JP2014056186A - 光学デバイス、及び、光学デバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体内に温度分布が生じることを抑制することにより光学特性を安定させることが可能な光学デバイス、及び光学デバイスを製造する方法を提供する。
【解決手段】 光学デバイス１においては、光学部品を搭載した光学基板１０と、光学基板１０に対向して配置され電子部品を搭載した電気基板２０とが、同一の筐体７０に収容される。特に、電気基板２０は筐体７０に熱的に接続されている。このため、電子部品において熱が生じても、その熱が光学基板１０に伝わることが避けられ、筐体７０に逃がされることとなる。その結果、光学基板１０の表面１０ｆに交差する方向（すなわち入出力ポート５０ａの配列方向）について筐体７０内に温度分布が生じることが抑制されるので、入出力ポート５０ａに対する光の位置ずれが避けられる。よって、光学特性を安定させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば入力ポートからの光を出力ポートから出力する光スイッチ等の光学デバイス、及び光学デバイスを製造する方法に関する。

上記技術分野の従来の技術として、例えば、特許文献１に記載の波長選択スイッチが知られている。特許文献１に記載の波長選択スイッチは、入力ポート及び出力ポートと、入力ポートからの光を波長ごとに集光する分散空間光学系と、分散空間光学系の集光点に配置された回動可能なミラーを有するＭＥＭＳミラー装置と、分散空間光学系やＭＥＭＳミラー装置の温度を検出する温度センサと、分散空間光学系やＭＥＭＳミラー装置や温度センサを収容した状態で密封された筐体と、ＭＥＭＳミラー装置を制御するための制御回路とを備えている。

特開２０１２−８５６２号公報

特許文献１に記載の波長選択スイッチにおいては、切り替えたポート状態を維持するための温度補償に加え、調節した減衰率を維持するための温度補償を実現するために、制御回路が、温度センサが取得した分散空間光学系等の温度情報を利用することにより、ＭＥＭＳミラー装置の制御電圧を算出している。ところが、一般に、波長選択スイッチには、上述した分散空間光学系以外にも、種々の光学部品が搭載される。したがって、そのように種々の光学部品が搭載された波長選択スイッチにおいて、それらの光学部品の温度情報を利用してＭＥＭＳミラー装置を制御することにより、光学特性の温度補償を行おうとすると、プロセスが著しく煩雑になってしまう。

一方、分散空間光学系を含む光学部品や入出力ポートが搭載された光学基板と、ＭＥＭＳミラー装置の駆動回路等の電子部品を搭載した電気基板とを同一の筐体に収容した後に気密封止して波長選択スイッチを構成する場合がある。その場合には、例えば電子部品の発熱によって、筐体内に温度分布が生じるおそれがある。筐体内に温度分布が生じると、筐体内の空気の屈折率にも分布が生じてしまう。その結果、各光学部品の温度情報を利用したＭＥＭＳミラー装置の制御が実現できたとしても、なお、光学特性の安定化が十分でない。特に、入出力ポートの配列方向について筐体内に温度分布（空気の屈折率分布）が生じた場合には、例えば出力ポートに対する光の位置ずれが顕著になる。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、筐体内の温度分布を抑制することにより光学特性を安定させることが可能な光学デバイス、及び光学デバイスを製造する方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学デバイスは、入力ポート及び出力ポートを含む複数の光ファイバを保持する入出力ポートアレイを含む光学部品を表面に搭載した光学基板と、光学基板の裏面に対向して配置され、光学基板の裏面に対向する面の反対側の面である搭載面に電子部品を搭載した電気基板と、入力ポートからの光を入射して所定の出力ポートに向けて出射する光学エンジンと、光学基板、電気基板、及び光学エンジンを収容する筐体と、を備え、入出力ポートアレイは、入力ポート及び出力ポートが光学基板の表面に交差する第１の方向に沿って配列されるように前記複数の光ファイバを保持しており、筐体は、光学基板の表面に対向する第１の内面と、電気基板の搭載面に対向する第２の内面とを有し、電気基板は、電子部品から発生した熱が光学基板側よりも筐体の第２の内面側に相対的に大きく拡散されるように、筐体の第２の内面に熱的に接続されていることを特徴とする。

