JP2023141877A - 可変光減衰器および光スイッチ - Google Patents

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Abstract

【課題】出力する光の光量を変更する技術において応答速度を高める。【解決手段】可変光減衰器は、空間位相変調素子と、第１光伝送部と、第２光伝送部と、制御部とを備えている。空間位相変調素子は、ベース部および光反射面をそれぞれ持つ複数の格子要素を有し、該複数の格子要素のベース部に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、複数の格子要素のそれぞれの光反射面に照射された光に位相変調を施して回折光を発生させる。第１光伝送部は、第１光を伝送し、複数の格子要素のそれぞれの光反射面に向けて第１光を出射する。第２光伝送部は、空間位相変調素子によって第１光に対する位相変調で生じた０次回折光とは異なる回折光である第２光が入射され、該第２光を伝送する。制御部は、ベース部に対する複数の格子要素の変位を制御することで、空間位相変調素子から第２光伝送部に入射される第２光の光量を増減させる。【選択図】図１

Description

本発明は、可変光減衰器および光スイッチに関する。
従来、光通信用技術においては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子を光制御用素子として用いた機器が知られている（例えば、特許文献１，２等）。
このＭＥＭＳ素子を用いた機器としては、ＭＥＭＳ素子の一部に配置したミラーの傾斜角度の変更によって光の反射角度を変更することで入力光の光量から出力光の光量への減少の割合（減少率ともいう）を変化させる光減衰器（可変光減衰器ともいう）、および入力光に対する出力光の出射の有無を切り替える機器（光スイッチともいう）等が知られている。
可変光減衰器では、例えば、２芯の光ファイバ、コリメータレンズおよびミラーが配置されたＭＥＭＳ素子（ＭＥＭＳミラーともいう）が用いられる。具体的には、２芯の光ファイバのうちの一方の光ファイバである入力側の光ファイバから出射される光が、コリメータレンズを通過してＭＥＭＳミラーで反射され、コリメータレンズを再度通過してもう一方の光ファイバである出力側の光ファイバへ結合される。ここで、ＭＥＭＳミラーの傾斜量の制御により、出力側の光ファイバの端部に対する光の照射位置をずらすことで、出力側の光ファイバへの光の結合損失を発生させ、光量の減少率が調整される。
光スイッチでは、例えば、可変光減衰器と同様な構成において、ＭＥＭＳミラーの傾斜量の制御により、出力側の光ファイバの端部に対する光の照射の有無を切り替えることで、出力側の光ファイバを介した光の出力の有無を切り替える。
特開２００４－８５８６９号公報 特開２００４－８５８７０号公報
しかしながら、ＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器における光量の減少率の変更、およびＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチにおける光の出力の有無の切り替えには、１枚のＭＥＭＳミラーを機械的に傾斜させる必要がある。
このため、ＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器における光量の減少率の変更、およびＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチにおける光の出力の有無の切り替えには、例えば、１ミリ秒以上等のある程度の時間を要する。よって、ＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器における光量の減少率の複数回の変更、およびＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチにおける光の出力の有無の複数回の切り替えを、ごく短時間で行うことは容易でない。
したがって、可変光減衰器における光量の減少率の変更、および光スイッチにおける光の出力の有無の切り替えについては、応答速度を高める点で改善の余地がある。
すなわち、可変光減衰器および光スイッチ等の出力する光の光量を変更する技術においては、応答速度を高める点で改善の余地がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力する光の光量を変更する技術において応答速度を高めることを目的とする。
上記課題を解決するために、第１の態様に係る可変光減衰器は、空間位相変調素子、第１光伝送部、第２光伝送部および制御部を備えている。前記空間位相変調素子は、ベース部および光反射面をそれぞれ持つ複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の前記ベース部に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に照射された光に位相変調を施して回折光を発生させる。前記第１光伝送部は、第１光を伝送し、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に向けて前記第１光を出射する。前記第２光伝送部は、前記空間位相変調素子によって前記第１光に対する位相変調で生じた０次回折光とは異なる回折光である第２光が入射され、該第２光を伝送する。前記制御部は、前記ベース部に対する前記複数の格子要素の変位を制御することで、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部に入射される前記第２光の光量を増減させる。
第２の態様に係る可変光減衰器は、第１の態様に係る可変光減衰器であって、前記制御部は、前記変位のパターンのピッチを維持しつつ、前記ベース部に対する前記複数の格子要素の変位量を制御することで、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部に入射される前記第２光の光量を増減させる。
第３の態様に係る可変光減衰器は、第１または第２の態様に係る可変光減衰器であって、前記複数の格子要素は、それぞれ第１方向に沿って延在しており且つ前記光反射面を有するとともに該第１方向に直交する第２方向に沿って並んだ複数の第１反射部、を含み、前記第１光伝送部と前記空間位相変調素子との間に位置しており且つ前記第１光の光束の断面形状を円形状から前記第２方向に沿った細長い形状に変換して該第１光を前記複数の第１反射部のそれぞれの前記光反射面に照射させる第１光学素子部、を備えている。
第４の態様に係る可変光減衰器は、第１または第２の態様に係る可変光減衰器であって、前記複数の格子要素は、それぞれ前記光反射面を有するとともにマトリックス状に並んだ複数の第２反射部、を含み、前記第１光伝送部からの前記第１光は、前記複数の第２反射部のそれぞれの前記光反射面に照射される。
第５の態様に係る可変光減衰器は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る可変光減衰器であって、前記複数の格子要素に対する前記第１光の照射に応じて前記空間位相変調素子が生じる０次回折光の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体、を備えている。
第６の態様に係る光スイッチは、空間位相変調素子、第１光伝送部、第２光伝送部および制御部を備えている。前記空間位相変調素子は、ベース部および光反射面をそれぞれ持つ複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の前記ベース部に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に照射された光に位相変調を施す。前記第１光伝送部は、第１光を伝送し、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に向けて前記第１光を出射する。前記第２光伝送部は、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に対する前記第１光の照射に応じて前記空間位相変調素子から発せられる光が入射され、該光を伝送する。前記制御部は、前記ベース部に対する前記複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することによって、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部への光の入射の有無を切り替える。
第７の態様に係る光スイッチは、第６の態様に係る光スイッチであって、前記第２光伝送部とは異なる第３光伝送部、を備え、前記制御部は、前記ベース部に対する前記複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することによって、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部へ光が入射される第１入射状態と、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部へ光が入射されることなく、前記空間位相変調素子から前記第３光伝送部へ光が入射される第２入射状態と、の間で状態を切り替える。
第８の態様に係る光スイッチは、第６または第７の態様に係る光スイッチであって、前記複数の格子要素は、それぞれ第１方向に沿って延在しており且つ前記光反射面を有するとともに該第１方向に直交する第２方向に沿って並んだ複数の第１反射部、を含み、前記第１光伝送部と前記空間位相変調素子との間に位置しており且つ前記第１光の光束の断面形状を円形状から前記第２方向に沿った細長い形状に変換して該第１光を前記複数の第１反射部のそれぞれの前記光反射面に照射させる第１光学素子部、を備えている。
第９の態様に係る光スイッチは、第６または第７の態様に係る光スイッチであって、前記複数の格子要素は、それぞれ前記光反射面を有するとともにマトリックス状に並んだ複数の第２反射部、を含み、前記第１光伝送部からの前記第１光は、前記複数の第２反射部のそれぞれの前記光反射面に照射される。
第１から第５の何れの態様に係る可変光減衰器によっても、例えば、ベース部に対する複数の格子要素の変位を制御することで、空間位相変調素子から第２光伝送部に入射される回折光の強度を増減させることができる。これにより、例えば、第１光伝送部で伝送される光の光量に対する第２光伝送部で伝送される光の光量の比率を迅速に切り替えることができる。その結果、可変光減衰器において、出力する光の光量の変更における応答速度を高めることができる。
第５の態様に係る可変光減衰器によれば、例えば、可変光減衰器内における反射等によって０次回折光が第２光伝送部に入射する不具合が生じにくくなる。これにより、例えば、第１光伝送部で伝送される第１光の光量に対する第２光伝送部で伝送される第２光の光量の比率の切り替えの精度が高められ得る。したがって、可変光減衰器において、出力する光の光量の変更における精度が高まり得る。
第６から第９の何れの態様に係る光スイッチによっても、例えば、ベース部に対する複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することで、空間位相変調素子から第２光伝送部への光の入射の有無を迅速に切り替えることができる。したがって、光スイッチにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
第７の態様に係る光スイッチによれば、例えば、ベース部に対する複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子から第２光伝送部へ光が入射している状態と、空間位相変調素子から第３光伝送部へ光が入射している状態と、が迅速に切り替えられ得る。
