JP2010039409A - 光モジュール、光モジュールの光制御方法、光スイッチおよび光スイッチ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光強度の絶対的な減少を抑え、安定した出力光を出力する。
【解決手段】入力光Ｌａを反射させて、出力光Ｌｂを出射するミラー１１と、ミラー１１と対向し、入力光Ｌａをミラー１１の反射面で反射させる際に、ミラー１１に印加する電圧に応じて反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光Ｌｂを出射させるように反射面を制御するミラー制御部（図１では、電極１２ａ，１３ａをそれぞれ有するガラス基板１２および基板１３）と、を有する光モジュール１０によって、出力光Ｌｂの光結合特性が変化する。
【選択図】図１
【解決手段】入力光Ｌａを反射させて、出力光Ｌｂを出射するミラー１１と、ミラー１１と対向し、入力光Ｌａをミラー１１の反射面で反射させる際に、ミラー１１に印加する電圧に応じて反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光Ｌｂを出射させるように反射面を制御するミラー制御部（図１では、電極１２ａ，１３ａをそれぞれ有するガラス基板１２および基板１３）と、を有する光モジュール１０によって、出力光Ｌｂの光結合特性が変化する。
【選択図】図１
Description
本発明は光モジュール、光モジュールの光制御方法、光スイッチおよび光スイッチ方法に関し、特に、入力光を反射させる光モジュールおよび光モジュールの光制御方法、波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチおよび光スイッチ方法に関する。
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が進展して、様々な分野に適用されている。光通信分野においても、例えば、ＭＥＭＳ技術が適用されたマイクロミラーが開発され、可変光減衰器や光スイッチなどに利用されている。
光スイッチでは、ＭＥＭＳ技術が適用された、反射面の角度制御の可能なマイクロミラーが具備されている。複数の入力ポートから入力された入力光をこのマイクロミラーで反射させて、複数の出力ポートのうち選択されたそれぞれの出力ポートに入射させて、光通信を行うことができる。以下に、このような光スイッチについて説明する。
図２０は、光スイッチの、（Ａ）は光の反射機構、（Ｂ）は出力光が入射されるコリメータレンズの入射面をそれぞれ説明するための図である。なお、光スイッチ５００は、光の反射機構を説明するための最低限の構成要素で記載されている。
光スイッチ５００は、図２０（Ａ）に示されるように、入射された入力光Ｐ１をマイクロミラー５１０ａで反射する。マイクロミラー５１０ａで反射された出力光Ｑ１は、レンズ５４０を通過して、円柱状のコリメータレンズ５２０に入射する。
次に、光スイッチ５００にて、マイクロミラー５１０ａからマイクロミラー５１０ｂの位置に回転させて入力光をスイッチさせる。この場合には、入力光Ｐ１と同方向から入射された入力光Ｐ２をマイクロミラー５１０ｂで反射する。すると、マイクロミラー５１０ｂで反射された出力光Ｑ２は、図２０（Ａ）に示されるように、出力光Ｑ１に対して角度を持って出力する。そして、レンズ５４０で集光されて、コリメータレンズ５２０に入射する。
出力光Ｑ１および出力光Ｑ２は、図２０（Ｂ）に示されるように、コリメータレンズ５２０の入射面に対して、中央付近Ｘ１に入射された出力光Ｑ１は、中心部から外側の縁部付近Ｘ２に入射された出力光Ｑ２と比較して、減衰量が少ない。なお、出力光のコリメータレンズ５２０に対する入射面の位置による減衰量については後述する。そして、出力光Ｑ１および出力光Ｑ２は、コリメータレンズ５２０から光ファイバ５３０を伝って、外部へ出力される。
図２１は、入射した光の入射面の中央部からの位置ずれに対する減衰量を示すグラフである。
図２０（Ｂ）で説明したように、マイクロミラー５１０ａで反射された出力光Ｑ１および出力光Ｑ２は、コリメータレンズ５２０の入射面に対する入射位置に依存して減衰量が変化する。図２１では、入射位置に対する光の減衰量を示している。なお、Ｘ軸は、入射位置についてコリメータレンズ５２０の中心部（グラフのＯ点）からの位置ずれ量（［ｍｍ］）を表している。Ｙ軸は、中心部での光強度を基準として、入射位置に対する光の減衰量（［ｄＢ］）を表している。
図２０（Ｂ）で説明したように、マイクロミラー５１０ａで反射された出力光Ｑ１および出力光Ｑ２は、コリメータレンズ５２０の入射面に対する入射位置に依存して減衰量が変化する。図２１では、入射位置に対する光の減衰量を示している。なお、Ｘ軸は、入射位置についてコリメータレンズ５２０の中心部（グラフのＯ点）からの位置ずれ量（［ｍｍ］）を表している。Ｙ軸は、中心部での光強度を基準として、入射位置に対する光の減衰量（［ｄＢ］）を表している。
グラフによれば、入射位置がコリメータレンズ５２０の入射面の中心部から離れるほど、減衰量が２次関数的（二乗特性）に増加している。つまり、入射面の中心部から離れるほど、光の強度が減少していくことが示されている。また、減衰量は２次関数的に増加するため、入射位置が中心部から離れるに従って、減衰量の増加率も大きい。例えば、点Ｏから点ａ１へ、点ａ２から点ａ３へそれぞれ位置がずれた場合の減少量の増加について比較する。両者とも、位置ずれ量はｄｘ［ｍｍ］である。この位置ずれ量に対して、前者の減衰量の差はｄｙ１［ｄＢ］である。これに対して、後者の減衰量の差はｄｙ２（＞ｄｙ１）［ｄＢ］である。
上記から、出力光の光結合特性が二乗特性である場合には、光スイッチなどの光モジュールは駆動電圧の変動、電源ノイズまたは外来ノイズに影響を受けやすくなり、出力光の強度の変動が発生しやすくなるという問題があった。
そこで、出力光の光結合特性を二乗特性から線形特性に変化させることで、外部からの影響を受けても光強度の変動を抑える方法が提案されるようになった。例えば、マイクロミラーで反射された出力光に、位置によって光透過率を異ならせた透過フィルタを介させて、コリメータレンズに入射させるようにした。このため、光結合特性を線形特性に変化させることができ、外部の影響による光強度の変動を抑制することが可能となった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−４０４３５号公報
上記特許文献でも外部の影響を抑制することが可能となった。一方、上記特許文献では、透過フィルタを介しているために、出力光の強度が低下する恐れがある。そこで、光強度の絶対的な減少を抑えて、安定した出力光を出力する光モジュール、光モジュールの光制御方法、光スイッチおよび光スイッチ方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、入力光が反射される光モジュールが提供される。
この光モジュールは、前記入力光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記入力光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、から構成される。
れる。
この光モジュールは、前記入力光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記入力光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、から構成される。
れる。
このような光モジュールによれば、ミラーによって、入力光が反射されて、出力光が出射され、ミラーと対向するミラー制御部によって、入力光をミラーの反射面で反射させる際に、ミラーに印加する電圧に応じて反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように反射面が制御されるようになる。
上記目的を達成するために、入力光を反射させる光モジュールの光制御方法が提供される。
この光モジュールの光制御方法は、前記入力光をミラーで反射させる際に、前記ミラーと対向するミラー制御部が、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように前記反射面を制御する。
この光モジュールの光制御方法は、前記入力光をミラーで反射させる際に、前記ミラーと対向するミラー制御部が、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように前記反射面を制御する。