この光学デバイスにおいては、電気基板に搭載された電子部品において熱が生じても、その熱が、筐体の第２の内面に（すなわち光学基板と逆側に）逃がされることとなる。その結果、光学基板の表面に交差する方向（すなわち入出力ポートの配列方向）について筐体内に温度分布が生じることが抑制されるので、ポート状態の変動が避けられる。よって、光学特性を安定させることができる。

本発明に係る光デバイスにおいては、電気基板と光学基板との間には、電子部品から発生した熱が光学基板に伝達されることを抑制する断熱空間が形成されているものとすることができる。この場合、電子部品において生じた熱が光学基板側に伝達することを抑制できる。

本発明に係る光学デバイスにおいては、入力ポートには波長多重光が入力され、光学部品は、入力ポートからの波長多重光を入射すると共に所定の波長成分ごとに分光して出射する分光素子を含み、光学エンジンは、分光素子から出射された光を入射して所定の波長成分ごとに異なる出力ポートに向けて出射し、出力ポートは、それぞれ異なる波長成分の光を出力するものとすることができる。このように、異なる波長成分の光を出力する出力ポートが光学基板の表面に交差する方向に配列されている場合には、当該方向に温度分布が生じることを抑制することによって、各ポート状態の変動を抑制することができる。

本発明に係る光学デバイスにおいては、筐体は、一方が開放された箱状を呈し、第１の内面を構成する本体部と、本体部の開放部分を封止し、第２の内面を構成する蓋部とからなり、電気基板は、放熱部材を介して蓋部によって構成された第２の内面に熱的に接続されているものとすることができる。この場合、例えば、光学基板及び電気基板をこの順に本体部に収容した後に、電気基板の上に放熱部材を配置し、蓋部によって放熱部材を押圧しながら蓋部と本体部とを接合することによって、当該光学デバイスを容易に製造することが可能となる。

本発明に係る光学デバイスにおいては、電気基板の周囲には環状のファイバトレイが配置され、放熱部材は、ファイバトレイによって囲われる領域に収容されているものとすることができる。この場合、スペース効率を向上して小型化した光学デバイスを構成できると共に、各ポート状態の変動を抑制できる。

ここで、本発明に係る光学デバイスを製造する方法は、上記の光学デバイスを製造する方法であって、入力ポート及び出力ポートが第１の方向に沿って配列されるように入出力ポートアレイを含む光学部品を光学基板の表面に搭載する第１工程と、電気基板の搭載面に電子部品を搭載すると共に、電気基板の搭載面の反対側の面が光学基板の裏面に対向するように電気基板を配置する第２工程と、光学エンジンと電気基板とを電気的に接続する第３工程と、第１〜３工程の後に、光学基板の表面が筐体の第１の内面に対向するように、光学基板、電気基板、及び光学エンジンを筐体に収容する第４工程と、第４工程の後に、電気基板を筐体の第２の内面に熱的に接続する第５工程と、を備えることを特徴とする。

このとき、筐体は、一方が開放された箱状を呈し、第１の内面を構成する本体部と、本体部の開放部分を封止し、第２の内面を構成する蓋部とからなり、第５工程は、電気基板の搭載面上に放熱部材を配置する工程と、蓋部により放熱部材を押圧した状態において、蓋部により本体部の開放部分を封止する工程とを含むことができる。このようにすれば、上記の光学デバイスを容易に製造することが可能となる。

本発明によれば、筐体内の温度分布を抑制することにより光学特性を安定させることが可能な光学デバイス、及び光学デバイスを製造する方法を提供することができる。

本実施形態に係る光学デバイスの構成を示す模式的な断面図である。 図１に示された光学デバイスの動作を説明するための図である。 図１に示された光学基板及び電気基板の模式的な側面図である。 図１に示された光学デバイスの下視図である。 図１に示された光学デバイスの上視図である。 図１に示された光学デバイスを製造する方法の主要な工程を示す模式的な断面図である。 図１に示された光学デバイスを製造する方法の主要な工程を示す模式的な断面図である。 図１に示された光学デバイスを製造する方法の主要な工程を示す模式的な断面図である。 図１に示された光学デバイスを製造する方法の主要な工程を示す模式的な断面図である。 一般の光学デバイスの光学特性の温度変化を示すグラフである。

