JP4347361B2

JP4347361B2 - 光スイッチ

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Publication number: JP4347361B2
Application number: JP2007116390A
Authority: JP
Inventors: 嘉睦加藤; 義彦濱田; 恵一森; 理伊巻; 健治近藤
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: JP2007316628A

Description

この発明は光通信等の分野において使用される光スイッチに関する。

光路の切り換えにミラーを用いる光スイッチには、入力ポートからの光が出力ポートに結合するまでに、ミラーによる１回の反射を利用するものや２回の反射を利用するものなどがあるが、例えば反射による光の偏波状態の変化の観点から言えば、ミラーでの反射回数は少ない方が好ましく、またミラーに対する入射角も小さい方が好ましい。

図５Ａは１×２型の光スイッチの従来例として、特許文献１に記載されている構成を示したものであり、図中、１１は入射光ファイバを示し、１２，１３はそれぞれ出力光ファイバを示す。また、１４は可動ミラーを示し、１５は固定ミラーを示す。

この例では入射光ファイバ１１からの光が固定ミラー１５で反射されて出力光ファイバ１３に光結合され、また可動ミラー１４が光路を遮るように移動することにより入射光ファイバ１１からの光が可動ミラー１４で反射されて出力光ファイバ１２に光結合されるものとなっており、可動ミラー１４の移動によって光路の切り換えが行われるものとなっている。

可動ミラー１４はバーが支柱で支えられたシーソー型の駆動部１６に設置されており、駆動部１６の回転（シーソー運動）により可動ミラー１４が光路に出入りするものとなっている。図５Ａ中、１７ａ，１７ｂは駆動部１６の軟磁性体よりなるバーを吸引するための電磁コイルを示し、１８はケースを示す。

図５Ｂは図５Ａにおけるミラーと光路の詳細関係を示したものであり、図中、α_ｂは可動ミラー１４に対する光の入射角（＝反射角）を示し、α_ｃは固定ミラー１５に対する光の入射角（＝反射角）を示す。特許文献１ではこれら入射角α_ｂ，α_ｃは２０°以下とされ、かつα_ｂ≠α_ｃとされ、α_ｂとα_ｃに角度差を設けることで出力光ファイバ１２と１３との重なりを回避するものとなっている。なお、具体的な数値例として、α_ｂ＝８°，α_ｃ＝１３°とすることが記載されている。

上述した特許文献１に記載された光スイッチはミラーでの反射回数は１回であり、またミラーへの光の入射角も２０°以下として入射角を小さく抑えている点では光の偏波状態の変化も小さく、好ましいと言える。しかしながら、２つのミラーに対する光の入射角を変えることを特徴としているため、２つのミラーによってそれぞれ反射されて出射される２つの出射光の偏波状態は同じではなく、つまり両出射光の偏波状態を高い精度でそろえるといった要求には適さない構成となっている。

２つのミラーを用いる１×２型の光スイッチにおいて、切り換え出射される両出射光の偏波状態を高精度でそろえるためには、それら２つのミラーへの光の入射角を等しくすることが好ましく、特許文献２にはそのように２つのミラーへの光の入射角が等しくされたミラー配置及び光路構成が記載されている。
特許第３７１９５０８号公報特開平１−３０６８１１号公報

しかるに、特許文献２に記載された構成では２つのミラーを光路上において近接するように位置させることができず、２つのミラー間に相当の間隔を設けなければならないといった状況が生じる。これは入力ポートに対して２つの出力ポートが同じ側に配置されていることによるもので、この点について、以下、図６を参照して具体的に説明する。なお、図６では入力ポート及び２つの出力ポートをそれぞれ光ファイバとし、それら光ファイバ及び２つのミラーに図５Ａと同一符号を付して説明する。