このような光モジュールの光制御方法によれば、入力光をミラーで反射させる際に、ミラーと対向するミラー制御部によって、ミラーに印加する電圧に応じてミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように反射面が制御される。
上記目的を達成するために、波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチが提供される。
この光スイッチは、前記入力光を入力する入力ポートと、前記入力ポートからの前記入力光を分光する分光素子と、前記分光素子で分光された分光光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記分光光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、を有する、前記分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールと、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させる、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーと、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートと、を有する。
この光スイッチは、前記入力光を入力する入力ポートと、前記入力ポートからの前記入力光を分光する分光素子と、前記分光素子で分光された分光光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記分光光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、を有する、前記分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールと、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させる、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーと、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートと、を有する。
このような光スイッチによれば、入力ポートからの入力光を分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーによって、分光光が反射されて、出力光が出射され、ミラーと対向するミラー制御部によって、分光光をミラーの反射面で反射させる際に、ミラーに印加する電圧に応じて反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように反射面が制御されるようになる。そして、波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーによって光モジュールからの出力光を任意の方向に反射させ、波長ごとに設けられた複数の出力ポートによって偏向ミラーからの出力光を入射させるようになる。
上記目的を達成するために、波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチ方法が提供される。
この光スイッチ方法は、入力ポートからの前記入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部が、前記分光光を前記ミラーで反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させて、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーが、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させて、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートが、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する。
この光スイッチ方法は、入力ポートからの前記入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部が、前記分光光を前記ミラーで反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させて、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーが、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させて、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートが、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する。
このような光スイッチ方法によれば、入力ポートからの入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部によって、分光光をミラーで反射させる際に、ミラーに印加する電圧に応じてミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光が出射させられて、波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーによって、光モジュールからの出力光が任意の方向に反射されて、波長ごとに設けられた複数の出力ポートに、偏向ミラーからの出力光が入射されるようになる。
上記光モジュールでは、光強度の絶対的な減少を抑えて、安定した光を出力するようになる。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、実施の形態の概要について説明する。
図１は、実施の形態の概要を説明するための図である。
まず、実施の形態の概要について説明する。
図１は、実施の形態の概要を説明するための図である。
光モジュール１０は、ミラー１１、ガラス基板１２および基板１３を有する。なお、ミラー１１は、ガラス基板１２および基板１３のそれぞれと対向するように挟まれている。ガラス基板１２および基板１３には図１に示されるように電極１２ａ，１３ａがそれぞれ設置されている。電極１２ａ，１３ａには外部の制御回路（図示を省略）と接続されている。
このような光モジュール１０は、入力された入力光Ｌａを反射して、入力光Ｌａの強度を保持したまま、光結合特性が線形に近づくように変化した出力光Ｌｂを出力する。以下にこの光結合特性の変化について説明する。
まず、入力コネクタ１４からの入力光Ｌａがガラス基板１２を透過してミラー１１に到達する。
この時、ミラー１１によって反射された出力光Ｌｂの光結合特性が線形に近づくように、ミラー１１の反射面が所定の形状に制御される。ミラー１１の反射面の制御は、外部の制御回路からの制御信号により電極１２ａ，１３ａが反射面に対して電圧Ｖを印加されて、ミラー１１の反射面を歪ませることで行われる。
この時、ミラー１１によって反射された出力光Ｌｂの光結合特性が線形に近づくように、ミラー１１の反射面が所定の形状に制御される。ミラー１１の反射面の制御は、外部の制御回路からの制御信号により電極１２ａ，１３ａが反射面に対して電圧Ｖを印加されて、ミラー１１の反射面を歪ませることで行われる。
そして、所望の形状に歪ませたミラー１１の反射面によって反射された出力光Ｌｂは、光結合特性がほぼ線形に変化して、出力コネクタ１５に出射される。
このようなミラー１１の反射面の制御によって、出力光Ｌｂの光結合特性を所望の特性に近づけることができる。光結合特性が線形に近づくと、起動電圧の変動や外部ノイズなどの外部の影響に対する耐性が高くなる。上記方法では、特許文献のようにフィルタを用いていないために、光強度の余分な低下を招くことはない。さらに、ミラー１１の反射面の形状を制御させて光結合特性を変化させているために、光の径などの条件が変わっても、所望の光結合特性を実現させることができる。光モジュール１０の組み立て後でもミラー１１の反射面の形状の補正が可能であるため、光モジュール１０ごとのばらつきを抑えて、どの光モジュール１０でも同等の光結合特性を実現させることができる。また、ミラー１１の制御は即時可能であるために、光結合特性の経時変化が可能である。
