(57)【要約】【課題】ビーム径を変化させることなく、透過帯域の拡大を実現することができる波長選択スイッチを提供する。【解決手段】本発明に係る波長選択スイッチ（５００）は、波長多重された光を入射させる少なくとも一つの入力部（５０１）と、入力部（５０１）からの光を受光し光を分散させる分散素子（５０３）と、波長ごとに分散された分散光を集光する集光要素（５０４）と、集光要素（５０４）からの分散光を波長ごとに独立に偏向可能な複数の反射光学素子（１０１）を有する光偏向部材（５０５）と、光偏向部材（５０５）によって偏向された分散光を受光する少なくとも一つの出力部（５０１）と、を備え、複数の反射光学素子（１０１）の少なくとも一つの分散素子（５０３）により分散される方向の端部の少なくとも一部に、反射光学素子の中心領域に対して反射率の高い領域を形成する。【選択図】図１
2011186333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重された光を入射させる少なくとも一つの入力部と、
前記入力部からの光を受光し、分散させる分散素子と、
波長ごとに分散された分散光を集光する集光要素と、
前記集光要素からの分散光を、波長ごとに独立に偏向可能な複数の反射光学素子を有する光偏向部材と、
前記光偏向部材によって偏向された分散光を受光する少なくとも一つの出力部と、
を備えた波長選択スイッチであって、
前記反射光学素子の少なくとも一つは反射率分布を有する反射面を有し、
前記反射率分布を有する反射面には、前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部の少なくとも一部に、前記反射光学素子の中心領域の反射率に対して反射率の高い領域が形成されていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記中心領域の反射率に対して反射率の高い領域は、
前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部から始まり、前記分散素子による分散方向における前記分散光の前記反射光学素子上での像の直径より幅の小さい領域であることを特徴とする請求項１に記載の波長選択スイッチ。
【請求項３】
前記反射率分布は、前記分散素子による分散方向と垂直な方向において、同じ反射率分布となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の波長選択スイッチ。  
【請求項４】
前記反射率分布は、前記中心領域から前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部に向かうほど反射率が高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記中心領域に対して反射率の高い領域と前記中心領域との間に、前記中心領域に対して反射率の低い領域を形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される波長多重された光を分散して波長ごとに出力可能な波長選択スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広透過帯域を実現するには、集光要素による信号光の集光の際の集光度が高いことが要求されてきた。一般に、集光度を高くするには、集光要素へ入射する際の光のビーム径を大きくすれば良い。しかし、ビーム径を大きくすることは装置が大型化することを意味する。
【０００３】
特許文献１には、分散素子に入射するビーム径が、分散方向に垂直な方向のビーム径に比べて、分散方向のビーム径が大きくなるようにし、分散方向に垂直な方向に装置が大型化するのを抑制する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているものは、分散素子入射時における分散方向のビーム径が大きいままであり、この構成では分散方向の各光学素子及び波長選択スイッチ全体の大型化を抑制することができない。
【０００６】
本発明は、この点に着目し、簡単かつ安価で軽量コンパクトな構成を維持しながら、ビーム径を変化させることなく、透過帯域の拡大を実現することができる波長選択スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明に係る波長選択スイッチは、
波長多重された光を入射させる少なくとも一つの入力部と、
前記入力部からの光を受光し、分散させる分散素子と、
波長ごとに分散された分散光を集光する集光要素と、
前記集光要素からの分散光を、波長ごとに独立に偏向可能な複数の反射光学素子を有する光偏向部材と、
前記光偏向部材によって偏向された分散光を受光する少なくとも一つの出力部と、
を備えた波長選択スイッチであって、
前記反射光学素子の少なくとも一つは反射率分布を有する反射面を有し、
前記反射率分布を有する反射面には、前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部の少なくとも一部に、前記反射光学素子の中心領域の反射率に対して反射率の高い領域が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記中心領域の反射率に対して反射率の高い領域は、
前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部から始まり、前記分散素子による分散方向における前記分散光の前記反射光学素子上での像の直径より幅の小さい領域であることを特徴とすることができる。
【０００９】
本発明において、前記反射率分布は、前記分散素子による分散方向と垂直な方向において、同じ反射率分布となるように形成されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明において、前記反射率分布は、前記中心領域から前記分散素子による分散方向における前記反射光学素子の端部に向かうほど反射率が高くなるように形成されていることを特徴とすることができる。
【００１１】
本発明において、前記中心領域に対して反射率の高い領域と前記中心領域との間に、前記中心領域に対して反射率の低い領域が形成されていることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単かつ安価で軽量コンパクトな構成を維持しながら、ビーム径を変化させることなく、透過帯域の拡大を実現することができる波長選択スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る波長選択スイッチのマイクロミラー（反射光学素子）の構成例を説明するための図である。
【図２】同上実施形態の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図３】同上実施形態のマイクロミラーの変形例を説明するための図である。
【図４】図３に例示した変形例に対応したマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図５】同上実施形態に係る波長選択スイッチの全体構成を概略的に示した斜視図である。
【図６】本発明に係るマイクロミラー面内の反射率分布及び条件式を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー（反射率分布に不連続点を持たず、反射率分布は微分可能な場合の例）の構成例を説明するための図である。
【図８】図７に例示した構成例に対応したマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図９】Ａｕ膜厚と反射率との関係を例示した図である。
【図１０】本発明に係る複数の反射光学素子としてのマイクロミラーのアレイ（ＭＥＭＳミラーアレイ）の構成例を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係るマイクロミラー（反射光学素子）への金属反射膜の適用例と、その適用部位に対する膜厚と反射率との関係を示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー（光が分散される方向に限らず面として広がった局所反射率分布を持つ場合の例）の構成例を説明するための図である。
