても同様である。換言すれば、図15中における逆反射体230(1…N)は、紙面に平行な方向で並列配置され、入力ファイバ212,出力ファイバ215は紙面に垂直な方向で並列配置される。
この図15に示す入力ファイバ212および出力ファイバ215は図13の入出力ユニット122に相当し、逆反射体230(1…N)はMEMSミラーアレイ126に相当するものであり、図16に示すように、これらの入力ファイバ212,出力ファイバ215および逆反射体230(1…N)の配列関係についても同様である。換言すれば、図15中における逆反射体230(1…N)は、紙面に平行な方向で並列配置され、入力ファイバ212,出力ファイバ215は紙面に垂直な方向で並列配置される。
このように構成された波長ルータ210においては、入力ファイバ212から出力された光ビーム218はガラス体211中を伝搬し、ガラス体211の内壁をなす凹面鏡240で反射され、回折格子225で分光された後、再び凹面鏡240で反射され、波長ごとに複数の逆反射体230(1…N)に向かう。各逆反射体230(1…N)においては、分光された光ビームを反射する際に、その反射光の光軸を、光ファイバ215の配列方向に対応した方向235に平行移動させる。これにより、当該反射された光ビームを、凹面鏡240および回折格子225での再反射を介して出力先となる光ファイバ215(1…M)に結合させることができるようになっている。
図17は上述の各逆反射体230(1…N)の構成例について示すものである。逆反射体230(1…N)のそれぞれは、この図17において符号230eとして示す構成を有することができる。逆反射体230eは、プリズム269と、プリズム269の直角面にそれぞれ当接した2つのMEMSミラーアレイ262,263と、をそなえている。MEMSミラーアレイ263は、出力先の光ファイバ215(1…M)に反射光を結合させるためにM個のMEMSミラー266(1…M)が配置され、MEMSミラーアレイ262のMEMSミラー265は、凹面鏡240からの光ビームを上述のMEMSミラー266(1…M)のいずれかで反射させるように傾斜角度が制御される。
米国特許第6707959号
米国特許第6439728号
しかしながら、上述のごとき特許文献1に記載された光スイッチ102Aはサイズが比較的大きくなるという課題がある。
すなわち、回折格子124に入力された波長多重された光ビームは、分光されると波長多重された光ビームの入射方向とは異なる方向、即ち凹面鏡120の軸120Aについて入力光ビームとは異なる方向に出力される。このため、波長ごとの光ビームについて反射方向を切り替えるためのMEMSミラーアレイ126を、回折格子124について入出力ユニット122とは反対側に設ける必要がある。その結果、光スイッチ102Aをなす光学部材122,120,124,126を配置するために全体として比較的広いスペースを確保する必要が生じるため、光スイッチ102Aとしてのサイズが大きくなるのである。
すなわち、回折格子124に入力された波長多重された光ビームは、分光されると波長多重された光ビームの入射方向とは異なる方向、即ち凹面鏡120の軸120Aについて入力光ビームとは異なる方向に出力される。このため、波長ごとの光ビームについて反射方向を切り替えるためのMEMSミラーアレイ126を、回折格子124について入出力ユニット122とは反対側に設ける必要がある。その結果、光スイッチ102Aをなす光学部材122,120,124,126を配置するために全体として比較的広いスペースを確保する必要が生じるため、光スイッチ102Aとしてのサイズが大きくなるのである。
これに対し、特許文献2に記載された波長ルータ210においては、回折格子225に入力された波長多重された光ビームは、分光されると波長多重された光ビームの入射方向とほぼ同様の方向に反射させることができるので、図13に示すMEMSミラーアレイ126に対応する構成である逆反射体230を、入出力ユニット122に対応する構成である光ファイバ212,215と、回折格子225について同じ側に設けることができるようになるが、上述のごとく各逆反射体230において求められるMEMSミラーの数が増大するので、構成が複雑になり、部材自体の規模も大きくなるので、小型化に支障をきたす場合もあるほか、光ファイバ212,215と逆反射体230との間で配置位置の干渉が生じることも考えられる。
本発明は、出力方路切替のための構成を複雑化させることなく、装置規模を縮小させることができるようにした、光スイッチを提供することを目的とする。
このため、本発明の光スイッチは、並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、回折により入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、該第1反射部材は、該入出力ポートと該第2反射部材との間を光学的に結合させ、該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該入出力ポートからの入力光および該入出力ポートへの出力光について該第1反射部材と該回折格子部とを光学的に結合させるとともに、波長成分に分光された波長成分光については該回折格子部とマイクロミラーアレイとを光学的に結合させ、該回折格子部は、該入出力ポートからの入力光を該第1および第2反射部材を介して入射されると、該波長成分光を該出射光として出力し、該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイで切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、該出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して該出射光として出力する一方、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴としている。
また、好ましくは、該入出力ポートからの入力光が該第1反射部材に入力される前段において、該入力光のビーム径を拡げる光素子を介装する。
さらに、好ましくは、該回折格子部は、透過型回折格子と、該透過型回折格子を透過した光を反射させて当該透過型回折格子に戻す第3反射部材と、からなる。
また、本発明の光スイッチは、並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、該第1反射部材は、該入出力ポートからの入力光を該第2反射部材に向けて反射し、該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該第1反射部材からの該入力光を該回折格子部に向けて反射し、該回折格子部は、該第2反射部材からの該入力光を該入射光として入射されると、波長成分ごとに出射角度が異なる波長成分光を該出射光として出力し、該第2反射部材は更に、該回折格子部からの各波長成分光について該マイクロミラーアレイに向けて反射し、該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイからの反射光を第2反射部材を介して入射されて、該マイクロミラーで切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射し、該第2反射部材は更に、該回折格子部で波長成分が束ねられた光を出力光として該第1反射部材に向けて反射し、該第1反射部材は更に、該第2反射部材からの該出力光を、対応する入出力ポートへ導き、かつ、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴としている。
さらに、好ましくは、該回折格子部は、透過型回折格子と、該透過型回折格子を透過した光を反射させて当該透過型回折格子に戻す第3反射部材と、からなる。
