JP4567069B2

JP4567069B2 - 光スイッチ、及び光デバイス

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Publication number: JP4567069B2
Application number: JP2008010685A
Authority: JP
Inventors: 嘉睦加藤
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP2009175176A; CN101493577B; US7792399B2; CN101493577A; US20090185776A1

Description

この発明は互いに光結合される１以上の光出射手段と１以上の光入射手段とを有する光デバイスに関する。より詳しくは、光デバイス内での迷光の発生を防ぐ技術に関する。

この種の光デバイスは基板として例えばシリコン基板を用い、エッチング等の手法によって所要の要素を基板上に形成し、その基板上に光ファイバなどの光導波手段を設置することによって構成され、特許文献１や特許文献２にはこのようにして構成された光デバイスが記載されている。
特許文献１の図１乃至３に記載されている光デバイスは２×２型の光スイッチであって、光ファイバが設置される４本の溝が十字状をなすように基板上に形成され、それら４本の溝が交差する交差部に可動ロッドの先端に設けられた可動ミラーが位置され、可動ロッドは４本のヒンジによって可動自在に支持されると共に、その中間部分に構成された櫛歯型静電アクチュエータによって駆動されるものとなっており、可動ミラーの交差部への挿抜によって４本の溝にそれぞれ設置された光ファイバ間の光路（光結合）が切り換えられるものとなっている。

一方、特許文献２の図１４及び１５にも特許文献１と同様、２×２型の光スイッチをなす光デバイスが記載されており、基板上に十字状をなすように形成された４本の溝にそれぞれ光ファイバが設置され、それら４本の溝の交差部に可動ミラーが挿抜されることによって光路が切り換えられるものとなっている。
なお、これら特許文献１及び２に記載された光デバイスのいずれにおいても光ファイバの先端には光軸に対して斜めに研磨されてなる傾斜端面が形成されており、これにより光ファイバ端面での反射減衰量を大きくし、光源への影響や信号品質の劣化などを防いでいる。
特開２００５−３７８８５号公報特開２００５−１６４８８６号公報

ところで、上述した特許文献１や特許文献２に記載されている光デバイスではミラーが挿抜される空間は光ファイバ設置用の４本の溝の交差部であり、光ファイバが設置された状態ではこの空間は光ファイバの先端面及び基板板面に対して垂直な基板の側壁面によって囲まれた空間となる。
一方、光ファイバはその光軸が基板板面と平行されて溝に設置されており、先端の傾斜端面は基板板面とは垂直とされている。従って、光ファイバの先端面から出射する出射光の光軸は基板板面と平行な平面内に位置するものとなっている。

このような状態で光ファイバから光が光デバイス内の空間に出射された場合、相手方の光ファイバに結合しなかった光のうち特に光路中に構成される何らかの界面（光路中に設けられるミラーや光フィルタなどの素子の面、その他相手方の光ファイバ自身の端面などを含む）で反射した光が、空間を囲む基板板面と垂直な面によって反射されて基板板面と平行な一平面内において多重反射を繰り返すことになり、最終的に出射元の光ファイバに帰還、再結合して十分な反射減衰量が得られなくなる。
特に、特許文献１や特許文献２に記載されている光デバイスのように、光が伝播する空間内に基板板面に垂直なミラー面が存在する場合には、その反射率の高さから、このような迷光による反射減衰特性の劣化は重大な問題となる。

さらに、例えば光が伝播する空間内にミラー面を具備する光デバイスをＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）として構成し、ミラー基体の表面に金属膜（反射膜）をスパッタ等で成膜してミラー面を形成するような場合、一般にメカマスクを使用してスパッタが行われるが、その際ミラー面を形成する面にのみ厳密に成膜を行うことは難しく、通常は周囲にも成膜が及び、よってミラー面が位置する空間の側壁面等にも金属膜が形成されてしまうといった状況が生じ、このような場合には反射減衰特性の劣化はさらに重大な問題となる。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、光ファイバ等の光出入射手段への迷光の侵入を防ぎ、反射減衰特性に優れた光デバイスを実現することにある。