【図１３】第３の実施形態の変形例１のマイクロミラーの構成例を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態の変形例２のマイクロミラーの構成例を説明するための図である。
【図１５】第３の実施形態の変形例３のマイクロミラーの構成例を説明するための図である。
【図１６】第３の実施形態の変形例に対応したマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図１７】従来の波長選択スイッチのマイクロミラーと透過帯域の関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る波長選択スイッチの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る波長選択スイッチの第１の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１６】
図５に、本実施形態による波長選択スイッチの全体構成を示す。
本実施形態は、いわゆる透過型の波長選択スイッチ５００である。波長選択スイッチ５００は、複数の光ファイバからなるファイバアレイ５０１と、マイクロレンズアレイ５０２と、分散素子５０３と、レンズ５０４と、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）モジュールであるＭＥＭＳミラーアレイ５０５と、を備えている。
【００１７】
ファイバアレイ５０１内の各光ファイバとマイクロレンズアレイ５０２内の各マイクロレンズは対になっている。この対がアレイ状に配置されている。
【００１８】
ファイバアレイ５０１は光の入力部兼出力部として機能する。入力部となるその光ファイバのひとつ（以下、「第１の光ファイバ」という。）から、波長多重された信号光が、分散素子５０３に向けて出射される。光ファイバから出射した光は、マイクロレンズアレイ５０２で平行光束に変換される。
【００１９】
マイクロレンズアレイ５０２から出射した光は、分散素子５０３に入射する。分散素子５０３は、波長多重光を帯状に分散する。
【００２０】
レンズ５０４は集光要素であって、分散素子５０３によって分散された光を、光偏向部材であるＭＥＭＳミラーアレイ５０５の波長ごとの所定位置に導く。
【００２１】
ＭＥＭＳモジュールであるＭＥＭＳミラーアレイ５０５は、図１０に示すように、分散素子５０３で帯状に分散された光の波長に対応する複数の反射光学素子としてのマイクロミラー１０１のアレイ（ＭＥＭＳミラーアレイ）を有する。
【００２２】
マイクロミラー１０１は、それぞれのマイクロミラー１０１がローカルのｘ軸とｙ軸の周りに回転が可能で、主にｙ軸に関する回転により、入射した光を入射方向とは異なる方向へ反射する。前記ｙ軸は分散素子５０３による分散方向と一致するものとする。
【００２３】
ＭＥＭＳミラーアレイ５０５の複数のマイクロミラー１０１により、入射方向とは異なるＡＸ方向に反射された光は、レンズ５０４により分散素子５０３上に統合され、回折後は再び多波長成分の同一光束となる。
【００２４】
これに対して、異なるマイクロミラー１０１により、入射方向ともＡＸ方向とも異なる方向に反射された光は、レンズ５０４により分散素子５０３上にリレーされ、回折されるが、ＡＸ方向に反射された光とは統合されない。
これらの光はファイバアレイ５０１の入力部以外の、異なるファイバに入射する。このファイバは出力部となる。
【００２５】
このように、第１の光ファイバから出射した多波長成分の光は、波長ごとにＭＥＭＳミラーアレイ５０５のそれぞれのマイクロミラー１０１の傾き角により選択的に他のファイバに入射させることができる。
【００２６】
次に、本実施形態のマイクロミラー１０１の構成について、図１を用いて説明する。
図１は、ｙ軸方向に並んだ３つのマイクロミラー１０１のアレイを抜き出して図示している。
【００２７】
本実施形態において、各マイクロミラー１０１は、中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部に領域１０２をもつように構成されている。中心領域１００と、領域１０２と、の境界において、反射率分布は不連続であり、また各々の領域内では反射率は均一となっている（図１（ａ）下部参照）。ここで、反射率分布とは、マイクロミラーの面内全領域における反射率の位置依存性のことを意味している。領域１０２のような限られた領域内での反射率の位置依存性に特に注目する場合は、反射率の領域内分布と称することにする。
【００２８】
また、各々の領域１００、１０２での反射率の差は、マイクロミラー１０１の表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで実現可能である（図１１参照）。
【００２９】
マイクロミラー１０１の金属反射膜に用いる金属としては、例えば、Ａｕを用いることができるが、図９のようにＡｕの膜厚が８０ｎｍ以下と薄い場合、膜厚と反射率に正の相関がある。
【００３０】
よって、図１１のように８０ｎｍ以下の薄い範囲内でＡｕの膜厚分布を調整すれば、空間的に反射率が分布されたマイクロミラー１０１を得ることができる。
【００３１】
図１１の例では、マイクロミラー基板の上に、中央の膜厚が薄いＡｕの金属反射膜が取り付けられている。この場合、図１１の下段に示すように、Ａｕの金属膜が８０ｎｍ以内で膜厚の変化を示している場合には、マイクロミラー１０１の反射率に影響を与える。
【００３２】
すなわち、Ａｕ膜の薄い中央付近の反射ロスが大きく、従って、マイクロミラー１０１の中央部分（領域１００）に対してマイクロミラー１０１の端部（領域１０２）の反射率を大きく設定できる。
【００３３】
本実施形態のマイクロミラーアレイ５０５はＭＥＭＳ技術によって製造されるため、金属反射膜の膜厚が薄い領域で反射率を制御することは、マイクロミラー１０１の反りや変形を低減する上でも効果的である。
【００３４】
ここで、本実施形態のマイクロミラー面内の反射率分布は以下の条件式（式１）、（式２）を満たした構成となっている。
【００３５】
【数１】
2011186333.tif 000003
【００３６】
【数２】
2011186333.tif 000004
【００３７】
本実施形態のマイクロミラー構成によって、以下に説明するような作用・効果を得ることが出来る。
【００３８】
まず、従来の波長選択スイッチのマイクロミラーと透過帯域の関係を、図１７を用いて説明する。
【００３９】
図１７は、ｙ軸方向に並んだ３つのマイクロミラーのアレイを抜き出して示している。ビームスポット１０３は、分散素子によって分光され、レンズによりマイクロミラーに導かれたものである（例えば図５参照）。
【００４０】
ビームスポット１０３は、各々の波長に従ってマイクロミラーに対する入射位置が変化する。一般に、マイクロミラーの中心にはＩＴＵグリッド（ＩＴＵ（国際電気通信連合によって定められたグリッド規格）の波長に一致する波長のビームが集光するように設計・調整が行われる。つまり、ビームスポット１０３の波長がＩＴＵグリッドから離れるに従って、ビームスポット１０３はマイクロミラー中心から離れた位置に集光することになる。
【００４１】
マイクロミラーを用いた波長選択スイッチの場合、透過率の減少は、分散された各波長の光がマイクロミラー上に入射したときに、マイクロミラー端部に入射するビームスポットの一部がマイクロミラーからはみ出すことによって生じる。透過帯域をＩＴＵグリッドに対する透過率が±０．５ｄＢとなる周波数領域とすると、従来の波長選択スイッチの場合の透過帯域は、マイクロミラー両端で０．５ｄＢ分のビームはみだしが許容制限となり、（Ｗ−１．２３ωｙ）に比例する値となる。この場合、マイクロミラー幅、分散方向のビームスポット径、及び隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔が決まれば透過帯域は一義的に決まることになる。
【００４２】
次に本実施形態におけるマイクロミラーを使用した場合のマイクロミラーと透過帯域の関係を図１を用いて説明する。
【００４３】
図１は、ｙ軸方向に並んだ３つのマイクロミラー１０１のアレイを抜き出して図示している。