図１は、第１実施形態に係る可変光減衰器の構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る可変光減衰器の構成の一例を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態に係る可変光減衰器の構成の一例を模式的に示す図である。 図４は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの構成の一例を模式的に示す平面図である。 図５は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの構成の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの構成の一例を模式的に示す断面図である。 図７は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの動作の一例を模式的に示す図である。 図８は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの動作の一例を模式的に示す図である。 図９は、空間位相変調素子に適用されるグレーティングライトバルブの動作の一例を模式的に示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る可変光減衰器の構成の一例を模式的に示す図である。 図１１は、空間位相変調素子に適用される平面ライトバルブの構成の一例を模式的に示す平面図である。 図１２は、空間位相変調素子に適用される平面ライトバルブにおける１つの反射素子およびその周辺部の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図１３は、空間位相変調素子に適用される平面ライトバルブにおける１つの反射素子およびその周辺部の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図１４は、第３実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図１５は、第３実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図１６は、第４実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図１７は、第４実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図１８は、第５実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図１９は、第５実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２０は、第６実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２１は、第６実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２２は、第７実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２３は、第７実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２４は、第８実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。 図２５は、第８実施形態に係る光スイッチの構成の一例を模式的に示す図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の各種実施形態について説明する。これらの実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、同様な構成および機能を有する部分には同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面においては、理解を容易にするために、必要に応じて各部の寸法および数が誇張または簡略化されて図示されている。各図には、各要素の位置関係等を説明するために、右手系のＸＹＺ直交座標系を付している。ここでは、後述する空間位相変調素子４，４Ａの回折格子面（格子面ともいう）Ｐ０に沿った方向にＸ軸およびＹ軸が延びており、格子面Ｐ０の法線に沿った方向にＺ軸が延びている。また、以下の説明では、矢印の先端が向く方を＋（プラス）方向とし、その逆方向を－（マイナス）方向とする。
相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」等）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」等）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」等）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸および面取り等を有する形状も表すものとする。１つの構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「～の上」および「～の下」とは、特に断らない限り、２つの要素が接している場合のほか、２つの要素が離れている場合も含む場合がある。「特定方向に移動させる」とは、特に断らない限りにおいて、この特定方向と平行に移動させる場合のみならず、この特定方向の成分を持つ方向に移動させることを含む場合がある。
＜１．第１実施形態＞
＜１－１．可変光減衰器の構成＞
図１から図３は、それぞれ第１実施形態に係る可変光減衰器１００の構成の一例を模式的に示す図である。図１には、可変光減衰器１００のうちの制御部１０以外の部分について＋Ｙ方向に平面視した一構成例が模式的に示されている。図２には、可変光減衰器１００のうちの制御部１０以外の部分について＋Ｘ方向に平面視した一構成例が模式的に示されている。図３には、可変光減衰器１００のうちの制御部１０以外の部分について－Ｘ方向に平面視した一構成例が模式的に示されている。
図１および図２では、後述する第１光Ｌ１が進行する経路である第１光Ｌ１の光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１および図３では、後述する第２光Ｌ２が進行する経路である第２光Ｌ２の光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１では、後述する第３光Ｌ３が進行する経路である第３光Ｌ３の光路が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第３光Ｌ３の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
可変光減衰器１００は、可変光減衰器１００の外部から入射される光（入射光とも入力光ともいう）を、光量を減じて可変光減衰器１００の外部へ出射することが可能な機器である。
図１から図３で示されるように、可変光減衰器１００は、第１光伝送部１と、空間位相変調素子４と、第２光伝送部５と、制御部１０とを備えている。また、第１実施形態では、可変光減衰器１００は、第１光学素子部３を備えている。また、可変光減衰器１００は、光学系２を備えている。ここでは、例えば、第１光伝送部１、空間位相変調素子４、第２光伝送部５、第１光学素子部３および光学系２は、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。図１から図３の例では、第１光伝送部１から出射される光が、光学系２と第１光学素子部３とをこの記載の順に経て空間位相変調素子４に照射され、空間位相変調素子４で生じた光が、第１光学素子部３および光学系２をこの記載の順に経て、第２光伝送部５等に入射する。
＜＜第１光伝送部１＞＞
第１光伝送部１は、光（第１光ともいう）Ｌ１を伝送する部分である。第１光伝送部１は、例えば、可変光減衰器１００の外部から入射する入射光（入力光）を第１光Ｌ１として伝送する。第１光Ｌ１には、例えば、波長λを有する光が適用される。第１光伝送部１には、光ファイバ等が適用される。光ファイバは、例えば、コアと、このコアよりも光の屈折率が低く且つコアの周囲を被覆するように位置しているクラッドとを有する。第１光伝送部１に適用される光ファイバは、コア内において長手方向に沿って第１光Ｌ１を伝送することができる。また、第１光伝送部１は、第１光Ｌ１を空間位相変調素子４に向けて出射する。例えば、第１光Ｌ１は、第１光伝送部１を構成している光ファイバの長手方向の端部（第１端部ともいう）１ｅから所定の広がり角で出射される。
＜＜光学系２＞＞
光学系２は、第１光伝送部１および第２光伝送部５と、第１光学素子部３と、の間に位置している。光学系２は、光ファイバの第１端部１ｅから所定の広がり角で出射された第１光Ｌ１を平行光に変換する。この平行光における光の進行方向に垂直な断面は、例えば、円形状である。光学系２には、例えば、コリメータレンズ等の光学レンズが適用される。光学系２において平行光に変換された第１光Ｌ１は、第１光学素子部３に入射する。
＜＜第１光学素子部３＞＞
第１光学素子部３は、第１光伝送部１と空間位相変調素子４との間に位置している。また、第１光学素子部３は、空間位相変調素子４と第２光伝送部５との間に位置している。図１から図３の例では、第１光伝送部１および第２光伝送部５と、空間位相変調素子４との間に、光学系２と第１光学素子部３とがこの記載の順に並んでいる。
第１光学素子部３は、第１光Ｌ１の光束の断面形状を円形状から細長い形状に変換して空間位相変調素子４に照射させる。ここで、第１光Ｌ１の光束の断面形状における細長い形状には、後述する第２方向としての＋Ｘ方向に沿った細長い形状が適用される。これにより、空間位相変調素子４に対して、光束の断面形状が第２方向としての＋Ｘ方向に沿った細長い形状である第１光Ｌ１が照射される。光の光束の断面形状は、光の光束における該光の進行方向に垂直な断面の形状である。
また、第１光学素子部３は、空間位相変調素子４によって生じる光を円形状の断面形状を有する平行光にして第２光伝送部５に向けて出射する。空間位相変調素子４によって生じる光は、後述する第２光Ｌ２であってもよいし、後述する第３光Ｌ３であってもよい。
第１光学素子部３には、例えば、シリンダーレンズ（シリンドリカルレンズともいう）等の光学レンズが適用される。シリンダーレンズは、例えば、半円柱状の形状（蒲鉾形状ともいう）を有する。
＜＜空間位相変調素子４＞＞
空間位相変調素子４は、第１光Ｌ１に対して位相変調を行う。これにより、例えば、空間位相変調素子４は、第２光伝送部５に向けて回折光を発生させることができる。空間位相変調素子４には、例えば、図４から図６で示される、光位相アレイの一種であるグレーティングライトバルブ（Grating Light Valve）が適用される。図４は、空間位相変調素子４に適用されるグレーティングライトバルブの構成の一例を模式的に示す平面図である。図４では、グレーティングライトバルブの構成の一部が模式的に示されている。図５および図６は、それぞれグレーティングライトバルブの構成の一例を模式的に示す断面図である。図７から図９は、それぞれ空間位相変調素子４に適用されるグレーティングライトバルブの動作の一例を模式的に示す図である。図４から図９では、グレーティングライトバルブを構成している基板４１ｓの＋Ｚ方向側の主面（第１主面ともいう）Ｆ１に沿った第１方向が＋Ｙ方向であり、第１主面Ｆ１に沿っており且つ＋Ｙ方向に直交する第２方向が＋Ｘ方向であり、第１主面Ｆ１の法線に沿った第３方向が－Ｚ方向である。
グレーティングライトバルブは、例えば、ベース部４１と、複数のリボン状の部分（リボン状部分ともリボンともいう）４２とを有する。
ベース部４１は、例えば、基板４１ｓと、電極（第１基準電極ともいう）４１ｅとを有する。基板４１ｓには、例えば、シリコン基板等の板状の基板が適用される。第１基準電極４１ｅは、基板４１ｓの第１主面Ｆ１に沿って位置している。第１基準電極４１ｅには、例えば、基板４１ｓの第１主面Ｆ１上に形成された金属膜等が適用される。
複数のリボン４２は、基板４１ｓの第１主面Ｆ１上に位置している。複数のリボン４２のそれぞれは、第１方向としての＋Ｙ方向に沿って延在している細長いリボン状の形状を有する。例えば、図４で示されるように、各リボン４２は、第１方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向と、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った短手方向とを持つ矩形状の形状を有する。各リボン４２の短手方向の長さ（幅ともいう）は、例えば、２．０マイクロメートル（μｍ）から２５．５μｍ程度に設定される。各リボン４２の長手方向の長さは、例えば、１ミリメートル（ｍｍ）から３ｍｍ程度に設定される。複数のリボン４２は、相互に接触しておらず、複数のリボン４２のうちの隣り合う２つのリボン４２の間には、微小な隙間が存在している。
各リボン４２には、例えば、非晶質のシリコン窒化膜等で構成された微細な構造体が適用される。複数のリボン４２は、第２方向としての＋Ｘ方向に沿って並んでいる。複数のリボン４２の本数は、例えば、１００本から４０００本程度に設定される。
各リボン４２は、例えば、格子要素としての細長い帯状の反射部（第１反射部ともいう）４２ｒと、連結部４２ｃとを有する。換言すれば、グレーティングライトバルブは、例えば、ベース部４１と、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒとを有する。各リボン４２において、第１方向としての＋Ｙ方向の中央に第１反射部４２ｒが位置し、第１方向としての＋Ｙ方向の両端に連結部４２ｃが位置している。換言すれば、各リボン４２では、第１方向としての＋Ｙ方向において、第１の連結部４２ｃと、第１反射部４２ｒと、第２の連結部４２ｃとが、この記載の順に位置している。
