(57)【要約】【課題】ポートアレイに結合する迷光が低減された波長選択スイッチを提供する。【解決手段】波長選択スイッチ１００は、ｘｙ平面上にｘ軸に沿って並べて配置された入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂを含み、入力ポート１１０ａからｙ軸に実質的に平行に光が射出されるポートアレイ１１０と、入力ポート１１０ａから射出される光をｚ軸に平行な方向に分光する分光素子１５０と、分光素子１５０によって分光された光を結像する結像光学素子１７０と、結像光学素子１７０によって結像された光束を出力ポート１１０ｂに選択的に結合するミラーアレイ２００とを有する。ミラーアレイ２００は、二次元的に傾斜可能な可動ミラー２２２を含むミラー基板２０２を有し、ミラー基板２０２は、ｙｚ平面を横切って配置され、結像光学素子１７０に対向する表面の部分がｚｘ平面に対してｘ軸に平行な軸の周りに傾斜角θを有するように配置されている。【選択図】図１
2011002779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一軸と前記第一軸に直交する第二軸とが張る第一平面上に前記第一軸に沿って並べて配置された三つ以上の入力ポートおよび出力ポートを含み、前記入力ポートから前記第二軸に実質的に平行に光が射出されるポートアレイと、
前記入力ポートから射出される光を前記第一軸と前記第二軸とに直交する第三軸と前記第二軸とが張る第二平面に実質的に平行な平面内において分光する分光素子と、
前記分光素子によって分光された光束を結像する結像光学素子と、
前記結像光学素子によって結像された光束を前記結像光学素子と前記分光素子を介して前記出力ポートに選択的に結合するためのミラーアレイとを有し、
前記ミラーアレイは、前記第二平面を横切って配置されたミラー基板を有し、前記ミラー基板は、一列に並べて配置された二次元的に傾斜可能な複数の可動ミラーを含み、前記結像光学素子に対向する表面が前記第三軸と前記第一軸とが張る第三平面に対して前記第一軸に実質的に平行な軸の周りに傾斜角を有するように配置されている波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記ミラーアレイは前記可動ミラーを駆動するための駆動基板を有し、前記駆動基板は前記ミラー基板に実質的に平行に配置されており、したがって前記駆動基板は、前記ミラー基板に対向する表面が前記第三軸と前記第一軸とが張る第三平面に対して前記第一軸に平行な軸の周りに傾斜角を有するように配置されている請求項１に記載の波長選択スイッチ。
【請求項３】
前記ミラー基板は、前記可動ミラーのおのおのに対して、可動ミラーの周囲に位置する可動フレームと、前記可動ミラーと前記可動フレームを一対の第一ヒンジと、前記可動フレームの周囲に位置する固定フレームと、前記可動フレームと前記固定フレームを連結している一対の第二ヒンジとを有し、前記第一ヒンジは、前記可動フレームに対して前記可動ミラーを第一傾斜軸の周りに傾斜可能に支持し、前記第二ヒンジは、前記固定フレームに対して前記可動フレームを第二傾斜軸の周りに傾斜可能に支持しており、前記第一傾斜軸は前記第一平面に実質的に平行である請求項１または２に記載の波長選択スイッチ。
【請求項４】
前記傾斜角は、アッテネーションに必要な振れ角の半分である請求項１〜３のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記傾斜角は、ヒットレスに必要な振れ角の半分である請求項１〜３のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【請求項６】
前記傾斜角は、無傾斜状態の前記可動ミラーによって反射される光が、前記出力ポートから実質的に外れる角度である請求項１〜３のいずれか一つに記載の波長選択スイッチ。
【請求項７】
前記傾斜角は、前記可動ミラーを除いた前記ミラー基板の部分を介した前記入力ポートと前記ポートアレイとの間の結合が、前記結像光学素子に向く方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記ポートアレイとの間の結合に対して少なくとも５ｄＢ程度低下する角度である請求項３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項８】