ビームスポット１０３の波長とマイクロミラー１０１上の入射位置との関係は従来構成のマイクロミラーで説明した通りである。
【００４４】
マイクロミラー１０１の中心からビームスポット１０３が離れるに従って、ビームスポット１０３の裾がマイクロミラー１０１の外へと落ちることとなる。
【００４５】
本実施形態においては、（式１）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部に領域１０２をもつため、ビームスポット１０３の裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポット１０３の少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる（図１（ａ）の上段中央等参照）。
【００４６】
そのため、マイクロミラー端部に入射したビームスポット１０３の反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済む。
【００４７】
また、領域１０２は、前記分散素子５０３により分散される方向のマイクロミラー端から始まる、前記反射光学素子（１０１）上の前記分散光の前記分散素子５０３による分散方向の直径より小さい幅の領域となっているのが好適である。前記領域１０２よりマイクロミラー中心側に高反射率領域を設けた場合、前記マイクロミラー中心側に設けた高反射率領域は、マイクロミラー端部からビームスポットのはみ出しのないビームスポットが高反射率部分で反射されることにより発生する透過帯域内のリップルの増加への寄与がほとんどとなるからである。
【００４８】
また、本実施形態は、（式２）を満たすように構成されている。
（式２）の０．８９、１．１３は、それぞれ、マイクロミラー中心に入射した光の戻り光量に対して、以下（式１４）に入射した光の戻り光量が−０．５ｄＢ、＋０．５ｄＢとなる量に由来する。
−Ｗ／２＋０．６１７ωｙ＜y＜Ｗ／２−０．６１７ωｙ      （式１４）
双方の不等号外に出た場合、その点までの周波数領域によって透過帯域が決められてしまうため、本実施の形態の反射率分布は、（式２）を満足するように構成されていることが好適である。
【００４９】
図１（ｂ）に本実施形態の原理を簡易的に示す。
反射率が一定の場合の透過特性を上段に示す。本実施の形態におけるマイクロミラー１０１の分散方向の反射率分布を中段に示す。本実施の形態におけるマイクロミラー反射率分布は、マイクロミラー１０１の端部で反射する際の反射光量減少を軽減することで、透過特性の劣化を防ぐことができる補正フィルタの役割を果たし、図１（ｂ）の最下段に示したように、従来の透過帯域Ｂに比べ、大きな（広い）透過帯域Ａを実現することが可能である。
【００５０】
図２に、本実施の形態の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。シミュレーションにおけるパラメータは以下の通りである。
【００５１】
マイクロミラー中心を含む中心領域１００は、以下の（式１５）で示される。
−Ｗ／２＋ωｙ  ＜ｙ＜  Ｗ／２−ωｙ        （式１５）
マイクロミラー端部を含み、中心領域１００に対して大きな反射率を持つ領域１０２は、以下の（式１６）で示される。
−Ｗ／２＜ｙ＜−Ｗ／２＋ωｙ、−Ｗ／２−ωｙ＜ｙ＜Ｗ／２        （式１６）
マイクロミラーの幅はＷ、
ｙ軸方向のマイクロミラー上でのビームスポット径ωｙはＷ／６、
隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔はＷ／０．９、
（隣接するマイクロミラー中心には周波数換算で１００ＧＨｚ離れた波長の光が入射する）
領域１００の反射率に対する領域１０２の相対反射率は１．１２、
であり、
この構成は（式１）、（式２）を満足するものである。
【００５２】
図２から、マイクロミラー端部における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また、途中のいかなる点においても±０．５ｄＢを超える反射光強度を持たないことも分かる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の構成を用いれば、マイクロミラー端部（領域１０２）の反射率がマイクロミラー中心（領域１００）に比べて大きくしたことで、マイクロミラー端部における反射光量の減少を少なく抑えることが出来、ビームスポット径を変化させることなく、透過帯域幅の拡大が実現される。ビームスポット径の変化がないため、分散方向及び分散方向に垂直な方向共に装置の大型化を招かずに、広透過帯域を実現出来る。また、分散素子５０３、集光レンズ５０４に入射するビーム径の変化がないため、分散素子５０３、集光レンズ５０４といった個別の素子の大型化を招かないためコスト低減にも効果がある。
【００５４】
＜第１の実施形態の変形例１＞
第１の実施形態の変形例１を説明する。
本変形例における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【００５５】
本変形例のマイクロミラーについて、図３（ａ）を用いて説明する。
本変形例における各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より高く、領域１０２の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。
【００５６】
中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は不連続であり、また各々の領域内で反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）（図３（ａ）下段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラー１０１の表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【００５７】
本変形例においても反射率分布は（式１）、（式２）を満足するように構成する。
本変形例は（式１）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー１０１の端部の領域１０２、領域１００の反射率より高く、領域１０２の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつため、ビームスポット（図１（ａ）の符号１０３等参照）の裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポット１０３の少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポット１０３の反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくてすみ、透過帯域幅を広げることが出来る。
【００５８】
更に、本変形例はマイクロミラー１０１の外側に向かって反射率が大きくなっていく構成になっているため、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成となる。
【００５９】
図４（ａ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
【００６０】
シミュレーションにおけるパラメータは以下の通りである。マイクロミラーの幅、ｙ軸方向のマイクロミラー上でのビームスポット径、隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔は、第１の実施形態と同様である。
【００６１】
マイクロミラー面内の反射率分布は、
マイクロミラー中心を含む（式１５）で与えられる領域１００と、
マイクロミラー端部を含み、中心領域１に対して大きな反射率を持ち、以下の（式２０）で示される領域１０２と
領域１０２に隣接し、中心領域１００に対して大きく、領域１０２に対して小さい反射率を持ち、以下の（式２１）で示される領域３０３とから構成される。
−Ｗ／２＜ｙ＜−Ｗ／２＋ωｙ／２、Ｗ／２−ωｙ／２＜ｙ＜Ｗ／２    （式２０）
−Ｗ／２＋ωｙ／２＜ｙ＜−Ｗ／２＋ωｙ、Ｗ／２−ωｙ＜ｙ＜Ｗ／２−ωｙ／２
（式２１）