以下、本発明に係る光学デバイスの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の図面における各部の寸法比率は、実際のものとは異なる場合がある。

図１は、本実施形態に係る光学デバイスの構成を示す模式的な断面図である。図２は、図１に示された光学デバイスの動作を説明するための図である。図３は、図１に示された光学基板及び電気基板の模式的な側面図である。図４は、図１に示された光学デバイスの下視図である。図５、図１に示された光学デバイスの上視図である。

図１〜５に示される光学デバイス１は、本発明に係る光学デバイスの一側面を示すものである。図１〜５に示されるように、本実施形態に係る光学デバイス１は、光学基板１０と、電気基板２０と、ファイバトレイ３０と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー（光学エンジン）４０と、複数の光ファイバ５０と、放熱シート（放熱部材）６０と、これらを収容した状態で気密封止された筐体７０とを備えている。このような光学デバイス１の機能を実現するため、光学基板１０の表面１０ｆには、種々の光学部品が搭載されている。光学基板１０に搭載される光学部品は、例えば、コリメータアレイ１１、ビーム拡大光学系１２、回折格子（分光素子）１３、集光レンズ１４、折り返しミラー１５、及び、入出力ポートアレイ等である。

光学基板１０と、その裏面１０ｇに配置された電気基板２０とは、固定手段（固定具２３ａ〜２３ｄ）２３によって固定されており、光学ユニット１００を構成している。光学ユニット１００は、光学基板１０から筐体７０に延在する支柱７４によって支持されている。このように、光学基板１０が筐体７０から離間して支持されているため、光学ユニット１００は外部の温度変化等の影響を受けにくくなる。また、光学基板１０と筐体７０との間のスペースに光学部品を配置できるため、スペース効率を向上することにより小型化を実現することが可能となる。

ここで、図２を参照し、光学デバイス１の動作について説明する。図２に示されるように、まず、光学デバイス１においては、入力ポート（光ファイバ５０）５０ａから波長多重光が入力される。入力ポートから入力された波長多重光Ｌ１は、ビーム拡大光学系１２を構成する複数のプリズムを通過することによって、そのビーム径が楕円状に拡大される。ビーム拡大光学系１２においてビーム径が拡大された波長多重光Ｌ１は、回折格子１３に入射する。回折格子１３に入射した波長多重光Ｌ１は、所定の波長成分ごとに分散（分光）されて回折格子１３から出射される。

回折格子１３から出射された所定の波長成分の光Ｌ２は、折り返しミラー（例えば折り返しミラー１５等）によって光路を調整された後に、集光レンズ等によりＭＥＭＳミラー４０の反射面に集光される。ここでは、所定の波長成分の光Ｌ２に対応する反射面を特に示しているが、ＭＥＭＳミラー４０の反射面は、複数の波長成分の光のそれぞれに対応して設けられており、それぞれ独立して光路を切り替えることができる。

ＭＥＭＳミラー４０の反射面に入射した所定の波長成分の光Ｌ２（及び他の複数の波長成分の光）は、波長成分ごとに異なる方向に反射され、上述した経路を逆にたどりつつ、それぞれ異なる出力ポート（光ファイバ５０）５０ａから出力される。つまり、ＭＥＭＳミラー４０は、複数の波長成分の光を入射すると共に、波長成分ごとに異なる出力ポート５０ａに向けて出射する。複数の出力ポート５０ａのそれぞれは、互いに異なる波長成分の光を出力する。ＭＥＭＳミラー４０は、電気基板２０に搭載された駆動回路２１と電気的に接続されて駆動され、駆動回路２１は電気的に接続された制御部２２からの制御信号によって動作が制御される。

引き続いて、図１〜５を参照して、光学デバイス１の各部の構成について説明する。光学基板１０は、低線膨張係数の金属材料等から構成されている。一方、筐体７０は、例えばアルミニウムといった軽量の金属材料から構成されている。したがって、光学基板１０の線膨張係数と、筐体７０の線膨張係数とは、互いに異なる場合がある。