前記傾斜角は、前記結像光学素子から逸れる方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記出力ポートとの間の結合が、前記結像光学素子に向く方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記ポートアレイとの間の結合に対して２０ｄＢ程度低下する角度である請求項３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項９】
前記傾斜角は、前記結像光学素子から逸れる方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記ポートアレイとの間の結合が、前記結像光学素子に向く方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記出力ポートとの結合に対して４０ｄＢ程度低下する角度である請求項３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項１０】
前記傾斜角は、無傾斜状態の前記可動ミラーを介した前記入力ポートと前記ポートアレイとの間の結合が、前記結像光学素子に向く方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜された前記可動ミラーを介した結合に対して４０ｄＢ程度低下する角度である請求項３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項１１】
前記可動ミラーを駆動するための制御部をさらに有し、前記制御部は、ヒットレスの際に、前記可動ミラーの傾斜が、前記結像光学素子に向く方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜した第一角度位置と、前記結像光学素子から逸れる方向に前記第一傾斜軸の周りに前記傾斜角だけ傾斜した第二角度位置との間で切り替わるように前記可動ミラーを傾斜させる請求項３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、波長選択スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−２１２６７８号公報は波長選択スイッチを開示している。この波長選択スイッチは、入力ポートと出力ポートを含むポートアレイと、入力ポートから射出される複数の光束に分割する分光素子と、分割された複数の光束を結像する結像レンズと、複数の光束をそれぞれ複数の可動ミラーで反射して所望の出力ポートに導くミラーアレイとを有している。ミラーアレイは、集光レンズの光軸に垂直に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１２６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の波長選択スイッチは、ミラーアレイが結像レンズの光軸に垂直に配置されているため、可動ミラー以外のミラーアレイの部分で反射された光（迷光）の一部がポートアレイに結合する。このような迷光のポートアレイとの結合は、波長選択スイッチの性能低下を招く原因となり、低減されるべきものである。
【０００５】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、ポートアレイへの迷光の結合が低減された波長選択スイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による波長選択スイッチは、第一軸と前記第一軸に直交する第二軸とが張る第一平面上に前記第一軸に沿って並べて配置された三つ以上の入力ポートおよび出力ポートを含み、前記入力ポートから前記第二軸に実質的に平行に光が射出されるポートアレイと、前記入力ポートから射出される光を前記第一軸と前記第二軸とに直交する第三軸と前記第二軸とが張る第二平面に実質的に平行な平面内において分光する分光素子と、前記分光素子によって分光された光束を結像する結像光学素子と、前記結像光学素子によって結像された光束を前記結像光学素子と前記分光素子を介して前記出力ポートに選択的に結合するためのミラーアレイとを有している。