複数の第１反射部４２ｒのそれぞれは、第１方向としての＋Ｙ方向に沿って延在している。複数の第１反射部４２ｒは、第２方向としての＋Ｘ方向に沿って並んでいる。また、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれは、光を正反射する面（光反射面ともいう）を有する。光反射面は、例えば、第１反射部４２ｒのうちのベース部４１とは逆側に位置している。光反射面は、ＸＹ平面に平行な面である。ここでは、例えば、各リボン４２の表面は、光を正反射するアルミ等の金属の薄膜によって被覆された構成を有する。これにより、例えば、各リボン４２の第１反射部４２ｒの表面は、光反射面としての機能を有する。複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面には、第１光伝送部１から出射された後に光学系２および第１光学素子部３を通過した第１光Ｌ１が照射される。換言すれば、第１光伝送部１は、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面に向けて第１光Ｌ１を出射する。そして、各第１反射部４２ｒの光反射面は、第１光Ｌ１を反射することができる。また、各リボン４２の第１反射部４２ｒの表面を構成している金属の薄膜は、電極（第１可動電極ともいう）としての機能を有する。
連結部４２ｃは、ベース部４１に連結された部分である。例えば、図５で示されるように、各リボン４２は、Ｙ方向の両端部のそれぞれにおいてベース部４１に連結された連結部４２ｃを含む。換言すれば、各リボン４２は、Ｙ方向の両端部のそれぞれにおいてベース部４１の第１主面Ｆ１に連結されている。さらに換言すれば、各第１反射部４２ｒの両端部は、それぞれ連結部４２ｃを介してベース部４１に連結されている。
ここで、複数の第１反射部４２ｒは、空間Ｓ１を挟んでベース部４１に対向している。より具体的には、各第１反射部４２ｒは、空間Ｓ１を挟んでベース部４１の第１基準電極４１ｅに対向している。換言すれば、ベース部４１の第１基準電極４１ｅは、複数の第１反射部４２ｒに対向している。別の観点から言えば、第１反射部４２ｒと該第１反射部４２ｒの両端部をベース部４１に連結している２つの連結部４２ｃとを含む構造体であるリボン４２は、第１基準電極４１ｅに接触することなく、第１基準電極４１ｅを跨ぐように、基板４１ｓ上に架設されている。
各リボン４２は、可撓性を有する。ここでは、例えば、第１可動電極としての機能を有する第１反射部４２ｒと、第１基準電極４１ｅとの間に、電位差が付与されることで、第１反射部４２ｒと第１基準電極４１ｅとの間に、第１反射部４２ｒを第１基準電極４１ｅに引き寄せる静電気力が生じる。この静電気力によってリボン４２が撓む。図５には、撓んでいない状態（初期状態ともいう）のリボン４２が描かれており、図６には、撓んだ状態のリボン４２が描かれている。図５および図６で示されるように、リボン４２は、撓むことでＺ方向において変位する。ここでは、例えば、リボン４２が撓んでいない初期状態における第１反射部４２ｒの位置を基準として、リボン４２が撓むことで、第１反射部４２ｒが第３方向としての－Ｚ方向において変位する。
グレーティングライトバルブは、例えば、制御部１０からの信号に応じた静電気力によってリボン４２を撓ませることで、該信号に応じた変位量だけ第１反射部４２ｒを変位させる。グレーティングライトバルブは、例えば、制御部１０からの信号に応じて複数の第１反射部４２ｒのそれぞれに対して個別に電位を付与するためのＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ドライバ（不図示）等を有する。
第１実施形態では、例えば、制御部１０は、複数のリボン４２のそれぞれについて、第１反射部４２ｒと第１基準電極４１ｅとの間に付与する電位差を調整することで、第１反射部４２ｒと第１基準電極４１ｅとの間の静電気力によってリボン４２を撓ませて、第１反射部４２ｒのベース部４１に対する変位を制御することができる。
例えば、第１基準電極４１ｅには、０ボルト（Ｖ）から－１２Ｖ等の固定の基準となる第１電位が付与され、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれには、第１電位以上の第２電位が付与される。第２電位は、例えば、第２電位と第１電位との差（電位差）が０Ｖから２５Ｖ等の所定の範囲内の所望の電位差となるように設定される。例えば、第２電位は可変の電位である。複数の第１反射部４２ｒには、例えば、相互に異なる第２電位が付与される。これにより、複数のリボン４２の間で、第１反射部４２ｒの変位量を自在に異ならせることができる。第１反射部４２ｒと第１基準電極４１ｅとの間に付与される電位差に応じた静電気力によってリボン４２を撓ませた後に、第１反射部４２ｒと第１基準電極４１ｅとの間に付与される電位差が略ゼロとなると、リボン４２の弾性力によって、リボン４２は撓んでいない初期状態に戻る。このとき、第１反射部４２ｒの変位量がゼロに戻る。
図７には、複数のリボン４２における複数の第１反射部４２ｒの変位量が等しくゼロである基準の状態（基準状態ともいう）が例示されている。この場合には、複数の第１反射部４２ｒの光反射面は、格子面Ｐ０に沿って位置しており、グレーティングライトバルブは、鏡として機能する。ここでは、グレーティングライトバルブの格子面Ｐ０は、ＸＹ面に沿った仮想的な平面である。図７では、格子面Ｐ０が二点鎖線の細線で描かれた直線状の線分で示されており、格子面Ｐ０の法線Ｌ０が一点鎖線の細線で描かれた直線状の線分で示されている。
ここでは、仮に複数の第１反射部４２ｒに第１光Ｌ１が照射されると、複数の第１反射部４２ｒから第１光Ｌ１に応じた正反射光（第４光ともいう）Ｌ４が出射される。この状態について、図７には、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で模式的に示されており、第４光Ｌ４が進行する経路である第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で模式的に示されている。ここで、図７で示されるように、鏡として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブに照射される第１光Ｌ１が進行する方向に沿った該第１光Ｌ１の経路（第１光路ともいう）Ｌｐ１と、格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（入射角とも第１角度ともいう）をθ１とする。また、鏡として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブによって第１光Ｌ１が正反射することで出射される正反射光（第４光）Ｌ４が進行する方向に沿った該第４光Ｌ４の経路（第４光路ともいう）Ｌｐ４と、格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（正反射角とも第４角度ともいう）をθ４とする。ここで、図７で示されるように、第１光路Ｌｐ１が法線Ｌ０を基準としてＹ軸に平行な仮想的な回転軸を中心に反時計回りに回転する方向に傾いていれば、入射角θ１が正の角度であるものとし、第４光路Ｌｐ４が法線Ｌ０を基準としてＹ軸に平行な仮想的な回転軸を中心に時計回りに回転する方向に傾いていれば、第４角度θ４が正の角度であるものとする。この場合には、入射角（第１角度）θ１と、正反射角（第４角度）θ４とは同一となる。
図８および図９のそれぞれには、複数の第１反射部４２ｒが鋸歯状のパターンを成すように、Ｘ方向において第１反射部４２ｒの変位量が周期的に変化しており、グレーティングライトバルブがブレーズド回折格子として機能している状態が例示されている。図８および図９では、格子面Ｐ０が二点鎖線の細線で描かれた直線状の線分で示されており、格子面Ｐ０の法線Ｌ０が一点鎖線の細線で描かれた直線状の線分で示されている。また、図８および図９のそれぞれには、ブレーズド回折格子における、第２方向としての＋Ｘ方向における変位の周期である格子のピッチ（格子ピッチともいう）Δ、および第３方向としての－Ｚ方向におけるブレーズド回折格子の鋸歯状のパターンの深さ（ブレーズ深さともいう）Φが便宜的に付されている。さらに、図８および図９のそれぞれには、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で模式的に示されており、後述する第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で模式的に示されている。図９には、後述する第３光Ｌ３の光路の一例が破線で描かれた矢印で模式的に示されている。
図８で示された状態と図９で示された状態との間では、格子ピッチΔは同一で、ブレーズ深さΦが異なっている。グレーティングライトバルブは、例えば、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれに付与される第２電位の制御によって複数のリボン４２の撓み量が制御されることで、格子ピッチΔおよびブレーズ深さΦが可変であるブレーズド回折格子として機能し得る。換言すれば、グレーティングライトバルブは、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれにおけるベース部４１に対する変位量を変更することで、格子ピッチΔおよびブレーズ深さΦが異なるブレーズド回折格子として機能し得る。
第１実施形態では、図１および図２で示されるように第１光学素子部３によって光束の断面形状が細長い形状に変換された第１光Ｌ１が、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面に照射される。より具体的には、第１光学素子部３によって光束の断面形状が細長い形状に変換された第１光Ｌ１が、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの第１方向としての＋Ｙ方向の中央部に照射される。換言すれば、第１光学素子部３によって光束の断面形状が細長い形状に変換された第１光Ｌ１は、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒに照射される。このため、第１光学素子部３によって光束の断面形状が細長い形状に変換された第１光Ｌ１は、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒのうちの第１方向としての－Ｙ方向の略中央に沿った線状もしくは帯状の領域に照射される。
ここで、ブレーズド回折格子は、鋸歯状のパターンの格子ピッチΔとブレーズ深さΦとに応じて、照射された光に位相変調を施して回折光を生じることができる。このため、グレーティングライトバルブは、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒのベース部４１に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面に照射された光（具体的には、第１光Ｌ１）に位相変調を施すことができる。これにより、グレーティングライトバルブは、回折光を生じることができる。変位のパターンのピッチは、複数の第１反射部４２ｒのベース部４１に対する変位の第２方向としての＋Ｘ方向における繰り返しの周期であり、格子ピッチΔに対応する。
ところで、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、ブレーズ深さΦが、第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている状態を想定する。ここで、図８で示されるように、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブに照射される第１光Ｌ１が進行する方向に沿った該第１光Ｌ１の経路（第１光路）Ｌｐ１と、格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（入射角または第１角度）をθ１とする。また、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブによって第１光Ｌ１に位相変調が施されて生じる回折光（第２光ともいう）Ｌ２が進行する方向に沿った該第２光Ｌ２の経路（第２光路ともいう）Ｌｐ２と、格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（第１出射角とも第２角度ともいう）をθ２とする。第２光Ｌ２としての回折光は、０次回折光以外の所望の次数の回折光である。ここでは、図８で示されるように、第１光路Ｌｐ１が法線Ｌ０を基準としてＹ軸に平行な仮想的な回転軸を中心に反時計回りに回転する方向に傾いていれば、入射角θ１は正の角度であり、第２光路Ｌｐ２が法線Ｌ０を基準としてＹ軸に平行な仮想的な回転軸を中心に時計回りに回転する方向に傾いていれば、第１出射角θ２は正の角度である。この場合には、入射角（第１角度）θ１と第１出射角（第２角度）θ２との関係は、第１光Ｌ１の波長λおよび格子ピッチΔを用いた、次の式（１）の関係を有する。
θ２＝（λ／Δ）＋θ１ ・・・（１）。
ここでは、図８で示されるように、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、ブレーズ深さΦが、第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されていれば、回折効率が最大となる。換言すれば、第１光Ｌ１の光量に対する第２光Ｌ２の光量が最大となる。図８では、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２との間の光量の関係を示すために、第１光路Ｌｐ１を示す一点鎖線の矢印と、第２光路Ｌｐ２を示す二点鎖線の矢印とが、ともに同一の太さで描かれている。