光学基板１０に搭載される光学部品は、光ファイバ５０から出射される光の光路上において、コリメータアレイ１１、ビーム拡大光学系１２、回折格子１３、集光レンズ１４、及び、折り返しミラー１５の順に配列されている。なお、光学基板１０には開口１０ｈが設けられており、折り返しミラー１５は、その開口１０ｈの直上（直下）に配置されている。

筐体７０は、光学基板の表面１０ｆに対向する第１の内面７０ｆと、電気基板２０における光学基板１０の裏面１０ｇに対向する表面２０ｆの反対側の面である裏面（搭載面）２０ｇに対向する第２の内面７０ｇを有している。本実施形態においては、第１の内面７０ｆは、筐体７０の底面７０ｆである。光学基板１０は、その表面１０ｆが筐体７０の底面７０ｆの側になるように筐体７０に収容されているので、光学基板１０の表面１０ｆに搭載された種々の光学部品は、光学基板１０よりも筐体７０の底面７０ｆ側に向いている。したがって、それらの光学部品に埃が堆積することが避けられる。

ここで、図４に示されるように、略矩形状の光学基板１０及び電気基板２０は、４隅に配置された固定具２３ａ〜２３ｄによって互いに支持固定されている。また、光学基板１０は、この固定具２３ａ〜２３ｄに対応する位置における少なくとも３箇所において、支柱７４によって筐体７０に支持固定されている。このため、筐体７０と光学基板１０、及び、光学基板１０と電気基板２０とが、互いに安定して固定されるため、外部から加えられる振動等に対する信頼性が高い。

固定手段２３は、図３に示されるように、光学基板１０と電気基板２０とを所定の隙間を設けて支持固定する固定具２３ａ〜２３ｃであることが好ましい。また、固定手段２３のうちの少なくとも一つ（ここでは固定具２３ｄ）は、ＭＥＭＳミラー（光偏向素子）４０を収容する枠体４１であることが好ましい。ＭＥＭＳミラー４０が比較的大型の部品であるため、光学基板１０と電気基板２０との間において、ＭＥＭＳミラー４０の搭載部分に固定手段を設けることが困難な場合がある。しなしながら、ＭＥＭＳミラー４０を電気基板２０に搭載するために電気基板２０に固定された枠体４１を光学基板１０にさらに固定することにより、ＭＥＭＳミラー４０の搭載部分に固定手段を設けることができる。このため、光学基板１０と電気基板２とを安定して固定できる。

また、電気基板２０においては、光学基板１０の裏面１０ｇに対向する表面２０ｆの反対側の裏面２０ｇに電子部品２５等の発熱する部品が搭載されている。そして、上述したように、固定手段２３によって、電気基板２０と光学基板１０とを互いに離間して固定することにより、電気基板２０と光学基板１０との間には、電子部品２５から発生した熱が光学基板１０側に伝達されることを抑制する断熱空間Ｓが形成される。

図１〜５に示されるように、電気基板２０は、光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向について光学基板１０に対向するように、光学基板１０の裏面１０ｇの上に配置されている。電気基板２０は、矩形板状を呈しており、表面２０ｆと、表面２０ｆの反対側の裏面（搭載面）２０ｇとを有している。電気基板２０の表面２０ｆには、ＭＥＭＳミラー４０が搭載されている。電気基板２０におけるＭＥＭＳミラー４０の搭載位置は、光学基板１０の開口１０ｈに対応する位置である。

電気基板２０の裏面２０ｇには、種々の電子部品２５が搭載されている。電気基板２０の裏面２０ｇに搭載される電子部品２５は、例えば、ＭＥＭＳミラー４０を駆動するための駆動回路２１等を含む。駆動回路２１は、筐体７０に設けられた電気フィードスルー７１より導入される電気接続端７１ｆに電気的に接続されている。したがって、ＭＥＭＳミラー４０は、電気フィードスルー７１を通して、外部の制御部２２に電気的に接続されている。

ファイバトレイ３０は、矩形環状を呈しており、電気基板２０の外周面２０ｓと筐体７０の内側面７０ｓとで画成される空間に配置されている。ファイバトレイ３０には、開口３１が形成されており、その開口３１から引き出された光ファイバ５０と、筐体７０に設けられたファイバフィードスルー７２から筐体７０に導入された外部光ファイバＦとが取り回されて収容されている。