また、本発明の光スイッチは、並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、該第1反射部材は、該入出力ポートからの入力光を該第2反射部材に向けて反射し、該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該第1反射部材からの該入力光を該回折格子部に向けて反射し、該回折格子部は、該第2反射部材からの該入力光を該入射光として入射されると、波長成分ごとに出射角度が異なる波長成分光を該出射光として出力し、該第2反射部材は更に、該回折格子部からの各波長成分光について該マイクロミラーアレイに向けて反射し、該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイからの反射光を第2反射部材を介して入射されて、該マイクロミラーで切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射し、該第2反射部材は更に、該回折格子部で波長成分が束ねられた光を出力光として該第1反射部材に向けて反射し、該第1反射部材は更に、該第2反射部材からの該出力光を、対応する入出力ポートへ導き、かつ、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴としている。
また、本発明の光スイッチは、湾曲した反射面を備えた湾曲反射部と、該反射面に対向する複数の可動ミラーをそなえたユニットと、前記湾曲反射部と、前記ユニットとの間に設けられ、前記湾曲した反射面に対向した反射面を備えた反射部と、前記反射部、前記湾曲反射部で順に反射された光について、波長に応じて異なる角度に方向付けして、前記湾曲反射部に与える波長分散ユニットと、を備え、前記反射部の前記反射面の側に設けられた複数のポートのうちのいずれかのポートから入力され、該反射部、前記湾曲反射部を介して前記波長分散ユニットに与えられることで波長分散された光の波長成分について、前記いずれかのポートと異なる方向に出力されるように前記可動ミラーアレーユニットのミラーの反射面を制御する制御部を備えたことを特徴としている。
このように、本発明の光スイッチによれば、第1反射部材により、出力方路切り替えのための構成を複雑化させることなく、装置規模を大幅に縮小させることができる利点がある。
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題,その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔A〕第1実施形態の説明
〔A1〕構成
図1は本発明の第1実施形態にかかる光スイッチ1を示す模式的上視図である。この図1に示す光スイッチ1は、入力された波長多重信号を波長ごとに任意の出力ポートに選択して出力できる機能をもつものであり、ファイバアレイ2,コリメートレンズアレイ3,凸面鏡4,凹面鏡5,回折格子6およびMEMSミラーアレイ7をそなえている。第1実施形態においては、具体例として3種類の中心波長λ1〜λ3を有する波長多重信号が一つの入力ポートから入力された場合に、これらの波長λ1〜λ3の成分を3つの出力ポートのうちのいずれかに出力することについて想定している。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題,その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔A〕第1実施形態の説明
〔A1〕構成
図1は本発明の第1実施形態にかかる光スイッチ1を示す模式的上視図である。この図1に示す光スイッチ1は、入力された波長多重信号を波長ごとに任意の出力ポートに選択して出力できる機能をもつものであり、ファイバアレイ2,コリメートレンズアレイ3,凸面鏡4,凹面鏡5,回折格子6およびMEMSミラーアレイ7をそなえている。第1実施形態においては、具体例として3種類の中心波長λ1〜λ3を有する波長多重信号が一つの入力ポートから入力された場合に、これらの波長λ1〜λ3の成分を3つの出力ポートのうちのいずれかに出力することについて想定している。
図2は、図1の光スイッチ1をなすファイバアレイ2,コリメートレンズアレイ3および凸面鏡4に着目して示す模式的正視図であり、図3(a)〜図3(c)は、光スイッチ1をなす光学系をレンズ光学系に置き換えた等価光学系を示すものであり、図3(a)は図1と同様の上視方向からみた光スイッチ1の等価光学系を、図3(b),図3(c)は図2と同様の正視方向からみた光スイッチの等価光学系を、それぞれ示すものである。即ち、図3(a)〜図3(c)において、凸面鏡4は凹レンズとして図示するとともに、凹面鏡5は凸レンズとして図示している。
ファイバアレイ2は、図2,図3(b),図3(c)に例示するように、複数(この場合は4つ)の光ファイバ21〜24が並列配置されものである。又、コリメートレンズアレイ3は、各光ファイバ21〜24と凸面鏡4との間を光学的に結合させるレンズ部であり、ファイバアレイ2をなす各光ファイバ21〜24の端面位置が焦点距離となるように並列配置されたコリメートレンズ31〜34からなるものである。尚、上述の光ファイバ21〜24およびコリメートレンズ31〜34は、図1においては紙面に垂直な方向に並列配置されていることになる。
そして、上述の複数の光ファイバ21〜24およびこれらに対応するコリメートレンズ31〜34の各対により、並列配置された4つの入出力ポートを構成することができる。尚、第1実施形態にかかる光スイッチ1においては、光ファイバ21およびコリメートレンズ31の対を入力ポート♯1とし、光ファイバ22〜24およびコリメートレンズ32〜34の各対を出力ポート♯2〜♯4としている。即ち、光ファイバ21から入力された光(入力光)はコリメートレンズ31で平行光とされて後段の凸面鏡4に出力される。
また、凸面鏡4は、凸面鏡5と、MEMSミラーアレイ7との間に設けられ、凹面鏡5の反射面に対向した反射面を備えた反射部である。更に、凸面鏡4は、入出力ポート♯1〜♯4をなすコリメートレンズ31〜34と凹面鏡5とを光学的に結合させる第1反射部材であり、コリメートレンズ31からの入力光を凹面鏡5に向けて反射させる。このとき、入力光を凸面鏡4で反射させることにより、図1に示すようにビーム径は拡大されるとともに、角度がついて伝搬する。具体的には、図1の上視方向からみて、入力光に対し反射角度αが付与されて凹面鏡5に出力され、図2,図3(b),図3(c)の正視方向からみて、凸面鏡4に対する入射位置に応じた反射角度βが付与されて凹面鏡5に出力される(反射光L21参照)。
さらに、凹面鏡5は、湾曲した反射面を備えた湾曲反射部であって、反射面が凸面鏡4,回折格子6よびMEMSミラーアレイ7に対向するように配置された第2反射部材であり、凸面鏡4からの光L21をコリメート光L31として回折格子6に向けて反射する。即ち、図3(b),図3(c)に示すように、角度βが付された入力光L21を、平行光とされた光L31として、回折格子6に向けて出力する。
また、回折格子(回折格子部)6は、凸面鏡4、凹面鏡5で順に反射された光について、波長に応じて異なる角度に方向付けして、凹面鏡5に与える波長分散ユニットである。この回折格子6は、凹面鏡5のほぼ焦点となる位置に配置されて、回折により入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義するもので、第1実施形態においてはリトロー(Littrow)配置用の反射型回折格子により構成される。具体的には、凹面鏡5からの光L31を入射されると、図1又は図3(a)〜図3(c)に示すように、波長成分λ1〜λ3ごとに出射角度が異なる波長成分光L411〜L413を出射光として出力し、凹面鏡5に戻す。