本発明の光スイッチは、少なくとも一部に壁面を有する自由空間と、自由空間に向けて光ビームを出射する第１光出射手段及び第２光出射手段と、当該自由空間を経て到達した光ビームが入射する光入射手段と、が基板上に設けられ、前記光ビームは前記自由空間内を基板板面に平行に伝搬し、前記壁面の少なくとも一部は基板板面に垂直な側壁面であり、前記第１光出射手段及び第２光出射手段は、前記光入射手段を挟んで一方側、及び、他方側に、それぞれ、光入射手段の入射端部方向に向いて、傾斜するように設けられ、それぞれ高反射材料が蒸着されたミラー面を有する、所定の駆動により前記光ビームの光路に挿入される第１反射体と、前記側壁面に設けられる第２反射体と、を備え、前記光入射手段と前記第１光出射手段とを光学的に結合する光ビームの光路は、前記第１反射体のミラー面による第１の反射を含んで構成され、前記光入射手段と前記第２光出射手段とを光学的に結合する光ビームの光路は、前記第２反射体のミラー面による第２の反射を含んで構成され、前記第１反射体を駆動し、前記光入射手段に対する前記第１反射体の相対位置を第１の配置とする第１配置状態あるいは第２の配置とする第２配置状態をとることにより、前記第１配置状態では前記光入射手段と前記第１光出射手段とが光学的に結合され、前記第２配置状態では前記光入射手段と前記第２光出射手段とが光学的に結合される光スイッチであって、前記第１配置状態において、前記第２反射体のミラー面上の前記第２の反射の部位と前記第２光出射手段との直接の光結合を遮断し、かつ、前記第２配置状態において、前記第１反射体のミラー面上の前記第１の反射の部位と前記第１光出射手段との直接の光結合を遮断する遮光体が、前記第１反射体に固設され、前記遮光体が前記第１配置状態において前記第２光出射手段から出射される光の照射を受けて反射する反射光と、前記遮光体が前記第２配置状態において前記第１光出射手段から出射される光の照射を受けて反射する反射光と、がそれぞれ不要光として前記側壁面に直接照射される各個所に、当該不要光が前記自由空間内に向けて反射されることを防ぐ反射防止手段である終端導波路が設けられ、前記終端導波路は、前記不要光が直接照射される各個所の前記側壁面を取り除いた開口部分に形成され、前記開口部分を一端として、開口した他端に向けて狭幅化し、前記不要光を終端空洞部へ導くテーパ空洞部と、前記テーパ空洞部の前記開口した他端に、前記開口部分より小幅の開口をもって接続される空洞であって、前記高反射材料が蒸着されていない内壁面が、当該テーパ空洞部の中心軸に垂直な接平面を有しない終端空洞部と、から構成され、前記開口部分から入射した前記不要光は、前記終端導波路の内壁面で透過又は吸収を伴う反射を繰り返すことにより除去される。

本発明によれば、迷光をデバイスの外部へ導き又は吸収させて効果的に除去することができるため、光ファイバ等の光出入射手段への迷光の侵入を防ぐことができ、よって反射減衰特性や光雑音の低減に優れた光デバイスを実現することができる。

光デバイス内において、光ビームが伝搬する自由空間が設けられており、その光路中にミラーや光フィルタなどの素子の面が存在してその面での反射光が利用されない光となる場合、その他その自由空間を囲む壁面や、さらにその光ビームが入射結合する光ファイバ等の光入射手段の端面などの何らかの界面で不要な散乱光を生じる場合に、これらが迷光となって光デバイス内を伝搬したり、光ビームを出入力する光出入射手段に再結合して雑音の原因となることが多い。また、特に光出射手段からの光ビームが利用されない状態で高反射率の面に直接照射される形態などでは、その光が壁面などでの１回以上の反射を経て光出射手段自身に戻り、光デバイスの反射減衰特性劣化の大きな原因となり得る。そこで本発明では、そのような不要な反射光が特に集中的に照射する壁面の個所や、迷光として伝搬する過程で照射・反射すると考えられる壁面の個所に、その不要な光を処理する反射防止手段を設けた光デバイスの構成を開示する。これにより、当該個所を照射する不要な光が自由空間に向けて反射されなくなり、よって迷光の伝搬や光出入射手段への混入、特に反射減衰特性の劣化などを防ぐことができる。反射防止手段の実現方法としては、（１）不要光が照射する個所の壁面を取り除いた開口部分に終端導波路を形成する、（２）光吸収部材を適用する、（３）不要光が照射する個所の壁面を傾斜させて反射させることで自由空間から放出する等の方法が考えられる。そこで、以下これらの反射防止手段を具体的に実現する光デバイスのいくつかの実施形態を説明し（光デバイスの全体構成は、本発明の反射防止手段を適用できるものならどのようなものでもよいため、具体的な図示は省略する）、続いて、これらの実施形態の構成を既存の光デバイスに応用する実施形態を光デバイスの全体構成例とともに説明する。

