JP2009003378A - ミラー装置および光スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の可動ミラー7aが等間隔配置されてなるミラーデバイス7と、複数の可動ミラー7aのそれぞれで反射させるべき各反射対象光を、該当する可動ミラー7aの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、当該可動ミラー7aに導くミラーインタフェース5と、をそなえる。
【選択図】図1
Description
また、WSSは、次世代のネットワーク形状になると予想される、リング型、又はメッシュ型の構成においてOADM(Optical Add Drop Multiplexer)機能、OCX(Optical cross-connect)機能を有するノードに使用されることが期待される。この場合には、信号光のモニタ情報として、各ポートから出力される光について、光パワーだけではなく波長数および波長配置の情報についても得られるようにすることが、上述のごときノードに搭載される光デバイスの機能として望ましい。
また、モニタ機能を有する光スイッチの部品点数を削減し、組立工程を簡素化することも目的とすることができる。
なお、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる効果であって、従来の技術によっては得られない効果を奏することも本発明の他の目的の1つとして位置づけることができる。
(1)すなわち、本発明のミラー装置は、複数の可動ミラーが等間隔配置されてなるミラーデバイスと、前記複数の可動ミラーのそれぞれで反射させるべき各反射対象光を、該当する該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、当該可動ミラーに導くミラーインタフェースと、をそなえたことを特徴としている。
なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。又、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。
〔A〕第1実施形態の説明
図1は本発明の第1実施形態にかかる波長選択スイッチ(光スイッチ)を示す模式的斜視図である。第1実施形態にかかる波長選択スイッチ1は、例えば図6に示すような光ネットワーク100をなすノード101(101−1〜101−11)に適用することができるものである。尚、この図6に示す光ネットワーク100においては、それぞれ、ノード101−1〜101−6,101−6〜101−11により、リングネットワーク100a,100bを構成する。又、ノード101−1〜101−5,101−7〜101−11はOADMノードを構成し、101−6は、リングネットワーク100a,100b間を接続するHUBノードを構成する。
波長選択スイッチ1は、光が入力又は出力される複数の光ポートをそなえるとともに光ポートを通じて出力される光を波長単位に切り替えるものである。例えば、図1に示すように、上述の光ポートとしてファイバアレイ8をなす複数の光ファイバ8aが導入され、1本の光ファイバ8aから入力される光を、波長単位に他の光ファイバ8aのいずれかに出力されるよう経路を切り替える。
AWG導波路5bは、入力導波路5b−1,第1スラブ導波路5b−2,アレイ導波路5b−3,第2スラブ導波路5b−4および出力導波路5b−5が順次連結して構成されるものであって、入力導波路5b−1は光ポートに光学的に結合され、出力導波路5b−5は波長単位の光伝搬路として複数本が形成されて、集光レンズ6を介してMEMSミラーアレイ7に光学的に結合される。即ち、入力導波路5b−1に入力された光はこのAWG導波路5bで分光されて、分光された波長毎の光は、互いに異なる出力導波路5b−5を伝搬されるようになっている。
また、MEMSミラーアレイ7は、出力導波路5b−5および補正導波路5cを伝搬し基板5aの出射端部から出射される波長対応の光に光学的に結合される複数のミラー7aをそなえてなるものであって、これらのミラー7aは、分光素子をなす光導波路デバイス5の分光方向に対応して、図中水平方向に等間隔に配列されて、各々個別に反射角度を可変設定する可動ミラーとして構成される。従って、MEMSミラーアレイ7は、分光素子をなす光導波路デバイス5から出力された波長ごとの光をそれぞれ反射させるとともに、反射面の角度を可変することにより出力先の光ポートを切り替え可能とする複数の可動ミラー7aが等間隔配置されたミラーデバイスである。
このとき、波長選択スイッチ1においては、入力光ポートをなす光ファイバ8aから入力された光は光導波路デバイス5で分光され、MEMSミラーアレイ7に達する。このとき、出力導波路5b−5に結合される波長単位の光は、補正導波路5cにより、ミラー7aの配置間隔に対応する光軸を有するように光軸補正される。このように光軸補正された各波長の光は、集光レンズ6を介して対応するミラー7aに入射される。