図１および図３で示されるように、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブで生じた第２光Ｌ２は、第１光学素子部３および光学系２をこの記載の順に経て第２光伝送部５に入射される。このとき、空間位相変調素子４で生じた第２光Ｌ２は、第１光学素子部３で円形状の断面形状を有する平行光に変換され、この平行光に変換された第２光Ｌ２は、光学系２で集光されて、第２光伝送部５の後述する第２端部５ｅに入射される。ここで、第２光Ｌ２の第１出射角（第２角度）θ２は、第２光Ｌ２が第２光伝送部５に入射するように設定される。換言すれば、第１出射角（第２角度）θ２を規定する格子ピッチΔは、第２光Ｌ２が第２光伝送部５に入射するように第１光Ｌ１の波長λに応じた所定値に設定される。
一方、図９で示されるように、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、ブレーズ深さΦが、第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）からずれると、回折効率が低下する。これにより、第１光Ｌ１の光量に対して第２光Ｌ２の光量が減少する。この場合には、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて生じる０次回折光（第３光ともいう）Ｌ３の光量が増加する。図９では、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２と第３光Ｌ３との間の光量の関係を示すために、第１光路Ｌｐ１を示す一点鎖線の矢印が最も太く描かれており、第２光路Ｌｐ２を示す二点鎖線の矢印が中程度の太さで描かれており、第３光路Ｌｐ３を示す破線の矢印が最も細く描かれている。ここで、例えば、鋸歯状のパターンの格子ピッチΔが一定である場合に、第１光Ｌ１の光量が一定であれば、ブレーズ深さΦにおける第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）からのずれ量に応じて、第２光Ｌ２の光量が減少するとともに、第３光Ｌ３の光量が増加する。
ここで、図９で示されるように、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブによって第１光Ｌ１に位相変調が施されて生じる０次回折光（第３光）Ｌ３が進行する方向に沿った該第３光Ｌ３の経路（第３光路ともいう）Ｌｐ３と、格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（第２出射角とも第３角度ともいう）をθ３とする。ここでは、図９で示されるように、第３光路Ｌｐ３が法線Ｌ０を基準としてＹ軸に平行な仮想的な回転軸を中心に時計回りに回転する方向に傾いていれば、入射角θ３は正の角度である。この場合には、入射角（第１角度）θ１と、第２出射角（第３角度）θ３とは同一となる。換言すれば、第１光Ｌ１の第１光路Ｌｐ１と第３光Ｌ３の第３光路Ｌｐ３とは、格子面Ｐ０の法線Ｌ０を基準として回転対称の関係を有する。
図１で示されるように、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブで生じた第３光Ｌ３は、第１光学素子部３および光学系２をこの記載の順に経て第２光伝送部５の第２端部５ｅには入射しない。換言すれば、例えば、第２光Ｌ２は、第２光伝送部５に入射し、第３光Ｌ３は、第２光伝送部５に入射しない。このとき、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブで生じた第３光Ｌ３は、第１光学素子部３で円形状の断面形状を有する平行光に変換され、この平行光に変換された第３光Ｌ３は、光学系２によって第２光伝送部５の後述する第２端部５ｅとは異なる位置に集光される。
＜＜第２光伝送部５＞＞
第２光伝送部５は、入射される光を伝送する部分である。第２光伝送部５は、空間位相変調素子４における複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面に対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４から発せられる光が入射される。第１実施形態では、第２光伝送部５には、第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４から発せられる第２光Ｌ２が入射される。ここでは、第２光伝送部５には、空間位相変調素子４によって第１光Ｌ１に対する位相変調によって生じた０次回折光とは異なる回折光である第２光Ｌ２が入射される。この場合には、第２光伝送部５は、入射される第２光Ｌ２を伝送する。
第２光伝送部５では、第２光Ｌ２を可変光減衰器１００の外部に出射する光（出射光とも出力光ともいう）として伝送する。この場合には、第１光伝送部１によって伝送される第１光Ｌ１および第２光伝送部５によって伝送される第２光Ｌ２は、それぞれ同一の波長λを有する。第２光伝送部５には、第１光伝送部１と同様に、光ファイバ等が適用される。第２光伝送部５に適用される光ファイバは、第２光Ｌ２が入射される長手方向の端部（第２端部ともいう）５ｅを有し、コア内において長手方向に沿って第２光Ｌ２を伝送することができる。
＜＜制御部１０＞＞
制御部１０は、空間位相変調素子４の動作を制御することができる。具体的には、制御部１０は、空間位相変調素子４におけるベース部４１に対する複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒの変位を制御することができる。そして、制御部１０は、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位を制御することで、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。これにより、例えば、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率を迅速に切り替えることができる。したがって、可変光減衰器１００では、出力する光の光量の変更における応答速度が高められ得る。
例えば、制御部１０は、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位のパターンのピッチを維持しつつ、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位量を制御することで、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。ここで、変位のパターンのピッチを維持することは、繰り返しの鋸歯状の変位のパターンを規定する格子ピッチΔを維持することに対応する。ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位量を制御することは、繰り返しの鋸歯状の変位のパターンの深さを規定するブレーズ深さΦを制御することに対応する。
具体的には、例えば、図８および図９で示されるように、制御部１０は、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、格子ピッチΔを維持しつつ、ブレーズ深さΦを調整するように制御することで、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。
ここで、例えば、ブレーズ深さΦと、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率との関係が事前に分かっていれば、制御部１０によって、ブレーズ深さΦが調整されることで、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率が制御され得る。第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率は、例えば、第２光Ｌ２の光量を第１光Ｌ１の光量で除した値によって規定されてもよいし、第１光Ｌ１の光量と第２光Ｌ２の光量との差分を第１光Ｌ１の光量で除した値によって規定されてもよい。例えば、第１光Ｌ１の光量と第２光Ｌ２の光量との差分を第１光Ｌ１の光量で除した値は、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量から第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量への減少の割合（減少率ともいう）に対応する。
制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、メモリおよび記憶部あるいはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備えて構成される。記憶部には、例えば、ＣＰＵ等で実行可能なプログラムを格納する不揮発性の記憶媒体等が適用される。制御部１０は、例えば、可変光減衰器１００の外部の制御装置２００からの信号または情報等に応じて、空間位相変調素子４の動作を制御する。制御装置２００から制御部１０に入力される信号または情報は、例えば、空間位相変調素子４におけるベース部４１に対する各第１反射部４２ｒの変位量を示す信号または情報を含む。
制御装置２００には、例えば、ＣＰＵおよび記憶部等を有するパーソナルコンピュータ等の各種のコンピュータ等が適用される。制御装置２００は、例えば、可変光減衰器１００における第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率に対応するブレーズド回折格子の表面形状（具体的には、格子ピッチΔおよびブレーズ深さΦ等）に応じて、空間位相変調素子４におけるベース部４１に対する各第１反射部４２ｒの変位量を示す情報を生成する。ここで、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率と、ブレーズ深さΦとの関係は、例えば、ブレーズド回折格子による光の位相変調に係る計算式を用いた演算、シミュレーション、または可変光減衰器１００の構成を用いた実験等によって求められ得る。
ところで、例えば、背景技術で説明したＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器では、第１実施形態に係る可変光減衰器１００における第１反射部４２ｒによりも大きなＭＥＭＳミラーの傾斜量が調整されることで、入力光の光量に対する出力光の光量の減少率が調整される。これに対して、第１実施形態に係る可変光減衰器１００では、例えば、複数の格子要素としての複数の第１反射部４２ｒのそれぞれが微小であるため、変位量が迅速かつ精度よく制御され得る。これにより、例えば、出力する光の光量が迅速かつ精度よく変更され得る。
また、例えば、背景技術で説明したＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器では、ＭＥＭＳミラーの傾斜量を制御することで、出力側の光ファイバの端部に対する光の照射位置がずらされることで、入力光の光量に対する出力光の光量の減少率が調整される。このため、例えば、出力側の光ファイバの端部の縁に光を照射する際には、出力側の光ファイバの端部に照射する光の光束の外縁部付近における光量の揺らぎによって、入力光の光量に対する出力光の光量の減少率の制御が難しくなる。よって、背景技術で説明したＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器では、入力光の光量に対する出力光の光量の減少率を高精度で制御することが可能な範囲が限られる。これに対して、第１実施形態に係る可変光減衰器１００では、例えば、第２光伝送部５の第２端部５ｅに対して第２光Ｌ２が照射される位置を動かすことなく、第１光Ｌ１の光量に対して第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を減少させることができる。これにより、例えば、入力光としての第１光Ｌ１の光量に対する出力光としての第２光Ｌ２の光量の減少率を高精度で制御することが可能な範囲を広く設定することが可能となる。
＜＜第１実施形態の変形例＞＞