なお、ここでいう自由空間とは境界条件や有意な屈折率分布が無い空間を意味し、例えば屈折率整合剤が充填されていても構わない。また、光出射手段・光入射手段は、光ファイバその他の光伝送媒体のほか、半導体チップなどでなる光を供給・受光する各種素子、光変調器などであってもよい。
第１実施形態〜第３実施形態の反射防止手段を設ける光デバイスが基板上に形成され、光出射手段と光入射手段とが基板の同一高さに設置されて光ビームが自由空間内を基板に平行に伝播し、さらにその自由空間を基板の板面に垂直な側壁面が囲っている場合には、光出射手段から出射される光ビームから派生した不要光は光ビーム及び光出入射手段と同じ高さで側壁面での反射を繰り返すこととなるため、これがいずれ光出入射手段と再結合して反射減衰を劣化させたり、雑音を発生させたりする可能性が顕著に高くなる。そこでこのような場合には、反射防止手段を側壁面の光ビームが伝播する高さと同じ高さを含む個所に設けることで、不要光の上記繰り返し反射の何れかの過程でこれを捉えて除去することができる。

〔第１実施形態〕
図１に反射防止手段６０として、不要光５２が照射する個所の壁面３１を取り除いた開口部７１に終端導波路７０を形成する構成例を示す。この構成においては、開口部７１から入射した不要光５２は終端導波路７０の内壁面で入射光の一部が透過又は吸収され残余が反射する反射を繰り返すことにより除去される。

終端導波路７０は、テーパ空洞部７２と終端空洞部７３とから構成される。
テーパ空洞部７２は、開口部分７１（例えば幅１１５μｍ）を一端とし、直線状の中心軸７４を中心に他端に向けて狭幅化するテーパ状の空洞であり、他端は開口部分７１より小幅（例えば６０μｍ）ではあるが一端と同様、開口している。中心軸７４は、不要光５２の入射光軸に対し若干の傾き（例えば１０°）を持たせることが望ましい。これは、傾きが全く無い状態では反射防止性能が劣化する場合があるためである。従って、例えば垂直彫りのエッチングで作製することが可能である。終端空洞部７３は、テーパ空洞部７２の他端に接続され、内壁面がテーパ空洞部７２の中心軸７４に垂直な接平面を有しない形状となっており、例えば図１のような円弧（例えばφ_１＝２００μｍ、φ_２＝１００μｍ）を組み合わせた形状等を選びうる。このように内壁面の形状を、中心軸７４と垂直な接平面を有しない形状とすることで、終端導波路７０に入射した不要光５２は内壁面で反射しても自由空間４０にはほとんど戻らない一方、終端空洞部７３の内壁面での反射を繰り返すうちに減衰し、やがて消失する。このような、空洞を利用して不要光を処理する方法は、例えば垂直入射で反射率７０％以下となる内壁面により構成することで良好な効果が得られる。シリコン材料により実現する場合、波長１．５μｍの信号光が垂直入射した場合の反射率は約３０％である。ちなみに、本発明でいう空洞は、必ずしも全面が囲まれている必要は無く、上面が開放されていても構わないため、垂直彫りのエッチングによる作製には好適である。

なお、開口部７１に直接、終端空洞部７３を接続しても、原理的にはほぼ同様な効果を奏しうる。しかし、例えば光スイッチに本発明を適用する場合、光スイッチを作製時に可動ミラーに高反射材料（Ａｕ）を蒸着する際に用いるメカマスクの開口径が通常、直径６００μｍ程度あるため、開口部７１に直接終端空洞部７３を接続してしまうと反射材料が終端空洞部７３の内壁にも蒸着し、不要光５２が自由空間４０に反射してしまう恐れがある。そこで、本発明ではテーパ空洞部７２（例えば長さ６００μｍ）を開口部７１と終端空洞部７３との間に設けることで、終端空洞部７３の内壁面にＡｕの蒸着が及ばないようにしている。もっとも、このような理由からテーパ空洞部７２の長さは反射材料が飛散蒸着する可能性がある距離を勘案してより短くすることも可能であり、場合によっては省いても構わない。

以上のように、本発明によれば不要光を減衰・消失させることにより迷光の発生あるいは伝搬を防ぐことができ、光ファイバ等の光出入射手段への迷光の侵入を防ぐことができるため、光雑音を低減したり、反射減衰特性に優れた光デバイスを実現することができる。
終端導波路７０は、上記の構成以外に下記の変形例のように構成することも可能であるため、あわせて説明する。