一般的には、アレイ導波路格子デバイスとしては出力導波路をバットジョイントにより光ファイバに導く構成が一般的であるため、その限度で出力導波路間隔については規定すれば足りるものであった。
これに対し、第1実施形態の場合のように、波長選択スイッチ1の分光素子として光導波路デバイス5を適用する場合において、ミラーインタフェースをなす補正導波路5cを更に形成することにより、図4(B)に示すように、ミラー7aでの配置間隔に対応する光軸を有する光として出力することができるので、各ミラー7aの中心箇所に光強度のピーク(P2)を合わせてミラー7aでの反射の低損失化を図り、透過帯域の劣化を防止し、ひいてはチャンネルごとの透過帯域のバラツキの発生を防止することができるようになる。
また、従来技術のように、楔状のプリズム等のごとき特殊な光部品を追加して使用する必要がなく、光学システムを構成する光部品の点数を増やす必要がないので、光学系のアライメントの調整のための作業負荷や組立ての難易度を増大させることがない簡素な構成としながら、従来技術よりも損失を削減させることが可能となる。
〔A1〕第1実施形態の変形例の説明
図7は本発明の第1実施形態の変形例にかかる光スイッチ1Aを示す模式的斜視図である。この図7に示す光スイッチ1Aは、前述の第1実施形態における光導波路デバイス5を、分光素子としてのアレイ導波路格子デバイス5A(図8参照)と、ミラーインタフェースとしての光導波路デバイス5B(図9参照)と、に分離した構成とし、これらのアレイ導波路格子デバイス5Aと光導波路デバイス5Bとの間にレンズ(第2レンズ)9を介装したものである。尚、図7〜図9中において、図1,2と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
光導波路デバイス5Bはミラーインタフェースとして機能するものであり、図9に示すように、基板5Baをそなえるとともに、基板5Baに形成された複数の補正導波路5Bbをそなえている。補正導波路5Bbは、ミラー7aで反射される対象となる光を反射対象光として基板5Baの一端面から入力されて、入力された反射対象光をミラー7aの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正する。
また、上述の第1実施形態においてはファイバアレイ8をなす垂直方向に並列配置される複数の光ファイバ8aのうちで、最上段の光ファイバ8aを入力光ポートとし、2段目から最下段の光ファイバ8aを出力光ファイバ8aとして構成しているが、本発明によれば、中間段の光ファイバ8aを入力光ポートとしそれ以外の光ファイバ8aを出力光ファイバ8aとして構成することとしてもよく、このようにすれば、光入力/光出力ポートに対し、ミラー7aの可変角度を均等にすることが出来るため、各ポート間での挿入損失特性を均等に(最適に)することが可能である。この場合においては、アレイ導波路格子デバイス5Aについては、従来よりの回折格子により構成することとしてもよい。
図10は本発明の第2実施形態にかかる波長選択スイッチ(光スイッチ)を示す模式的斜視図である。第2実施形態にかかる波長選択スイッチ10は、前述の第1実施形態にかかる波長選択スイッチ1と異なる構成をそなえる。即ち、この図10および図11に示すように、各入出力光ポートに対応する光導波路デバイス5をなす複数の補正導波路5cの形成箇所に、伝搬光をモニタする受光素子としてのPDアレイ3(フォトダイオード2)を搭載するとともに、図10に示すように、フォトダイオード2での伝搬光のモニタ結果に基づいてミラー7aの反射角度を制御する制御部4をそなえている。
ここで、フォトダイオード(PD)2は、補正導波路5cそれぞれの形成箇所に、対応する補正導波路5cを伝搬する光をモニタする受光素子である。尚、フォトダイオード2は、補正導波路5cの形成箇所にアレイ状に配置されたPDアレイ3として構成することができる。又は、隣接する補正導波路5cの間隔が狭いために複数の補正導波路5c上のフォトダイオード2を一直線上に配列することが困難な場合には、図12に示すように千鳥格子状にフォトダイオード2を配列したPDアレイ3Aとして構成して、実装効率を向上させることもできる。
また、制御部4は、フォトダイオード2でのモニタ結果に応じて、ミラー7aにおける反射面角度を制御するものである。
そして、制御部4においては、出力光ポートに対応する光導波路デバイス5のフォトダイオード2からのモニタ結果に基づいて、ミラー7aでの反射角度をフィードバック制御することにより(図10のB,C参照)、ミラー7aでの反射光の、出力光ポート対応の光導波路デバイス5をなす補正導波路5cへの光の結合効率を制御し、出力光ポートをなす光ファイバ8aから出力される光のパワーを目標値としている。