２つのミラー１４，１５はそれらへの光の入射角が等しくなるよう平行に位置され、また２つの出力光ファイバ１２，１３も光軸が互いに平行に配置される。入射光ファイバ１１からの入射光のミラー１４及び１５における反射点をＥ，Ｆとし、点Ｆから出力光ファイバ１２の光軸への垂線をＦＧとする。
ＥＦ・ｓｉｎ∠ＦＥＧ＝ＦＧ
であり、ここでミラー１４，１５への光の入射角を例えば１０°とすると、∠ＦＥＧ＝２０°となる。また、出力光ファイバ１２，１３の径（クラッド径）をφ１２５μｍとし、それら光ファイバ１２，１３の光軸間距離をクラッド径と同じ１２５μｍとすると、ＦＧ＝１２５μｍとなり、光路上のミラー間距離ＥＦは、
ＥＦ＝１２５／ｓｉｎ２０°＝３６５μｍ
となる。

このような２つのミラー１４，１５間の大きな間隔は以下のような不都合を招く。即ち、先端に例えばロッドレンズを備え、入射光ファイバ１１が集光機能を有する場合に、その入射光ファイバ１１からの光が形成するビームウエストの位置（ビーム径が最も絞られた位置、即ち光ファイバの先端に設けられたレンズの焦点位置）は２つのミラー１４，１５の一方に一致させれば、他方からは大きく外れた位置に位置することになる。例えば、ビームウエストの位置をミラー１５に一致させると、ミラー１４には大寸法の光スポットが照射されることになり、ミラー１４の面積増大及び駆動ストロークの増大を余儀なくされる。一方、ビームウエストの位置をミラー１４に一致させると、ミラー１５には大寸法の光スポットが照射されることになり、ミラー１５の面積増大を余儀なくされる。

このようなミラーの面積増大は光スイッチを例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）で構成する場合、大きな問題となる。即ち、ミラーを構成するシリコン層（シリコンデバイス層）の厚さの増大が必要となり、またそのような厚いシリコンデバイス層を垂直に精度良くエッチングしなければならないといった問題が生じる。また、駆動ストロークの増大も、アクチュエータに要求される駆動電圧の増大という負担を生じる。

この発明の目的は上述した問題に鑑み、偏波状態がそろった２つの出射光を得ることができ、かつＭＥＭＳで容易に構成することができる光スイッチを提供することにある。

この発明による光スイッチは、基板上に、それぞれ集光手段を先端に備えた３つの光導波手段の端部とミラーとアクチュエータとが配置され、３つの光導波手段の端部のうちの１つが入力ポート、残り２つが第１及び第２の出力ポートとされ、入力ポートと第１、第２の出力ポートとの光結合がアクチュエータによるミラーの駆動によって切り換えられる光スイッチであり、第１及び第２の出力ポートは入力ポートを挟んで互いに反対側に、互いに鋭角をなして配置され、ミラーは第１のミラー面と第２のミラー面とを有し、第１のミラー面を介して入力ポートと第１の出力ポートとが光結合され、第２のミラー面を介して入力ポートと第２の出力ポートとが光結合されるよう構成され、入力ポートからの光が第１のミラー面に入射する入射角と第２のミラー面に入射する入射角とは互いに等しくされ、かつ入力ポートから第１のミラー面を介して第１の出力ポートに至る光路長と入力ポートから第２のミラー面を介して第２の出力ポートに至る光路長とが互いに等しくされており、アクチュエータは入力ポートからの光が第１のミラー面を照射する位置の手前の位置に第２のミラー面を挿抜させるように構成されている。

この発明によれば、光スイッチにおいて２つの出射光の偏波状態をそろえることができ、かつ良好なクロストーク性能を実現することができる。
さらに、この発明によれば光路上において２つのミラー面を従来に比べ、大幅に近接させて配置することが可能となり、よってそれらミラー面に照射される光スポットを共に小さくすることができ、つまり光のビームウエストの位置をそれら両ミラー面にほぼ一致させることができるため、その点でＭＥＭＳで容易に構成することができる。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による１×２型の光スイッチの一実施例の構成を示したものであり、この例では光スイッチはＭＥＭＳで構成され、後述の図４Ａに示すようにシリコン基板２１、シリコン酸化膜２２及びシリコンデバイス層２３の三層構造よりなるＳＯＩ（Silicon on insulator）ウエハ２０を使用して作製されている。なお、以下に説明する各構成要素はシリコン基板２１上のシリコンデバイス層２３、シリコン酸化膜２２を適宜、エッチング除去することによって形成されている。

