JP2007316628A - 光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力ポート(光ファイバ61)と第1、第2の出力ポート(光ファイバ62,63)との光結合がアクチュエータによるミラーの駆動によって切り換えられる光スイッチにおいて、第1、第2の出力ポートを入力ポートを挟んで反対側に、互いに鋭角をなして配置し、第1のミラー面35aを介して入力ポートと第1の出力ポートとが光結合され、第2のミラー面36aを介して入力ポートと第2の出力ポートとが光結合されるようにする。入射光71のミラー面35a,36aへの入射角を等しくし、かつ入力ポートから第1及び第2の出力ポートにそれぞれ至る光路長を等しくする。アクチュエータは第1のミラー面35aの手前の位置に第2のミラー面36aを挿抜させる。
【選択図】図2
Description
EF・sin∠FEG=FG
であり、ここでミラー14,15への光の入射角を例えば10°とすると、∠FEG=20°となる。また、出力光ファイバ12,13の径(クラッド径)をφ125μmとし、それら光ファイバ12,13の光軸間距離をクラッド径と同じ125μmとすると、FG=125μmとなり、光路上のミラー間距離EFは、
EF=125/sin20°=365μm
となる。
基板と、
前記基板上に配置され、延長面が互いに所定角で交差し、前記基板の板面に直角な第1ミラー面と第2ミラー面とを有するミラー手段と、
前記第1ミラー面と第2ミラー面に対し等しい角度で光路を形成する先端を有する前記基板上に配置された第1光導波手段と、
前記第1光導波手段の両側に互いに鋭角を成して前記基板上に配置され、前記第1及び第2ミラー面の反射により前記第1光導波手段の先端とそれぞれ光結合される先端を有する第2及び第3光導波手段と、
前記基板上に配置され、上記ミラー手段を第1の状態と第2の状態のいずれかに選択可能に駆動して前記第1ミラー面と第2ミラー面のいずれかを介して上記第2または第3光導波手段の先端と上記第1光導波手段の先端とを選択的に光結合するアクチュエータ、
とを含み、前記第1の状態において前記第1ミラー面により光結合される前記第1及び第2光導波手段の先端間の光路長と、前記第2の状態において前記上記第2ミラー面により光結合される前記第1及び第3光導波手段の先端間の光路長とが等しくされている。
さらに、この発明によれば光路上において2つのミラー面を従来に比べ、大幅に近接させて配置することが可能となり、よってそれらミラー面に照射される光スポットを共に小さくすることができ、つまり光のビームウエストの位置をそれら両ミラー面にほぼ一致させることができるため、その点でMEMSで容易に構成することができる。
図1はこの発明による1×2型の光スイッチの一実施例の構成を示したものであり、この例では光スイッチはMEMSで構成され、後述の図4Aに示すようにシリコン基板21、シリコン酸化膜22及びシリコンデバイス層23の三層構造よりなるSOI(Silicon on insulator)ウエハ20を使用して作製されている。なお、以下に説明する各構成要素はシリコン基板21上のシリコンデバイス層23、シリコン酸化膜22を適宜、エッチング除去することによって形成されている。
即ち、空気の屈折率を1とし、光ファイバ62,63端部の中心屈折率(先端のロッドレンズの中心屈折率)をn、端面傾斜角をβとすると、θ’は、
θ’=θ−2{sin−1(nsinβ)−β}
で表され、ここで、n=1.46、β=8°とすると、両光ファイバ62,63の光軸が成す角度θ’はθ’=32.6°となる。
ステップS2:シリコン酸化膜24をマスクとしてシリコンデバイス層23を垂直方向に異方性エッチングする。エッチングは例えばICP−RIE(誘導結合プラズマを利用した反応性イオンエッチング)によって行う。これにより、図2におけるファイバ溝31,32,33、中心凹部34、可動ロッド溝39、凹部43〜46、などを形成し、それとともに固定ミラー35、可動ミラー36、可動ロッド38、ヒンジ41a,41b,42a,42b、櫛歯電極47,51,52などの外周形が形成される。
ステップS3:チップを弗酸に浸漬することにより、可動部25となるべき構造の下にあるシリコン酸化膜22をエッチング除去する。なお、幅狭の可動部25に対して幅広の(面積大の)固定部26の下にあるシリコン酸化膜22は残存する。