第１実施形態では、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、格子ピッチΔを維持しつつ、ブレーズ深さΦを調整するように制御することで、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させたが、これに代えて、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおける格子ピッチΔを変更することによって、第２光伝送部５の第２端部５ｅ（例えば、出力側の光ファイバの端部）に対する光の照射位置をずらし、入力光の光量に対する出力光の光量の減少率を調整してもよい。この場合、第２光伝送部５の第２端部５ｅに照射する光の光束の外縁部付近における光量の揺らぎにより入力光の光量に対する出力光の光量の減少率の制御が難しい、という点は残るものの、例えば背景技術で説明したＭＥＭＳミラーを用いた可変光減衰器に比べると、出力する光の光量を迅速に変位させることができるという利点がある。また、例えば、図１で示されるように、可変光減衰器１００は、複数の第１反射部４２ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブが生じる０次回折光（第３光Ｌ３）の光路上に位置し、光を吸収する物体（光吸収体ともいう）６を備えていてもよい。これにより、例えば、可変光減衰器１００内における反射等によって０次回折光が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。これにより、例えば、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率の切り替えの精度が高められ得る。したがって、可変光減衰器１００において、出力光の光量の変更における精度が高まり得る。
図１では、光吸収体６が配置される領域の一例が細い二点鎖線で描かれた四角形で囲まれている。光吸収体６には、例えば、クロム等を用いた黒体等が適用され得る。光吸収体６は、例えば、種々の構造体によって第１光伝送部１および第２光伝送部５等に固定される。
＜１－２．第１実施形態のまとめ＞
以上のように、第１実施形態に係る可変光減衰器１００では、例えば、制御部１０は、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位を制御することで、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。これにより、例えば、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率を迅速に切り替えることができる。したがって、可変光減衰器１００では、出力する光の光量の変更における応答速度が高められ得る。
＜２．他の実施形態＞
本発明は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良等が可能である。
＜２－１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、空間位相変調素子４は、グレーティングライトバルブの代わりに光位相アレイの一種である平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されてもよい。
図１０は、第２実施形態に係る可変光減衰器１００Ａの構成の一例を模式的に示す図である。図１０では、図１と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されており、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されており、第３光Ｌ３の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されており、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されており、第３光Ｌ３の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
可変光減衰器１００Ａは、上記第１実施形態に係る可変光減衰器１００を基礎として、空間位相変調素子４が、平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されるとともに、第１光学素子部３が削除された構成を有する。第１光伝送部１、空間位相変調素子４Ａ、第２光伝送部５および光学系２は、例えば、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。
ここでは、第１光伝送部１から出射された第１光Ｌ１が光学系２で平行光に変換され、この平行光に変換された第１光Ｌ１が、空間位相変調素子４Ａに照射される。また、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第２光Ｌ２は、光学系２によって集光されて、第２光伝送部５の第２端部５ｅに入射される。また、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第３光Ｌ３は、光学系２によって第２光伝送部５の第２端部５ｅとは異なる位置に集光される。
図１１は、空間位相変調素子４Ａに適用される平面ライトバルブの構成の一例を模式的に示す平面図である。図１１では、平面ライトバルブの構成の一部が示されている。図１２および図１３は、それぞれ空間位相変調素子４Ａに適用される平面ライトバルブにおける１つの反射素子４４およびその周辺部の構成の一例を模式的に示す断面図である。図１１から図１３では、平面ライトバルブを構成している基板４３ｓの＋Ｚ方向側の主面（第２主面ともいう）Ｆ２に沿った第１方向が＋Ｙ方向であり、第２主面Ｆ２に沿っており且つ＋Ｙ方向に直交する第２方向が＋Ｘ方向であり、第２主面Ｆ２の法線に沿った第３方向が－Ｚ方向である。図１２および図１３では、後述する支持部４４ｓの図示が便宜的に省略されている。
空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブは、例えば、ベース部４３と、複数の反射素子４４とを有する。
ベース部４３は、例えば、基板４３ｓと、電極（第２基準電極ともいう）４３ｅとを有する。基板４３ｓには、例えば、シリコン基板等の板状の基板が適用される。第２基準電極４３ｅは、基板４３ｓの第２主面Ｆ２に沿って位置している。第２基準電極４３ｅには、例えば、基板４３ｓの第２主面Ｆ２上に形成された金属膜が適用される。第２基準電極４３ｅは、例えば、反射素子４４ごとに設けられた電極であってもよいし、複数の反射素子４４に対して共通の電極であってもよい。
複数の反射素子４４は、マトリックス状に並んでいる。より具体的には、複数の反射素子４４は、基板４３ｓの第２主面Ｆ２上においてマトリックス状に配列されている。平面ライトバルブでは、例えば、＋Ｙ方向にＭ個で且つ＋Ｘ方向にＮ個の反射素子４４が配置されている。ここで、ＭおよびＮは自然数であり、ＭおよびＮのそれぞれは、例えば、数百から数千の数値である。
複数の反射素子４４のそれぞれは、第２反射部４４ｒと、支持部４４ｓとを含む。換言すれば、平面ライトバルブは、例えば、複数の格子要素としてのマトリックス状に並んだ複数の第２反射部４４ｒを有する。また、図１１から図１３の例では、複数の反射素子４４のそれぞれは、固定反射部４４ｆを含む。
図１１から図１３で示されるように、固定反射部４４ｆは、基板４３ｓに固定された平面状の略矩形の部分であり、中央に略円形の開口を有する。固定反射部４４ｆの＋Ｚ方向を向いた面（上面ともいう）は、例えば、光を正反射する光反射面（固定光反射面ともいう）を有する。
第２反射部４４ｒは、光を正反射する光反射面（可動光反射面ともいう）を有する。光反射面は、例えば、第２反射部４４ｒのうちのベース部４３とは逆側に位置している。光反射面は、ＸＹ平面に平行な面である。例えば、各第２反射部４４ｒの表面は、光を正反射するアルミ等の金属の薄膜によって被覆された構成を有する。これにより、例えば、各第２反射部４４ｒのベース部４３とは逆側の表面は、光反射面としての機能を有する。第２実施形態では、第１光伝送部１からの第１光Ｌ１は、複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの光反射面に照射される。そして、各第２反射部４４ｒの光反射面は、第１光Ｌ１を反射することができる。
支持部４４ｓは、可撓性を有しており、第２反射部４４ｒの複数箇所をそれぞれ支持しており且つベース部４３に連結されている。支持部４４ｓには、例えば、非晶質のシリコン窒化膜等で構成された微細な構造が適用される。支持部４４ｓは、例えば、十字状の構造体（十字状構造体ともいう）の一部によって構成される。この場合には、十字状構造体は、第２反射部４４ｒの－Ｚ方向の面（裏面ともいう）の一部を構成する中央部、および第２反射部４４ｒとベース部４３との間に架設された支持部４４ｓとしての４つの端部を有する。十字状構造体の表面は、アルミ等の金属の薄膜が被覆された構成を有する。この金属の薄膜は、電極（第２可動電極ともいう）としての機能を有する。換言すれば、第２反射部４４ｒは、第２可動電極としての機能を有する。
ここで、第２反射部４４ｒは、空間Ｓ１Ａを挟んでベース部４３に対向している。そして、各第２反射部４４ｒは、空間Ｓ１Ａを挟んでベース部４３の第２基準電極４３ｅに対向している。換言すれば、ベース部４３の第２基準電極４３ｅは、各第２反射部４４ｒに対向している。また、支持部４４ｓは、例えば、第２基準電極４３ｅとは接触することなく第２反射部４４ｒを支持している。このため、例えば、支持部４４ｓが撓むことで、図１２から図１３で示されるように、第２反射部４４ｒがベース部４３に対して変位し得る。
ここでは、例えば、第２可動電極としての機能を有する第２反射部４４ｒと、第２基準電極４３ｅとの間に、電位差が付与されることで、第２反射部４４ｒと第２基準電極４３ｅとの間に、第２反射部４４ｒを第２基準電極４３ｅに引き寄せる静電気力が生じる。この静電気力によって支持部４４ｓが撓む。
空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブは、例えば、制御部１０からの信号に応じた静電気力によって支持部４４ｓを撓ませることで、該信号に応じた変位量だけ第２反射部４４ｒを変位させる。
例えば、制御部１０は、複数の反射素子４４のそれぞれについて、第２反射部４４ｒと第２基準電極４３ｅとの間に付与する電位差を調整することで、第２反射部４４ｒと第２基準電極４３ｅとの間の静電気力によって支持部４４ｓを撓ませて、第２反射部４４ｒのベース部４３に対する変位を制御することができる。換言すれば、制御部１０は、ベース部４３に対する複数の格子要素としての複数の第２反射部４４ｒの変位を制御することができる。なお、ここでは、例えば、第２反射部４４ｒと第２基準電極４３ｅとの間に付与される電位差に応じた静電気力によって支持部４４ｓを撓ませた後に、第２反射部４４ｒと第２基準電極４３ｅとの間に付与される電位差が略ゼロとなると、支持部４４ｓの弾性力によって、支持部４４ｓは撓んでいない状態に戻る。このとき、第２反射部４４ｒの変位量がゼロに戻る。
ここでは、＋Ｙ方向に沿って並ぶ複数の第２反射部４４ｒの変位量は同一となるように制御される。換言すれば、マトリックス状に並ぶ複数の第２反射部４４ｒは、Ｙ方向に沿って並ぶ１列を成す複数の第２反射部４４ｒが１つの単位とされて、第２反射部４４ｒの変位量が制御される。このため、例えば、平面ライトバルブは、上述したグレーティングライトバルブにおける図８および図９で示された両状態と同様な態様で、＋Ｘ方向において第２反射部４４ｒの変位量が周期的に変化してブレーズド回折格子として機能し得る。そして、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブは、例えば、複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの第２可動電極に付与される電位の制御等によって複数の支持部４４ｓの撓み量が制御されることで、格子ピッチΔおよびブレーズ深さΦが可変であるブレーズド回折格子として機能し得る。換言すれば、平面ライトバルブは、複数の第２反射部４４ｒのそれぞれにおけるベース部４３に対する変位量を変更することで、格子ピッチΔおよびブレーズ深さΦが異なるブレーズド回折格子として機能し得る。
上述したように、ブレーズド回折格子は、鋸歯状のパターンの格子ピッチΔとブレーズ深さΦとに応じて、照射された光に位相変調を施して回折光を生じることができる。このため、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブは、複数の格子要素としての複数の第２反射部４４ｒのベース部４１に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの光反射面に照射された光（具体的には、第１光Ｌ１）に位相変調を施して回折光を発生させることができる。変位のパターンのピッチは、複数の第２反射部４４ｒのベース部４３に対する変位の第２方向としての＋Ｘ方向における繰り返しの周期であり、格子ピッチΔに対応する。
よって、平面ライトバルブを適用した空間位相変調素子４Ａが採用された場合であっても、上記第１実施形態と同様に、制御部１０は、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位を制御することで、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。これにより、例えば、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率を迅速に切り替えることができる。したがって、可変光減衰器１００Ａでは、出力する光の光量の変更における応答速度が高められ得る。