中心領域１００の反射率に対する領域１０２、領域３０３の相対反射率はそれぞれ１．１２、１．０５である。
この構成は（式１）、（式２）を満足するものである。
【００６２】
図４（ａ）から、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また、リップルが小さくなっていることが分かる。これにより、はみ出しのないビームスポットが高反射率部分で反射されることにより発生する透過帯域内のリップルを低減することが出来る。
【００６３】
また、本変形例は以下のような構成であっても良い。
図３（ｂ）に示すように、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は不連続であり、また各々の領域内に反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）（図３（ｂ）下段参照）。
【００６４】
また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【００６５】
本変形例において反射率分布は（式２）及び以下に示す（式３）、（式４）を満足するように構成する。
【００６６】
【数３】
2011186333.tif 000005
【００６７】
本変形例は、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２と、中心領域１００に対して低い反射率をもつ領域３０３と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、領域１０２での高反射の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【００６８】
本変形例では、中心領域１００に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部の内側に、中心領域１００に対して低い反射率を持つ領域３０３を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。
【００６９】
図４（ｂ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
【００７０】
シミュレーションにおけるパラメータは以下の通りである。マイクロミラーの幅、ｙ軸方向のマイクロミラー上でのビームスポット径、隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔は第１の実施形態と同様である。
【００７１】
マイクロミラー面内の反射率分布は、
マイクロミラー中心を含み、以下の（式２２）で示される中心領域１００と、
マイクロミラー端部を含み、中心領域１００に対して大きな反射率を持つ（式１６）で与えられる領域１０２と、
領域１０２に隣接し、中心領域１００に対して小さい反射率を持ち、以下の（式２３）で示される領域３０３と、から構成される。
−Ｗ／２＋２ωｙ＜ｙ＜Ｗ／２−２ωｙ      （式２２）
−Ｗ／２＋ωｙ＜ｙ＜−Ｗ／２＋２ωｙ、Ｗ／２−２ωｙ＜ｙ＜Ｗ／２−ωｙ
（式２３）
中心領域１００の反射率に対する領域１０２、領域３０３の相対反射率はそれぞれ１．１２、０．９６である。
【００７２】
図４（ｂ）から、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルが振り分けられ、図３（ａ）の構成よりさらにリップルが小さくなっていることが分かる。
【００７３】
なお、第１の実施形態の変形例１（図３（ａ）、図３（ｂ））の説明では、反射率の異なる３つの領域を用いて説明を行ったが、４つ以上の領域を用いて構成しても良い。この場合、３つの領域をもつ場合に比べ、反射率分布を細かく設計できる。そのため前記領域の数を増やすほど，リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。
【００７４】
＜第１の実施形態の変形例２＞
第１の実施形態の変形例２を説明する。本変形例における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【００７５】
次に本変形例のマイクロミラーについて図３（ｃ）を用いて説明する。
本変形例における各マイクロミラー１０１は、中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２をもつように構成されている。中心領域１００と、領域１０２と、の境界において、反射率分布は連続だが微分不可能である。また中心領域１００内では反射率は均一だが、領域１０２内にはマイクロミラー端に向かって単調増加するような反射率の領域内分布をもっている（図３（ｃ）下段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラー１０１の表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【００７６】
本変形例においても反射率分布は（式１）、（式２）を満足するように構成する。
本変形例は（式１）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部に領域１０２をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポットの少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる。そのため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【００７７】
本変形例は、領域１０２内に反射率分布をもっていることにより、マイクロミラー１０１の外側に向かって反射率が連続的に大きくなっていく構成になっているため、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成を図３（ａ）の構成より高い自由度で設計設定することが出来る。これにより、はみ出しのないビームスポットが高反射率領域で反射されることにより発生する透過帯域内のリップルを図３（ａ）の構成よりさらに低減することが出来る。
【００７８】
図４（ｃ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
【００７９】
図４（ｃ）から、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また、リップルが小さくなっていることが分かる。
【００８０】
また、本変形例は以下のような構成とすることができる。
図３（ｄ）に示すように、各マイクロミラー１０１は、中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部に部分１０２と、中心領域１００の反射率より低い反射率をもった部分３０３をもつ領域３０４と、を設けるように構成されている。前記部分１０２は前記部分３０３よりマイクロミラー端部側に設けられている。中心領域１００と、領域３０４と、の境界において、反射率分布は不連続であり、また中心領域内では反射率は均一だが、領域１０２内にはマイクロミラー端に向かって単調増加するような反射率の領域内分布をもっている（図３（ｄ）下段参照）。
【００８１】
本変形例において反射率分布は（式２）、（式３）、（式４）を満足するように構成する。
本変形例は、中心領域１００に対して高い反射率とマイクロミラー端部の部分１０２と、中心領域１００対して低い反射率をもつ部分３０３と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、部分１０２での高反射の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、部分１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【００８２】
本変形例では、中心領域１００に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部の内側に、中心領域１００に対して低い反射率を持つ部分３０３を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。また、領域３０４内にも反射率分布をもたせることにより、前記リップルも含めた透過帯域の制御を図３（ｂ）の構成よりさらに高い自由度で行うことが出来る。