光導波手段としてこの例では光ファイバを用いるものとされ、光ファイバの端部を位置決め収容する３つのファイバ溝（ファイバガイド）３１〜３３がシリコン基板２１の内陸から外周に達するように形成されている。これらファイバ溝３１〜３３はそれらの内端が一箇所に併合してミラー収容室３４を形成し、真ん中のファイバ溝３１を挟んで両側のファイバ溝３２，３３は互いに鋭角をなすように形成されている。各ファイバ溝３１〜３３の外端（開放端）側部分は外側に向って徐々に幅広となるように形成されている。なお、図１では光ファイバの図示を省略している。

３つのファイバ溝３１〜３３の内端が併合して形成されたミラー収容室３４には固定ミラー３５が配置され、さらに可動ミラー３６が配置されている。固定ミラー３５は中心部３４の内側壁から突出するように形成されており、可動ミラー３６は可動ロッド３８の先端に一体形成されている。

可動ロッド３８はミラー収容室３４に連通するロッド溝３９内に位置されており、長尺とされた可動ロッド３８の延伸方向中間部と、可動ミラー３６が形成されている先端と反対側の基端部にはそれぞれ一対のヒンジ４１ａ，４１ｂ及び４２ａ，４２ｂが可動ロッド３８の幅方向両側に突出するように延長形成されている。可動ロッド３８はこれらヒンジ４１ａ，４１ｂ及び４２ａ，４２ｂにより、可動ロッド３８の長さ方向に変位可能に支持されている。各ヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは板ばねとして機能するもので、それらの可動ロッド３８と反対側の先端は固定部３７に支持されている。なお、これらヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂはそれぞれロッド溝３９と連通する凹部４３〜４６内に位置されている。

ヒンジ４１ａ，４１ｂと４２ａ，４２ｂとの間において、可動ロッド３８には櫛歯型静電アクチュエータが配設されている。櫛歯型静電アクチュエータは固定櫛歯電極５１，５２と可動櫛歯電極４７とよりなるもので、可動櫛歯電極４７は可動ロッド３８の幅方向両側に突出形成された支持ビーム４８ａ，４８ｂにそれぞれそのヒンジ４１ａ，４１ｂ側とヒンジ４２ａ，４２ｂ側とに突出されて形成されている。なお、可動櫛歯電極４７は支持ビーム４８ａ，４８ｂ、可動ロッド３８及びヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを介して固定部３７と電気的に導通されている。

可動ロッド３８の延伸方向において、可動櫛歯電極４７を挟む両側には第１固定櫛歯電極５１と第２固定櫛歯電極５２とが可動櫛歯電極４７と噛み合うように配置され、これら第１、第２固定櫛歯電極５１，５２はそれぞれ固定部５３ａ，５３ｂ及び５４ａ，５４ｂから突出されて形成されている。なお、図１中、５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂはそれぞれ固定部５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂに連続して設けられた端子部を示す。

図２は図１に対し、各ファイバ溝３１〜３３に光ファイバの端部が収容配置された状態の要部詳細を拡大して示したものであり、ファイバ溝３１に配置された光ファイバ６１の先端部が入力ポートとされ、ファイバ溝３２，３３に配置された光ファイバ６２，６３の先端部がそれぞれ第１及び第２の出力ポートとされる。

各光ファイバ６１〜６３は詳細図示を省略しているが、それぞれ先端にロッドレンズを備えたロッドレンズ付き光ファイバとされ、集光機能を有するものとされる。ロッドレンズには例えばグレーデッドインデックス光ファイバ（ＧＩファイバ）を短尺化したものを利用することができる。また、各光ファイバ６１〜６３の先端面（ロッドレンズの先端面）には光ファイバの軸に対し斜めに、かつ固定部３７の板面に直角に研磨が施されており、光ファイバ６１〜６３は傾斜端面を有するものとされている。なお、光ファイバ６２，６３は傾斜端面の法線がシリコン基板２１の板面と平行な面内において光ファイバ６２，６３のそれぞれの光軸に対し互いに外向きに配向されるように配置されている。このようにすることにより、光ファイバ６２，６３の光軸が成す角度よりミラー面３５ａ，３６ａからファイバ６２，６３の端面に至る反射光７２，７３の軸が成す角を大きくでき、従って、それだけ光ファイバ６１，６２，６３の端面とミラー面３５ａ，３６ａ間の距離を短くすることができる。