例えば、制御部１０は、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブにおいて、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位のパターンのピッチを維持しつつ、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位量を制御することで、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。ここで、変位のパターンのピッチを維持することは、繰り返しの鋸歯状の変位のパターンを規定する格子ピッチΔを維持することに対応する。ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位量を制御することは、繰り返しの鋸歯状の変位のパターンの深さを規定するブレーズ深さΦを制御することに対応する。このため、上記第１実施形態と同様に、制御部１０は、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブにおいて、格子ピッチΔを維持しつつ、ブレーズ深さΦを調整するように制御することで、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５に入射される第２光Ｌ２の光量を増減させることができる。
ここで、例えば、複数の第２反射部４４ｒのそれぞれ形状は、円板状に限られず、上下面が矩形の板状等、種々の板状の形状であってもよい。
なお、例えば、図１０で示されるように、第２実施形態に係る可変光減衰器１００Ａは、複数の第２反射部４４ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブが生じる０次回折光（第３光Ｌ３）の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体６を備えていてもよい。例えば、光学系２によって第３光Ｌ３が集光される場所に光吸収体６が配置される。これにより、例えば、可変光減衰器１００Ａ内における反射等によって０次回折光が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。よって、例えば、第１光伝送部１で伝送される第１光Ｌ１の光量に対する第２光伝送部５で伝送される第２光Ｌ２の光量の比率の切り替えの精度が高められ得る。したがって、可変光減衰器１００Ａにおいて、出力光の光量の変更における精度が高まり得る。
＜２－２．第３実施形態＞
上記第１実施形態に係る可変光減衰器１００は、例えば、図１４および図１５で示されるように、制御部１０が、この制御部１０とは異なる空間位相変調素子４の動作の制御を行う制御部１０Ａに置換された光スイッチ３００に変更されてもよい。
図１４および図１５は、それぞれ第３実施形態に係る光スイッチ３００の構成の一例を模式的に示す図である。図１４および図１５では、図１と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１４では、図１と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１５では、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
制御部１０Ａは、例えば、上記第１実施形態に係る制御部１０と同様な構成を有し、空間位相変調素子４の動作を制御することができる。具体的には、制御部１０Ａは、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおけるベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位を制御することができる。そして、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５への光の入射の有無を切り替えることができる。これにより、例えば、空間位相変調素子４から第２光伝送部５への光の入射の有無を迅速に切り替えることができる。したがって、光スイッチ３００において、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
第３実施形態では、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５への第２光Ｌ２の入射の有無を切り替えることができる。
例えば、図８で示されるように、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、格子ピッチΔが、第２光Ｌ２が第２光伝送部５に入射するように第１光Ｌ１の波長λに応じた所定値に設定され、ブレーズ深さΦが、第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている状態（第１状態ともいう）では、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射される。
また、例えば、図７で示されるように、複数の第１反射部４２ｒの変位量が等しくゼロである状態（基準状態）では、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブが鏡として機能し、第２光Ｌ２を生じず、正反射光（第４光）Ｌ４を生じる。このため、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へは第２光Ｌ２が入射されない。
この場合には、例えば、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４の状態を、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態と、複数の第１反射部４２ｒの変位量が等しくゼロである基準状態との間で切り替えることができる。これにより、図１４で示されるように空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射している状態と、図１５で示されるように空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射していない状態との間で、状態が切り替えられる。
図１５で示される場合には、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブで生じた第４光Ｌ４は、第１光学素子部３で円形状の断面形状を有する平行光に変換され、この平行光に変換された第４光Ｌ４は、光学系２によって第２光伝送部５の第２端部５ｅとは異なる位置に集光される。
なお、ここで、例えば、図１５で示されるように、第３実施形態に係る光スイッチ３００は、複数の第１反射部４２ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブが生じる正反射光（第４光Ｌ４）の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体６を備えていてもよい。例えば、光学系２によって第４光Ｌ４が集光される場所に光吸収体６が配置される。これにより、例えば、光スイッチ３００内における反射等によって第４光Ｌ４が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。
また、ここで、例えば、制御部１０Ａが、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、格子ピッチΔを変更することによって、グレーティングライトバルブで生じる第２光Ｌ２の第２光路Ｌｐ２と格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（第２角度）θ２を変更してもよい。これにより、制御部１０Ａが、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射している状態と、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射していない状態との間で、状態を切り替えてもよい。
＜２－３．第４実施形態＞
上記第３実施形態において、例えば、空間位相変調素子４は、グレーティングライトバルブの代わりに光位相アレイの一種である平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されてもよい。別の観点から言えば、上記第２実施形態に係る可変光減衰器１００Ａは、例えば、図１６および図１７で示されるように、制御部１０が、この制御部１０とは異なる空間位相変調素子４Ａの動作の制御を行う制御部１０Ａに置換された光スイッチ３００Ａに変更されてもよい。
図１６および図１７は、それぞれ第４実施形態に係る光スイッチ３００Ａの構成の一例を模式的に示す図である。図１６および図１７では、図１４および図１５と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１６では、図１４と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１７では、図１５と同様に、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
光スイッチ３００Ａは、上記第３実施形態に係る光スイッチ３００を基礎として、空間位相変調素子４が、平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されるとともに、第１光学素子部３が削除された構成を有する。第１光伝送部１、空間位相変調素子４Ａ、第２光伝送部５および光学系２は、例えば、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。
ここでは、図１６および図１７で示されるように、第１光伝送部１から出射された第１光Ｌ１が光学系２で平行光に変換され、この平行光に変換された第１光Ｌ１が、空間位相変調素子４Ａに照射される。また、図１６で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第２光Ｌ２は、光学系２で集光されて、第２光伝送部５の第２端部５ｅに入射される。また、図１７で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第４光Ｌ４は、光学系２によって第２光伝送部５の第２端部５ｅとは異なる位置に集光される。
平面ライトバルブを適用した空間位相変調素子４Ａが採用された場合であっても、上記第３実施形態と同様に、制御部１０Ａは、例えば、空間位相変調素子４の動作を制御することができる。具体的には、制御部１０Ａは、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブにおけるベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位を制御することができる。そして、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５への光の入射の有無を切り替えることができる。これにより、例えば、空間位相変調素子４Ａから第２光伝送部５への光の入射の有無を迅速に切り替えることができる。したがって、光スイッチ３００Ａにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
第４実施形態では、上記第３実施形態と同様に、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５への第２光Ｌ２の入射の有無を切り替えることができる。例えば、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａの状態を、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態と、複数の第２反射部４４ｒの変位量が等しくゼロである基準状態との間で切り替えることができる。これにより、図１６で示されるように空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射している状態と、図１７で示されるように空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射していない状態との間で、状態が切り替えられる。
なお、ここで、例えば、図１７で示されるように、第４実施形態に係る光スイッチ３００Ａは、複数の第２反射部４４ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブが生じる正反射光（第４光Ｌ４）の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体６を備えていてもよい。例えば、光学系２によって第４光Ｌ４が集光される場所に光吸収体６が配置される。これにより、例えば、光スイッチ３００Ａ内における反射等によって第４光Ｌ４が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。