＜変形例１＞
図２は終端導波路７０の第１の変形例であり、テーパ空洞部７２とらせん状テーパ終端部７５とから構成される。テーパ空洞部７２は、開口部７１を一端とし、不要光５２のビームの中心軸と一致する直線状の中心軸７４を中心に他端に向けて狭幅化するテーパ状の空洞で、形状及び存在意義は図１と同じである。らせん状テーパ空洞部７５は、テーパ空洞部７２の他端に一端が接続され、他端に向けてらせん状に狭幅化するテーパ状の空洞である（例えば、外周φ_３＝３００μｍ〜φ_４＝１５０μｍまでの１．２５周で幅が０に至る）。このように、らせん状かつテーパ状の空洞を末端部に設けることで、空洞内での反射回数を増やすことができ、終端導波路７０に入射した不要光５２を効果的に減衰・消失させることができる。

＜変形例２＞
図３は終端導波路７０の第２の変形例であり、テーパ空洞部７２と終端部７６とから構成される。テーパ空洞部７２は、開口部分７１を一端とし、不要光５２のビームの中心軸と一致する直線状の中心軸７４を中心に他端に向けて狭幅化するテーパ状の空洞で、形状及び存在意義は図１と同じである。終端部７６は、テーパ空洞部７２の他端に接続される光吸収部材で、例えば炭素を分散させた黒色の樹脂材料などを用いることができる。このように、光吸収部材を末端部に設けることによっても終端導波路７０に入射した不要光５２を減衰・消失させることができる。

＜変形例３＞
図４は終端導波路７０の第３の変形例であり、テーパ空洞部７２と放出部７７とから構成される。図４(a)は平面図、図４(b)は図４(a)のＡ−Ａ断面図である。テーパ空洞部７２は、開口部分７１を一端とし、不要光５２のビームの中心軸と一致する直線状の中心軸７４を中心に他端に向けて狭幅化するテーパ状の空洞で、形状及び存在意義は図１と同じである。放出部７７は、テーパ空洞部７２の他端に接続され、不要光５２が反射することで光デバイス２の外部に直接放出されるように不要光５２との間で所定の角度をなす放出反射面７８を備える。例えば基板がシリコン単結晶の（１００）面を板面とするいわゆる（１００）基板であり、不要光５２がその板面３２に平行に終端導波路７０に入射する場合には、シリコン単結晶基板の（１１１）面で放出反射面７８を構成して不要光５２と放出反射面７８とがなす角度θを結晶面に従う５４．７°にすることで不要光５２は上方に放出される。このように、放出反射面を末端部に設けることによって不要光５２をデバイス２の外部に直接放出することができるが、特に放出の角度をこのように板面３２に対し非直角にすると、放出後の外部に更に何らかの板面３２に平行な光反射面が存在しても、そこで反射した光が光路を逆に辿って戻る可能性をなくすることができる。

〔第２実施形態〕
図５に反射防止手段６０として、不要光５２が照射する個所の壁面３１に光吸収部材６１を適用する構成例を示す。光吸収部材６１としては、例えば第１実施形態の変形例３と同様、炭素を分散させた黒色の樹脂材料などを用いることができる。このように、光吸収部材６１を壁面３１に設けることによっても不要光５２を減衰・消失させることができる。
なお、第１実施形態と同様、当該光デバイスを基板上に形成する場合には、反射防止手段６０を側壁面の、光ビーム５０が伝播する高さと同じ高さを含む個所に設けるとよい。

〔第３実施形態〕
図６に、反射防止手段６０を、不要光５２が照射する個所の壁面３１を傾斜させることにより構成する例を示す。図６(a)は平面図、図６(b)は図６(a)のＡ−Ａ断面図である。壁面３１を傾斜させて形成した傾斜側壁面６２は、不要光５２が傾斜側壁面６２で反射することで、自由空間４０の外部に直接放出されるように不要光５２との間で所定の角度をなす。例えば不要光５２が、基板の板面３２に平行に傾斜側壁面６２に入射する場合には、不要光５２と傾斜側壁面６２とがなす角度θを例えば第１実施形態と同様にシリコンの（１１１）面を用いて５４．７°にすることで不要光５２は非直角な上方に放出される。このように、不要光５２が照射する個所に傾斜側壁面６２を設けることによって不要光５２を自由空間４０の外部に直接放出することができる。

〔第４実施形態〕
第１〜第３実施形態では、反射防止手段６０のさまざまな実現例を説明したが、第４実施形態以降は、この反射防止手段６０を既存の光デバイスに応用する実施形態を説明する。第４実施形態以降の実施形態は、自由空間内４０を伝搬する光ビーム５０の光路に光反射面８０が常時または駆動により挿入され、反射防止手段６０は、挿入された光反射面８０による反射光が直接照射される個所に設けられるという点において共通する。光反射面は例えば、光路中に設置される何らかの部品の透明媒体の界面や透過光成分を利用するための光フィルタの表面等のように、固定され常時光路内に存在するものであっても、アクチュエータ等で駆動されて光路の内外に挿抜される遮蔽板や光学部品の界面であってもよく、あるいは駆動されて変位するが、その位置がすべて光路内にあることによって結局は常時光路内に挿入されているような光反射面でもよい。