ＭＥＭＳミラー４０は、光学基板１０の開口１０ｈの上に配置された折り返しミラー１５に対向する複数の反射面を有している。そして、ＭＥＭＳミラー４０は、制御部２２からの制御信号を受けた駆動回路２１によって駆動され、その反射面の傾斜角度を適宜変更することによって、光を所望の方向に反射させる。

複数の光ファイバ５０は、その一端５０ａがコリメータアレイ１１に接続されると共に、コリメータアレイ１１からファイバトレイ３０内まで延在している。複数の光ファイバ５０の一端５０ａは、筐体７０内に光を導入するための入力ポート、又は、筐体７０から光を出力するための出力ポートとなっている。複数の光ファイバ５０は、入力ポート５０ａ及び出力ポート５０ａが光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向（筐体７０の厚さ方向:第１の方向）に配列されるように、入出力ポートアレイに保持されている。

筐体７０は、一方が開放された矩形箱状の本体部７０Ａと、本体部７０Ａの開放部分を封止するための矩形板状の蓋部７０Ｂとからなる。本体部７０Ａは、筐体７０の第１の内面（底面）７０ｆを構成しており（有しており）、蓋部７０Ｂは、筐体７０の第２の内面７０ｇを構成している（有している）。筐体７０は、例えばレーザ溶接等の方法により本体部７０Ａと蓋部７０Ｂとを互いに溶着することによって、気密封止されている。光学基板１０は筐体７０の本体部７０Ａに固定されている。本体部７０Ａには、上述したように、電気フィードスルー７１及びファイバフィードスルー７２が設けられている。電気フィードスルー７１及びファイバフィードスルー７２は、本体部７０Ａの側面７０ｈに設けられている。また、本体部７０Ａの底面７０ｆには、複数の光ファイバ５０をファイバトレイ３０内に引き出すためのスロープ７５が設けられている。スロープ７５は、ファイバトレイ３０の開口３１に連結するように配置されている。

放熱シート６０は、例えば、電気基板２０と同程度の寸法の矩形シート状を呈している。放熱シート６０は、例えば、シリコーン系樹脂から構成することができる。放熱シート６０は、電気基板２０の裏面２０ｇと蓋部７０Ｂとの間に配置されている。放熱シート６０は、電気基板２０の裏面２０ｇ及び裏面２０ｇに搭載された電子部品（例えば駆動回路２１）２５に接触している。また、放熱シート６０は、蓋部７０Ｂによって構成される第２の内面７０ｇに接触している。つまり、電気基板２０及び電子部品２５は、光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向について、電子部品２５から発生した熱が光学基板１０側よりも筐体７０の第２の内面７０ｇ側に相対的に大きく拡散されるように、放熱シート６０を介して筐体７０の蓋部７０Ｂの第２の内面７０ｇに熱的に接続されている。

なお、ここでは、２つの要素が互いに熱的に接続されているとは、それらが互いに直に接触していること、及び、空気よりも熱伝導性の高い材料からなる要素（例えば放熱シート６０）を介して互いに接触していることを示す。

また、放熱シート６０は、図４に示されるように、光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向（筐体７０の厚さ方向:第１の方向）からみて、環状のファイバトレイ３０に囲われる領域に配置されている。また、放熱シート６０は、光学基板１０の空間光学系が配置される領域に対応する電気基板２０の裏面２０ｇの領域の全体に延在するように配置されている。

引き続いて、図６〜９を参照し、以上のように構成される光学デバイス１を製造する方法について説明する。この方法においては、まず図６に示されるように、筐体７０の本体部７０Ａを用意する（工程Ｓ１０１）。

続いて、図７に示されるように、コリメータアレイ１１、ビーム拡大光学系１２、回折格子１３、集光レンズ１４、折り返しミラー１５、及び、入出力ポートアレイ等の光学部品を光学基板１０の表面１０ｆに実装する（工程Ｓ１０２：第１工程）。なお、コリメータアレイ１１には、複数の光ファイバ５０の一端（入出力ポート）５０ａが接続されている。また、入出力ポートアレイは、入力ポート５０ａ及び出力ポート５０ａが光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向に沿って配列されるように、光学基板１０の表面１０ｆに搭載される。