このようなミラー１１の反射面の制御によって、出力光Ｌｂの光結合特性を所望の特性に近づけることができる。光結合特性が線形に近づくと、起動電圧の変動や外部ノイズなどの外部の影響に対する耐性が高くなる。上記方法では、特許文献のようにフィルタを用いていないために、光強度の余分な低下を招くことはない。さらに、ミラー１１の反射面の形状を制御させて光結合特性を変化させているために、光の径などの条件が変わっても、所望の光結合特性を実現させることができる。光モジュール１０の組み立て後でもミラー１１の反射面の形状の補正が可能であるため、光モジュール１０ごとのばらつきを抑えて、どの光モジュール１０でも同等の光結合特性を実現させることができる。また、ミラー１１の制御は即時可能であるために、光結合特性の経時変化が可能である。
次に、光の形状を制御することによって、光結合特性が変化することについて図面を参照しながら説明する。
図２は、光結合特性のシミュレーションに係るシミュレーションの実施方法を説明するための図、図３は、光結合特性のシミュレーションに係る、（Ａ）は入力光、（Ｂ）は別の入力光を説明するためのグラフである。
図２は、光結合特性のシミュレーションに係るシミュレーションの実施方法を説明するための図、図３は、光結合特性のシミュレーションに係る、（Ａ）は入力光、（Ｂ）は別の入力光を説明するためのグラフである。
図２に示されるように、光ファイバ２４からの異なる２種の入力光Ｌａ１を別々に、集光レンズ２６を介して、出力光Ｌｂ１を光ファイバ２５に入射させて、出力光Ｌｂ１の光結合特性のシミュレーションを行った。なお、シミュレーションは、シミュレーションソフト「ＣＯＤＥ Ｖ（Optical Research Associates社製）」を用いて、波長を１５５０ｎｍ、光ファイバ２４，２５は、コア半径が５．２μｍのシングルモードファイバ、集光レンズ２６のレンズ厚さを２ｍｍ、集光レンズ２６と光ファイバ２４，２５とのそれぞれの距離を２ｍｍとして、光ファイバ２４，２５の間の距離は６ｍｍとした。
また、シミュレーションで用いられる入力光Ｌａ１には、以下の関数で表わされる形状を用いた。なお、φａ１およびφｂ１で表わされる光の形状はそれぞれ図３（Ａ），（Ｂ）に示されている。但し、図３（Ａ），（Ｂ）では、横軸をｘ軸（またはｙ軸）とし、縦軸を光強度としている。また、以下に示す光の形状についても同様に横軸をｘ軸（またはｙ軸）とし、縦軸を光強度としている。
φａ１（ｘ，ｙ）＝Ａ1ｅｘｐ（−（ｘ2＋ｙ2）／ｗ1 2）
（但し、Ａ1，ｗ1は定数）・・・・・・・・・・・・（１）
φｂ１（ｘ，ｙ）＝Ａ2ｅｘｐ（−（ｓｑｒｔ（ｘ2＋ｙ2））／ｗ2 2）
（但し、Ａ2，ｗ2は定数、ｓｑｒｔは平方根）・・・（２）
上記条件にて行われたそれぞれの出力光Ｌｂ１の光結合特性のシミュレーション結果について説明する。
（但し、Ａ1，ｗ1は定数）・・・・・・・・・・・・（１）
φｂ１（ｘ，ｙ）＝Ａ2ｅｘｐ（−（ｓｑｒｔ（ｘ2＋ｙ2））／ｗ2 2）
（但し、Ａ2，ｗ2は定数、ｓｑｒｔは平方根）・・・（２）
上記条件にて行われたそれぞれの出力光Ｌｂ１の光結合特性のシミュレーション結果について説明する。
図４は、光結合特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
なお、図４では、光ファイバ２５の入射位置に対する光の減衰量を示している。Ｘ軸は、入射位置であって、光ファイバ２５の中心部（Ｘ軸上の０）からの位置ずれ量（［ｍｍ］）を表している。Ｙ軸は、光ファイバ２５の中心部での光強度を基準として、入射位置に対する光の減衰量（［ｄＢ］）を表している。また、グラフの“◇印”は形状が図３（Ａ）で表わされるφａ１の入力光Ｌａ１を、“●印”は形状が図３（Ｂ）で表わされるφｂ１の入力光Ｌａ１をそれぞれ用いた場合の出力光Ｌｂ１の減衰量を表している。
なお、図４では、光ファイバ２５の入射位置に対する光の減衰量を示している。Ｘ軸は、入射位置であって、光ファイバ２５の中心部（Ｘ軸上の０）からの位置ずれ量（［ｍｍ］）を表している。Ｙ軸は、光ファイバ２５の中心部での光強度を基準として、入射位置に対する光の減衰量（［ｄＢ］）を表している。また、グラフの“◇印”は形状が図３（Ａ）で表わされるφａ１の入力光Ｌａ１を、“●印”は形状が図３（Ｂ）で表わされるφｂ１の入力光Ｌａ１をそれぞれ用いた場合の出力光Ｌｂ１の減衰量を表している。
このグラフによれば、φａ１では、光ファイバ２５の中心部からの位置ずれ量が大きくなるにつれて、減衰量も２次関数的に増加していることが示される。一方、φｂ１では、光ファイバ２５の中心部からの位置ずれ量が大きくなるにつれて、減衰量は増加しているものの、ほぼ線形的に増加している。このため、例えば、減衰量が−２０ｄＢ付近において、φｂ１はφａ１よりもトレランス傾斜が約４０％緩和された。
このように、光の形状が異なれば光結合特性も異なることが示された。また、光結合特性がほぼ線形となる光の形状の一つとして、図３（Ａ）で表わされるφａ１の光であることも示された。これを図１の光モジュール１０に適用すれば、ミラー１１によって、出力光Ｌｂの形状がφｂ１になるように制御すれば、出力光Ｌｂの光結合特性を線形にでき、外部の影響を低減させることができる。
また、出力光Ｌｂの形状がφｂ１になるように制御するためには、ミラー１１の反射面を、出力光Ｌｂの形状φｂ１から入力光の形状の差で表わされる形状になるように制御すればよい。例えば、入力光Ｌａの形状がφａ１である場合には、出力光Ｌｂの形状がφｂ１となるように制御させるミラー１１の反射面の形状は、φｂ１−φａ１で表わされる。
次に、実施の形態について説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では具体的な光モジュールの例を挙げて説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では具体的な光モジュールの例を挙げて説明する。
図５は、第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための斜視図、図６，７は、第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための断面図である。
なお、図６，７は、図５の一点鎖線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂにおける断面をそれぞれ表している。
なお、図６，７は、図５の一点鎖線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂにおける断面をそれぞれ表している。
光モジュール１００は、上部ガラス基板１２０および下部ガラス基板１３０がミラー基板１１０を挟むように構成されている。
ミラー基板１１０は、シリコン（Ｓｉ）層１１１、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層１１２およびＳｉ層１１３により順に積層されて構成されるＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造である。なお、Ｓｉ層１１１およびＳｉＯ2層１１２は内側が除去された額縁状である。Ｓｉ層１１３の内壁に、トーションバー１１６、さらには薄膜ミラー１１４が一体的に形成されている。薄膜ミラー１１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜１１５が形成されている。また、Ｓｉ層１１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ１１７が形成されている。
ミラー基板１１０は、シリコン（Ｓｉ）層１１１、酸化シリコン（ＳｉＯ2）層１１２およびＳｉ層１１３により順に積層されて構成されるＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造である。なお、Ｓｉ層１１１およびＳｉＯ2層１１２は内側が除去された額縁状である。Ｓｉ層１１３の内壁に、トーションバー１１６、さらには薄膜ミラー１１４が一体的に形成されている。薄膜ミラー１１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜１１５が形成されている。また、Ｓｉ層１１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ１１７が形成されている。
上部ガラス基板１２０は、スペーサ１１７を介してミラー基板１１０と接合する。なお、上部ガラス基板１２０をミラー基板１１０に接合させる際には、図に示す位置から裏表を逆にして、ミラー基板１１０に接合させる。上部ガラス基板１２０は、ガラス板１２１に、電極パッド１２２および複数の制御電極１２３が形成されて構成されている。電極パッド１２２は貫通電極１２２ａが形成されており、外部の制御回路と接続される。制御電極１２３は、透明の電極であって、例えば、インジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）により構成されている。複数の制御電極１２３は、上部ガラス基板１２０がミラー基板１１０と接合した際には、薄膜ミラー１１４と対向して、薄膜ミラー１１４を覆うようにガラス板１２１に設置されている。制御電極１２３は、電極パッド１２２と配線（図示を省略）で接続されている。複数ある中の任意の制御電極１２３は、電極パッド１２２を介して制御回路からの制御信号を受信して、電圧を印加する。