前記ミラーアレイは、前記第二平面を横切って配置されたミラー基板を有している。前記ミラー基板は、一列に並べて配置された二次元的に傾斜可能な複数の可動ミラーを含み、前記結像光学素子に対向する表面が前記第三軸と前記第一軸とが張る第三平面に対して前記第一軸に実質的に平行な軸の周りに傾斜角を有するように配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ポートアレイへの迷光の結合が低減された波長選択スイッチが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る波長選択スイッチを示している。
【図２】図１に示した波長選択スイッチの側面図である。
【図３】図１に示した波長選択スイッチの上面図である。
【図４】図１〜図３に示したミラーアレイの一例を示している。
【図５】図４に示したミラーアレイ中の一つのミラーユニットを示している。
【図６】図４に示したミラーアレイの配置を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る波長選択スイッチを図１〜図３に示す。理解を容易にするため、図１に示すようにｘｙｚ直交座標系を設定する。ｘｙｚ直交座標系において、ｘ軸（第一軸）とｙ軸（第二軸）とｚ軸（第三軸）は互いに直交しており、ｘｙ平面（第一平面）はｘ軸（第一軸）とｙ軸（第二軸）とが張る平面であり、同様に、ｙｚ平面（第二平面）はｙ軸（第二軸）とｚ軸（第三軸）とが張る平面、ｚｘ平面（第三平面）はｚ軸（第三軸）とｘ軸（第一軸）とが張る平面である。続く説明において、たとえば、ｘｙ平面との用語は、特定の一つの平面を指すのではなく、図示のｘ軸とｙ軸とが張る平面に平行な無数の平面の一つを代表的に指す。ｙｚ平面とｚｘ平面についても同様である。
【００１１】
波長選択スイッチ１００は、ポートアレイ１１０と、レンズアレイ１３０と、分光素子１５０と、結像光学素子１７０と、ミラーアレイ２００と、制御部３００とを有する。
【００１２】
ポートアレイ１１０は入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂを含んでいる。入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂの個数の合計は三つ以上である。入力ポート１１０ａは、波長選択スイッチ１００の外部からそこに光が入力されるポートであり、出力ポート１１０ｂは、そこから波長選択スイッチ１００の外部に光が出力されるポートである。入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂは、ｘｙ平面上にｘ軸に沿って並べて配置されている。入力ポート１１０ａからはｙ軸に実質的に平行に光が射出される。
【００１３】
波長選択スイッチ１００は、たとえば、１入力Ｎ出力の波長選択スイッチまたはＮ入力１出力の波長選択スイッチである。波長選択スイッチ１００が１入力Ｎ出力の波長選択スイッチである場合、ポートアレイ１１０は一つの入力ポート１１０ａと複数の出力ポート１１０ｂとを有する。また、波長選択スイッチ１００がＮ入力１出力の波長選択スイッチである場合、ポートアレイ１１０は複数の入力ポート１１０ａと一つの出力ポート１１０ｂとを有する。
【００１４】
図１には、波長選択スイッチ１００は、１入力Ｎ出力の波長選択スイッチとして描かれている。つまり、ポートアレイ１１０は、一つの入力ポート１１２と、複数たとえば四本の出力ポート１１４とを有する。当業者には当然に理解されることであるが、本実施形態の波長選択スイッチ１００は、入力ポートと出力ポートの用途を互いに置き換えることによって、Ｎ入力１出力の波長選択スイッチとすることができる。
【００１５】
レンズアレイ１３０は、複数の入力用レンズ１３０ａと出力用レンズ１３０ｂとを含んでいる。入力用レンズ１３０ａと出力用レンズ１３０ｂの個数はそれぞれ入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂの個数と同じである。入力用レンズ１３０ａは、入力ポート１１０ａの端面に対向して配置されており、入力ポート１１０ａから射出される光を平行光に変えるためものである。出力用レンズ１３０ｂは、出力ポート１１０ｂの端面に対向して配置されており、これに入射する光を集光して出力ポート１１０ｂに入射させるためのものである。