第４実施形態の発明は、本出願の出願者による未公開の特願２００７−１０４５６４号に開示された発明に反射防止手段６０を応用するものである。特願２００７−１０４５６４号に開示された発明に基づく光デバイス３００を図７を参照しながら簡単に説明する。光デバイス３００は、自由空間４０、光出射手段１０である第１光出射手段１１と第２光出射手段１２、光入射手段２０、第１反射体３３、第２反射体３４、及び遮光体８１とから構成される。また、第１反射体３３及び第２反射体３４はそれぞれミラー面を有し、遮光体８１は第１反射体３３に固設され光反射面８０を有する。動作原理は次のとおりである。光デバイス３００は、第１反射体３３を駆動することにより、光入射手段２０に対する第１反射体３３の相対配置を第１の配置とする第１配置状態あるいは第２の配置とする第２配置状態の２つの状態にスイッチングすることができる。第１配置状態では、図７(a)に示すように、第１光出射手段１１からの光ビーム５０が第１反射体３３のミラー面での反射を経て光入射手段２０に入射結合される一方、第２光出射手段１２からの光ビーム５３が遮光体８１の光反射面８０ａでの反射を経て、壁面３１ａに照射される。一方、第２配置状態では、図７(b)に示すように、第２光出射手段１２からの光ビーム５３が第２反射体３４のミラー面での反射を経て光入射手段２０に入射結合される一方、第１光出射手段１１からの光ビーム５０が遮光体８１の光反射面８０ｂ（光反射面８０ａの裏側）での反射を経て壁面３１ｂに照射される。

光デバイス３００の上記構成は、遮光体８１を備えることにより、第１配置状態においては第１光出射手段１１からの光ビームのみが光入射手段２０で受光され、一方第２配置状態においては第２光出射手段１２からの光ビームのみが光入射手段２０で受光されるようにすることを意図したものである。しかし、第１配置状態においては第２光出射手段１２からの光ビームを遮光体８１で反射し、一方第２配置状態においては第１光出射手段１１が遮光体８１で反射することで一応上記の意図に適う構成を実現してはいるものの、実際のところ、これら遮光体８１で反射された不要光５２は更に壁面３１ａ、３１ｂで反射され、以降自由空間４０から消失するまで反射を繰り返すことになるため、迷光として光ファイバ等の光出入射手段、特に第１光出射手段１１、第２光出射手段１２の各々へ侵入し、反射減衰特性等を悪化させる原因となりうる。

そこで、遮光体８１で反射された不要光５２が壁面３１を照射する個所に図８に示すように反射防止手段６０を適用することで、不要光５２を自由空間４０から排除し、迷光の発生を防ぐことができる。図７の従来構成と図８の本発明の構成で反射減衰量を比較したところ、第１光出射手段１１からの光入力についての反射減衰量が、従来構成では１０．２ｄＢであったところ本発明の構成では４３．０ｄＢに、第２光出射手段１２からの光入力についての反射減衰量が、１８．７ｄＢから４７．３ｄＢにそれぞれ大幅に向上している。

なお、反射防止手段６０を適用する壁面３１は、不要光５２が照射される個所であれば基本的にいずれの個所でも効果を得ることができるが、遮光体８１で反射された後最初に（直接）照射される個所に適用するのが最も有効である。また、図８の光デバイス３では、反射防止手段６０として図１に示す終端導波路７０を適用した構成を例示しているが、第１〜第３実施形態で示したいずれの構成を適用しても構わない。

〔第５実施形態〕
第５実施形態の発明は、本出願の出願者による未公開の特願２００６−１５５８９５号に開示された発明に反射防止手段６０を応用するものである。特願２００６−１５５８９５号に開示された発明に基づく光デバイス４００を図９を参照しながら簡単に説明する。光デバイス４００は、自由空間４０、光出射手段１０、光入射手段である第１光入射手段２１と第２光入射手段２２、反射体３５、及び反射体３５に固設される阻止部８２から構成される。また、反射体３５は、ミラー面を有し、光出射手段１０からの光ビームの光路上の所定の切り替え位置に挿抜駆動される。更に、阻止部８２は、反射体３５の所定の切り替え位置から抜出された時に後端となる部分に固設され、光出射手段１０からの光ビーム５０を透過せず、かつ光出射手段１０からの光ビーム５０のうちその阻止部８２に照射された分を反射し、かつその反射光が第１光入射手段２１に到達することを阻止する。