下部ガラス基板１３０は、ガラス板１３１の中央部に突起部１３４が設置されており、突起部１３４の上面には複数の制御電極１３３が、ガラス板１３１に電極パッド１３２が形成されて構成されている。電極パッド１３２は貫通電極１３２ａが形成されており、外部の制御回路と接続される。制御電極１３３は、透明であって、例えば、ＩＴＯにより構成されている。複数の制御電極１３３は、下部ガラス基板１３０がミラー基板１１０と接合した際には、薄膜ミラー１１４と対向して、薄膜ミラー１１４を覆うようにガラス板１３１に設置されている。制御電極１３３は、電極パッド１３２と配線（図示を省略）で接続されている。複数ある中の任意の制御電極１３３は、電極パッド１３２を介して制御回路からの制御信号を受信して、電圧を印加する。
上記の各構成要素から、図６，７に示されるように、ミラー基板１１０と上部ガラス基板１２０とをスペーサ１１７を介して接合させる。さらに、ミラー基板１１０の額縁状のＳｉ層１１１およびＳｉＯ2層１１２の内部に、突起部１３４を嵌合させて、ミラー基板１１０と下部ガラス基板１３０を接合させる。このようにして光モジュール１００が構成される。
次に、光モジュール１００にて、薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）の反射面の制御について、図７を参照しながら説明する。
既述の通り、上部ガラス基板１２０および下部ガラス基板１３０のガラス板１２１，１３１に複数の制御電極１２３，１３３が形成されている。複数の制御電極１２３，１３３は薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）と対向して、薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）を覆うように配置されている。それぞれの制御電極１２３，１３３は、ガラス板１２１，１３１上に形成された電極パッド１２２，１３２と配線で接続されている。さらに、電極パッド１２２，１３２は外部の制御回路（図示を省略）と接続されている。
既述の通り、上部ガラス基板１２０および下部ガラス基板１３０のガラス板１２１，１３１に複数の制御電極１２３，１３３が形成されている。複数の制御電極１２３，１３３は薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）と対向して、薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）を覆うように配置されている。それぞれの制御電極１２３，１３３は、ガラス板１２１，１３１上に形成された電極パッド１２２，１３２と配線で接続されている。さらに、電極パッド１２２，１３２は外部の制御回路（図示を省略）と接続されている。
光モジュール１００の薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）で入力光を反射させる際に、制御回路から電極パッド１２２，１３２を介して任意の制御電極１２３，１３３に電圧を印加させる。例えば、図７では、中央部に位置する制御電極１２３に電圧Ｖ１を印加させ、制御電極１３３に電圧Ｖ２〜Ｖ５を印加させる。すると、薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）の反射面が歪み、所望の形状に制御される。このように制御された薄膜ミラー１１４（および金属膜１１５）の反射面によって、光結合特性が線形に変化して出力光が出射される。
次に、光モジュール１００の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図８，９は、第１の実施の形態に係る光モジュールの製造工程を説明するための図である。なお、図８，９は図５で示したミラー基板１１０の一点鎖線Ｃ−Ｃの断面について示すこととする。
図８，９は、第１の実施の形態に係る光モジュールの製造工程を説明するための図である。なお、図８，９は図５で示したミラー基板１１０の一点鎖線Ｃ−Ｃの断面について示すこととする。
まず、Ｓｉ層１１１、ＳｉＯ2層１１２およびＳｉ層１１３ａにより構成されるＳＯＩ構造を形成する。
そして、このＳＯＩ構造のＳｉ層１１３ａの表面の一部に金（Ａｕ）／銅（Ｃｒ）を用いてメタライズを行って、金属膜１１５を形成する（図８（Ａ））。
そして、このＳＯＩ構造のＳｉ層１１３ａの表面の一部に金（Ａｕ）／銅（Ｃｒ）を用いてメタライズを行って、金属膜１１５を形成する（図８（Ａ））。
メタライズが行われたＳＯＩ構造に対して、Ｓｉ層１１３ａの一部および金属膜１１５上に薄膜ミラーのパターンが描かれたフォトレジストパターン９０を形成する（図８（Ｂ））。
なお、フォトレジストパターンの形成方法は、周知従来の方法である。例えば、フォトレジストパターン形成領域にフォトレジストを塗布機によって塗布する。塗布したフォトレジストを露光し、マスク・パターンを転写する。熱処理および現像処理を順に行って、所望のフォトレジストパターンが得られる。
薄膜ミラー１１４のパターンが描かれたフォトレジストパターン９０をマスクとして、ＤＲＩＥ（Deep Reaction Ion Etching）によって、Ｓｉ層１１３ａの一部を除去すると、Ｓｉ層１１３の内壁に、トーションバー（図８では不図示）と薄膜ミラー１１４とが一体的に形成されている。なお、トーションバーは一点鎖線Ｃ−Ｃの断面では確認されないが、実際はこの工程にてトーションバーが形成される（図８（Ｃ））。
Ｓｉ層１１３ａのエッチングを行った後、再びＤＲＩＥにて、Ｓｉ層１１１の一部をエッチングする（図９（Ａ））。
Ｓｉ層１１１の一部のエッチング後、フォトレジストパターン９０を除去して、フッ化水素（ＨＦ）を用いて、ＳｉＯ2層１１２の一部を溶解して、ミラー基板１１０を形成する（図９（Ｂ））。
Ｓｉ層１１１の一部のエッチング後、フォトレジストパターン９０を除去して、フッ化水素（ＨＦ）を用いて、ＳｉＯ2層１１２の一部を溶解して、ミラー基板１１０を形成する（図９（Ｂ））。
ガラス板１３１の中央部に突起部１３４を有する下部ガラス基板１３０を、ミラー基板１１０に張り合わせる。なお、突起部１３４の高さは、薄膜ミラー１１４と接触しない高さにする。また、下部ガラス基板１３０には電極パッド１３２および制御電極１３３の記載は省略している（図９（Ｃ））。
最後に、スペーサ１１７を介して、上部ガラス基板１２０をミラー基板１１０に張り合わせて、光モジュール１００が完成する。なお、上部ガラス基板１２０には電極パッド１２２および制御電極１２３の記載は省略している（図９（Ｄ））。
次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態の光モジュールのミラー基板は、薄膜ミラーが、対向する一組のトーションバーのみで支持されている場合を例に挙げて説明する。第２の実施の形態の光モジュールの上部ガラス基板および下部ガラス基板の構成については、図５で示した光モジュール１００と同一である。
第２の実施の形態の光モジュールのミラー基板は、薄膜ミラーが、対向する一組のトーションバーのみで支持されている場合を例に挙げて説明する。第２の実施の形態の光モジュールの上部ガラス基板および下部ガラス基板の構成については、図５で示した光モジュール１００と同一である。
図１０は、第２の実施の形態に係る光モジュールを構成するミラー基板の平面図である。
光モジュールを構成するミラー基板２１０は、図１０に示されるように、Ｓｉ層２１３の内壁に、対向する一組のトーションバー２１６のみに支持される薄膜ミラー２１４が形成されている。なお、Ｓｉ層２１３、トーションバー２１６および薄膜ミラー２１４は一体的に形成されている。また、薄膜ミラー２１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜を形成しても構わない。トーションバー２１６による薄膜ミラー２１４の支持方向と垂直方向である、Ｓｉ層２１３を構成する枠部に、はんだバンプもしくはマイクロビーズなどにより構成されるスペーサ２１７が形成されている。