ここで、この光スイッチの動作について説明する。光スイッチ作製後の初期状態（第１安定状態）では可動ミラー３６は図１，２に示した位置に位置し、この時、図３Ａに示したように光ファイバ６１から入射された入射光７１は固定ミラー３５のミラー面３５ａで反射され、その反射光７２が光ファイバ６２に入射される。

可動櫛歯電極４７と導通されている固定部３７及び第１固定櫛歯電極５１をそれぞれアース（接地）した状態で第２固定櫛歯電極５２に電圧を印加すれば、第２固定櫛歯電極５２と可動櫛歯電極４７との間に静電吸引力が働き、その力が第１安定状態におけるヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂの保持力よりも大きい場合、ヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは第２安定状態へと反転し、電圧の印加を絶ってもその状態で自己保持される。この時、可動ロッド３８は可動ミラー３６を中心部３４内にさらに進入させるようにその延伸方向に変位し、これにより可動ミラー３６は図３Ａに破線で示したように光ファイバ６１から入射される入射光７１の光路上に挿入される。従って、入射光７１は可動ミラー３６のミラー面３６ａで反射されて、その反射光７３が光ファイバ６３に入射される。図３Ａに示すように、ミラー面３６ａを矢印で示すようにそのミラー面内方向に駆動することにより、ミラー面３６ａ上の反射位置によらず、反射光７３の光軸を一定位置に保持することができる。

一方、固定部３７及び第２固定櫛歯電極５２をそれぞれアースした状態で第１固定櫛歯電極５１に電圧を印加すれば、第１固定櫛歯電極５１と可動櫛歯電極４７との間に静電吸引力が働き、その力が第２安定状態におけるヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂの保持力よりも大きい場合、ヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは反転し、再び第１安定状態へと戻る。

このように、この例ではヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは双安定型の構造となっており、櫛歯型静電アクチュエータを駆動することにより、可動ミラー３６が駆動され、固定ミラー３５の手前の位置に挿抜されて光路が切り換えられる。なお、第１固定櫛歯電極５１及び第２固定櫛歯電極５２への電圧の印加は例えば端子部５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂにそれぞれボンディングワイヤを接続し、それらボンディングワイヤを介して行われる。

次に、光ファイバ６１から光ファイバ６２及び６３に至る光路の詳細について説明する。前述したように、光ファイバ６２，６３は光ファイバ６１を挟んで互いに反対側に、互いに鋭角をなして配置されており、光ファイバ６１からの入射光７１が固定ミラー３５のミラー面３５ａに入射する入射角と可動ミラー３６のミラー面３６ａに入射する入射角とは図３Ａに示したように互いに等しくされている。この例では入射角αは１０°とされており、従って両反射光７２，７３の光軸が成す角度θはθ＝４α＝４０°となっている。

一方、光ファイバ６１〜６３は前述したように傾斜端面を有するものとされているため、光ファイバ６２，６３の光軸が成す角度θ’（図２参照）は上述したθ＝４０°よりも小さくなる。
即ち、空気の屈折率を１とし、光ファイバ６２，６３端部の中心屈折率（先端のロッドレンズの中心屈折率）をｎ、端面傾斜角をβとすると、θ’は、
θ’＝θ−２｛ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎβ）−β｝
で表され、ここで、ｎ＝１．４６、β＝８°とすると、両光ファイバ６２，６３の光軸が成す角度θ’はθ’＝３２．６°となる。