そして、凹面鏡5においては更に、回折格子6からの各波長成分光L411〜L413について反射させて[図1又は図3(a)〜図3(c)のL511〜L513参照]、MEMSミラーアレイ7をなすMEMSミラー71〜73の反射面をほぼ焦点として集光させるようになっている。
MEMSミラーアレイ(マイクロミラーアレイ)7は、凹面鏡5の反射面に対向する複数の可動ミラーであるMEMSミラー71〜73をそなえたユニットである。このMEMSミラーアレイ7におけるMEMSミラー71〜73についても、凹面鏡5のほぼ焦点位置に配置されている。MEMSミラー71〜73はそれぞれ、回折格子6からの波長成分光L511〜L513について反射するものであるが、反射面の傾斜角度を制御することにより、出力先となる入出力ポート♯2〜♯4の配置に対応して反射の方向が切り替えられた反射光L52〜L54とすることができるようになっている。尚、この反射の方向が切り替わる方向と、回折格子6において波長成分光L411〜L413が広がる方向と、は実質的に垂直となるような関係を持っている。
MEMSミラーアレイ(マイクロミラーアレイ)7は、凹面鏡5の反射面に対向する複数の可動ミラーであるMEMSミラー71〜73をそなえたユニットである。このMEMSミラーアレイ7におけるMEMSミラー71〜73についても、凹面鏡5のほぼ焦点位置に配置されている。MEMSミラー71〜73はそれぞれ、回折格子6からの波長成分光L511〜L513について反射するものであるが、反射面の傾斜角度を制御することにより、出力先となる入出力ポート♯2〜♯4の配置に対応して反射の方向が切り替えられた反射光L52〜L54とすることができるようになっている。尚、この反射の方向が切り替わる方向と、回折格子6において波長成分光L411〜L413が広がる方向と、は実質的に垂直となるような関係を持っている。
制御部9は、凸面鏡4の反射面の側に設けられた入力ポート♯1から入力され凸面鏡4凹面鏡5を介して回折格子6に与えられることで波長分散された光の波長成分について、上述の入力ポート♯1と異なる方向に出力されるようにMEMSミラーアレイ7のミラー71〜73の反射面を制御する。即ち、制御部9においては、ミラー71〜73の反射角度を個別に制御することにより、入力ポート♯1から入力された光について、回折格子6で波長分散された波長成分光L511〜L513ごとに、出力ポート♯2〜♯4のいずれかを出力先方路として設定することができるようになっている。
なお、図3(b)は、λ1〜λ3の波長成分光L511〜L513の出力先を出力ポート♯4とするために、MEMSミラー71〜73での反射光をL54としている場合について図示するもので、出力先を出力ポート♯2,♯3とする場合の光路(L52,L53参照)については図中点線にて図示している。又、図3(c)は、λ1〜λ3の波長成分光L511〜L513の出力先を出力ポート♯2とするために、MEMSミラー71〜73での反射光をL52としている場合について図示するもので、出力先を出力ポート♯3,♯4とする場合の光路(L53,L54参照)については図中点線にて図示している。
すなわち、MEMSミラー71〜73について図3(b)に示すような反射面の傾斜角度を与えて反射させることにより、各波長成分光凸面鏡4に入射される際に出力ポート♯4に結合する角度を有する光L24となるような反射角度を持つ反射光L54とすることができる。同様に、図3(c)に示すような反射面の傾斜角度を与えて反射させることにより、凸面鏡4に入射される際に出力ポート♯2に結合する角度を有する光L22となるような反射角度を持つ反射光L52とすることができる。
また、凹面鏡5では、MEMSミラー71〜73において反射角度が切り替えられた光L52〜L54をコリメート光L42〜L44として回折格子6に宛てて反射させる。更に、回折格子6においては、MEMSミラーアレイ7からの反射光を凹面鏡5を介して入射されて、MEMSミラー71〜73で切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射する[図3(a)〜図3(c)の光L32〜L34参照]。
凹面鏡5は更に、回折格子6で波長成分が束ねられた光L32〜L34を集光させて、出力光L22からL24として凸面鏡4に向けて反射する。そして、凸面鏡4は更に、凹面鏡5からの出力光L22〜L24を反射させることにより、対応する入出力ポート♯2〜♯4へ導くことができる。即ち、凹面鏡5からの出力光L22〜L24に対する反射光L12〜L14はそれぞれ、その凸面鏡4に対する入射角度に応じた互いに平行な光路を辿ることにより、互いに異なる出力ポート♯2〜♯4をなすコリメートレンズ32〜34に導かれる。
このとき、凸面鏡4の仮想的な焦点FPは、図2に示すように、MEMSミラー71〜73の反射面Pと同一平面上に実質的に存在するように(反射面P上にほぼ位置するように)配置されている。この凸面鏡4の仮想焦点FPが配置されるMEMSミラーアレイ7の平面上は、凹面鏡5の焦点距離にもほぼ該当するので、光L22〜L24に対する反射光L12〜L14の光軸を互いに平行とすることができるようになっている。
すなわち、凸面鏡4により、凸面鏡4と凹面鏡5との間を伝搬する光L21〜L24の角度変位を、MEMSミラー71〜73での角度変位に対応させることができるようになる。そして、上述の凸面鏡4は、入出力ポート側における光L11〜L14の光軸位置と、凹面鏡5側の光L21〜L24の角度変位と、を相互に変換する機能をそなえているということができる。
また、上述の凹面鏡5は、入力ポート♯1からの光および出力ポート♯2〜♯4への出力光について凸面鏡4と回折格子6とを光学的に結合させるとともに、波長成分に分光された波長成分光については回折格子6とマイクロミラーアレイとを光学的に結合させる機能を持つということができる。
具体的には、凸面鏡4で反射された入力光L21をコリメート光31として反射型の回折格子6に向けて反射させるとともに、回折格子6で波長成分が束ねられた光L32〜L34については出力光L22〜L24として凸面鏡4に出力する。一方、回折格子6で分光された波長成分光L411〜L413については、それぞれ上述の光L511〜L513としてMEMSミラー71〜73に向けて反射させるとともに、MEMSミラー71〜73で反射された光L52〜L54を、波長成分について集光された光L42〜L44として回折格子6に出力する。
具体的には、凸面鏡4で反射された入力光L21をコリメート光31として反射型の回折格子6に向けて反射させるとともに、回折格子6で波長成分が束ねられた光L32〜L34については出力光L22〜L24として凸面鏡4に出力する。一方、回折格子6で分光された波長成分光L411〜L413については、それぞれ上述の光L511〜L513としてMEMSミラー71〜73に向けて反射させるとともに、MEMSミラー71〜73で反射された光L52〜L54を、波長成分について集光された光L42〜L44として回折格子6に出力する。
〔A2〕作用効果
上述の構成による、本発明の第1実施形態にかかる光スイッチ1では、入力ポート♯1をなす光ファイバ21からの波長多重光は、コリメートレンズ31でコリメートビームL11とされて、凸面鏡4で反射することにより図1に示すようにビーム径が拡大されるとともに、図1,図2に示すように角度が付与された反射光L21として伝搬する。
上述の構成による、本発明の第1実施形態にかかる光スイッチ1では、入力ポート♯1をなす光ファイバ21からの波長多重光は、コリメートレンズ31でコリメートビームL11とされて、凸面鏡4で反射することにより図1に示すようにビーム径が拡大されるとともに、図1,図2に示すように角度が付与された反射光L21として伝搬する。