【００１６】
分光素子１５０は、入力ポート１１０ａから射出される光を波長に応じてｙｚ平面に実質的に平行な平面内において分光するものである。すなわち、分光素子１５０は、ｙ軸に沿ってこれに入射してくる複数の波長成分を含む光を、波長成分が異なる複数の光束に分離するとともに、それらをｙｚ平面内において波長成分ごとに異なる方向に偏向する機能を有する。分光素子１５０はまた、これとは反対に、分光された際の偏向角に等しい入射角をもってｙｚ平面に平行にこれに入射してくる光束をｙ軸に平行に偏向する機能を有する。
【００１７】
このような分光素子１５０は、これに限らないが、たとえば回折格子で構成され得る。分光素子１５０は、図１には透過型の分光素子として描かれているが、反射型の分光素子に置き換えられてもよい。そのような構成の波長選択スイッチにおいても、光学的な機能は本実施形態の波長選択スイッチと実質的に変わらない。
【００１８】
結像光学素子１７０は、分光素子１５０によって分光された光を結像するものである。結像光学素子１７０は、分光素子１５０によって波長成分ごとに分離された光束を集光するとともに、その入射角度に応じてｘ軸方向およびｚ軸方向に適宜偏向する機能を有する。
【００１９】
このような結像光学素子１７０は、図１に示すように、透過型の結像光学素子、たとえば結像レンズで構成され得る。しかし結像光学素子１７０は、これに限定されるものではなく、反射型の結像光学素子、たとえば凹面鏡で構成されてもよい。そのような構成の波長選択スイッチにおいても、光学的な機能は本実施形態の波長選択スイッチと実質的に変わらない。
【００２０】
ミラーアレイ２００は、結像光学素子１７０によって結像された光束を、結像光学素子１７０と分光素子１５０とレンズアレイ１３０を介して、出力ポート１１０ｂに選択的に結合するものである。ここで、光束を出力ポート１１０ｂに選択的に結合するとは、１入力Ｎ出力の波長選択スイッチにおいては、特定の波長成分の一つの光束を複数の出力ポート１１０ｂのいずれか一つに結合することを意味する。また、Ｎ入力１出力の波長選択スイッチにおいては、複数の波長成分の光束のいずれか一つを一つの出力ポート１１０ｂに結合することを意味する。
【００２１】
次に、ミラーアレイ２００について、代表的に静電駆動型のミラーアレイを例にあげて、さらに詳しく説明する。静電駆動型の二軸駆動型のミラーアレイの概略的な構成を図４〜図６に示す。
【００２２】
ミラーアレイ２００は、これに限らないが、たとえば、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）によって作製されたＭＥＭＳマイクロミラーアレイで構成され得る。
【００２３】
図４に示すように、ミラーアレイ２００はミラー基板２０２と駆動基板２０４とスペーサー２０６を有している。ミラー基板２０２と駆動基板２０４はスペーサー２０６によって互いに連結されており、所定の間隔を置いて互いに平行に配置されている。
【００２４】
ミラーアレイ２００は複数のミラーユニット２１０を有している。ミラーユニット２１０は一直線上に整列している。
【００２５】
一つのミラーユニット２１０の構成を図５に示す。以下、図５を参照しながら、一つのミラーユニット２１０について説明する。
【００２６】
ミラー基板２０２は、各ミラーユニット２１０に対して、反射面を有する可動ミラー２２２と、可動ミラー２２２の周囲に位置する可動フレーム２２６と、可動ミラー２２２と可動フレーム２２６を連結している一対のヒンジ２２４と、可動フレーム２２６の周囲に位置する固定フレーム２３０と、可動フレーム２２６と固定フレーム２３０を連結している一対のヒンジ２２８とを有している。ヒンジ２２４は、可動フレーム２２６に対して可動ミラー２２２を軸Ａ１の周りに傾斜可能に支持しており、ヒンジ２２８は、固定フレーム２３０に対して可動フレーム２２６を軸Ａ２の周りに傾斜可能に支持している。固定フレーム２３０はスペーサー２０６を介して駆動基板２０４に固定されている。したがって、可動ミラー２２２は、固定フレーム２３０に対して、軸Ａ１の周りと軸Ａ２の周りとに傾斜可能である。つまり、可動ミラー２２２は、二次元的に傾斜可能である。
【００２７】