光モジュールを構成するミラー基板２１０は、図１０に示されるように、Ｓｉ層２１３の内壁に、対向する一組のトーションバー２１６のみに支持される薄膜ミラー２１４が形成されている。なお、Ｓｉ層２１３、トーションバー２１６および薄膜ミラー２１４は一体的に形成されている。また、薄膜ミラー２１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜を形成しても構わない。トーションバー２１６による薄膜ミラー２１４の支持方向と垂直方向である、Ｓｉ層２１３を構成する枠部に、はんだバンプもしくはマイクロビーズなどにより構成されるスペーサ２１７が形成されている。
次に、このミラー基板２１０を具備する光モジュールの構成および薄膜ミラー２１４の反射面の制御について図面を参照しながら説明する。
図１１は、第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための断面図である。
図１１は、第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための断面図である。
なお、図１１は、図１０の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける断面を表している。また、図１０の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図は、図６と同一であるためにその記載については省略する。
光モジュール２００は、上部ガラス基板１２０および下部ガラス基板１３０がミラー基板２１０を挟むように構成されている。
ミラー基板２１０は、Ｓｉ層２１１、ＳｉＯ2層２１２およびＳｉ層２１３により順に積層されて構成されるＳＯＩ構造である。なお、Ｓｉ層２１１およびＳｉＯ2層２１２は内側が除去された額縁状である。Ｓｉ層２１３の内壁に、対向する一組のトーションバー２１６（但し、一点鎖線Ｂ−Ｂの断面では表れない）のみに支持される薄膜ミラー２１４が形成されている。また、Ｓｉ層２１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ２１７が形成されている。
ミラー基板２１０は、Ｓｉ層２１１、ＳｉＯ2層２１２およびＳｉ層２１３により順に積層されて構成されるＳＯＩ構造である。なお、Ｓｉ層２１１およびＳｉＯ2層２１２は内側が除去された額縁状である。Ｓｉ層２１３の内壁に、対向する一組のトーションバー２１６（但し、一点鎖線Ｂ−Ｂの断面では表れない）のみに支持される薄膜ミラー２１４が形成されている。また、Ｓｉ層２１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ２１７が形成されている。
上部ガラス基板１２０および下部ガラス基板１３０は第１の実施の形態と同一であるために詳細な説明を省略する。
上記の各構成要素から、図１１に示されるように、ミラー基板２１０と上部ガラス基板１２０とをスペーサ２１７を介して接合させる。さらに、ミラー基板２１０の額縁状のＳｉ層２１１およびＳｉＯ2層２１２の内部に、突起部１３４を嵌合させて、ミラー基板２１０と下部ガラス基板１３０を接合させる。このようにして光モジュール２００が構成される。
上記の各構成要素から、図１１に示されるように、ミラー基板２１０と上部ガラス基板１２０とをスペーサ２１７を介して接合させる。さらに、ミラー基板２１０の額縁状のＳｉ層２１１およびＳｉＯ2層２１２の内部に、突起部１３４を嵌合させて、ミラー基板２１０と下部ガラス基板１３０を接合させる。このようにして光モジュール２００が構成される。
光モジュール２００にて、薄膜ミラー２１４の反射面の制御について、図１１を参照しながら説明する。
薄膜ミラー２１４は、Ｓｉ層２１３の内部で、一組のトーションバー２１６によって両側から支持されている。このため、トーションバー２１６を支点として薄膜ミラー２１４を回転させることが可能となり、出力光の光結合特性だけでなく、反射方向も制御（偏向）することができる。
薄膜ミラー２１４は、Ｓｉ層２１３の内部で、一組のトーションバー２１６によって両側から支持されている。このため、トーションバー２１６を支点として薄膜ミラー２１４を回転させることが可能となり、出力光の光結合特性だけでなく、反射方向も制御（偏向）することができる。
光モジュール２００の薄膜ミラー２１４で入力光を反射させる際には、複数ある中の任意の制御電極１２３，１３３は、電極パッド１２２，１３２を介して制御回路からの制御信号を受信して、電圧を薄膜ミラー２１４に印加する。印加された電圧は、薄膜ミラー２１４の傾斜用の制御電圧および反射面の形状用の制御電圧の合成値である。図１１に示されるように、制御電極１２３に合成値の電圧Ｖ１〜Ｖｎを印加させ、制御電極１３３には、合成値の電圧Ｖｎ＋１〜Ｖ２ｎを印加させる。すると、薄膜ミラー２１４が所望の反射面の形状に制御されるとともに、所望の傾斜に制御されて、光結合特性が線形に変化して、所望の方向に出力光が出射される。
次に、第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、第２の実施の形態と異なる機構で出力光の光結合特性を変化させるとともに反射角度を制御する場合を例に挙げて説明する。なお、第３の実施の形態の光モジュールの下部ガラス基板の構成については、図５で示した光モジュール１００と同一である。
第３の実施の形態では、第２の実施の形態と異なる機構で出力光の光結合特性を変化させるとともに反射角度を制御する場合を例に挙げて説明する。なお、第３の実施の形態の光モジュールの下部ガラス基板の構成については、図５で示した光モジュール１００と同一である。
図１２は、第３の実施の形態に係る光モジュールを構成する、（Ａ）はミラー基板、（Ｂ）は上部ガラス基板の平面図である。
光モジュールを構成するミラー基板３１０は、図１２（Ａ）に示されるように、Ｓｉ層３１３の内壁に、対向する一組のトーションバー３１９のみに支持されるＳｉフレーム層３１８が形成されている。なお、Ｓｉ層３１３の内壁、トーションバー３１９およびＳｉフレーム層３１８は一体的に形成されている。さらに、Ｓｉフレーム層３１８の内壁に、二組のトーションバー３１６で四方から支持される薄膜ミラー３１４が形成されている。なお、同様に、Ｓｉフレーム層３１８、トーションバー３１６および薄膜ミラー３１４は一体的に形成されている。また、薄膜ミラー３１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜を形成しても構わない。また、Ｓｉ層３１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ３１７が形成されている。
光モジュールを構成するミラー基板３１０は、図１２（Ａ）に示されるように、Ｓｉ層３１３の内壁に、対向する一組のトーションバー３１９のみに支持されるＳｉフレーム層３１８が形成されている。なお、Ｓｉ層３１３の内壁、トーションバー３１９およびＳｉフレーム層３１８は一体的に形成されている。さらに、Ｓｉフレーム層３１８の内壁に、二組のトーションバー３１６で四方から支持される薄膜ミラー３１４が形成されている。なお、同様に、Ｓｉフレーム層３１８、トーションバー３１６および薄膜ミラー３１４は一体的に形成されている。また、薄膜ミラー３１４の反射面には、反射率を高めるために金属膜を形成しても構わない。また、Ｓｉ層３１３を構成する対向する一組の枠部に、はんだバンプにより構成されるスペーサ３１７が形成されている。
光モジュールを構成する上部ガラス基板３２０は、図１２（Ｂ）に示されるように、ガラス板３２１に、電極パッド３２２および複数の制御電極３２３が形成されて構成されている。電極パッド３２２は貫通電極３２２ａが形成されており、外部の制御回路と接続される。制御電極３２３は、透明の電極であって、例えば、ＩＴＯにより構成されている。さらに、上部ガラス基板３２０には、新たに電極３２４が電極パッド３２２と制御電極３２３との間にそれぞれ設置されている。既述の通り、制御電極３２３は、上部ガラス基板３２０をミラー基板３１０に接合させる際には、薄膜ミラー３１４と対向して、薄膜ミラー３１４を覆うようにガラス板３２１に設置されている。上部ガラス基板３２０をミラー基板３１０に接合させた際には、電極３２４は、トーションバー３１９と平行なＳｉフレーム層３１８の枠部と重なるようにガラス板３２１に設置されている。また、制御電極３２３のみならず電極３２４も、電極パッド３２２と配線（図示を省略）で接続されている。複数ある中の任意の制御電極３２３および電極３２４が、電極パッド３２２を介して制御回路により電圧を印加させられる。
次に、このミラー基板３１０および上部ガラス基板３２０を具備する光モジュールの構成について図面を参照しながら説明する。
図１３，１４は、第３の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための断面図である。