そして、凹面鏡5では入射される光L21をコリメートし、回折格子6では凹面鏡5からの光L31を反射することにより波長が分離された光ビームL411〜L413となる。この光ビームL411〜L413は、再度凹面鏡5で反射・集光されて、波長ごとに異なるMEMSミラー71〜73に向かう。各MEMSミラー71〜73で反射した光は同様の経路を逆向きに辿り、回折格子6で合波されて、MEMSミラー71〜73で設定される反射角度に応じた出力ファイバ22〜24へ向かう。
すなわち、MEMSミラー71〜73の角度を個別に制御することで、各波長の光は、個別に選択された出力ファイバ22〜24に向けることができるため、波長選択動作が実現する。
ところで、入出力ポート♯1〜♯4をなす光ファイバアレイ2およびコリメートレンズアレイ3は、凹面鏡5の焦点距離となる位置に配置する必要があるが、この入出力ポート♯1〜♯4を凸面鏡4を介装せずに凹面鏡5に光学的な結合をさせるようにすると、MEMSミラーアレイ7の配置位置と干渉が生じることになる。MEMSミラーアレイ7は、実際には図1に示すようにMEMSミラー71〜73の傾斜角度を制御するための電気回路部(制御部9)を含めてパッケージングされたMEMSミラーパッケージ7Aとして配置されることになるので、入出力ポート♯1〜♯4の配置位置をMEMSミラーパッケージ7Aと干渉させないようにすることが重要度を増す。
ところで、入出力ポート♯1〜♯4をなす光ファイバアレイ2およびコリメートレンズアレイ3は、凹面鏡5の焦点距離となる位置に配置する必要があるが、この入出力ポート♯1〜♯4を凸面鏡4を介装せずに凹面鏡5に光学的な結合をさせるようにすると、MEMSミラーアレイ7の配置位置と干渉が生じることになる。MEMSミラーアレイ7は、実際には図1に示すようにMEMSミラー71〜73の傾斜角度を制御するための電気回路部(制御部9)を含めてパッケージングされたMEMSミラーパッケージ7Aとして配置されることになるので、入出力ポート♯1〜♯4の配置位置をMEMSミラーパッケージ7Aと干渉させないようにすることが重要度を増す。
第1実施形態の光スイッチ1においては、第1反射部材としての凸面鏡4での反射を介装させることによって、入出力ポート♯1〜♯4および凹面鏡5を光学的に結合させているので、入出力ポート♯1〜♯4の配置位置に自由度を持たせ、図13に示す光スイッチよりもコンパクトな光スイッチを確実に構成することができる。
また、凸面鏡4は、位置・角度変換、即ち、光ファイバ21〜24に対して平行な光軸[図3(b),図3(c)のL11〜L14参照]と、それぞれ角度の異なる光軸(同図のL21〜L24参照)に変換することが可能となる。その結果、MEMSミラー71〜73の角度調節のみによって光軸を切り替えることが可能となり、図17に示すものに比べて、出力方路切り替えのための機構(符号230参照)を大幅にコンパクト化させることができ、全体として装置規模の縮小化を図ることができるようになる。
また、凸面鏡4は、位置・角度変換、即ち、光ファイバ21〜24に対して平行な光軸[図3(b),図3(c)のL11〜L14参照]と、それぞれ角度の異なる光軸(同図のL21〜L24参照)に変換することが可能となる。その結果、MEMSミラー71〜73の角度調節のみによって光軸を切り替えることが可能となり、図17に示すものに比べて、出力方路切り替えのための機構(符号230参照)を大幅にコンパクト化させることができ、全体として装置規模の縮小化を図ることができるようになる。
このように、本発明の第1実施形態によれば、第1反射部材としての凸面鏡4により、出力方路切り替えのための構成を複雑化させることなく、装置規模を大幅に縮小させることができる利点がある。
〔B〕第2実施形態の説明
図4は本発明の第2実施形態にかかる光スイッチ1Aを示す模式的上視図である。この図4に示す光スイッチ1Aは、回折格子部としての構成が前述の第1実施形態における光スイッチ1と異なっているが、これ以外の構成については基本的に同様である。尚、図4中、図1と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示すものであり、図中一点鎖線で囲ったB2部分は、同様に一点鎖線で囲ったB1部分(光ファイバアレイ2,コリメートレンズアレイ3および凸面鏡4)をA矢視方向から図示したものであり、前述の図2に相当するものである。
〔B〕第2実施形態の説明
図4は本発明の第2実施形態にかかる光スイッチ1Aを示す模式的上視図である。この図4に示す光スイッチ1Aは、回折格子部としての構成が前述の第1実施形態における光スイッチ1と異なっているが、これ以外の構成については基本的に同様である。尚、図4中、図1と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示すものであり、図中一点鎖線で囲ったB2部分は、同様に一点鎖線で囲ったB1部分(光ファイバアレイ2,コリメートレンズアレイ3および凸面鏡4)をA矢視方向から図示したものであり、前述の図2に相当するものである。
ここで、回折格子部6Aは、透過型の回折格子61をそなえるとともに、反射鏡62をそなえて構成されている。反射鏡62は、透過型回折格子61を透過した光を反射させて当該透過型回折格子61に戻す第3反射部材であり、凹面鏡5との間の光路長は、凹面鏡5の焦点距離にほぼ位置するように配置される。
前述の第1実施形態における光スイッチ1においては、反射型の回折格子6およびMEMSミラー71〜73を、いずれも凹面鏡5のほぼ焦点距離に相当する位置に配置する必要があるが、回折格子6とMEMSミラーパッケージ7Aとの配置位置の干渉が生じることも考えられる。
前述の第1実施形態における光スイッチ1においては、反射型の回折格子6およびMEMSミラー71〜73を、いずれも凹面鏡5のほぼ焦点距離に相当する位置に配置する必要があるが、回折格子6とMEMSミラーパッケージ7Aとの配置位置の干渉が生じることも考えられる。
第2実施形態のように、回折格子部6Aとして透過型回折格子61および反射鏡62をそなえることにより、回折格子61の部分で光路を内側に折り曲げるとともに、反射鏡62を、凸面鏡4その他光スイッチ1Aをなす光学的結合状態に支障が生じない位置に配置されて、光スイッチ1A全体としてのサイズの縮小化を進めている。即ち、回折格子61をMEMSミラーパッケージ7Aにぶつからずに配置できるようになり、全体光学系として、さらなる小型化が可能となる。
また、さらに、凹面鏡5からの波長多重光について分光された光を凹面鏡5に戻す際に、回折格子61を往復で2回通過させることになるため、分光した光がさらに分光され、波長分散角度も大きくなるので、回折格子61から凹面鏡5までの距離をも短くすることが可能となり、この点からもさらなる小型化が可能である。
このように、本発明の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態の場合と同様、第1反射部材としての凸面鏡4により、出力方路切り替えのための構成を複雑化させることなく、装置規模を大幅に縮小させることができる利点があるほか、回折格子部6Aとしての透過型回折格子61および反射鏡62により、光スイッチ1A全体としてのサイズを更に縮小化させることができる利点がある。
このように、本発明の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態の場合と同様、第1反射部材としての凸面鏡4により、出力方路切り替えのための構成を複雑化させることなく、装置規模を大幅に縮小させることができる利点があるほか、回折格子部6Aとしての透過型回折格子61および反射鏡62により、光スイッチ1A全体としてのサイズを更に縮小化させることができる利点がある。
〔C〕第3実施形態の説明