一方、図２中に示したように、各光ファイバ６１〜６３の端面の中心をＰ，Ｑ，Ｒとし、図３Ａ中に示したように入射光７１のミラー面３５ａにおける反射点をＳ、ミラー面３６ａにおける反射点をＴとした時、この例では光路長ＰＳ＋ＳＱとＰＴ＋ＴＲとが等しくされ、つまり光ファイバ６１の端面からミラー面３５ａを介して光ファイバ６２の端面に至る光路長と、光ファイバ６１の端面からミラー面３６ａを介して光ファイバ６３の端面に至る光路長とが互いに等しくされている。なお、この光路長をＬ（＝ＰＳ＋ＳＱ＝ＰＴ＋ＴＲ）とする。

空中伝播光の光路長Ｌは光の拡がりを抑える上で短かい方が好ましく、またミラー面３５ａと３６ａの光路上での距離はそれら両ミラー面３５ａ，３６ａに極力ビームウエストを近づける上で短かい方が好ましい。ビームウェストにミラー面の位置を配置することにより、必要なミラーの径を小さくすることができる。

この例では光ファイバ６１〜６３の端面をミラー面３５ａ，３６ａに極めて近接させて配置するものとなっており、またミラー面３５ａと３６ａの光路上での距離も極めて短かくしている。光ファイバ６１〜６３の径（クラッド径）がφ１２５μｍの場合、数値例を示せば、Ｌ＝７５０μｍとすることができ、ミラー面３５ａと３６ａの光路上での距離（点ＴとＳの距離）は２４．５μｍとされている。これは、従来技術の説明で挙げた数値例に比べて著しく小さい。なお、この場合、光ファイバ６１〜６３の先端部は互いに極めて接近され、つまり互いに接する限界に近づけて配置されており、例えば点ＰとＲの距離は１３０μｍとなっている。

可動ロッド３８に取り付けられている可動ミラー３６はできるだけ小さいほうが好ましいという観点に立てば、光ファイバ６１から入射する入射光７１のビームウエストは例えばミラー面３６ａ上に形成されるようにするのが好ましい。しかし、上述のように、この実施例ではミラー面３５ａと３６ａを互いに接近して配置できるので、入射光７１はその光路上に挿入されたミラー面３６ａの位置Ｔからミラー面３５ａの位置Ｓまでの任意の位置にビームウエストを形成するようにしてもよい。

上述した例によれば、光ファイバ６１（入力ポート）からの入射光７１が固定ミラー３５のミラー面３５ａに入射する入射角と、可動ミラー３６のミラー面３６ａに入射する入射角とが互いに等しくされており、また光ファイバ６１の端面からミラー面３５ａを介して光ファイバ６２の端面に至る光路長と、光ファイバ６１の端面からミラー面３６ａを介して光ファイバ６３の端面に至る光路長とが互いに等しくされている。従って、光ファイバ６２，６３（第１及び第２の出力ポート）に出射される２つの出射光の偏波状態を高精度にそろえることができる。また、光ファイバ６１を挟んで光ファイバ６２，６３が互いに鋭角をなして配置されており、よって両ミラー面３５ａ，３６ａに入射する入射光７１の入射角αは鋭角となっているため、その点で良好な偏波状態を得られるものとなっている。

さらに、光ファイバ６１を挟んで光ファイバ６２，６３が互いに反対側に位置されるため、これら光ファイバ６２，６３の端面は近接せず、またミラー面３５ａ，３６ａによってそれぞれ反射される反射光７２，７３は互いに離間する方向に進行するため、例えば一方の光ファイバ６２に光結合すべき反射光７２が他方の光ファイバ６３に光結合するといったクロストークを大幅に低減することができ、良好なクロストーク性能を得ることができる。

加えて、このように光ファイバ６２，６３が光ファイバ６１を挟んで互いに反対側に位置されるため、光ファイバ６２，６３の重なりが発生せず、つまり光ファイバ６２，６３の端面を例えばミラー面３５ａに対して同等に近接させることができ、よって光路上においてミラー面３５ａに対し、ミラー面３６ａを極めて近接させることが可能となる。従って、ミラー面３５ａ，３６ａに照射される光スポットを共に小さくすることができ、図６に示した従来例のように一方が大寸法の光スポットになるといったことが生じない光路構成となっている。この点で、上述した光スイッチはＭＥＭＳによって構成するのに極めて適したものとなっている。