次に、動作原理を説明する。光デバイス４００は、反射体３５を駆動して、反射体３５が前記所定の切り替え位置に挿入された第１状態あるいは反射体３５が前記所定の切り替え位置から抜出された第２状態の２つの状態にスイッチングすることができる。第１状態においては、図９(a)に示すように、光出射手段１０からの光ビーム５０は、反射体３５のミラー面での反射を経て第１光入射手段２１に入射するとともに、一部の光は阻止部８２の光反射面８０ｃにより反射され不要光として壁面３１ｃに照射される。一方、第２状態においては、図９(b)に示すように、光出射手段１０からの光ビーム５０は、第２光入射手段２２に入射するとともに、一部の光は阻止部８２の光反射面８０ｃにより反射され不要光として壁面３１ｃに照射される。

光デバイス４００の上記構成は、阻止部８２を備えることにより、特に第２状態において第１光入射手段２１へのクロストークを防ぎながら反射体３５を光ビーム５０の径の周縁位置に残留させることを可能とし、すなわち阻止部８２の寸法分だけ反射体３５の抜出量を節減して、第１、第２のいずれの状態においても所望のレベルの光損失とクロストークとを確保しながらスイッチングに必要な反射体３５の駆動ストロークを従来よりも小さくできるように構成されたものである。
しかし、第１状態において阻止部８２で反射された光出射手段１０からの光ビームは不要光５２として壁面３１ｃに到達し、また、第２状態において阻止部８２で反射された光出射手段１０からの光ビームも不要光５２として壁面３１ｃに到達する。そしてこれらの不要光５２は、壁面３１ｃで反射され、以降自由空間４０から消失するまで反射を繰り返すことになるため、迷光として光ファイバ等の光出入射手段、特に光出射手段１０へ侵入し、反射減衰特性等を悪化させる原因となりうる。

そこで、阻止部８２で反射された不要光５２が照射する壁面３１ｃの個所に図１０に示すように反射防止手段６０を適用することで、不要光５２を自由空間４０から排除し、迷光の発生を防ぐことができる。なお、反射防止手段６０を適用する壁面の個所は、不要光５２が照射される個所であれば基本的にいずれの個所でも効果を得ることができるが、阻止部８２で反射された後最初に（直接）照射される個所に適用するのが最も有効である。また、図１０の光デバイス４では、反射防止手段６０として図５に示す光吸収部材６１を適用した構成を例示しているが、第１〜第３実施形態で示したいずれの構成を適用しても構わない。

〔第６実施形態〕
第６実施形態の発明は、図１１に例示するような光出射手段１０と光入射手段２０との間の自由空間４０に光フィルタ８３が挿入された既存の光デバイス５００に対して、図１２に示すように反射防止手段６０を適用して光デバイス５を構成したものである。

光デバイス５００において、光出射手段１０から自由空間４０に出射された光ビーム５０は光フィルタ８３に到達すると、通常は大部分は透過され光入射手段２０に到達するが、一部は反射され不要光５２として壁面３１ｄに照射される。このような場合、光フィルタ８３の表面は光反射面８０ｄとしても機能していると言える。そして、壁面３１に照射された不要光５２は、壁面３１ｄで反射されるだけでなく、以降自由空間４０から消失するまで反射を繰り返すことになるため、迷光として光ファイバ等の光出入射手段、特に光出射手段１０へ侵入し、反射減衰特性等を悪化させる原因となりうる。そこで、光フィルタ８３（光反射面８０ｄ）で反射された不要光５２が壁面３１を照射する個所に図１２に示すように反射防止手段６０を適用することで、不要光５２を自由空間４０から排除し、迷光の発生を防ぐことができる。なお、反射防止手段６０を適用する壁面の個所は、不要光５２が照射される個所であれば基本的にいずれの個所でも効果を得ることができるが、光フィルタ８３（光反射面８０ｄ）で反射された後最初に（直接）照射される個所に適用するのが最も有効である。また、図１２の光デバイス５では、反射防止手段６０として図５に示す光吸収部材６１を適用した構成を例示しているが、第１〜第３実施形態で示したいずれの構成を適用しても構わない。