図5は本発明の第3実施形態にかかる光スイッチ1Bを示す模式的上視図である。この図5に示す光スイッチ1Bは、前述の図4に示す光スイッチ1Aに比して、回折格子部6Bをなす反射鏡62Bの構成が対応構成要素である図4の反射鏡62と異なるとともに、コリメートレンズアレイ3と凸面鏡4との間に、入力光のビーム径を拡げる光素子8が介装されている点が異なっている。尚、その他の構成については前述の第2実施形態の場合とほぼ同様であり、図5中、図4と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
図5は本発明の第3実施形態にかかる光スイッチ1Bを示す模式的上視図である。この図5に示す光スイッチ1Bは、前述の図4に示す光スイッチ1Aに比して、回折格子部6Bをなす反射鏡62Bの構成が対応構成要素である図4の反射鏡62と異なるとともに、コリメートレンズアレイ3と凸面鏡4との間に、入力光のビーム径を拡げる光素子8が介装されている点が異なっている。尚、その他の構成については前述の第2実施形態の場合とほぼ同様であり、図5中、図4と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
ここで、光素子8としては、回折格子部6Bにおいて入力光である波長多重光が分光される方向にビーム径が拡がるように、ビーム形状をガウシアンビームの形状から楕円化するものである。光素子8は、図5に例示するように、一対のアナモルフィックプリズム81,82からなるアナモルフィックプリズムペアにより構成することができるほか、シリンドリカルレンズを用いても構成することができる。
すなわち、MEMSミラー71〜73に入射される光のビーム径を、MEMS71〜73の配列方向について小さくすることで、光スイッチ1Bとしての通過する波長範囲の拡大、信号チャネル波長数の増加、チャネル波長間隔の狭隙化を図ることができる。光素子8は、凹面鏡5で集光させる前段階の光である、コリメートレンズアレイ3から凸面鏡4への光のビーム径を大きくしているので、MEMSミラー71〜73に入射される際の光のビーム径を上述のごとくMEMS71〜73の配列方向について小さくさせることができる。
一方、光ファイバ21〜24が配列した方向にはビーム径は拡大させないようにすることで、ポート間クロストークの発生を抑制させることができる。このように、光素子8においては、回折格子部6Bにおいて回折する方向(又はMEMSミラー71〜73の配列方向)にのみビーム径を拡大させることが望ましい。
また、反射鏡62Bは、この図5に示すように、λ/4波長板63の裏面に例えば誘電体多層膜等の反射体64がコーティングされてなるものであって、入射光に対して反射光の偏光成分を90度程度回転させる。これにより、回折格子61が有する回折効率の偏光依存性を低減させることができるようになっている。
また、反射鏡62Bは、この図5に示すように、λ/4波長板63の裏面に例えば誘電体多層膜等の反射体64がコーティングされてなるものであって、入射光に対して反射光の偏光成分を90度程度回転させる。これにより、回折格子61が有する回折効率の偏光依存性を低減させることができるようになっている。
すなわち、回折格子61は一般に偏光依存性を持ち、縦偏光と横偏光とで回折効率が異なるため、光スイッチ1Bに入力してくる光の偏光状態により、損失が異なる。第3実施形態における光スイッチ1Bでは、回折格子61で分光・合波を行なうが、回折格子61と(平面反射鏡である)反射体64との間にλ/4板63を配置することで、回折格子61を一度目に通過する際(凹面鏡5から反射体64の方向へ透過する際)の偏光状態と、二度目に通過する際(反射体64から凹面鏡5へ透過する際)の偏光状態を縦横回転させることが可能となるため、偏光状態に応じた損失特性を均一化させ、光スイッチ1Bとしての偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)について低減させることが可能となる。
このように、本発明の第3実施形態にかかる光スイッチ1Bによれば、前述の第2実施形態の場合と同様の利点があるほか、光素子8により、波長多重光が分光される方向に入力光のビーム径を拡げているので、MEMSミラー71〜73に入射される光のビーム径を、MEMS71〜73の配列方向について小さくさせることができ、光スイッチ1Bとしての通過する波長範囲の拡大、信号チャネル波長数の増加、チャネル波長間隔の狭隙化を図ることができる。
また、λ/4波長板63の裏面に形成された反射体64からなる反射鏡62Bにより、偏光状態に応じた損失特性を均一化させ、光スイッチ1Bとしての偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)について低減させることができる利点がある。
なお、上述の第1,第2実施形態における光スイッチ1,1Aにおいても、例えば図6に示すように、MEMSミラー71〜73および凹面鏡5の間の光路上において、例えばMEMSミラー71〜73における反射面の直前位置に、λ/4波長板91を介装させることとすれば、前述のλ/4波長板63の場合と同様に、回折格子61を一度目に通過する際(MEMSミラー71〜73に向けた波長ごとの光が回折格子6,61から出力される際)の偏光状態と、二度目に通過する際(MEMSミラー71〜73で反射された波長ごとの光が回折格子6,61で合波される際)の偏光状態を縦横回転させることが可能となるため、偏光状態に応じた損失特性を均一化させ、光スイッチ1Bとしての偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)について低減させることが可能となる。
なお、上述の第1,第2実施形態における光スイッチ1,1Aにおいても、例えば図6に示すように、MEMSミラー71〜73および凹面鏡5の間の光路上において、例えばMEMSミラー71〜73における反射面の直前位置に、λ/4波長板91を介装させることとすれば、前述のλ/4波長板63の場合と同様に、回折格子61を一度目に通過する際(MEMSミラー71〜73に向けた波長ごとの光が回折格子6,61から出力される際)の偏光状態と、二度目に通過する際(MEMSミラー71〜73で反射された波長ごとの光が回折格子6,61で合波される際)の偏光状態を縦横回転させることが可能となるため、偏光状態に応じた損失特性を均一化させ、光スイッチ1Bとしての偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)について低減させることが可能となる。
〔D〕各実施形態の変形例の説明
上述の各実施形態にかかる光スイッチ1,1A,1Bにおいては、凹面鏡5としては、図7に示すような、光学ガラス53の表面に反射膜54を蒸着した表面反射型凹面鏡51を用いているが、図8に示すような、光学透過部材である光学ガラス53の裏面に反射膜54を蒸着した裏面反射型凹面鏡52により構成することもできる。凹面鏡5を図8に示すような裏面反射型凹面鏡52で構成することによって、屈折角θ2を図6の場合(θ1)よりも小さくすることができるので、反射面における光軸の偏芯量が減少し、発生する収差を低減することが可能となる。
上述の各実施形態にかかる光スイッチ1,1A,1Bにおいては、凹面鏡5としては、図7に示すような、光学ガラス53の表面に反射膜54を蒸着した表面反射型凹面鏡51を用いているが、図8に示すような、光学透過部材である光学ガラス53の裏面に反射膜54を蒸着した裏面反射型凹面鏡52により構成することもできる。凹面鏡5を図8に示すような裏面反射型凹面鏡52で構成することによって、屈折角θ2を図6の場合(θ1)よりも小さくすることができるので、反射面における光軸の偏芯量が減少し、発生する収差を低減することが可能となる。