＜２－４．第５実施形態＞
上記第３実施形態において、例えば、図１８および図１９で示されるように、第２光伝送部５は、第２光Ｌ２が入射されず、第４光Ｌ４が入射されて該第４光Ｌ４を伝送するように配置されていてもよい。
図１８および図１９は、それぞれ第５実施形態に係る光スイッチ３００Ｂの構成の一例を模式的に示す図である。図１８および図１９では、図１４および図１５と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図１８では、図１５と同様に、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。図１９では、図１４と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。
光スイッチ３００Ｂは、上記第３実施形態に係る光スイッチ３００を基礎として、第２光伝送部５の配置が変更された構成を有する。
上記構成が採用されても、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５への光の入射の有無を切り替えることができる。これにより、例えば、空間位相変調素子４から第２光伝送部５への光の入射の有無を迅速に切り替えることができる。したがって、光スイッチ３００Ｂにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
第５実施形態では、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５への第４光Ｌ４の入射の有無を切り替えることができる。例えば、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４の状態を、複数の第１反射部４２ｒの変位量が等しくゼロである基準状態と、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態との間で切り替えることができる。これにより、図１８で示されるように空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第４光Ｌ４が入射している状態と、図１９で示されるように空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第４光Ｌ４が入射していない状態との間で、状態が切り替えられる。
なお、ここで、例えば、図１９で示されるように、第５実施形態に係る光スイッチ３００Ｂは、複数の第１反射部４２ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブが生じる回折光（第２光Ｌ２）の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体６を備えていてもよい。例えば、光学系２によって第２光Ｌ２が集光される場所に光吸収体６が配置される。これにより、例えば、光スイッチ３００Ｂ内における反射等によって第２光Ｌ２が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。
＜２－５．第６実施形態＞
上記第５実施形態において、例えば、空間位相変調素子４は、グレーティングライトバルブの代わりに光位相アレイの一種である平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されてもよい。別の観点から言えば、上記第４実施形態において、例えば、図２０および図２１で示されるように、第２光伝送部５は、第２光Ｌ２が入射されず、第４光Ｌ４が入射されて該第４光Ｌ４を伝送するように配置されていてもよい。
図２０および図２１は、それぞれ第６実施形態に係る光スイッチ３００Ｃの構成の一例を模式的に示す図である。図２０および図２１では、図１６および図１７と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図２０では、図１７と同様に、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。図２１では、図１６と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。
光スイッチ３００Ｃは、上記第５実施形態に係る光スイッチ３００Ｂを基礎として、空間位相変調素子４が、平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されるとともに、第１光学素子部３が削除された構成を有する。第１光伝送部１、空間位相変調素子４Ａ、第２光伝送部５および光学系２は、例えば、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。
ここでは、図２０および図２１で示されるように、第１光伝送部１から出射された第１光Ｌ１が光学系２で平行光に変換され、この平行光に変換された第１光Ｌ１が、空間位相変調素子４Ａに照射される。また、図２０で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第４光Ｌ４は、光学系２によって集光されて、第２光伝送部５の第２端部５ｅに入射される。また、図２１で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する第２光Ｌ２は、光学系２によって第２光伝送部５の第２端部５ｅとは異なる位置に集光される。
平面ライトバルブを適用した空間位相変調素子４Ａが採用された場合であっても、上記第５実施形態と同様に、制御部１０Ａは、例えば、空間位相変調素子４の動作を制御することができる。具体的には、制御部１０Ａは、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブにおけるベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することができる。そして、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５への光の入射の有無を切り替えることができる。これにより、例えば、空間位相変調素子４Ａから第２光伝送部５への光の入射の有無を迅速に切り替えることができる。したがって、光スイッチ３００Ｃにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
第６実施形態では、上記第５実施形態と同様に、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５への第４光Ｌ４の入射の有無を切り替えることができる。例えば、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａの状態を、複数の第２反射部４４ｒの変位量が等しくゼロである基準状態と、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態との間で切り替えることができる。これにより、図２０で示されるように空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第４光Ｌ４が入射している状態と、図２１で示されるように空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第４光Ｌ４が入射していない状態との間で、状態が切り替えられる。
なお、ここで、例えば、図２１で示されるように、第６実施形態に係る光スイッチ３００Ｃは、複数の第２反射部４４ｒに対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブが生じる回折光（第２光Ｌ２）の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体６を備えていてもよい。例えば、光学系２によって第２光Ｌ２が集光される場所に光吸収体６が配置される。これにより、例えば、光スイッチ３００Ｂ内における反射等によって第２光Ｌ２が第２光伝送部５に入射する不具合が生じにくくなる。
＜２－６．第７実施形態＞
上記第３実施形態において、例えば、図２２および図２３で示されるように、第４光Ｌ４が入射されて該第４光Ｌ４を伝送する第３光伝送部７が加えられてもよい。
図２２および図２３は、それぞれ第７実施形態に係る光スイッチ３００Ｄの構成の一例を模式的に示す図である。図２２および図２３では、図１４および図１５と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図２２では、図１４と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。図２３では、図１５と同様に、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
光スイッチ３００Ｄは、上記第３実施形態に係る光スイッチ３００を基礎として、第２光伝送部５とは異なる第３光伝送部７を更に備えた構成を有する。ここでは、例えば、第１光伝送部１、空間位相変調素子４、第２光伝送部５、第１光学素子部３、光学系２および第３光伝送部７は、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。
第３光伝送部７は、入射される光を伝送する部分である。第３光伝送部７は、空間位相変調素子４における複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの光反射面に対する第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４から発せられる光が入射される。第７実施形態では、第３光伝送部７には、空間位相変調素子４によって第１光Ｌ１の照射に応じて空間位相変調素子４から発せられる第４光Ｌ４が入射される。この場合には、第３光伝送部７は、入射される第４光Ｌ４を伝送する。
第７実施形態では、第２光伝送部５が、第２光Ｌ２を光スイッチ３００Ｄの外部に出射する光（第１の出射光とも第１の出力光ともいう）として伝送し、第３光伝送部７が、第４光Ｌ４を光スイッチ３００Ｄの外部に出射する光（第２の出射光とも第２の出力光ともいう）として伝送する。第３光伝送部７には、第１光伝送部１および第２光伝送部５と同様に、光ファイバ等が適用される。第３光伝送部７に適用される光ファイバは、第４光Ｌ４が入射される長手方向の端部（第３端部ともいう）７ｅを有し、コア内において長手方向に沿って第４光Ｌ４を伝送することができる。ここでは、例えば、光学系２によって第４光Ｌ４が集光される場所に第３端部７ｅが配置される。
第７実施形態では、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射される状態（第１入射状態ともいう）と、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第３光伝送部７へ光（具体的には、第４光Ｌ４）が入射される状態（第２入射状態ともいう）との間で、状態を切り替えることができる。これにより、例えば、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒの変位を制御することによって、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ光が入射している状態と、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第３光伝送部７へ光が入射している状態とが迅速に切り替えられ得る。したがって、光スイッチ３００Ｄにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
ここでは、例えば、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４の状態を、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態と、複数の第１反射部４２ｒの変位量が等しくゼロである基準状態との間で切り替えることができる。これにより、図２２で示されるように空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射している状態と、図２３で示されるように、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射しておらず、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第３光伝送部７へ第４光Ｌ４が入射している状態との間で、状態が切り替えられる。