＜変形例＞
光出射手段１０と光入射手段２０との間の自由空間４０に光フィルタ８３を挿入する代わりに、図１３に例示するような遮光駆動体８４が挿入された既存の光デバイス６００に対しても、図１４に示すように反射防止手段６０を適用して光デバイス６を構成することにより、光フィルタ８３の場合と同様に迷光の発生を防ぐことができる。ここで、遮光駆動体とは、例えば二値的に挿抜駆動するオン・オフ型の光スイッチや、多値的（連続的を含む）に挿抜駆動する可変光減衰器などを意味する。なお、反射防止手段６０を適用する壁面の個所は、不要光５２が照射される個所であれば基本的にいずれの個所でも効果を得ることができるが、遮光駆動体８４（光反射面８０ｅ）で反射された後最初に（直接）照射される個所に適用するのが最も有効である。また、図１４の光デバイス６では、反射防止手段６０として図５に示す光吸収部材６１を適用した構成を例示しているが、第１〜第３実施形態で示したいずれの構成を適用しても構わない。
〔作製方法〕
本発明の光デバイスの作製方法は、特許文献１、２等の物品と同様に、ＳＯＩ基板のＤｅｅｐ−ＲＩＥで行うことを好適形態とする。

本発明の適用は、反射に敏感な光学素子と接続される光デバイスにおいて特に有用である。

本発明の光デバイスの第１実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第１実施形態の変形例１の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第１実施形態の変形例２の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第１実施形態の変形例３の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第２実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第３実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第４実施形態が基礎とする構成を示す図。本発明の光デバイスの第４実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第５実施形態が基礎とする構成を示す図。本発明の光デバイスの第５実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第６実施形態が基礎とする構成を示す図。本発明の光デバイスの第６実施形態の構成例を示す図。本発明の光デバイスの第６実施形態の変形例が基礎とする構成を示す図。本発明の光デバイスの第６実施形態の変形例の構成例を示す図。

