JP2006284740A - 波長選択スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長多重された光信号が入力されるN本の入力ファイバ101と、入力ファイバ101から出射された光を、波長別に複数(M)分離して出射させる波長分散素子104と、波長分散素子104により分散された光が入射され、入力ファイバ101と、波長分散素子104により分離された光の数(M)に対応したN×Mの個数を有し、入射した光の反射方向を角度変更自在な微小ミラー107を備えたMEMS基板106aと、MEMS基板106aと同じN×Mの個数を有し、MEMS基板106aによって反射された光を選択した出力ポート102から出力させるために角度変更自在な微小ミラー107を備えたMEMS基板106bと、を備える。
【選択図】 図1−1
Description
図1−1は、本発明にかかる波長選択スイッチの実施の形態1の構成例を示す図である。波長選択スイッチ100は、入力ポートを構成するN本の入力ファイバ101と、出力ポートを構成するN本の出力ファイバ102をY方向に並べて配置し、凸レンズ103と、波長分散素子としての回折格子104(反射型、透過型いずれでも可能)と、凸レンズ105を光軸(Z方向)上に配置し、さらに光軸の延長線上にはミラーアレイとしてのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)基板106(106a、106b)を備える。N本の入力ファイバ101と、N本の出力ファイバ102は、それぞれ、N個の入力ポートと、N個の出力ポートに対応する。
実施の形態2の構成は、MEMS基板上にビームウエストを設定した構成である。図4−1は、本発明にかかる波長選択スイッチの実施の形態2の構成例を示す図である。波長選択スイッチ400は、2枚のMEMS基板106(106a、106b)上で、ビームウエストを設定した構成である。波長変換スイッチ400は、N本の入力ファイバ101と、N本の出力ファイバ102をY方向に並べて配置し、凸レンズ103と、回折格子104と、凸レンズ105を光軸(Z方向)上に配置する。
図5−1は、本発明にかかる波長選択スイッチの実施の形態3の構成例を示す図である。図5−2は、波長選択スイッチの側面図、図5−3は、波長選択スイッチの上面図である。波長選択スイッチ500は、N本の入力ファイバ101と、N本の出力ファイバ102をY方向に配置し、凸レンズ103と、回折格子104と、凸レンズ105と、MEMS基板106を光軸上に配置した構成を有する。ここで、入力側のMEMS106aの面と、出力側のMEMS106bの面は同一平面となるように、また光軸に対して直交するように(Y方向に沿って)配置している。MEMS基板106は、図1−1に示したものと同様の構成である。なお、図5−3にM個のチャネル(λ1〜λM)の分離方向を示してある。
図6−1は、本発明にかかる波長選択スイッチの実施の形態4の構成例を示す図である。波長選択スイッチ600は、N本の入力ファイバ101と、N本の出力ファイバ102をY方向に並べて配置し、個々のファイバ(ポート)毎に個別の球レンズを配置したレンズアレイ601と、回折格子103と、個々のファイバ毎に焦点異なるレンズ602を光軸(Z方向)上に配置する。さらに光軸の延長線上にMEMS基板106(106a、106b)を光軸に対して45度傾けて配置する。
図9−1は、本発明にかかる波長選択スイッチの実施の形態5の構成例を示す図である。図示するような座標軸において、波長選択スイッチ900は、N本の入力ファイバ101と、N本の出力ファイバ102と、凸レンズ103と、回折格子104と、凸レンズ105を光軸(Z方向)上に配置する。さらに光軸(Z方向)の延長線上には、MEMS基板106aとMEMS基板106bを、互いが同一平面上となるように配置する。MEMS基板106の垂線上に、凸レンズ603と、全反射ミラー604をMEMS基板106a基板106と平行に備える。また、上述した光学部品は、全てY方向に対して同一の角度に傾けた配置により構成される。MEMS基板106は、図1−1に示したものと同様の構成および機能を有する。
図10は、フラット反射の原理を説明する図である。入力側のMEMS基板106aに入射された光は、MEMS基板106a上の微小ミラー107の可変角度θi(MEMS基板106と微小ミラー107のなす角)の変化より反射面1000のどの位置(反射点Yr)に入射されるかが定まり、その関係は、レンズ焦点距離をfとすると、Yr=f・θiで表される。反射面1000がフラットな場合、反射面1000のどの部分に反射点を持ってきても、反射されるビームは、レンズ1001の中心軸と対称な微小ミラー107にしか向かわない。したがって、任意のスイッチングができないことになる。
複数の前記入力ポートからそれぞれ出射された光を、前記入力ポートの配置方向と異なる角度を有する方向に沿って波長別に複数(M)分離して出射させる第1の波長分散素子と、
前記入力ポートの数(N)と、前記第1の波長分散素子により分離された光の数(M)に対応したN×Mの個数を有し、入射した光の反射方向を角度変更自在な微小ミラーを備えた第1のミラーアレイと、からなる入力側の光学系と、
前記第1のミラーアレイと同じN×Mの個数を有する微小ミラーを備え、前記第1のミラーアレイによって反射された光が入射され、入射した光を選択した出力ポートから出力させるために角度変更自在な微小ミラーを備えた第2のミラーアレイと、
前記第2のミラーアレイから出射された各波長別の光を合波し、選択された出力ポートに出射させる第2の波長分散素子と、
前記第2の波長分散素子を通過した光が入射され、所定の配置方向を有して配置された複数(N)の出力ポートと、からなる出力側の光学系と、