【００８３】
図４（ｄ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
【００８４】
シミュレーションにおけるパラメータは以下の通りである。マイクロミラーの幅、ｙ軸方向のマイクロミラー上でのビームスポット径、隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔は第一の実施形態と同様である。
【００８５】
マイクロミラー面内の反射率分布は、
マイクロミラー中心を含み、以下の（式２４）で示される中心領域１００と、
マイクロミラー端部を含み、以下の（式２５）で示される領域１０２と、から構成される。
−Ｗ／２＋３ωｙ／２＜ｙ＜Ｗ／２−３ωｙ／２      （式２４）、
−Ｗ／２＜ｙ＜−Ｗ／２＋３ωｙ／２、Ｗ／２−３ωｙ／２＜ｙ＜Ｗ／２  （式２５）
領域１０２内の反射率の領域内分布は、マイクロミラー端部に向かって大きくなる一次関数で与えられ、中心領域１００の反射率に対する領域１０２の反射率の下限は０．９６、上限は１．１２である。
【００８６】
図４（ｄ）から、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルが振り分けられ、リップルが小さくなっていることが分かる。
【００８７】
また、本変形例は以下のような構成とすることができる。
図３（ｅ）に示すように、各マイクロミラーは、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は連続だが、微分不可能であり、また中心領域内では反射率は均一だが、領域３０３内にはマイクロミラー端に向かって単調減少するような反射率の領域内分布を、領域１０２内にはマイクロミラー端に向かって単調増加するような反射率の領域内分布をそれぞれもっている（図３（ｅ）下段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【００８８】
本変形例において反射率分布は（式２）、（式３）、（式４）を満足するように構成する。
本変形例は、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部に領域１０２と、中心領域１００対して低い反射率をもつ領域３０３と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、領域１０２での高反射の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【００８９】
本変形例では、中心領域１００に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部の内側に、中心領域１００に対して低い反射率を持つ領域３０３を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。また、領域３０４内にも反射率の領域内分布をもたせることにより、前記リップルの振り分けをより高い自由度で行うことが出来る。また各領域の境界で反射率分布が連続的な振る舞いをすることにより、境界における図示しない回折等の影響を抑えることが出来る。
【００９０】
図４（ｅ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
【００９１】
シミュレーションにおけるパラメータは以下の通りである。マイクロミラーの幅、ｙ軸方向のマイクロミラー上でのビームスポット径、隣接するマイクロミラーとのマイクロミラー中心間隔は第１の実施形態と同様である。
【００９２】
マイクロミラー面内の反射率分布は、
マイクロミラー中心を含む（式１５）で与えられる中心領域１００と、
マイクロミラー端部を含み、領域１に対して大きな反射率を持つ（式１６）で与えられる領域１０２と、
領域１０２に隣接し、領域１に対して小さい反射率を持つ(式２３)で与えられる領域３０３と、から構成される。
【００９３】
領域１０２内の反射率の領域内分布は、マイクロミラー端部に向かって小さくなる一次関数で与えられ、中心領域１００の反射率に対する領域１０２の反射率の下限は０．９６、上限は１．０である。
【００９４】
領域３０３内の反射率の領域内分布は、マイクロミラー端部に向かって大きくなる一次関数で与えられ、中心領域１００の反射率に対する領域３０３の反射率の下限は０．９６、上限は１．１２である。
【００９５】
図４（ｅ）から、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルが振り分けられ、リップルが小さくなっていることが分かる。
【００９６】
なお、上述した第１の実施形態では、ひとつの光入力部から複数の光出力部への結合に関して説明したが、複数の光入力部からひとつの光出力部への結合を行うことも可能である。
【００９７】
上述した第１の実施形態の波長選択スイッチでは、分散素子５０３と光偏向部材５０５の間にある光学系をレンズ５０４としたが、図示しない反射光学系としてもよい。
【００９８】
上述した第１の実施形態では、マイクロミラー内の反射率分布の与え方を金属反射膜の膜厚分布としたが、金属反射膜の材料を部分的に変えたり、高反射率部位に増反射膜を設けたり、低反射率部位に反射減衰膜を設けたり、誘電体多層膜の設計を部位によって変えたりすることによって反射率分布を与えても良い。
【００９９】
上述した第１の実施形態では、マイクロミラー内の反射率分布は、マイクロミラー中心に対して対称となっているが、非対称な反射率分布であっても、分散素子による分散方向の片側の端部のみについて高反射率部分を設けても良い。
【０１００】
＜第２の実施形態＞
本実施形態における波長選択スイッチの全体構成は、第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【０１０１】
次に、本実施形態のマイクロミラーについて説明する。
図７（ａ）に示すように、本実施形態において、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー全面において、反射率分布に不連続点を持たず、反射率分布は微分可能であり、分散素子５０３による分散方向（ｙ軸）に、マイクロミラー中心から、マイクロミラー端部へと向かうに従って反射率が高くなっていくように反射率分布を持つ。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。金属反射膜の連続的な膜厚分布は、例えばグラデーションマスクを使用したフォトリソグラフィとエッチング加工の組み合わせによって作製することが出来る。
【０１０２】
本実施形態においても反射率分布は（式１）、（式２）を満足するように構成する。
本実施形態は（式１）を満たすように、マイクロミラー端部に向かって単調増加する反射率分布をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に入射するビームスポット内の平均反射率は、マイクロミラー中心に入射するビームスポット内の平均反射率に比べ高くなる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、平均反射率の高い反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果としてマイクロミラー中心に入射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１０３】
本実施形態は、マイクロミラー１０１の外側に向かって反射率が大きくなっていく構成になっているため、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成をとることが出来る。また、マイクロミラー全面において連続的な反射率分布をもつことから、図３（ａ）の構成より高い自由度で設計することが出来る。
これにより、はみ出しのないビームスポットが高反射率領域で反射されることにより発生する透過帯域内のリップルを図３（ａ）の構成よりさらに低減することが出来る。
【０１０４】