Claims

少なくとも一部に壁面を有する自由空間と、
前記自由空間に向けて光ビームを出射する第１光出射手段及び第２光出射手段と、
前記自由空間を経て到達した前記光ビームが入射する光入射手段と、
が基板上に設けられ、
前記光ビームは前記自由空間内を基板板面に平行に伝搬し、
前記壁面の少なくとも一部は基板板面に垂直な側壁面であり、
前記第１光出射手段及び第２光出射手段は、前記光入射手段を挟んで一方側、及び、他方側に、それぞれ、光入射手段の入射端部方向に向いて、傾斜するように設けられ、
それぞれ高反射材料が蒸着されたミラー面を有する、所定の駆動により前記光ビームの光路に挿入される第１反射体と、前記側壁面に設けられる第２反射体と、を備え、
前記光入射手段と前記第１光出射手段とを光学的に結合する光ビームの光路は、前記第１反射体のミラー面による第１の反射を含んで構成され、前記光入射手段と前記第２光出射手段とを光学的に結合する光ビームの光路は、前記第２反射体のミラー面による第２の反射を含んで構成され、
前記第１反射体を駆動し、前記光入射手段に対する前記第１反射体の相対位置を第１の配置とする第１配置状態あるいは第２の配置とする第２配置状態をとることにより、前記第１配置状態では前記光入射手段と前記第１光出射手段とが光学的に結合され、前記第２配置状態では前記光入射手段と前記第２光出射手段とが光学的に結合される
光スイッチであって、
前記第１配置状態において、前記第２反射体のミラー面上の前記第２の反射の部位と前記第２光出射手段との直接の光結合を遮断し、かつ、前記第２配置状態において、前記第１反射体のミラー面上の前記第１の反射の部位と前記第１光出射手段との直接の光結合を遮断する遮光体が、前記第１反射体に固設され、
前記遮光体が前記第１配置状態において前記第２光出射手段から出射される光の照射を受けて反射する反射光と、前記遮光体が前記第２配置状態において前記第１光出射手段から出射される光の照射を受けて反射する反射光と、がそれぞれ不要光として前記側壁面に直接照射される各個所に、当該不要光が前記自由空間内に向けて反射されることを防ぐ反射防止手段である終端導波路が設けられ、
前記終端導波路は、
前記不要光が直接照射される各個所の前記側壁面を取り除いた開口部分に形成され、
前記開口部分を一端として、開口した他端に向けて狭幅化し、前記不要光を終端空洞部へ導くテーパ空洞部と、
前記テーパ空洞部の前記開口した他端に、前記開口部分より小幅の開口をもって接続される空洞であって、前記高反射材料が蒸着されていない内壁面が、当該テーパ空洞部の中心軸に垂直な接平面を有しない終端空洞部と、
から構成され、
前記開口部分から入射した前記不要光は、前記終端導波路の内壁面で透過又は吸収を伴う反射を繰り返すことにより除去される
ことを特徴とする光スイッチ。
少なくとも一部に壁面を有する自由空間と、
前記自由空間に向けて光ビームを出射する光出射手段と、
前記自由空間を経て到達した前記光ビームが入射する第１光入射手段及び第２光入射手段と、
が基板上に設けられ、
前記光ビームは前記自由空間内を基板板面に平行に伝搬し、
前記壁面の少なくとも一部は基板板面に垂直な側壁面であり、
高反射材料が蒸着されたミラー面を有し、前記光出射手段からの光ビームの光路上の所定の挿入位置と所定の抜出位置との間で挿抜駆動される反射体を備え、
前記光出射手段の光軸上に前記第２光入射手段があり、前記反射体が前記挿入位置に挿入された時に前記光ビームが前記ミラー面により光軸方向と異なる方向に反射され、その反射された光ビームが前記第１光入射手段に入射されるという位置関係により、前記光出射手段からの光ビームが、前記反射体が前記挿入位置に挿入された時には前記第１光入射手段に結合し、前記抜出位置に抜出された時には前記第２光入射手段に結合する
光スイッチであって、
前記反射体の抜出時に後端となる部分には、抜出時に一部の光が前記反射体により反射され前記第１光入射手段へ入射してクロストークとなるのを防ぐ阻止部が設けられ、
前記光出射手段からの光ビームは、挿入損失確保に必要な領域と、その領域の周囲にクロストーク確保に必要な領域とを持ち、
前記挿入位置は、前記反射体の前記ミラー面と前記阻止部とが、前記クロストーク確保に必要な領域を覆う位置であり、
前記抜出位置は、前記阻止部が前記クロストーク確保に必要な領域に留まる位置であり、
前記阻止部が前記光出射手段からの前記光ビームの照射を受けて反射した反射光が、不要光として前記側壁面に直接照射される個所に、当該不要光が前記自由空間内に向けて反射されることを防ぐ反射防止手段である終端導波路が設けられ、
前記終端導波路は、
前記不要光が直接照射される個所の前記側壁面を取り除いた開口部分に形成され、
前記開口部分を一端として、開口した他端に向けて狭幅化し、前記不要光を終端空洞部へ導くテーパ空洞部と、
前記テーパ空洞部の前記開口した他端に、前記開口部分より小幅の開口をもって接続される空洞であって、前記高反射材料が蒸着されていない内壁面が、当該テーパ空洞部の中心軸に垂直な接平面を有しない終端空洞部と、
から構成され、
前記開口部分から入射した前記不要光は、前記終端導波路の内壁面で透過又は吸収を伴う反射を繰り返すことにより除去される
ことを特徴とする光スイッチ。
請求項１又は２に記載の光スイッチであって、
前記テーパ空洞部の中心軸は、前記不要光の入射光軸に対して傾きを持つ
ことを特徴とする光スイッチ。
少なくとも一部に壁面を有する自由空間と、
前記自由空間に向けて光ビームを出射する光出射手段と、
前記自由空間を経て到達した前記光ビームが入射する光入射手段と、
が基板上に設けられ、
前記光ビームは前記自由空間内を基板板面に平行に伝搬し、
前記壁面の少なくとも一部は基板板面に垂直な側壁面であり、
前記光出射手段からの光ビームの光路に、高反射材料が蒸着された可動ミラーである遮光駆動体が、二値的あるいは多値的な変位駆動により挿入される、オン・オフ型の光スイッチ又は可変光減衰器である光デバイスであって、
前記遮光駆動体が前記光出射手段からの前記光ビームの照射を受けて反射する反射光が不要光として前記側壁面に直接照射される個所に、当該不要光が前記自由空間内に向けて反射されることを防ぐ反射防止手段である終端導波路が設けられ、
前記終端導波路は、
前記不要光が直接照射される個所の前記側壁面を取り除いた開口部分に形成され、
前記開口部分を一端として、開口した他端に向けて狭幅化し、前記不要光を終端空洞部へ導くテーパ空洞部と、
前記テーパ空洞部の前記開口した他端に、前記開口部分より小幅の開口をもって接続される空洞であって、前記高反射材料が蒸着されていない内壁面が、当該テーパ空洞部の中心軸に垂直な接平面を有しない終端空洞部と、
から構成され、
前記開口部分から入射した前記不要光は、前記終端導波路の内壁面で透過又は吸収を伴う反射を繰り返すことにより除去される
ことを特徴とする光デバイス。
請求項４に記載の光デバイスであって、
前記テーパ空洞部の中心軸は、前記不要光の入射光軸に対して傾きを持つ
ことを特徴とする光デバイス。