また、ここで、例えば、制御部１０Ａが、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブにおいて、格子ピッチΔを変更することによって、グレーティングライトバルブで生じる第２光Ｌ２の第２光路Ｌｐ２と格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（第２角度）θ２を変更することで、第１入射状態と第２入射状態との間で状態が切り替えられてもよい。ここでは、第１入射状態は、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射している状態である。第２入射状態は、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第２光伝送部５へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射しておらず、空間位相変調素子４としてのグレーティングライトバルブから第３光伝送部７へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射している状態である。
＜２－７．第８実施形態＞
上記第７実施形態において、例えば、空間位相変調素子４は、グレーティングライトバルブの代わりに光位相アレイの一種である平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されてもよい。
図２４および図２５は、それぞれ第８実施形態に係る光スイッチ３００Ｅの構成の一例を模式的に示す図である。図２４および図２５では、図２２および図２３と同様に、第１光Ｌ１の光路の一例が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第１光Ｌ１の光束の中心および両端の各光路が一点鎖線で描かれた矢印で示されている。図２４では、図２２と同様に、第２光Ｌ２の光路の一例が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第２光Ｌ２の光束の中心および両端の各光路が二点鎖線で描かれた矢印で示されている。図２５では、図２３と同様に、第４光Ｌ４の光路の一例が破線で描かれた矢印で示されている。より具体的には、第４光Ｌ４の光束の中心および両端の各光路が破線で描かれた矢印で示されている。
光スイッチ３００Ｅは、上記第７実施形態に係る光スイッチ３００Ｄを基礎として、空間位相変調素子４が、平面ライトバルブが適用された空間位相変調素子４Ａに変更されるとともに、第１光学素子部３が削除された構成を有する。ここでは、例えば、第１光伝送部１、空間位相変調素子４Ａ、第２光伝送部５、光学系２および第３光伝送部７は、種々の構造体によって相対的な位置および姿勢が一定となるように固定されている。
ここでは、図２４および図２５で示されるように、第１光伝送部１から出射された第１光Ｌ１が光学系２で平行光に変換され、この平行光に変換された第１光Ｌ１が、空間位相変調素子４Ａに照射される。また、図２４で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する光（具体的には、第２光Ｌ２）は、光学系２によって集光されて、第２光伝送部５の第２端部５ｅに入射される。また、図２５で示されるように、空間位相変調素子４Ａで生じる平行光の形態を有する光（具体的には、第４光Ｌ４）は、光学系２によって集光されて、第３光伝送部７の第３端部７ｅに入射される。
平面ライトバルブを適用した空間位相変調素子４Ａが採用された場合であっても、上記第７実施形態と同様に、制御部１０Ａは、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射される状態（第１入射状態）と、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第３光伝送部７へ光（具体的には、第４光Ｌ４）が入射される状態（第２入射状態）との間で、状態を切り替えることができる。これにより、例えば、ベース部４３に対する複数の第２反射部４４ｒの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ光が入射している状態と、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第３光伝送部７へ光が入射している状態とが迅速に切り替えられ得る。したがって、光スイッチ３００Ｅにおいて、出力する光量の変更における応答速度を高めることができる。
ここでは、例えば、制御部１０Ａは、ベース部４１に対する複数の第１反射部４２ｒのそれぞれの変位を制御することによって、空間位相変調素子４Ａの状態を、ブレーズド回折格子として機能しており且つ格子ピッチΔが所定値に設定されているとともにブレーズ深さΦが第１光Ｌ１の波長λの半分の値（＝λ／２）に設定されている第１状態と、複数の第２反射部４４ｒの変位量が等しくゼロである基準状態との間で切り替えることができる。これにより、図２４で示されるように空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射している状態と、図２５で示されるように、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射しておらず、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第３光伝送部７へ第４光Ｌ４が入射している状態との間で、状態が切り替えられる。
また、ここで、例えば、制御部１０Ａが、ブレーズド回折格子として機能している空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブにおいて、格子ピッチΔを変更することによって、平面ライトバルブで生じる第２光Ｌ２の第２光路Ｌｐ２と格子面Ｐ０の法線Ｌ０とが成す角度（第２角度）θ２を変更することで、第１入射状態と第２入射状態との間で状態が切り替えられてもよい。ここでは、第１入射状態は、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射している状態である。第２入射状態は、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第２光伝送部５へ第２光Ｌ２が入射しておらず、空間位相変調素子４Ａとしての平面ライトバルブから第３光伝送部７へ光（具体的には、第２光Ｌ２）が入射している状態である。
＜２－８．その他＞
上記各実施形態において、例えば、第１光伝送部１、第２光伝送部５および第３光伝送部７のそれぞれは、１本の光ファイバに限られず、ライトガイドであってもよい。ライトガイドは、例えば、複数本の光ファイバが束ねられた構成を有していてもよいし、湾曲可能なチューブ状の部材の内周面で光を反射させることで光を伝送する構成を有していてもよいし、湾曲可能な線状の単一の透光部材の内部において光を伝送する構成を有していてもよい。湾曲可能なチューブ状の部材は、例えば、アクリル樹脂等で形成され得る。
また、上記各実施形態において、例えば、制御部１０の少なくとも一部の機能を可変光減衰器１００，１００Ａの外部の装置に持たせてもよいし、制御部１０Ａの少なくとも一部の機能を光スイッチ３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｅの外部の装置に持たせてもよい。外部の装置には、例えば、制御装置２００等が適用され得る。
なお、上記各種実施形態および上記各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
１ 第１光伝送部
１０，１０Ａ 制御部
１００，１００Ａ 可変光減衰器
２ 光学系
３ 第１光学素子部
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｅ 光スイッチ
４，４Ａ 空間位相変調素子
４１，４３ ベース部
４２ｒ 第１反射部
４４ｒ 第２反射部
５ 第２光伝送部
６ 光吸収体
７ 第３光伝送部
Ｌ１ 第１光
Ｌ２ 第２光
Ｌ３ 第３光
Ｌ４ 第４光

Claims (9)

  1. ベース部および光反射面をそれぞれ持つ複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の前記ベース部に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に照射された光に位相変調を施して回折光を発生させる空間位相変調素子と、
    第１光を伝送し、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に向けて前記第１光を出射する第１光伝送部と、
    前記空間位相変調素子によって前記第１光に対する位相変調で生じた０次回折光とは異なる回折光である第２光が入射され、該第２光を伝送する第２光伝送部と、
    前記ベース部に対する前記複数の格子要素の変位を制御することで、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部に入射される前記第２光の光量を増減させる制御部と、を備えている、可変光減衰器。
  2. 請求項１に記載の可変光減衰器であって、
    前記制御部は、前記変位のパターンのピッチを維持しつつ、前記ベース部に対する前記複数の格子要素の変位量を制御することで、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部に入射される前記第２光の光量を増減させる、可変光減衰器。
  3. 請求項１または請求項２に記載の可変光減衰器であって、
    前記複数の格子要素は、それぞれ第１方向に沿って延在しており且つ前記光反射面を有するとともに該第１方向に直交する第２方向に沿って並んだ複数の第１反射部、を含み、
    前記第１光伝送部と前記空間位相変調素子との間に位置しており且つ前記第１光の光束の断面形状を円形状から前記第２方向に沿った細長い形状に変換して該第１光を前記複数の第１反射部のそれぞれの前記光反射面に照射させる第１光学素子部、を備えている、可変光減衰器。
  4. 請求項１または請求項２に記載の可変光減衰器であって、
    前記複数の格子要素は、それぞれ前記光反射面を有するとともにマトリックス状に並んだ複数の第２反射部、を含み、
    前記第１光伝送部からの前記第１光は、前記複数の第２反射部のそれぞれの前記光反射面に照射される、可変光減衰器。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか１つの請求項に記載の可変光減衰器であって、
    前記複数の格子要素に対する前記第１光の照射に応じて前記空間位相変調素子が生じる０次回折光の光路上に位置し、光を吸収する光吸収体、を備えている、可変光減衰器。
  6. ベース部および光反射面をそれぞれ持つ複数の格子要素を有し、該複数の格子要素の前記ベース部に対する変位のパターンのピッチおよび変位量に応じて、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に照射された光に位相変調を施す空間位相変調素子と、
    第１光を伝送し、前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に向けて前記第１光を出射する第１光伝送部と、
    前記複数の格子要素のそれぞれの前記光反射面に対する前記第１光の照射に応じて前記空間位相変調素子から発せられる光が入射され、該光を伝送する第２光伝送部と、
    前記ベース部に対する前記複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することによって、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部への光の入射の有無を切り替える制御部と、を備えている、光スイッチ。
  7. 請求項６に記載の光スイッチであって、
    前記第２光伝送部とは異なる第３光伝送部、を備え、
    前記制御部は、前記ベース部に対する前記複数の格子要素のそれぞれの変位を制御することによって、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部へ光が入射される第１入射状態と、前記空間位相変調素子から前記第２光伝送部へ光が入射されることなく、前記空間位相変調素子から前記第３光伝送部へ光が入射される第２入射状態と、の間で状態を切り替える、光スイッチ。
  8. 請求項６または請求項７に記載の光スイッチであって、
    前記複数の格子要素は、それぞれ第１方向に沿って延在しており且つ前記光反射面を有するとともに該第１方向に直交する第２方向に沿って並んだ複数の第１反射部、を含み、
    前記第１光伝送部と前記空間位相変調素子との間に位置しており且つ前記第１光の光束の断面形状を円形状から前記第２方向に沿った細長い形状に変換して該第１光を前記複数の第１反射部のそれぞれの前記光反射面に照射させる第１光学素子部、を備えている、光スイッチ。
  9. 請求項６または請求項７に記載の光スイッチであって、
    前記複数の格子要素は、それぞれ前記光反射面を有するとともにマトリックス状に並んだ複数の第２反射部、を含み、
    前記第１光伝送部からの前記第１光は、前記複数の第２反射部のそれぞれの前記光反射面に照射される、光スイッチ。
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