なお、前述したように第１及び第２の出力ポートをなす光ファイバ６２，６３の端面を傾斜端面とし、それら両傾斜端面の法線が光ファイバの光軸に対し互いに外向きになるように光ファイバ６２，６３を配置することにより、両光ファイバ６２，６３の光軸がなす角度θ’をそれらに入射する反射光７２，７３の光軸が成す角度θより小さくすることができるため、光ファイバ６２，６３が成す角度をより狭めることができ、その点で光スイッチの小型化及び集積性の向上を図ることができる。

図４は上述したＭＥＭＳ光スイッチを作製するためのプロセスを模式的に示したものであり、以下、各工程について説明する。

ステップＳ１：ＳＯＩウエハ２０のシリコンデバイス層２３表面にシリコン酸化膜２４を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングによりシリコン酸化膜２４をパターニングする。
ステップＳ２：シリコン酸化膜２４をマスクとしてシリコンデバイス層２３を垂直方向に異方性エッチングする。エッチングは例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマを利用した反応性イオンエッチング）によって行う。これにより、図２におけるファイバ溝３１，３２，３３、中心凹部３４、可動ロッド溝３９、凹部４３〜４６、などを形成し、それとともに固定ミラー３５、可動ミラー３６、可動ロッド３８、ヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ、櫛歯電極４７，５１，５２などの外周形が形成される。
ステップＳ３：チップを弗酸に浸漬することにより、可動部２５となるべき構造の下にあるシリコン酸化膜２２をエッチング除去する。なお、幅狭の可動部２５に対して幅広の（面積大の）固定部２６の下にあるシリコン酸化膜２２は残存する。
ステップＳ４：例えば、ミラーや電極パッドといった必要な部位に対してメタライズし、表面に金属膜２７を形成する。そして、光ファイバ６０を実装することにより光スイッチが完成する。

ところで、図１，２，３Ａで説明した実施例ではミラー面３５ａを有する固定ミラー３５とミラー面３６ａを有する可動ミラー３６の２つのミラーを用いるものとなっているが、ミラーを２つのミラー面３５ａ，３６ａを備える一体の可動ミラーによって構成することもできる。

図３Ｂはそのような一体の可動ミラー３６’を示したものであり、この可動ミラー３６’は可動ミラー３６の先端に固定ミラー３５の構成が一体に形成されたものとなっている。可動ミラー３６’は可動ミラー３６と同様、可動ロッド３８の先端に一体形成される。なお、櫛歯型静電アクチュエータによる可動ミラー３６’の駆動方向は図３Ａに示した可動ミラー３６の場合と同様、ミラー面３６ａと平行方向とされ、また光スイッチ作製後の初期状態は図３Ｂに実線で示したようにミラー面３６ａが光路から退避され、ミラー面３５ａに入射光７１が入射する状態とする。

双安定光スイッチ作製後の初期の安定状態におけるヒンジ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂの状態を第１の状態とし、最初の電圧印加により可動ロッド３８がその軸方向に移動してスイッチが第２の安定状態となったときのヒンジの状態を第２の状態とすると、安定状態にある可動ロッドの位置及び方向の再現精度はヒンジが第１の状態にある場合よりも第２の状態にある方が一般に悪い。そこで、精度の悪さの影響をできるだけ少なくするため、このようにヒンジが第１の状態においてアクチュエータの駆動軸（駆動方向）と平行でないミラー面が入射光の照射を受けるように構成するのが好ましい。ヒンジが第２の状態では、少なくともミラー面３６ａの矢印で示す可動方向における再現位置精度が悪くても、反射光７３の光軸位置に影響を与えない。

図３Ｂに示した可動ミラー３６’によれば、図３Ａに示したように、可動ミラー３６と固定ミラー３５間の所要の間隙が不要となり、よってその分ミラー面３５ａと３６ａの光路上での距離（点ＴとＳの距離）をさらに短かくすることができる。