また、反射率分布は微分可能な連続関数で定義されるため、自由度の高い反射率分布設計が可能であるとともに、マイクロミラー内のいかなる位置に入射するビームスポットに対しても滑らかな反射率分布を持たせることが出来、図示しない回折等の影響を図３（ｃ）に示した第１の実施形態の変形例２以上に抑えることが出来る。
【０１０５】
図８（ａ）に、本実施形態の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。ビームスポットがマイクロミラー端部へ向かうに従って、マイクロミラーの局所反射率が高くなることによって、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられていることが確認出来る。
【０１０６】
＜第２の実施形態の変形例１＞
第２の実施形態の変形例１について説明する。
図７（ｂ）に示すように、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー全面において、反射率分布に不連続点を持たず、反射率分布は微分可能な局所反射率分布を分散素子による分散方向（ｙ軸）にもつ。また、局所反射率分布は、マイクロミラー端部にマイクロミラー中心より高い反射率をもち、前記マイクロミラー端部に対しマイクロミラー中心よりの位置において、マイクロミラー中心より低い反射率をもつ部分があるように構成される。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１０７】
本変形例において反射率分布は（式２）、（式３）、（式４）を満足するように構成する。
【０１０８】
本変形例は、マイクロミラー中心に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部部分と、マイクロミラー中心に対して低い反射率をもつ部分と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、マイクロミラー端部の高反射率部分の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、マイクロミラー端部の高反射率によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果としてマイクロミラー中心で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１０９】
本変形例では、マイクロミラー中心に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部部分の内側に、マイクロミラー中心に対して低い反射率を持つ部分を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。また、マイクロミラー面内に連続的な反射率分布をもたせることにより、リップルの振り分けをより高い自由度で行うことが出来る。またマイクロミラー内のいかなる位置に入射するビームスポットに対しても滑らかな反射率分布を持たせることが出来、図示しない回折等の影響を図３（ｄ）、図３（ｅ）に示した第１の実施形態の変形例２以上に抑えることが出来る。
【０１１０】
図８（ｂ）に本実施形態の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
マイクロミラー端部の局所反射率が高いことによって、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられていることが確認出来る。また、前記マイクロミラー端部に対しマイクロミラー中心よりの位置において、マイクロミラー中心より低い反射率をもつ部分によって、リップルが小さく抑えられていることが確認出来る。
【０１１１】
なお、第２の実施形態では、マイクロミラー内の反射率分布の与え方を金属反射膜の膜厚分布としたが、金属反射膜の材料を部分的に変えたり、高反射率部位に増反射膜を設けたり、低反射率部位に反射減衰膜を設けたり、誘電体多層膜の設計を部位によって変えたりすることによって反射率分布を与えても良い。
【０１１２】
第２の実施形態では、マイクロミラー内の反射率分布は、マイクロミラー中心に対して対称となっているが、非対称な反射率分布であっても、分散素子による分散方向の片側の端部のみについて高反射率部分を設けても良い。
【０１１３】
＜第３の実施形態＞
本実施形態における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【０１１４】
次に本実施形態のマイクロミラーについて、図１２を用いて説明する。
本実施形態において、各マイクロミラー１０１は、分散素子５０３によって分散される方向に限らず面として広がった局所反射率分布を持つ。図１２で示すように、矩形の領域と楕円形状の領域からなる中心領域１００と、マイクロミラー端部に中心領域１００に対して高い反射率をもつ領域１０２と、を持つように構成する。中心領域１００と、高い反射率をもつ領域１０２と、の境界において、反射率は不連続である。また、各領域内に反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１１５】
本実施の形態において反射率分布は、（式２）及び以下に示す（式５）を満足するように構成する。
【０１１６】
【数４】
2011186333.tif 000006
【０１１７】
本実施形態において、マイクロミラー内の反射率分布はマイクロミラーの面全体に広がった反射率分布を持つ。マイクロミラー面上で反射されるビームの強度分布がガウス分布であるため、分散方向と直交する方向（ｘ軸）について、マイクロミラー中心に入射するビーム強度が最も大きく、マイクロミラー中心から離れるに従って、入射するビーム強度が減少していく。そのため、マイクロミラーからの戻り光量に対する局所反射率の寄与は、ｘ軸方向について、マイクロミラー中心でもっとも大きく、マイクロミラー中心から離れるに従って小さくなっていく。寄与の減少の度合いは、入射光の強度分布によって決められるため、本実施形態のように面全体に広がった反射率分布をもつ場合、単純な反射率の算術平均では不十分で、（式１９）で与えられるｘ軸方向について加重平均された反射率を用いて考える必要がある。
【０１１８】
本実施形態は（式５）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポットの少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１１９】
ｘ軸方向について加重平均された反射率を用いると、各マイクロミラー面内の加重平均された反射率は、マイクロミラー中心から、マイクロミラー端部へと向かうに従って上がっていくことが分かる（図１２の最下段参照）。このように、面内に反射率分布をもつ構成では、各領域の反射率が一定であっても、加重平均反射率を、マイクロミラー端部へと向かうに従って連続的に上がるように構成することが出来る。そのため、分散方向にのみ反射率分布をもつ場合に比べ、簡易な構成でリップルの抑制を行うことが可能になる。
【０１２０】
図１６（ａ）に、本実施形態の構成を用いたときの、マイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
ビームスポットがマイクロミラー端部へ向かうに従って、マイクロミラーのｘ軸方向について加重平均された反射率が大きくなることによって、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が少なく抑えられていることが確認出来る。
なお、中心領域１００が矩形の領域と楕円形状の領域からなる以外に、楕円形状のみからなる領域であっても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【０１２１】
＜第３の実施形態の変形例１＞
第３の実施形態の変形例１を説明する。
本変形例における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【０１２２】
本変形例のマイクロミラーについて、図１３（ａ）を用いて説明する。