続いて、電子部品及びＭＥＭＳミラー４０を電気基板２０の裏面２０ｇに搭載すると共に、電気基板２０を光学基板１０に固定して光学ユニットユニット１００を構成する（工程Ｓ１０３：第２工程）。ここでは、電気基板２０の裏面２０ｇの反対側の表面２０ｆが光学基板１０の裏面１０ｇに対向するように電気基板２０を配置する。続いて、ＭＥＭＳミラー４０と電気基板２０とを電気的に接続する（工程Ｓ１０４；第３工程）。なお、工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０４は、どのような順序で実施してもよい。

続いて、図８に示されるように、光学ユニット（光学基板１０、電気基板２０、及びＭＥＭＳミラー４０）１００を本体部７０Ａに収容すると共に、電気基板２０の外周面２０ｓと本体部７０Ａの内側面７０ｓとで画成された空間に、ファイバトレイ３０を収容する（工程Ｓ１０５：第４工程）。なお、光学ユニット１００を本体部７０Ａに収容する際には、光学基板１０の表面１０ｆが本体部７０Ａの底面（第１の内面）７０ｆに対向するようにようにする（すなわち、電気基板２０の裏面２０ｇが本体部７０Ａの開放部分側になるようにする）。また、ファイバトレイ３０には、複数の光ファイバ５０及び外部光ファイバＦが互いに融着接続された状態において取り回されて収容される。その後、フレキシブル基板で構成された電気接続端７１ｆ及び駆動回路２１を介してＭＥＭＳミラー４０と電気フィードスルー７１とを電気的に接続する。

続いて、電気基板２０の裏面２０ｇの上に放熱シート６０を配置する（工程Ｓ１０６：第５工程）。このとき、放熱シート６０は、電気基板２０の裏面２０ｇ、及び電子部品（特に駆動回路２１）２５に接触している。そして、図９に示されるように、蓋部７０Ｂによって放熱シート６０を押圧しながら、蓋部７０Ｂと本体部７０Ａとの接触部分をレーザ溶接等により溶着し、気密封止された筐体７０を構成する（工程Ｓ１０７：第５工程）。これにより、電気基板２０及び電子部品２５が、放熱シート６０を介して筐体７０の蓋部７０Ｂによって構成された第２の内面７０ｇに熱的に接続され、光学デバイス１が得られる。

引き続いて、以上説明した光学デバイス１の作用・効果について説明する。図１０は、一般の光学デバイスの光学特性の温度変化を示すグラフである。図１０のグラフの左側の縦軸は、温度変化に伴って回折格子での分光光に生じる位置ずれ（周波数シフト量）を示しており、各ポート状態に相当している。図１０のグラフの右側の縦軸は、温度変化に伴って生じる筐体内の空気の屈折率の変化量を示している。

図１０に示されるように、例えば電子部品の発熱によって筐体内に温度変化が生じると、回折格子での分光光の位置ずれが生じると共に、筐体内の空気の屈折率の変化が生じる。特に、回折格子での分光光の位置ずれは、広範な温度域において、ＭＥＭＳミラー４０の制御を利用して一様に補償することが困難である。

さらに、ＭＥＭＳミラー４０の制御を利用して回折格子での分光光の位置ずれの温度補償ができたとしても、筐体内の空気の屈折率にも変化が生じているため、光学デバイス全体としてはさらなる温度補償が必要となる。このため、実質的に、ＭＥＭＳミラー４０の制御によって光学デバイス全体の光学特性の温度補償を行うことは現実的でない。

これに対して、本実施形態に係る光学デバイス１においては、電子部品２５が搭載された電気基板２０及び電子部品２５が筐体７０（蓋部７０Ｂ）の第２の内面７０ｇに熱的に接続されている。このため、電子部品２５において熱が生じても、その熱が、筐体７０の第２の内面７０ｇに（すなわち光学基板１０と逆側に）逃がされることとなる。つまり、本実施形態に係る光学デバイス１によれば、そもそも、筐体７０内に温度分布が生じにくい。このため、光学デバイス１によれば、温度補償することなく安定した光学特性を発揮することが可能となる。