以上、光導波手段として光ファイバを用いる例について説明したが、光導波手段は光ファイバに限らず、例えば基板上に形成された光導波路とすることもでき、その場合、光導波路は端面が例えば曲面とされて集光機能を有するものとされる。
また、上述した各実施例では、例えば図２に示したように、中央の光ファイバ６１を入力ポートとし、その両側の光ファイバ６２，６３を出力ポートとする例を示したが、両側の２つの光ファイバ６２，６３を第１及び第２の入力ポートとし、光ファイバ６１を出力ポートとし、スイッチにより第１及び第２入力ポートのいずれかからの光を選択して出力ポート（光ファイバ６１）に出力するように動作させることもできる。この場合も、第１及び第２の入力ポートに入力された光が出力ポートに到達する間に受ける偏波状態の変化は互いにほぼ同じになる。

この発明による光スイッチの一実施例の構成を説明するための平面図。図１に対して光ファイバが実装された状態の要部を示す部分拡大平面図。Ａは図１に示した光スイッチの光路詳細を示す図、Ｂはミラーを第１のミラー面と第２のミラー面とを備える一体の可動ミラーとした場合の構成及び光路を示す図。光スイッチの作製方法の一例を説明するための工程図。Ａは１×２型の光スイッチの従来構成例を説明するための図、ＢはＡの動作を説明するための図。入力ポートに対して２つの出力ポートを同じ側に配置する従来構成例において、２つのミラーに対する入射角を等しくした場合に生じる問題を説明するための図。

Claims

基板上に、それぞれ集光手段を先端に備えた３つの光導波手段の端部とミラーとアクチュエータとが配置され、３つの光導波手段の端部のうちの１つが入力ポート、残り２つが第１及び第２の出力ポートとされ、入力ポートと第１、第２の出力ポートとの光結合がアクチュエータによるミラーの駆動によって切り換えられる光スイッチであって、
前記第１及び第２の出力ポートは前記入力ポートを挟んで互いに反対側に、互いに鋭角をなして配置され、
前記ミラーは第１のミラー面と第２のミラー面とを有し、第１のミラー面を介して前記入力ポートと前記第１の出力ポートとが光結合され、第２のミラー面を介して前記入力ポートと前記第２の出力ポートとが光結合されるよう構成され、
前記入力ポートからの光が前記第１のミラー面に入射する入射角と前記第２のミラー面に入射する入射角とは互いに等しくされ、かつ前記入力ポートから前記第１のミラー面を介して前記第１の出力ポートに至る光路長と前記入力ポートから前記第２のミラー面を介して前記第２の出力ポートに至る光路長とが互いに等しくされており、
前記アクチュエータは前記入力ポートからの光が前記第１のミラー面を照射する位置の手前の位置に前記第２のミラー面をその面内方向に駆動して光路に挿抜させることを特徴とする光スイッチ。
請求項１記載の光スイッチにおいて、
前記入力ポートからの光は前記第２のミラー面が挿抜される前記手前の位置から前記第１のミラー面を照射する位置までのいずれかの位置にビームウエストを形成することを特徴とする光スイッチ。
請求項１又は２記載の光スイッチにおいて、
前記ミラーは前記第１のミラー面を備える固定ミラーと、前記第２のミラー面を備える可動ミラーとによって構成されることを特徴とする光スイッチ。
請求項１又は２記載の光スイッチにおいて、
前記ミラーは前記第１のミラー面と前記第２のミラー面とを備える一体の可動ミラーによって構成されることを特徴とする光スイッチ。
請求項１乃至４記載のいずれかの光スイッチにおいて、
前記集光手段を備えた３つの光導波手段はそれぞれロッドレンズ付き光ファイバとされ、それらロッドレンズ付き光ファイバのうちの少なくとも前記第１及び第２の出力ポートをなす２つはロッドレンズの先端面が傾斜端面とされ、それら各傾斜端面の法線は前記基板の板面と平行な面内において前記入力ポートを挟んで互いに外向きに配向されていることを特徴とする光スイッチ。
請求項１乃至５記載のいずれかの光スイッチにおいて、前記入力ポートを出力ポートに、前記第１、第２の出力ポートを第１及び第２の入力ポートに、それぞれ置換して得る構成を有し、その第１、第２の入力ポートと出力ポートとの光結合が前記アクチュエータによる前記ミラーの駆動によって切り替えられることを特徴とする光スイッチ。