本変形例における各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より高く、領域１０２の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は不連続であり、また各々の領域内に反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）（図１３（ａ）中段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１２３】
本変形例においても反射率分布は（式２）、（式５）を満足するように構成する。
本変形例は（式５）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２、領域１００の反射率より高く、領域１０２の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポットの少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１２４】
本変形例は、マイクロミラーの外側に向かって局所反射率が大きい領域があるように構成されているため、加重平均反射率を制御するための自由度が増し、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成をとることが出来る。
【０１２５】
図１６（ｂ）に、本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また、リップルが小さいことが分かる。
【０１２６】
また、本変形例は以下のような構成であっても良い。
図１３(ｂ)に示すように、各マイクロミラーは、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は不連続であり、また各々の領域内に反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）（図１３（ｂ）中段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１２７】
本変形例において反射率分布は（式２）及び以下に示す（式６）（式７）を満足するように構成する。
【０１２８】
【数５】
2011186333.tif 000007
【０１２９】
本変形例は、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２と、中心領域１００対して低い反射率をもつ領域３０３と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、領域１０２での高反射の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１３０】
また、本変形例では、中心領域１００に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部の内側に、中心領域１００に対して低い反射率を持つ領域３０３を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、広透過帯域を拡大することが出来る。
【０１３１】
図１６（ｃ)に、本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルが振り分けられ、リップルが小さくなっていることが分かる。
【０１３２】
なお、この第３の実施形態の変形例１（図１３（ａ）、図１３（ｂ））においては反射率の異なる３つの領域を用いて説明を行ったが、４つ以上の領域を用いて構成しても良い。この場合、３つの領域をもつ場合に比べ、反射率設定の自由度が上がり、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。
【０１３３】
＜第３の実施形態の変形例２＞
第３の実施形態の変形例２を説明する。
本変形例における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【０１３４】
本変形例のマイクロミラーについて、図１４(ａ)を用いて説明する。
本変形例における各マイクロミラー１０１は、分散素子５０３によって分散される方向に限らず面として広がった局所反射率分布を持つ。中心領域１００に対して高い反射率をもつ分散方向のマイクロミラー端部の領域１０２をもつように構成されている。中心領域１００、領域１０２との境界において、反射率分布は連続だが微分不可能である。また中心領域内には反射率の領域内分布をもたない（反射率が均一）が、領域１０２内にはマイクロミラー端に向かって単調増加するような反射率の領域内分布をもっている（図１４（ａ）中段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１３５】
本変形例においても反射率分布は（式２）、（式５）を満足するように構成する。
本変形例は（式５）を満たすように、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に来たときにはビームスポットの少なくとも一部は領域１０２で反射されることになる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１３６】
本変形例は、領域１０２内に反射率の領域内分布をもっていることにより、マイクロミラーの外側に向かって反射率が連続的に大きくなっていく構成になっているため、第３の実施形態に比べ、マイクロミラー端部まで連続的に加重平均反射率が上がるように局所反射率を制御出来、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成をより高い自由度で設定することが出来る。
【０１３７】
図１６(ｄ)に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また、リップルが小さくなっていることが分かる。
【０１３８】
また、本変形例は以下のような構成とすることもできる。
図１４（ｂ）に示すように、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２との間に領域１００の反射率より低い反射率をもった領域３０３をもつように構成されている。中心領域１００、領域３０３、領域１０２の各境界において、反射率分布は不連続であり、また中心領域内では反射率は均一だが、領域３０３内にはマイクロミラー端に向かって単調減少するような反射率の領域内分布を、領域１０２内にはマイクロミラー端に向かって単調増加するような反射率の領域内分布をそれぞれもっている（図１４（ｂ）中段参照）。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１３９】
本変形例においても反射率分布は（式２）、（式６）、（式７）を満足するように構成する。
本変形例は、中心領域１００に対して高い反射率をもつマイクロミラー端部の領域１０２と、中心領域１００対して低い反射率をもつ領域３０３と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、領域１０２での高反射の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、領域１０２での反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果として中心領域１００で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１４０】
本変形例では、中心領域１００に対して高い反射率を持つマイクロミラー端部の内側に、中心領域１００に対して低い反射率を持つ領域３０３を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。また、領域１０２、領域３０３内にも反射率の領域内分布をもたせることにより、図１３（ｂ）で示した第３の実施形態の変形例１の例に比べ、前記リップルの振り分けをより高い自由度で行うことが出来る。
【０１４１】
図１６（ｅ）に本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。
マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられることで、０．５ｄＢの減少を生じる周波数幅が広がっていることが分かる。また光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルが振り分けられ、リップルが小さくなっていることが分かる。
【０１４２】
なお、本変形例において、マイクロミラー内の反射率分布をマイクロミラー端部へ単調増加するとしたが、加重平均された反射率への寄与の小さい領域については、マイクロミラー中心との反射率比が大きくなりすぎない値に漸近するように設定するのが望ましい。
【０１４３】
＜第３の実施形態の変形例３＞
第３の実施形態の変形例３を説明する。
本変形例における波長選択スイッチの全体構成は第１の実施形態による波長選択スイッチと同様である。
【０１４４】
次に本変形例のマイクロミラーについて説明する。
図１５（ａ）に示すように、本実施形態において、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー全面において、反射率分布に不連続点を持たず、反射率分布は微分可能であり、マイクロミラー全面に、マイクロミラー中心から、マイクロミラー端部へと向かうに従って反射率が高くなっていくように反射率分布を持つ。また、各々の領域１００、１０２での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１４５】
本変形例においても反射率分布は（式２）、（式５）を満足するように構成する。
本変形例は（式５）を満たすように、マイクロミラー端部に向かって単調増加する反射率分布をもつため、ビームスポットの裾がマイクロミラー外へ落ちる位置に入射するビームスポット内の平均反射率は、マイクロミラー中心に入射するビームスポット内の平均反射率に比べ高くなる。そのためマイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、平均反射率の高い反射によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果としてマイクロミラー中心に入射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１４６】
本変形例は、マイクロミラーの外側に向かって反射率が大きくなっていく構成になっているため、はみ出しのないビームスポットへは高反射率部分の寄与が小さく、はみ出しのあるビームスポットへの高反射率部分の寄与が大きい構成をとることが出来る。また、反射率分布は微分可能な連続関数で定義されるため、図１３（ａ）で示した第３の実施形態の変形例１に比べ、自由度の高い反射率分布設計が可能であるとともに、マイクロミラー内のいかなる位置に入射するビームスポットに対しても滑らかな反射率分布を持たせることが出来、図示しない回折等の影響を図１３（ｂ）で示した第３の実施形態の変形例２の構成以上に抑えることが出来る。
【０１４７】
図１６（ｆ）に、本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。ビームスポットがマイクロミラー端部へ向かうに従って、マイクロミラーの局所反射率が高くなることによって、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられていることが確認出来る。
また、リップルが小さくなっていることが分かる。
【０１４８】
また、本変形例は以下のような構成とすることができる。
図１５(ｂ)に示すように、各マイクロミラー１０１は、マイクロミラー全面において、反射率分布に不連続点を持たず、反射率分布は微分可能な局所反射率分布をもつ。また、局所反射率分布は、マイクロミラー端部ではマイクロミラー中心領域より高い反射率をもち、マイクロミラー端部とマイクロミラー中心領域間においては、マイクロミラー中心領域より低い反射率をもつように構成される。また、各々の領域での反射率の差はマイクロミラーの表面に形成されている金属反射膜の膜厚を制御することで構成されている。
【０１４９】
本変形例において反射率分布は（式２）、（式６）、（式７）を満足するように構成する。
本変形例は、マイクロミラー中心に対して高い反射率をもつ領域と、マイクロミラー中心に対して低い反射率をもつ領域と、をもつが、ビームスポットがマイクロミラー外へ落ちていくに従い、マイクロミラー端部の高反射率部分の寄与が大きくなるため、マイクロミラー端部に入射したビームスポットの反射光量は、マイクロミラー外へ落ちるために生じる戻り光量の減少分と、マイクロミラー端部の高反射率によって生じる戻り光量の増加分とで相殺が生じ、結果としてマイクロミラー中心で反射したビームの戻り光量に対する戻り光量の減少分が小さくて済み、透過帯域幅を広げることが出来る。
【０１５０】
本変形例では、マイクロミラー中心に対して高い反射率を持つマイクロミラー領域の内側に、マイクロミラー中心に対して低い反射率を持つ領域を設けることで、ＩＴＵグリッドの波長における反射光量に対して、光量が小さくなる方向と、光量が大きくなる方向とに、リップルを振り分けることが出来、結果として、リップルをほとんど出さずに、より大きな広透過帯域効果を得ることが出来る。また、マイクロミラー面内に連続的な反射率分布をもたせることにより、図１３（ａ）で示した第３の実施形態の変形例１に比べ、リップルの振り分けをより高い自由度で行うことが出来る。またマイクロミラー内のいかなる位置に入射するビームスポットに対しても滑らかな反射率分布を持たせることが出来、図示しない回折等の影響を図１３（ｂ）で示した第３の実施形態の変形例２以上に抑えることが出来る。
【０１５１】
図１６（ｇ）に、本変形例の構成を用いたときのマイクロミラーでの反射光量の周波数（波長）特性のシミュレーション結果を示す。マイクロミラー端部の局所反射率が高いことによって、マイクロミラー周辺における反射光量の落ち分が従来構成に比べ少なく抑えられていることが確認出来る。また、前記マイクロミラー端部に対しマイクロミラー中心よりの位置において、マイクロミラー中心より低い反射率をもつ部分によって、リップルが小さく抑えられていることが確認出来る。
【０１５２】
なお、本変形例において、マイクロミラー内の反射率分布をマイクロミラー端部へ単調増加するとしたが、加重平均された反射率への寄与の小さい領域については、マイクロミラー中心との反射率比が大きくなりすぎない値に漸近するように設定するのが望ましい。
【０１５３】
ところで、上述した各実施形態ではマイクロミラー内の反射率分布の与え方を金属反射膜の膜厚分布としたが、金属反射膜の材料を部分的に変えたり、高反射率部位に増反射膜を設けたり、低反射率部位に反射減衰膜を設けたり、誘電体多層膜の設計を部位によって変えたりすることによって反射率分布を与えても良い。
【０１５４】
また、上述した各実施形態では、マイクロミラー内の反射率分布は、マイクロミラー中心に対して対称となっているが、非対称な反射率分布であっても、分散素子による分散方向の片側の端部のみについて高反射率部分を設けても良い。
【０１５５】
本発明は、上述した発明の実施の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内において、種々変更を加え得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
以上のように、本発明に係る波長選択スイッチは、簡単かつ安価で軽量コンパクトな構成としながら、ビーム径を変化させることなく、透過帯域の拡大を実現することができ、光学の分野において有用である。
【符号の説明】
【０１５７】
１００  領域（中央領域）
１０１  マイクロミラー
１０２  領域（端部）
１０３  ビームスポット
３０３  領域（端部）と領域（中央領域）間のマイクロミラー内領域
５００  波長選択スイッチ
５０１  ファイバアレイ（入力部兼出力部）
５０２  マイクロレンズアレイ
５０３  グレーティング（分散素子）
５０４  レンズ（集光要素）
５０５  ＭＥＭＳミラーアレイ（ＭＥＭＳモジュール、光偏向部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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