上述のごとく構成された第2実施形態にかかる光スイッチ10においては、前述の第1実施形態の場合と同様に、光導波路デバイス5からMEMSミラーアレイ7を構成するミラー7aへ出力する光の波長毎の光における光軸配置間隔を、ミラー7aの配置間隔に対応するように光軸補正されているので、前述の第1実施形態の場合と同様に、ミラーインタフェースをなす基板5aおよび補正導波路5cをそなえるという簡素な構成により、ミラー7aでの焦点像を最適とし、透過帯域の劣化を防止し、ひいてはチャンネルごとの透過帯域のバラツキの発生を防止することができる。
また、上述した第2実施形態においては、光導波路デバイス5として補正導波路5cがAWG導波路5bとともに形成されたものにおいてフォトダイオード2を搭載した構成について説明したが、本発明によれば、少なくとも出力導波路5b−5のように、導波路型の分光素子において、分光された各波長対応の光を伝搬する光導波路上にフォトダイオード2を搭載することとしてもよく、このようにすれば、少なくとも従来技術の構成と比べて、光スイッチとしてのモジュール内においてモニタ機能およびミラー角度制御機能を組み込むことができるので、モジュール間通信が不要となり、モニタ機能を有する波長選択スイッチにかかる装置規模を大幅に縮小化させることができるようになる。
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が可能である。
たとえば、上述の第1,第2実施形態における波長選択スイッチ1,10においては、入力光ポートをなす光ファイバ8aの数を「1」とし、出力光ポートをなす光ファイバ8aの本数を複数(図中では「7」)としているが、本発明によれば、これ以外の入出力ポートの数の組み合わせとすることを妨げるものではない。例えば入力光ポート数を1〜M(Mは2以上の任意の整数)のいずれかとする一方で出力光ポートはN(Nは2以上の任意の整数)としたり、入力光ポート数をMとする一方で出力光ポートは1〜Nのいずれかとしたりすることができる。
このような第1,第2実施形態における波長選択スイッチ1,10において、光増幅器としての機能を併せ持つ光導波路デバイスを構成要素とする波長選択スイッチを、波長選択スイッチ10′として前述の図6に示す光ネットワーク100のノード101に適用することで、例えば図14に示すように、波長選択スイッチ10′の前後段にそなえられていた光アンプ111,112としての構成を省略し、コストダウンを図ることが可能となる。
また、上述の各実施形態にかかる波長選択スイッチ1,10においては、構成要素としての光部材(符号5,5A,5B,6,7,9参照)について、適宜、温度調整制御機能を更に搭載することとしてもよい。波長選択スイッチ1,10が、温度変動が比較的大きい環境で適用される場合には、図17(B)に示すように、焦点位置が温度変化によってズレが生じて、ミラー7aに入射される各波長の光の間隔が、ミラー7aの配置間隔に対応しなくなる場合も想定される。そこで、温度調整制御機能を各光部材に適宜搭載することにより(例えば図17(A)に示すように、レンズ6の温度調整を行なう温度調整制御部16を搭載することにより)、温度に依存した焦点位置の変動特性をキャンセルし、所期の反射特性を得ることができるようになる。
(付記1)
複数の可動ミラーが等間隔配置されてなるミラーデバイスと、
前記複数の可動ミラーのそれぞれで反射させるべき各反射対象光を、該当する該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、当該可動ミラーに導くミラーインタフェースと、をそなえたことを特徴とする、ミラー装置。
入力される光を分光し、波長ごとに異なる光軸を有する光として出力する分光素子をそなえ、
該ミラーインタフェースは、該分光素子で分光されて波長毎に異なる光軸を有する光を前記各反射対象光として入力されて、前記入力された各反射対象光を、該当する該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、該当可動ミラーに導くことを特徴とする、付記1記載のミラー装置。
該ミラーインタフェースは、基板と、該基板に形成され、前記各反射対象光を該基板の一端面から入力されて、前記入力された反射対象光を前記複数の可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するようにそれぞれ光軸補正する複数の補正導波路と、をそなえ、該光軸補正導波路を伝搬した光が該基板の他端面から該可動ミラーに出射されるように構成されたことを特徴とする、付記1又は2記載のミラー装置。
該複数の補正導波路は、該基板の一端面側は不等間隔を有するように形成される一方で該基板の他端面においては、該可動ミラーの配置位置に対応して等間隔となるように形成されたことを特徴とする、付記3記載のミラー装置。
(付記5)