特に、光学デバイス１のように、入出力ポート５０ａが光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向に配列されて、各出力ポート５０ａに異なる波長の光を導く場合には、その配列方向（すなわち光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向）方向について、筐体７０内に温度分布（屈折率分布）を生じさせないことが、光学特性の安定化にとって重要となる。光学デバイス１においては、電子部品２５を搭載した電気基板２０が、入出力ポート５０ａの配列方向について光学基板１０の裏面１０ｇに対向して配置されており、且つ、入出力ポート５０ａの配列方向について筐体７０の第２の内面７０ｇに熱的に接続されている。

このため、電子部品２５に熱が生じても、その熱を筐体７０の第２の内面７０ｇに逃がすことにより、入出力ポート５０ａの配列方向について筐体７０内に温度分布が生じることを避けることができる。よって、入出力ポート５０ａが光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向に配列されている場合においても、温度分布に起因した光の位置ずれを抑制し、光学特性を安定させることが可能となる。

また、電子部品２５等の発熱する部品は、電気基板２０における光学基板１０の裏面１０ｇに対向する表面２０ｆの反対側の裏面（搭載面）２０ｇに搭載されている。そして、電気基板２０と光学基板１０の間（すなわち、電気基板２０の表面２０ｆと光学基板１０の裏面１０ｇとの間）には、電子部品２５等から発生した熱が光学基板１０側に伝達されることを抑制する断熱空間Ｓが形成されている。このため、電子部品２５等から発生した熱が、光学基板１０側よりも筐体７０の第２の内面７０ｇ側に確実に相対的に大きく拡散される。よって、光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向について温度分布が生じることを好適に抑制することができる。

また、回折格子１３の分光方向を、光学基板１０の表面１０ｆに直交する方向（入出力ポート５０ａの配列方向）とした場合にも、その方向について、筐体７０内に温度分布を生じさせないことが重要となるが、本実施形態に係る光学デバイス１によれば、同様の理由から、その方向について温度分布が生じることを避けることができ、光学特性を安定させることが可能となる。

以上の実施形態は、本発明に係る光スイッチの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る光スイッチは、上述した光学デバイス１に限定されるものではない。本発明に係る光スイッチは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した光学デバイス１を任意に変形したものとすることができる。

例えば、上述した光学デバイス１においては、電気基板２０を光学基板１０よりも蓋部７０Ｂ側に配置すると共に、電気基板２０と蓋部７０Ｂとの間に放熱シート６０を介在させて、電気基板２０と筐体７０とを熱的に接続させるものとしたが、電気基板２０の配置の態様や電気基板２０と筐体７０との熱的な接続の態様はこれに限定されない。より具体的には、電気基板２０を光学基板１０よりも本体部７０Ａの底面７０ｆ側に配置すると共に、電気基板２０を本体部７０Ａの底面７０ｆに直に接触させることにより、電気基板２０と筐体７０とを熱的に接続してもよい。

また、上述した光学デバイス１においては、放熱シート６０を電気基板２０と同程度の寸法としたが、放熱シートの寸法はこれに限定されず、例えば、発熱が想定される電子部品２５の近傍のみにおいて電気基板２０を覆う程度の寸法としてもよい。

また、上述した光学デバイス１においては、電気基板２０と筐体７０とを熱的に接続するために、放熱シート６０を用いたが、放熱シート６０に代えて、電気基板２０と筐体７０との間に放熱のための経路を形成可能な（熱的に接続可能な）任意の部材を用いることができる。

また、上述した光学デバイス１においては、ＭＥＭＳミラー４０が電気基板２０に搭載されるものとしたが、ＭＥＭＳミラー４０の搭載の態様はこれに限定されない。すなわち、ＭＥＭＳミラー４０は、光学基板１０に搭載されてもよいし、或いは、光学基板１０及び電気基板２０以外の他の部材に搭載されてもよい。

また、光学エンジンは、ＭＥＭＳミラー４０に限定されず、例えば、透過型液晶素子と複屈折結晶とによって構成される素子や、ＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon）や、ＤＬＰ（Digital Light Processing）等の任意の光路切替素子とすることができる。

さらに、本発明は、上述したような光学デバイス１への適用に限定されず、入力ポートからの光を出力ポートに切り替えて出力するため光学エンジンを有する任意の光スイッチ等の光デバイスに適用することができる。