同様に、凸面鏡4としては、図9に示すように、光学透過部材である光学ガラス43の表面(コリメートレンズ31からの入力光が入射される側の面)に反射膜44を形成した表面鏡41により構成することができるほか、図10に示すように、表面を凹面とし裏面を平面としたガラス部材43aの裏面に反射膜44aを形成した光学部材4Aにより構成することとしてもよい。
さらに、凹面鏡5が凸面鏡4,回折格子6(61)およびMEMSミラー71〜73と対向する面の形状としては、例えば、球面、放物面、非球面、自由曲面など、いずれの場合も可能である。
また、上述の各実施形態にかかる光スイッチ1,1A,1Bにおいては、この凹面鏡5で反射された光L511〜L513が集光する位置は、いわゆる像面湾曲のため、厳密には光軸と垂直にはならない。図11は、凹面鏡5がMEMSミラー71〜73と対向する面を球面とした場合における像面湾曲IPについて例示している。このような像面湾曲は、光スイッチ1,1A,1Bとしての通過帯域の中心波長ずれの原因となる。
また、上述の各実施形態にかかる光スイッチ1,1A,1Bにおいては、この凹面鏡5で反射された光L511〜L513が集光する位置は、いわゆる像面湾曲のため、厳密には光軸と垂直にはならない。図11は、凹面鏡5がMEMSミラー71〜73と対向する面を球面とした場合における像面湾曲IPについて例示している。このような像面湾曲は、光スイッチ1,1A,1Bとしての通過帯域の中心波長ずれの原因となる。
このような通過帯域の中心波長ずれを低減させるには、像面湾曲の傾きにあわせて、MEMSミラーパッケージ7Aを傾けて配置して、各光L511〜L513が集光する位置でMEMSミラー71〜73の反射面を配置することができる。あるいは、例えば図12に示すように、凹面鏡5でMEMSミラー71〜73側に向けて反射される波長成分光についての像面湾曲を補正する光学部材としての光学ガラス92を、凹面鏡5とMEMSミラー71〜73との間の光路上に介装することとしてもよい。
この光学ガラス92は、光路長を補正するための曲面あるいは曲線を直線で近似したクサビ形状を有するもので、この光学ガラス92を例えばMEMSミラー71〜73の反射面の直前に配置することで、光路長のずれを低減することが可能となる。
すなわち、光学ガラス92の厚みをd、屈折率をnとすると、光学的距離はndとなることから、光学ガラス92を、各光L511〜L513が通過する位置に応じて補正すべき光学的距離に対応した厚みを持たせ、これを例えばMEMSミラー71〜73の反射面の直前に配置することで、像面湾曲を低減させることができる(図12の像面IP′参照)。従って、この光路長のずれを低減させ、光スイッチ1,1A,1Bとしての通過帯域の中心波長ずれを低減させることができる。
すなわち、光学ガラス92の厚みをd、屈折率をnとすると、光学的距離はndとなることから、光学ガラス92を、各光L511〜L513が通過する位置に応じて補正すべき光学的距離に対応した厚みを持たせ、これを例えばMEMSミラー71〜73の反射面の直前に配置することで、像面湾曲を低減させることができる(図12の像面IP′参照)。従って、この光路長のずれを低減させ、光スイッチ1,1A,1Bとしての通過帯域の中心波長ずれを低減させることができる。
また、MEMSミラー71〜73は、波長間隔に合わせて配置する必要があるが、回折格子6,61自体の分散角の非線形性や、凹面鏡5の形状によって、波長ごとの集光位置は異なるため、集光位置にあわせてMEMSミラー71〜73のピッチを決めることで、通過帯域の中心波長ずれを低減することが可能となる。
〔E〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することは可能である。
〔E〕その他
上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することは可能である。
たとえば、上述の第3実施形態における光素子8は、上述の第1,第2実施形態における光スイッチ1,1A又は図7,図9に示す各変形例に適宜組み合わせて実施することが可能である。
さらに、(入力ポート数)×(出力ポート数)の構成については、1×3の構成に限定されるものではなく、1×NあるいはN×1の構成とすることも可能である。更に、光ファイバアレイ2およびコリメートアレイ3をマトリクス状に配列するとともに、対応してMEMSミラーアレイ7をなすMEMSミラーについてもマトリクス状に配列することで、N×M(N,Mは任意の自然数)の構成とすることも可能である。
さらに、(入力ポート数)×(出力ポート数)の構成については、1×3の構成に限定されるものではなく、1×NあるいはN×1の構成とすることも可能である。更に、光ファイバアレイ2およびコリメートアレイ3をマトリクス状に配列するとともに、対応してMEMSミラーアレイ7をなすMEMSミラーについてもマトリクス状に配列することで、N×M(N,Mは任意の自然数)の構成とすることも可能である。
また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置について製造することは可能である。
〔F〕付記
(付記1)
並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、回折により入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートと該第2反射部材との間を光学的に結合させ、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該入出力ポートからの入力光および該入出力ポートへの出力光について該第1反射部材と該回折格子部とを光学的に結合させるとともに、波長成分に分光された波長成分光については該回折格子部とマイクロミラーアレイとを光学的に結合させ、
該回折格子部は、該入出力ポートからの入力光を該第1および第2反射部材を介して入射されると、該波長成分光を該出射光として出力し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイで切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、該出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して該出射光として出力する一方、
該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
〔F〕付記
(付記1)
並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、回折により入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートと該第2反射部材との間を光学的に結合させ、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該入出力ポートからの入力光および該入出力ポートへの出力光について該第1反射部材と該回折格子部とを光学的に結合させるとともに、波長成分に分光された波長成分光については該回折格子部とマイクロミラーアレイとを光学的に結合させ、
該回折格子部は、該入出力ポートからの入力光を該第1および第2反射部材を介して入射されると、該波長成分光を該出射光として出力し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイで切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、該出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して該出射光として出力する一方、
該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