該分光素子は、基板と、該基板上に形成されたAWG(Arrayed Waveguide Gratings)導波路であって、前記分光された波長毎の光がそれぞれ伝搬する複数の出力導波路を有するAWG導波路と、をそなえ、
かつ、該ミラーインタフェースは、該分光素子をなす該基板と、該基板に形成されるとともに、該AWG導波路をなす出力導波路に接続され該出力導波路の間隔を前記複数の可動ミラーの配置間隔に対応して間隔補正を行なう複数の補正導波路と、をそなえ、該分光素子と一体に形成されたことを特徴とする、付記2記載のミラー装置。
該ミラーインタフェースにおける該複数の補正導波路それぞれの形成位置に対応する箇所に、対応する補正導波路を伝搬する光をモニタする受光素子が搭載されたことを特徴とする、付記3〜5のいずれか1項記載のミラー装置。
(付記7)
光が入力又は出力される複数の光ポートをそなえるとともに該光ポートを通じて出力される光を波長単位に切り替える光スイッチであって、
前記光ポートから入力される光を分光し波長ごとに異なる光軸を有する光として出力する分光素子と、
該分光素子から出力された波長ごとの光をそれぞれ反射させるとともに、反射面の角度を可変することにより出力先の該光ポートを切り替え可能とする複数の可動ミラーが等間隔配置されたミラーデバイスと、
該可動ミラーと、該分光素子を介した前記複数の光ポートと、の間の光路上にそれぞれ介装された複数のミラーインタフェースと、をそなえ、
各ミラーインタフェースは、該分光素子で分光されて波長毎に異なる光軸を有する各光を入力されて、前記入力された各光を、当該波長光反射用の該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、該当可動ミラーに導くことを特徴とする、光スイッチ。
該ミラーインタフェースと該複数の可動ミラーとの間には、第1レンズが介装されたことを特徴とする、付記7記載のミラー装置。
(付記9)
該分光素子と該ミラーインタフェースとの間には、第2レンズが介装されたことを特徴とする、付記7項記載のミラー装置。
各ミラーインタフェースは、基板と、該基板に形成され、前記各反射対象光を該基板の一端面から入力されて、前記入力された反射対象光を前記複数の可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するようにそれぞれ光軸補正する複数の補正導波路と、をそなえ、該光軸補正導波路を伝搬した光が該基板の他端面から該可動ミラーに出射されるように構成されたことを特徴とする、付記7記載の光スイッチ。
該分光素子は、
該複数の光ポートにそれぞれ対応してそなえられた複数のアレイ導波路格子デバイスであって、各アレイ導波路格子デバイスは、基板と、該基板上に形成されたAWG(Arrayed Waveguide Gratings)導波路であって、前記分光された波長毎の光がそれぞれ伝搬する複数の出力導波路を有するAWG導波路と、をそなえ、
該複数のミラーインタフェースは、それぞれ、該複数の光ポートに対応してそなえられた複数のアレイ導波路格子デバイスと一体に形成され、各ミラーインタフェースは、対応する該アレイ導波路格子デバイスをなす該基板と、該基板に形成されるとともに、該AWG導波路をなす該複数の出力導波路にそれぞれ接続され該複数の出力導波路の間隔を前記複数の可動ミラーの配置間隔に対応して間隔補正を行なう複数の補正導波路と、をそなえたことを特徴とする、付記7記載の光スイッチ。
該ミラーインタフェースにおける該複数の補正導波路それぞれの形成箇所に、対応する補正導波路を伝搬する光をモニタする受光素子が搭載され、
かつ、該受光素子でのモニタ結果に応じて、該可動ミラーにおける前記反射面角度を制御する制御部をそなえたことを特徴とする、付記10又は11記載の光スイッチ。
該受光素子が搭載される該複数の補正導波路の形成箇所においては、当該補正導波路をなすコア領域の上部のクラッド領域の一部を窪んだ領域として構成されたことを特徴とする、付記12記載の光スイッチ。
(付記14)
該受光素子が搭載される該複数の補正導波路の形成箇所においては、当該補正導波路をなすコア領域の下部の基板領域が削られるとともに前記コア領域の下部のクラッド領域の一部を窪んだ領域として構成されたことを特徴とする、付記12記載の光スイッチ。
前記窪んだクラッド領域の箇所は1μm以下の厚さを有することを特徴とする、付記13又は14記載の光スイッチ。
(付記16)
該受光素子は、該複数の出力導波路の形成位置の上部に千鳥格子状に配置されたことを特徴とする、付記12記載の光スイッチ。
付記7〜16のいずれか1項記載の光スイッチがそなえられた光分岐挿入装置。
(付記18)
付記7〜16のいずれか1項記載の光スイッチがそなえられた光ハブ装置。
(付記19)
付記7〜16のいずれか1項記載の光スイッチがそなえられた光伝送装置。
光が入力又は出力される複数の光ポートをそなえるとともに該光ポートを通じて出力される光を波長単位に切り替える光スイッチであって、