１…光学デバイス、１０…光学基板、１０ｆ…表面、１０ｇ…裏面、１３…回折格子（分光素子）、２０…電気基板、２０ｇ…裏面（搭載面）、２１…駆動回路（電子部品）、３０…ファイバトレイ、４０…ＭＥＭＳミラー（光学エンジン）、５０…光ファイバ、５０ａ…入力ポート、５０ａ…出力ポート、６０…放熱シート（放熱部材）、７０…筐体、７０Ａ…本体部、７０Ｂ…蓋部、７０ｆ…底面（第１の内面）、７０ｇ…第２の内面、Ｓ…断熱空間。

Claims (7)

1. 入力ポート及び出力ポートを含む複数の光ファイバを保持する入出力ポートアレイを含む光学部品を表面に搭載した光学基板と、
   前記光学基板の裏面に対向して配置され、前記光学基板の前記裏面に対向する面の反対側の面である搭載面に電子部品を搭載した電気基板と、
   前記電気基板と電気的に接続され、前記入力ポートからの光を入射して所定の前記出力ポートに向けて出射する光学エンジンと、
   前記光学基板、前記電気基板、及び前記光学エンジンを収容する筐体と、を備え、
   前記入出力ポートアレイは、前記入力ポート及び前記出力ポートが前記光学基板の前記表面に交差する第１の方向に沿って配列されるように前記複数の光ファイバを保持しており、
   前記筐体は、前記光学基板の前記表面に対向する第１の内面と、前記電気基板の前記搭載面に対向する第２の内面とを有し、
   前記電気基板は、前記電子部品から発生した熱が前記光学基板側よりも前記筐体の前記第２の内面側に相対的に大きく拡散されるように、前記筐体の前記第２の内面に熱的に接続されている、
   ことを特徴とする光学デバイス。
2. 前記電気基板と前記光学基板との間には、前記電子部品から発生した熱が前記光学基板に伝達されることを抑制する断熱空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記入力ポートには波長多重光が入力され、
   前記光学部品は、前記入力ポートからの前記波長多重光を入射すると共に所定の波長成分ごとに分光して出射する分光素子を含み、
   前記光学エンジンは、前記分光素子から出射された光を入射して前記所定の波長成分ごとに異なる前記出力ポートに向けて出射し、
   前記出力ポートは、それぞれ異なる波長成分の光を出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学デバイス。
4. 前記筐体は、一方が開放された箱状を呈し、前記第１の内面を構成する本体部と、前記本体部の開放部分を封止し、前記第２の内面を構成する蓋部とからなり、
   前記電気基板は、放熱部材を介して前記蓋部によって構成された前記第２の内面に熱的に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
5. 前記電気基板の周囲には環状のファイバトレイが配置され、
   前記放熱部材は、前記ファイバトレイによって囲われる領域に収容されている、ことを特徴とする請求項４に記載の光学デバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学デバイスを製造する方法であって、
   前記入力ポート及び前記出力ポートが前記第１の方向に沿って配列されるように前記入出力ポートアレイを含む前記光学部品を前記光学基板の前記表面に搭載する第１工程と、
   前記電気基板の前記搭載面に前記電子部品を搭載すると共に、前記電気基板の前記搭載面の反対側の面が前記光学基板の前記裏面に対向するように前記電気基板を配置する第２工程と、
   前記光学エンジンと前記電気基板とを電気的に接続する第３工程と、
   前記第１〜３工程の後に、前記光学基板の前記表面が前記筐体の前記第１の内面に対向するように、前記光学基板、前記電気基板、及び前記光学エンジンを前記筐体に収容する第４工程と、
   前記第４工程の後に、前記電気基板を前記筐体の前記第２の内面に熱的に接続する第５工程と、を備えることを特徴とする光学デバイスを製造する方法。
7. 前記筐体は、一方が開放された箱状を呈し、前記第１の内面を構成する本体部と、前記本体部の開放部分を封止し、前記第２の内面を構成する蓋部とからなり、
   前記第５工程は、前記電気基板の前記搭載面上に放熱部材を配置する工程と、前記蓋部により前記放熱部材を押圧した状態において、前記蓋部により前記本体部の開放部分を封止する工程とを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の光学デバイスを製造する方法。

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