を備え、前記複数の入力ポートから入力された光の光路を任意の波長毎に前記複数の出力ポートから出力することを特徴とする波長選択スイッチ。
前記第2の波長分散素子は、前記第1の波長分散素子と共用することを特徴とする付記1に記載の波長選択スイッチ。
前記第2のレンズは、前記第1のミラーアレイの前記微小ミラーに対する入射光を集光させることを特徴とする付記3に記載の波長選択スイッチ。
前記第1のミラーアレイから反射された光と、前記第2のミラーアレイに入射される光の光路とを連続させる光路を形成する反射光学系をさらに設けたことを特徴とする付記2〜8のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
前記反射光学系は、前記光軸に対して直交する方向に配置されたレンズと、反射ミラーとからなることを特徴とする付記10に記載の波長選択スイッチ。
前記反射光学系は、前記第1の波長分散素子の面のうち前記光を分離させる回折面を除く面に形成された反射ミラーであることを特徴とする付記10に記載の波長選択スイッチ。
4 ミラーアレイ
5 複数の出力光ポート
100,120,130,400,500,600,610,620,900 波長選択スイッチ
101 入力ファイバ
102 出力ファイバ
103,105,401,603 凸レンズ
2,12,104 回折格子
106a,106b,605 MEMS基板
107 微小ミラー
200 小型凸レンズ
402,604 全反射ミラー
601 レンズアレイ
3,602 レンズ
1101 曲面ミラー
Claims (10)
- 波長多重された光信号がそれぞれ入力され、所定の配置方向を有して配置された複数(N)の入力ポートと、
複数の前記入力ポートからそれぞれ出射された光を、前記入力ポートの配置方向と異なる角度を有する方向に沿って波長別に複数(M)分離して出射させる第1の波長分散素子と、
前記入力ポートの数(N)と、前記第1の波長分散素子により分離された光の数(M)に対応したN×Mの個数を有し、入射した光の反射方向を角度変更自在な微小ミラーを備えた第1のミラーアレイと、からなる入力側の光学系と、
前記第1のミラーアレイと同じN×Mの個数を有する微小ミラーを備え、前記第1のミラーアレイによって反射された光が入射され、入射した光を選択した出力ポートから出力させるために角度変更自在な微小ミラーを備えた第2のミラーアレイと、
前記第2のミラーアレイから出射された各波長別の光を合波し、選択された出力ポートに出射させる第2の波長分散素子と、
前記第2の波長分散素子を通過した光が入射され、所定の配置方向を有して配置された複数(N)の出力ポートと、からなる出力側の光学系と、
を備え、前記複数の入力ポートから入力された光の光路を任意の波長毎に前記複数の出力ポートから出力することを特徴とする波長選択スイッチ。 - 前記入力側の光学系と、前記出力側の光学系とが前記第1のミラーアレイおよび第2のミラーアレイを一端として折り返す形で配置され、
前記第2の波長分散素子は、前記第1の波長分散素子と共用することを特徴とする請求項1に記載の波長選択スイッチ。 - 前記入力ポートおよび前記出力ポートの配置方向と、前記第1の波長分散素子および第2の波長分散素子による光の分離方向とが互いに直交することを特徴とする請求項1または2に記載の波長選択スイッチ。
- 前記第1のミラーアレイおよび第2のミラーアレイは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により形成されたMEMSミラーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
- 前記第1のミラーアレイと、前記第2のミラーアレイとを、前記光の光軸を中心として互いの面が45度となるように対称位置に配置したことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
- 前記第1のミラーアレイと、前記第2のミラーアレイは、互いの面が同一平面となるよう配置され、
前記第1のミラーアレイから反射された光と、前記第2のミラーアレイに入射される光の光路とを連続させる光路を形成する反射光学系をさらに設けたことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。 - 前記第1のミラーアレイと、前記第2のミラーアレイは、互いの面が同一平面となりかつ前記光の光軸に対して45度の角度を有して配置され、
前記反射光学系は、前記光軸に対して直交する方向に配置されたレンズと、反射ミラーとからなることを特徴とする請求項6に記載の波長選択スイッチ。 - 前記入力側の光学系および前記出力側の光学系を構成する前記入力ポートと、前記出力ポートと、前記第1の波長分散素子と、前記第1のレンズと、前記第2のレンズのそれぞれの傾き角度を、前記入力側および出力側のミラーアレイが有する光軸に対する傾き角度に一致させて配置したことを特徴とする請求項7に記載の波長選択スイッチ。
- 前記第1のミラーアレイと、前記第2のミラーアレイは、互いの面が同一平面となりかつ前記光の光軸に対して直交する角度を有するよう配置され、
前記反射光学系は、前記第1の波長分散素子の面のうち前記光を分離させる回折面を除く面に形成された反射ミラーであることを特徴とする請求項6に記載の波長選択スイッチ。 - 前記反射光学系に設けられる反射ミラーの反射面は、前記ミラーアレイの微小ミラーの変更角度に対応して所定の曲率を有する曲面反射面であることを特徴とする請求項7に記載の波長選択スイッチ。
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