図１３，１４は、第３の実施の形態に係る光モジュールの構成を説明するための断面図である。
なお、図１３，１４は、図１２の一点鎖線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂにおける断面をそれぞれ表している。
光モジュール３００は、上部ガラス基板３２０および下部ガラス基板１３０がミラー基板３１０を挟むように構成されている。
光モジュール３００は、上部ガラス基板３２０および下部ガラス基板１３０がミラー基板３１０を挟むように構成されている。
ミラー基板３１０は、Ｓｉ層３１１、ＳｉＯ2層３１２およびＳｉ層３１３により順に積層されて構成されるＳＯＩ構造である。なお、Ｓｉ層３１１およびＳｉＯ2層３１２は内側が除去された額縁状である。Ｓｉ層３１３の内壁には、既述の通り、対向する一組のトーションバー３１９のみに支持されるＳｉフレーム層３１８、さらに、Ｓｉフレーム層３１８の内壁に、二組のトーションバー３１６で四方から支持される薄膜ミラー３１４が形成されている。
上部ガラス基板３２０は、既述の通りであって、第１および第２の実施の形態の上部ガラス基板に対して、新たに電極３２４が電極パッド３２２と制御電極３２３との間にそれぞれ設置されている。
下部ガラス基板１３０は、第１および第２の実施の形態と同一の構成であるために詳細な説明を省略する。
上記の各構成要素から、図１３，１４に示されるように、ミラー基板３１０と上部ガラス基板３２０とをスペーサ３１７を介して接合させる。さらに、ミラー基板３１０の額縁状のＳｉ層３１１およびＳｉＯ2層３１２の内部に、突起部１３４を嵌合させて、ミラー基板３１０と下部ガラス基板１３０を接合させる。このようにして光モジュール３００が構成される。
上記の各構成要素から、図１３，１４に示されるように、ミラー基板３１０と上部ガラス基板３２０とをスペーサ３１７を介して接合させる。さらに、ミラー基板３１０の額縁状のＳｉ層３１１およびＳｉＯ2層３１２の内部に、突起部１３４を嵌合させて、ミラー基板３１０と下部ガラス基板１３０を接合させる。このようにして光モジュール３００が構成される。
次に、このミラー基板３１０および上部ガラス基板３２０を具備する光モジュール３００の薄膜ミラー３１４の反射面の制御について図面を参照しながら説明する。
図１５は、第３の実施の形態に係る光モジュールの薄膜ミラーの制御を説明するための断面図、図１６は、第３の実施の形態に係る光モジュールの薄膜ミラーに対する補正電圧の印加を説明するための断面図である。
図１５は、第３の実施の形態に係る光モジュールの薄膜ミラーの制御を説明するための断面図、図１６は、第３の実施の形態に係る光モジュールの薄膜ミラーに対する補正電圧の印加を説明するための断面図である。
薄膜ミラー３１４で入力光を反射させる際に、制御回路から電極パッド３２２，１３２を介して任意の制御電極３２３，１３３から薄膜ミラー３１４に電圧を印加させて、薄膜ミラー３１４の反射面の形状を制御させる。反射された出力光は光結合特性が線形に変化して出射する。例えば、図１５に示されるように、光結合特性が線形となった出力光が出射されるための最適電圧として、制御電極３２３に電圧Ｖ１、制御電極１３３に電圧Ｖ２〜Ｖ５を印加させる。
これに加えて、出力光の出射方向を制御するために、制御回路から電極パッド３２２，１３２を介して、電極３２４からＳｉフレーム層３１８に電圧を印加させて、Ｓｉフレーム層３１８を、トーションバー３１９を支点にして回転させる。一方、Ｓｉフレーム層３１８の傾斜によって、薄膜ミラー３１４が制御電極３２３，１３３と近づくと、最適電圧も変化する。この場合、図１６に示されるように、薄膜ミラー３１４が制御電極１３３に近づくと、例えば、Ｖ２−ΔＶ２およびＶ４−ΔＶ４のように、電圧を下げて、遠ざかる。Ｖ３＋ΔＶ３およびＶ５＋ΔＶ５のように、電圧を上げるように補正電圧を加えることで所望の反射面の形状が維持されるともに、所望の傾斜に制御された薄膜ミラー３１４によって、光結合特性が線形に変化して、所望の方向に出力光が出射される。
次に、第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態では、第１〜第３の実施の形態で説明した光モジュールを適用させた例をあげて説明する。
第４の実施の形態では、第１〜第３の実施の形態で説明した光モジュールを適用させた例をあげて説明する。
なお、第４の実施の形態では、入力光の形状を図３（Ａ）で説明した式（１）で表わされるφａ１とし、出力光の形状を図３（Ｂ）で説明した式（２）で表わされるφｂ１とする。このため、光モジュールの薄膜ミラーの反射面はφｍ＝φｂ１−φａ１で表わされる形状に制御するものとする。
（実施例４−１）
図１７は、第４の実施の形態に係る光スイッチを説明するための図である。
光スイッチシステム２０は、入力ポート２１、分光素子２２、集光光学系２３ａ，２３ｂ、出力ポート２４ａ１，・・・，２４ａｎ、第１の実施の形態で説明した光モジュール１００、および偏向ミラー１０１を有する。なお、光モジュール１００および偏向ミラー１０１は一対となっており、入力光に多重している波長ごとにｎ組が備えられている。また、偏向ミラー１０１には駆動電圧が印加される。すなわち、偏向ミラー１０１は偏向用駆動電圧に応じて偏向角度が変化する。
図１７は、第４の実施の形態に係る光スイッチを説明するための図である。
光スイッチシステム２０は、入力ポート２１、分光素子２２、集光光学系２３ａ，２３ｂ、出力ポート２４ａ１，・・・，２４ａｎ、第１の実施の形態で説明した光モジュール１００、および偏向ミラー１０１を有する。なお、光モジュール１００および偏向ミラー１０１は一対となっており、入力光に多重している波長ごとにｎ組が備えられている。また、偏向ミラー１０１には駆動電圧が印加される。すなわち、偏向ミラー１０１は偏向用駆動電圧に応じて偏向角度が変化する。
ｎ個の波長多重した入力光φｉｎは入力ポート２１を通じて入力されると、分光素子２２によって、ｎ個の波長ごとの光に分光される。分光された分光光は集光光学系２３ａで集光されて、分光光の波長ごとに設けられた光モジュール１００に分光光が波長ごとに入力される。予め反射面がφｂ１−φａ１で表わされる形状φｍ１，・・・，φｍｎに制御された光モジュール１００は、分光された分光光の光結合特性を線形に変化させる。光モジュール１００から出力された分光した分光光は、波長ごとに設けられた偏向ミラー１０１で出力ポートごとの方向φｋ１，・・・，φｋｎに反射される。そして、集光光学系２３ｂで集光されて、波長ごとの出力光φｏｕｔ１，φｏｕｔ２，・・・，φｏｕｔｎが出力ポート２４ａ１，２４ａ２，・・・，２４ａｎに入射して出力させる。
このような構成の光スイッチシステム２０における偏向ミラー１０１の駆動電力に対する出力光の減衰量について図面を参照しながら説明する。
図１８は、第４の実施の形態に係る偏向用駆動電圧に対する出力光の減衰量のグラフである。なお、Ｘ軸は、偏向ミラー１０１を偏向させるための偏向用駆動電圧（［Ｖ］）である。Ｙ軸は、出力ファイバの中心部での光強度を基準として、偏向用駆動電圧に対する出力光ごとの減衰量（［ｄＢ］）を表している。
図１８は、第４の実施の形態に係る偏向用駆動電圧に対する出力光の減衰量のグラフである。なお、Ｘ軸は、偏向ミラー１０１を偏向させるための偏向用駆動電圧（［Ｖ］）である。Ｙ軸は、出力ファイバの中心部での光強度を基準として、偏向用駆動電圧に対する出力光ごとの減衰量（［ｄＢ］）を表している。
このグラフによれば、出力光φｏｕｔｎのｎが小さくなるにつれて、出力光φの減少量が最も少なくなる偏向用駆動電圧（最適電圧）は大きくなっている。また、例えば、φｏｕｔ１では、最適電圧にて減衰量が最も少なく、その電圧が増加または減少すると、減衰量が線形的に増加している。他の出力光でも同様のことが言える。したがって、出力光が光モジュール１００によって光結合特性が線形に制御されて、外部の影響による偏向用駆動電圧への変動を小さくすることができる。
なお、実施例４−１では、光モジュール１００と偏向ミラー１０１とを用いて波長多重した入力光φｉｎを選択的にスイッチングした場合を例に挙げて説明した。光モジュール１００に代えて、光モジュール２００または光モジュール３００を用いても構わない。これらの場合では、光結合特性を変化させるだけでなく、偏向角度も制御できるため、光モジュール２００または光モジュール３００は、光結合特性を変化させた出力光を直接出力ポートに入射することが可能となる。したがって、偏向ミラー１０１を備える必要がなくなる。
（実施例４−２）
図１９は、第４の実施の形態に係る別の光スイッチを説明するための図である。