(付記2)
該第2反射部材が凹面鏡により構成されるとともに、該マイクロミラーアレイおよび該回折格子部が、該凹面鏡の実質的な焦点位置となるように配置されていることを特徴とする付記1記載の光スイッチ。
(付記3)
該第1反射部材が凸面鏡により構成されるとともに、該凸面鏡が、該マイクロミラーアレイと同一平面上に仮想焦点位置を持つように配置されていることを特徴とする付記2記載の光スイッチ。
該第2反射部材が凹面鏡により構成されるとともに、該マイクロミラーアレイおよび該回折格子部が、該凹面鏡の実質的な焦点位置となるように配置されていることを特徴とする付記1記載の光スイッチ。
(付記3)
該第1反射部材が凸面鏡により構成されるとともに、該凸面鏡が、該マイクロミラーアレイと同一平面上に仮想焦点位置を持つように配置されていることを特徴とする付記2記載の光スイッチ。
(付記4)
該凹面鏡が、光学透過部材の裏面に反射手段を形成した裏面鏡であることを特徴とする付記2記載の光スイッチ。
(付記5)
該凸面鏡が、光学透過部材の裏面に反射手段を形成した裏面鏡であることを特徴とする付記3記載の光スイッチ。
該凹面鏡が、光学透過部材の裏面に反射手段を形成した裏面鏡であることを特徴とする付記2記載の光スイッチ。
(付記5)
該凸面鏡が、光学透過部材の裏面に反射手段を形成した裏面鏡であることを特徴とする付記3記載の光スイッチ。
(付記6)
該入出力ポートからの入力光が該第1反射部材に入力される前段において、該入力光のビーム径を拡げる光素子が介装されたことを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記7)
該複数の入出力ポートは、並列配置された複数の光ファイバと、各光ファイバと該第1反射部材との間を光学的に結合させるレンズ部と、からなることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項記載の光スイッチ。
該入出力ポートからの入力光が該第1反射部材に入力される前段において、該入力光のビーム径を拡げる光素子が介装されたことを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記7)
該複数の入出力ポートは、並列配置された複数の光ファイバと、各光ファイバと該第1反射部材との間を光学的に結合させるレンズ部と、からなることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記8)
該回折格子部は、反射型回折格子からなることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記9)
該回折格子部は、透過型回折格子と、該透過型回折格子を透過した光を反射させて当該透過型回折格子に戻す第3反射部材と、からなることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ。
該回折格子部は、反射型回折格子からなることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記9)
該回折格子部は、透過型回折格子と、該透過型回折格子を透過した光を反射させて当該透過型回折格子に戻す第3反射部材と、からなることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記10)
該第3反射部材が、λ/4波長板の裏面に反射体が形成されてなることを特徴とする、付記9記載の光スイッチ。
(付記11)
該波長成分光についての該マイクロミラーアレイと該回折格子部との間の光路上に、λ/4波長板が介装されたことを特徴とする付記1〜9のいずれか1項記載の光スイッチ。
該第3反射部材が、λ/4波長板の裏面に反射体が形成されてなることを特徴とする、付記9記載の光スイッチ。
(付記11)
該波長成分光についての該マイクロミラーアレイと該回折格子部との間の光路上に、λ/4波長板が介装されたことを特徴とする付記1〜9のいずれか1項記載の光スイッチ。
(付記12)
該第2反射部材が凹面鏡により構成されるとともに、該第2反射部材で該マイクロミラーアレイ側に向けて反射される波長成分光についての像面湾曲を補正する光学部材が、該第2反射部材と該マイクロミラーアレイとの間の光路上に介装されたことを特徴とする付記1記載の光スイッチ。
該第2反射部材が凹面鏡により構成されるとともに、該第2反射部材で該マイクロミラーアレイ側に向けて反射される波長成分光についての像面湾曲を補正する光学部材が、該第2反射部材と該マイクロミラーアレイとの間の光路上に介装されたことを特徴とする付記1記載の光スイッチ。
(付記13)
並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートからの入力光を該第2反射部材に向けて反射し、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該第1反射部材からの該入力光を該回折格子部に向けて反射し、
該回折格子部は、該第2反射部材からの該入力光を該入射光として入射されると、波長成分ごとに出射角度が異なる波長成分光を該出射光として出力し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部からの各波長成分光について該マイクロミラーアレイに向けて反射し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイからの反射光を第2反射部材を介して入射されて、該マイクロミラーで切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部で波長成分が束ねられた光を出力光として該第1反射部材に向けて反射し、
該第1反射部材は更に、該第2反射部材からの該出力光を、対応する入出力ポートへ導き、
かつ、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートからの入力光を該第2反射部材に向けて反射し、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該第1反射部材からの該入力光を該回折格子部に向けて反射し、
該回折格子部は、該第2反射部材からの該入力光を該入射光として入射されると、波長成分ごとに出射角度が異なる波長成分光を該出射光として出力し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部からの各波長成分光について該マイクロミラーアレイに向けて反射し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイからの反射光を第2反射部材を介して入射されて、該マイクロミラーで切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部で波長成分が束ねられた光を出力光として該第1反射部材に向けて反射し、
該第1反射部材は更に、該第2反射部材からの該出力光を、対応する入出力ポートへ導き、
かつ、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
(付記14)
湾曲した反射面を備えた湾曲反射部と、
該反射面に対向する複数の可動ミラーをそなえたユニットと、
前記湾曲反射部と、前記ユニットとの間に設けられ、前記湾曲した反射面に対向した反射面を備えた反射部と、
前記反射部、前記湾曲反射部で順に反射された光について、波長に応じて異なる角度に方向付けして、前記湾曲反射部に与える波長分散ユニットと、
を備え、