ステップS4:例えば、ミラーや電極パッドといった必要な部位に対してメタライズし、表面に金属膜27を形成する。そして、光ファイバ60を実装することにより光スイッチが完成する。
また、上述した各実施例では、例えば図2に示したように、中央の光ファイバ61を入力ポートとし、その両側の光ファイバ62,63を出力ポートとする例を示したが、両側の2つの光ファイバ62,63を第1及び第2の入力ポートとし、光ファイバ61を出力ポートとし、スイッチにより第1及び第2入力ポートのいずれかからの光を選択して出力ポート(光ファイバ61)に出力するように動作させることもできる。この場合も、第1及び第2の入力ポートに入力された光が出力ポートに到達する間に受ける偏波状態の変化は互いにほぼ同じになる。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に配置され、延長面が互いに所定角で交差し、前記基板の板面に直角な第1ミラー面と第2ミラー面とを有するミラー手段と、
前記第1ミラー面と第2ミラー面に対し等しい角度で光路を形成する先端を有する前記基板上に配置された第1光導波手段と、
前記第1光導波手段の両側に互いに鋭角を成して前記基板上に配置され、前記第1及び第2ミラー面の反射により前記第1光導波手段の先端とそれぞれ光結合される先端を有する第2及び第3光導波手段と、
前記基板上に配置され、上記ミラー手段を第1の状態と第2の状態のいずれかに選択可能に駆動して前記第1ミラー面と第2ミラー面のいずれかを介して上記第2または第3光導波手段の先端と上記第1光導波手段の先端とを選択的に光結合するアクチュエータ、
とを含み、前記第1の状態において前記第1ミラー面により光結合される前記第1及び第2光導波手段の先端間の光路長と、前記第2の状態において前記上記第2ミラー面により光結合される前記第1及び第3光導波手段の先端間の光路長とが等しくされていることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1記載の光スイッチにおいて、前記第1光導波手段の先端と前記第2または第3光導波手段の先端間を光結合する光ビームは前記第2のミラー面が挿抜される位置から前記第1のミラー面までのいずれかの位置にビームウエストを形成することを特徴とする光スイッチ。
- 請求項1記載の光スイッチにおいて、前記ミラー手段は前記第1のミラー面を備える固定ミラーと、前記第2のミラー面を備える可動ミラーとによって構成されていることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項1記載の光スイッチにおいて、前記ミラー手段は前記第1のミラー面と前記第2のミラー面とを備える一体の可動ミラーによって構成されることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項3または4記載の光スイッチにおいて、前記アクチュエータは前記可動ミラーを前記第2ミラー面内方向に駆動することを特徴とする光スイッチ。
- 請求項1乃至4記載のいずれかの光スイッチにおいて、前記第2及び第3光導波手段の先端はそれぞれ傾斜端面とされ、それら傾斜端面の法線は前記基板の板面と平行な面内において前記第2及び第3光導波手段の光軸方向に対し互いに外向きに配向されていることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項6記載の光スイッチにおいて、前記第1、第2及び第3の光導波手段の先端はそれぞれロッドレンズ付き光ファイバとされていることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項6記載の光スイッチにおいて、前記第1光導波手段の先端は光を上記ミラー手段に入射させる入力ポートであり、前記第2及び第3光導波手段の先端は、前記ミラー手段からの反射光を受ける出力ポートであることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項6記載の光スイッチにおいて、前記第2及び第3光導波手段の先端は光を前記ミラー手段に入射させる入力ポートであり、前記第1光導波手段の先端は前記ミラー手段からの反射光を受ける出力ポートであることを特徴とする光スイッチ。
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