光スイッチシステム３０は、入力ファイバ３１、集光光学系３３、出力ファイバ３４および第２の実施の形態で説明した光モジュール２００を有する。なお、光モジュール２００は、第３の実施の形態で説明した光モジュール３００でも構わない。
図１９は、第４の実施の形態に係る別の光スイッチを説明するための図である。
光スイッチシステム３０は、入力ファイバ３１、集光光学系３３、出力ファイバ３４および第２の実施の形態で説明した光モジュール２００を有する。なお、光モジュール２００は、第３の実施の形態で説明した光モジュール３００でも構わない。
入力光φｉｎは入力ファイバ３１を通じて入力されると、集光光学系３３で集光されて、光モジュール２００に入力される。予め図２，３で説明した反射面がφｂ１−φａ１で表わされる形状φｍに制御された光モジュール２００は、出力光φｏｕｔの光結合特性を線形に変化させる。さらに、光モジュール２００は、出力ファイバ３４に入射させるように出力光φｏｕｔの偏向を制御する。光モジュール２００から出力された出力光φｏｕｔは光結合特性が線形に制御されて、出力ファイバ３４の方向に反射される。そして、集光光学系３３で集光されて、出力ファイバ３４に出力光φｏｕｔを入射させて出力させる。
このように、光モジュール２００（または光モジュール３００）を用いることにより、入力光の光結合特性を線形に変化させて、所望の方向に出力光を出射させることが可能となる。
なお、上記の実施例４−１，４−２では、あらかじめ薄膜ミラーの反射面を所望の形状に制御させて、光結合特性が変化した出力光を出射させるようにした。一方で、出力光をモニタリングしながら、出力光が所望の形状になるように薄膜ミラーの反射面を制御するようにしても構わない。
以上のように、薄膜ミラーの反射面の制御によって、出力光の光結合特性が線形に近づくと、駆動電圧の変動や外部ノイズなどの外部の影響に対する耐性が高くなる。上記方法では、薄膜ミラーを反射させているために光強度の余分な低下を招くことはない。さらに、薄膜ミラーの反射面の形状を制御させて光結合特性を変化させているために、光の径などの条件が変わっても、所望の光結合特性を実現することができる。光モジュールの組み立て後でも薄膜ミラーの反射面の形状の補正が可能であるため、光モジュールごとのばらつきを抑えて、どの光モジュールでも同等の光結合特性を実現することができる。また、薄膜ミラーの制御は即時可能であるために、光結合特性の経時変化が可能である。
（付記１） 入力光を反射させる光モジュールにおいて、
前記入力光を反射させて、出力光を出射するミラーと、
前記ミラーと対向し、前記入力光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、
を有することを特徴とする光モジュール。
前記入力光を反射させて、出力光を出射するミラーと、
前記ミラーと対向し、前記入力光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、
を有することを特徴とする光モジュール。
（付記２） 前記ミラー制御部は、前記出力光の形状と前記入力光の形状との差から得られる形状に、前記反射面を歪ませることを特徴とする付記１記載の光モジュール。
（付記３） 前記ミラー制御部は、前記光結合特性が線形に近づくように変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする付記１または２に記載の光モジュール。
（付記３） 前記ミラー制御部は、前記光結合特性が線形に近づくように変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする付記１または２に記載の光モジュール。
（付記４） 前記ミラー制御部は、前記ミラーに印加する電圧に応じて、前記反射面を歪ませるとともに、前記反射面を傾かせることにより、前記光結合特性および出射方向が変化した前記出力光を出射させることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記５） 額縁状の第１のシリコン層と、額縁状の酸化シリコン層と、額縁状であって、内壁に複数のトーションバーを介して前記ミラーが一体的に形成された第２のシリコン層とが順に積層したミラー基板を備え、
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極とが主面に形成され、スペーサを介して前記主面と前記第２のシリコン層を接合すると前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極とが主面に形成され、スペーサを介して前記主面と前記第２のシリコン層を接合すると前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記６） 額縁状の第１のシリコン層と、額縁状の酸化シリコン層と、額縁状であって、内壁に対向する一対のトーションバーを介して前記ミラーが一体的に形成された第２のシリコン層とが順に積層したミラー基板を備え、
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極とが主面に形成され、スペーサを介して前記主面と前記第２のシリコン層を接合すると前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記４記載の光モジュール。
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極とが主面に形成され、スペーサを介して前記主面と前記第２のシリコン層を接合すると前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記４記載の光モジュール。
（付記７） 額縁状の第１のシリコン層と、額縁状の酸化シリコン層と、額縁状であって、内壁に対向する一対のトーションバーを介して額縁状のシリコンフレーム層が一体的に形成され、さらに、前記シリコンフレーム層の内壁に複数のトーションバーを介して前記ミラーが一体的に形成された第２のシリコン層とが順に積層したミラー基板を備え、
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される電極と、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極と、が主面に形成され、スペーサを介して前記主面側と前記第２のシリコン層を接合すると、前記電極が前記シリコンフレーム層の枠部と重なり、前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記４記載の光モジュール。
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される電極と、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極と、が主面に形成され、スペーサを介して前記主面側と前記第２のシリコン層を接合すると、前記電極が前記シリコンフレーム層の枠部と重なり、前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする付記４記載の光モジュール。
（付記８） 制御電極は、酸化インジウム錫で構成されることを特徴とする付記５乃至７のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記９） 入力光を反射させる光モジュールの光制御方法において、
前記入力光をミラーで反射させる際に、前記ミラーと対向するミラー制御部が、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする光制御方法。
（付記９） 入力光を反射させる光モジュールの光制御方法において、
前記入力光をミラーで反射させる際に、前記ミラーと対向するミラー制御部が、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする光制御方法。
（付記１０） 波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチにおいて、
前記入力光を入力する入力ポートと、
前記入力ポートからの前記入力光を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光された分光光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記分光光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、を有する、前記分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールと、