前記光ポートから入力される光を分光し波長ごとに異なる光軸を有する光として出力する分光素子と、
該分光素子から出力された波長ごとの光をそれぞれ反射させるとともに、反射面の角度を可変することにより出力先の該光ポートを切り替え可能とする複数の可動ミラーが等間隔配置されたミラーデバイスと、をそなえ、
該分光素子は、該複数の光ポートにそれぞれ対応してそなえられた複数のアレイ導波路格子デバイスであって、各アレイ導波路格子デバイスは、基板と、該基板上に形成されたAWG(Arrayed Waveguide Gratings)導波路であって、前記分光された波長毎の光がそれぞれ伝搬する複数の出力導波路を有するAWG導波路と、をそなえ、
かつ、該複数の出力導波路それぞれの形成位置に対応する箇所に、対応する出力導波路を伝搬する光をモニタする受光素子が搭載されたことを特徴とする、光スイッチ。
2 フォトダイオード
3,3A PDアレイ
4 制御部
5,5B 光導波路デバイス
5A アレイ導波路格子デバイス
5a,5Aa,5Ba 基板
5Bb 補正導波路
5B−1,5B−2 端面
5b AWG導波路
5b−1 入力導波路
5b−2 第1スラブ導波路
5b−3 アレイ導波路
5b−4 第2スラブ導波路
5b−5 出力導波路
5b−6 領域
5c 補正導波路
6 レンズ(第1レンズ)
7 MEMSミラーアレイ
7a ミラー
8 ファイバアレイ
8a 光ファイバ
9 レンズ(第2レンズ)
12A,12B クラッド
13 コア
14 窪み領域
15A,15B 光フィルタ
16 温度調整制御部
17 光アイソレータ
100 光ネットワーク
101−1〜101−6,101−6〜101−11 ノード
100a,100b リングネットワーク
111,112 光アンプ
Claims (5)
- 複数の可動ミラーが等間隔配置されてなるミラーデバイスと、
前記複数の可動ミラーのそれぞれで反射させるべき各反射対象光を、該当する該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、当該可動ミラーに導くミラーインタフェースと、をそなえたことを特徴とする、ミラー装置。 - 光が入力又は出力される複数の光ポートをそなえるとともに該光ポートを通じて出力される光を波長単位に切り替える光スイッチであって、
前記光ポートから入力される光を分光し波長ごとに異なる光軸を有する光として出力する分光素子と、
該分光素子から出力された波長ごとの光をそれぞれ反射させるとともに、反射面の角度を可変することにより出力先の該光ポートを切り替え可能とする複数の可動ミラーが等間隔配置されたミラーデバイスと、
該可動ミラーと、該分光素子を介した前記複数の光ポートと、の間の光路上にそれぞれ介装された複数のミラーインタフェースと、をそなえ、
各ミラーインタフェースは、該分光素子で分光されて波長毎に異なる光軸を有する各光を入力されて、前記入力された各光を、当該波長光反射用の該可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するように光軸補正して、該当可動ミラーに導くことを特徴とする、光スイッチ。 - 各ミラーインタフェースは、基板と、該基板に形成され、前記各反射対象光を該基板の一端面から入力されて、前記入力された反射対象光を前記複数の可動ミラーの配置位置に対応する光軸を有するようにそれぞれ光軸補正する複数の補正導波路と、をそなえ、該光軸補正導波路を伝搬した光が該基板の他端面から該可動ミラーに出射されるように構成されたことを特徴とする、請求項2記載の光スイッチ。
- 該分光素子は、
該複数の光ポートにそれぞれ対応してそなえられた複数のアレイ導波路格子デバイスであって、各アレイ導波路格子デバイスは、基板と、該基板上に形成されたAWG(Arrayed Waveguide Gratings)導波路であって、前記分光された波長毎の光がそれぞれ伝搬する複数の出力導波路を有するAWG導波路と、をそなえ、
該複数のミラーインタフェースは、それぞれ、該複数の光ポートに対応してそなえられた複数のアレイ導波路格子デバイスと一体に形成され、各ミラーインタフェースは、対応する該アレイ導波路格子デバイスをなす該基板と、該基板に形成されるとともに、該AWG導波路をなす該複数の出力導波路にそれぞれ接続され該複数の出力導波路の間隔を前記複数の可動ミラーの配置間隔に対応して間隔補正を行なう複数の補正導波路と、をそなえたことを特徴とする、請求項2記載の光スイッチ。 - 該ミラーインタフェースにおける該複数の補正導波路それぞれの形成箇所に、対応する補正導波路を伝搬する光をモニタする受光素子が搭載され、
かつ、該受光素子でのモニタ結果に応じて、該可動ミラーにおける前記反射面角度を制御する制御部をそなえたことを特徴とする、請求項3又は4記載の光スイッチ。
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