前記反射部の前記反射面の側に設けられた複数のポートのうちのいずれかのポートから入力され、該反射部、前記湾曲反射部を介して前記波長分散ユニットに与えられることで波長分散された光の波長成分について、前記いずれかのポートと異なる方向に出力されるように前記可動ミラーアレーユニットのミラーの反射面を制御する制御部を備えた、
ことを特徴とする光スイッチ。
湾曲した反射面を備えた湾曲反射部と、
該反射面に対向する複数の可動ミラーをそなえたユニットと、
前記湾曲反射部と、前記ユニットとの間に設けられ、前記湾曲した反射面に対向した反射面を備えた反射部と、
前記反射部、前記湾曲反射部で順に反射された光について、波長に応じて異なる角度に方向付けして、前記湾曲反射部に与える波長分散ユニットと、
を備え、
前記反射部の前記反射面の側に設けられた複数のポートのうちのいずれかのポートから入力され、該反射部、前記湾曲反射部を介して前記波長分散ユニットに与えられることで波長分散された光の波長成分について、前記いずれかのポートと異なる方向に出力されるように前記可動ミラーアレーユニットのミラーの反射面を制御する制御部を備えた、
ことを特徴とする光スイッチ。
1,1A,1B,102A 光スイッチ
2 光ファイバアレイ
21〜24 光ファイバ
3 コリメートレンズアレイ
31〜34 コリメートレンズ
4 凸面鏡(第1反射部材)
4A〜4C 光学部材(第1反射部材)
41 表面鏡
42 裏面鏡
43 光学ガラス
43a〜43c ガラス部材
44,44a〜44c 反射膜
5 凹面鏡(第2反射部材)
51 表面反射型凹面鏡
52 裏面反射型凹面鏡
53 光学ガラス
54 反射膜
6 反射型回折格子(回折格子部)
6A,6B 回折格子部
61 透過型回折格子
62,62B 反射鏡(第3反射部材)
63,91 λ/4波長板
64 反射膜
7 MEMSミラーアレイ
7A MEMSミラーパッケージ
71〜73 MEMSミラー
8 光素子
9 制御部
81,82 アナモルフィックプリズム
120 凹面鏡
122 入出力ユニット
124 回折格子
126 MEMSミラーアレイ
132,132A〜132D 光ファイバ
134,134A〜134D コリメートレンズ
136 レンズ
210 波長ルータ
211 ガラス体
212,215 光ファイバ
225 回折格子
230,230e 逆反射体
240 凹面鏡
262,263 MEMSミラーアレイ
265,266 MEMSミラー
269 プリズム
2 光ファイバアレイ
21〜24 光ファイバ
3 コリメートレンズアレイ
31〜34 コリメートレンズ
4 凸面鏡(第1反射部材)
4A〜4C 光学部材(第1反射部材)
41 表面鏡
42 裏面鏡
43 光学ガラス
43a〜43c ガラス部材
44,44a〜44c 反射膜
5 凹面鏡(第2反射部材)
51 表面反射型凹面鏡
52 裏面反射型凹面鏡
53 光学ガラス
54 反射膜
6 反射型回折格子(回折格子部)
6A,6B 回折格子部
61 透過型回折格子
62,62B 反射鏡(第3反射部材)
63,91 λ/4波長板
64 反射膜
7 MEMSミラーアレイ
7A MEMSミラーパッケージ
71〜73 MEMSミラー
8 光素子
9 制御部
81,82 アナモルフィックプリズム
120 凹面鏡
122 入出力ユニット
124 回折格子
126 MEMSミラーアレイ
132,132A〜132D 光ファイバ
134,134A〜134D コリメートレンズ
136 レンズ
210 波長ルータ
211 ガラス体
212,215 光ファイバ
225 回折格子
230,230e 逆反射体
240 凹面鏡
262,263 MEMSミラーアレイ
265,266 MEMSミラー
269 プリズム
Claims (5)
- 並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、回折により入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートと該第2反射部材との間を光学的に結合させ、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該入出力ポートからの入力光および該入出力ポートへの出力光について該第1反射部材と該回折格子部とを光学的に結合させるとともに、波長成分に分光された波長成分光については該回折格子部とマイクロミラーアレイとを光学的に結合させ、
該回折格子部は、該入出力ポートからの入力光を該第1および第2反射部材を介して入射されると、該波長成分光を該出射光として出力し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイで切り替えられた波長成分光の反射の方向をもとに、該出力光を、出力先となる入出力ポートの配置に対応して該出射光として出力する一方、
該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。 - 該入出力ポートからの入力光が該第1反射部材に入力される前段において、該入力光のビーム径を拡げる光素子が介装されたことを特徴とする、請求項1記載の光スイッチ。
- 該回折格子部は、透過型回折格子と、該透過型回折格子を透過した光を反射させて当該透過型回折格子に戻す第3反射部材と、からなることを特徴とする請求項1または2記載の光スイッチ。
- 並列に配置された複数の入出力ポートと、第1,第2反射部材と、入射光波長成分に対する出射光の出射角度を定義する回折格子部と、マイクロミラーアレイと、をそなえ、
該第1反射部材は、該入出力ポートからの入力光を該第2反射部材に向けて反射し、
該第2反射部材は、反射面が該第1反射部材,該回折格子部および該マイクロミラーアレイに対向するように配置され、該第1反射部材からの該入力光を該回折格子部に向けて反射し、
該回折格子部は、該第2反射部材からの該入力光を該入射光として入射されると、波長成分ごとに出射角度が異なる波長成分光を該出射光として出力し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部からの各波長成分光について該マイクロミラーアレイに向けて反射し、
該マイクロミラーアレイは、該回折格子部からの波長成分光のそれぞれについて反射するとともに、当該反射の方向を出力先となる入出力ポートの配置に対応して切り替え可能なマイクロミラーをそなえ、
該回折格子部は更に、該マイクロミラーアレイからの反射光を第2反射部材を介して入射されて、該マイクロミラーで切り替えられた反射方向に応じて、波長成分を束ねて出射し、
該第2反射部材は更に、該回折格子部で波長成分が束ねられた光を出力光として該第1反射部材に向けて反射し、
該第1反射部材は更に、該第2反射部材からの該出力光を、対応する入出力ポートへ導き、
かつ、該第2反射部材を介して該回折格子部と光学的に結合されている該第1反射部および該マイクロミラーアレイが、該回折格子部に対して同じ側に配置されていることを特徴とする光スイッチ。 - 湾曲した反射面を備えた湾曲反射部と、
該反射面に対向する複数の可動ミラーをそなえたユニットと、
前記湾曲反射部と、前記ユニットとの間に設けられ、前記湾曲した反射面に対向した反射面を備えた反射部と、
前記反射部、前記湾曲反射部で順に反射された光について、波長に応じて異なる角度に方向付けして、前記湾曲反射部に与える波長分散ユニットと、
を備え、
前記反射部の前記反射面の側に設けられた複数のポートのうちのいずれかのポートから入力され、該反射部、前記湾曲反射部を介して前記波長分散ユニットに与えられることで波長分散された光の波長成分について、前記いずれかのポートと異なる方向に出力されるように前記可動ミラーアレーユニットのミラーの反射面を制御する制御部を備えた、
ことを特徴とする光スイッチ。
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