前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させる、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーと、
前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートと、
を有することを特徴とする光スイッチ。
前記入力光を入力する入力ポートと、
前記入力ポートからの前記入力光を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光された分光光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記分光光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、を有する、前記分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールと、
前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させる、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーと、
前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートと、
を有することを特徴とする光スイッチ。
（付記１１） 前記ミラー制御部は、前記光結合特性が線形に近づくように変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする付記１０記載の光スイッチ。
（付記１２） 前記ミラー制御部は、前記ミラーに印加する電圧に応じて、前記反射面を歪ませるとともに、前記反射面を傾かせることにより、前記光結合特性および出射方向が変化した前記出力光を、前記複数の出力ポートに直接出射させることを特徴とする付記１０または１１に記載の光スイッチ。
（付記１３） 波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチ方法において、
入力ポートからの前記入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部が、前記分光光を前記ミラーで反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーが、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートが、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、
ことを特徴とする光スイッチ方法。
入力ポートからの前記入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部が、前記分光光を前記ミラーで反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーが、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートが、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、
ことを特徴とする光スイッチ方法。
１０ 光モジュール
１１ ミラー
１２ ガラス基板
１２ａ，１３ａ 電極
１３ 基板
１４ 入力コネクタ
１５ 出力コネクタ
Ｌａ 入力光
Ｌｂ 出力光
１１ ミラー
１２ ガラス基板
１２ａ，１３ａ 電極
１３ 基板
１４ 入力コネクタ
１５ 出力コネクタ
Ｌａ 入力光
Ｌｂ 出力光
Claims (10)
- 入力光を反射させる光モジュールにおいて、
前記入力光を反射させて、出力光を出射するミラーと、
前記ミラーと対向し、前記入力光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記ミラー制御部は、前記出力光の形状と前記入力光の形状との差から得られる形状に、前記反射面を歪ませることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
- 前記ミラー制御部は、前記光結合特性が線形に近づくように変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
- 前記ミラー制御部は、前記ミラーに印加する電圧に応じて、前記反射面を歪ませるとともに、前記反射面を傾かせることにより、前記光結合特性および出射方向が変化した前記出力光を出射させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
- 額縁状の第１のシリコン層と、額縁状の酸化シリコン層と、額縁状であって、内壁に複数のトーションバーを介して前記ミラーが一体的に形成された第２のシリコン層とが順に積層したミラー基板を備え、
前記ミラー制御部は、
外部の制御回路と接続される第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドと配線で接続される複数の第１の制御電極とが主面に形成され、スペーサを介して前記主面と前記第２のシリコン層を接合すると前記第１の制御電極が前記ミラーと対向する上部ガラス基板と、
前記制御回路と接続される第２の電極パッドと、前記第２の電極パッドと配線で接続される複数の第２の制御電極が上面に形成される突起部とが主面に形成され、前記突起部を前記第１のシリコン層側から前記ミラー基板の内部に嵌合して、前記ミラー基板と接合すると前記第２の制御電極が前記ミラーと対向する下部ガラス基板と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。 - 入力光を反射させる光モジュールの光制御方法において、
前記入力光をミラーで反射させる際に、前記ミラーと対向するミラー制御部が、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする光制御方法。 - 波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチにおいて、
前記入力光を入力する入力ポートと、
前記入力ポートからの前記入力光を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光された分光光を反射させて、出力光を出射するミラーと、前記ミラーと対向し、前記分光光を前記ミラーの反射面で反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御するミラー制御部と、を有する、前記分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールと、
前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させる、前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーと、
前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートと、
を有することを特徴とする光スイッチ。 - 前記ミラー制御部は、前記光結合特性が線形に近づくように変化する前記出力光を出射させるように前記反射面を制御することを特徴とする請求項７記載の光スイッチ。
- 前記ミラー制御部は、前記ミラーに印加する電圧に応じて、前記反射面を歪ませるとともに、前記反射面を傾かせることにより、前記光結合特性および出射方向が変化した前記出力光を、前記複数の出力ポートに直接出射させることを特徴とする請求項７または８に記載の光スイッチ。
- 波長多重した入力光を波長ごとに選択的にスイッチングする光スイッチ方法において、
入力ポートからの前記入力光が分光素子で分光された分光光の波長ごとに設けられた複数の光モジュールのミラーと対向するミラー制御部が、前記分光光を前記ミラーで反射させる際に、前記ミラーに印加する電圧に応じて前記ミラーの反射面を歪ませることにより、光結合特性が変化する出力光を出射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の偏向ミラーが、前記光モジュールからの前記出力光を任意の方向に反射させて、
前記波長ごとに設けられた複数の出力ポートが、前記偏向ミラーからの前記出力光を入射する、
ことを特徴とする光スイッチ方法。
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