駆動基板２０４は、各ミラーユニット２１０に対して、ミラー基板２０２に対向する面に一対の駆動電極２４２と一対の駆動電極２４４とを有している。駆動電極２４２と駆動電極２４４は共に可動ミラー２２２に対向している。一対の駆動電極２４２は、軸Ａ２に沿って互いに離間して、軸Ａ１に対して線対称に配置されている。各駆動電極２４２は、軸Ａ２に対して線対称な形状を有している。一対の駆動電極２４４は、軸Ａ１に沿って互いに離間して、軸Ａ２に対して線対称に配置されている。各駆動電極２４４は、軸Ａ１に対して線対称な形状を有している。
【００２８】
ミラーユニット２１０において、たとえば、一方の駆動電極２４２に電圧が印加されると、電圧が印加された駆動電極２４２とこの駆動電極２４２に対向する可動ミラー２２２の部分との間に静電引力が発生し、電圧が印加された駆動電極２４２に対向する可動ミラー２２２の部分が駆動基板２０４に引き付けられる。その結果、静電引力に応じた角度だけ可動ミラー２２２が軸Ａ１の周りに傾斜する。他方の駆動電極２４２に電圧が印加されると、可動ミラー２２２が逆方向に傾斜する。
【００２９】
また、たとえば、一方の駆動電極２４４に電圧が印加されると、電圧が印加された駆動電極２４４とこの駆動電極２４４に対向する可動ミラー２２２の部分との間に静電引力が発生する。その結果、静電引力に応じた角度だけ可動ミラー２２２が可動フレーム２２６と共に軸Ａ２の周りに傾斜する。他方の駆動電極２４４に電圧が印加されると、可動ミラー２２２が逆方向に傾斜する。
【００３０】
ここでは、ミラーアレイ２００として静電駆動型のミラーアレイを例にあげたが、図１に示した波長選択スイッチに使用するミラーアレイ２００は、静電駆動型のものに限られるものではなく、静電駆動型や電磁駆動型や圧電駆動型など、ほかの駆動方式のものであってもよい。
【００３１】
図１と図３と図６に示すように、ミラーアレイ２００は、各ミラーユニット２１０の軸Ａ１がｘｙ平面と平行になるように、たとえばｘ軸と平行になるとように配置されている。したがって、ミラー基板２０２と駆動基板２０４はｙｚ平面を横切って配置されている。さらに、ミラー基板２０２は、結像光学素子１７０に対向する表面たとえば固定フレーム２３０の部分が、ｚｘ平面に対して少なくともｘ軸に実質的に平行な軸の周りに傾斜角θ（≠０）を有するように配置されている。ミラー基板２０２は、結像光学素子１７０に対向する表面がｚｘ平面に対してｚ軸に実質的に平行な軸の周りにも傾斜角を有するように配置されてもよい。つまり、結像光学素子１７０に対向するミラー基板２０２の表面のｚｘ平面に対する傾斜方向は少なくともｚ軸に平行な成分を有している。言い換えれば、ｚｘ平面に対する結像光学素子１７０に対向するミラー基板２０２の表面の傾斜は、ｘ軸周りの成分とｚ軸周りの成分とに分解したとき、傾斜角θに等しいｘ軸周りの成分を少なくとも有している。
【００３２】
駆動基板２０４はミラー基板２０２に平行に配置されている。したがって、駆動基板２０４もまた、ミラー基板２０２に対向する表面がｚｘ平面に対して少なくともｘ軸に実質的に平行な軸の周りに傾斜角θを有するように配置されている。さらに、駆動基板２０４は、ミラー基板２０２に対向する表面がｚｘ平面に対してｚ軸に実質的に平行な軸の周りにも傾斜角を有するように配置されてもよい。
【００３３】
図１において、制御部３００は、ミラーアレイ２００の可動ミラー２２２を駆動するためのものである。制御部３００は、可動ミラー２２２を軸Ａ１および軸Ａ２の周りに適宜傾斜させる機能を有する。
【００３４】
図１において、複数の波長成分を含む光がｙ軸に沿って入力ポート１１０ａから射出される。光の各波長成分が一つのチャンネルとなる。入力ポート１１０ａから射出された光は、入力用レンズ１３０ａを通過して分光素子１５０に入射し、分光素子１５０によってチャンネルごとの複数の光束に分けられるとともに、ｙｚ平面内においてその波長成分に対応した角度方向に偏向される。複数チャンネルの光束は、結像光学素子１７０によってｙ軸に平行に偏向され、それぞれ、ミラーアレイ２００のミラーユニット２１０に入射する。各チャンネルの光束は、対応するミラーユニット２１０の可動ミラー２２２の反射面によって反射される。
【００３５】
波長選択スイッチ１００を使用する間、可動ミラー２２２は、図６に示すように、軸Ａ１の周りに固定フレーム２３０に対して、結像光学素子１７０に向く方向に傾斜角θだけ傾斜される。可動ミラー２２２によって反射された光束は、結像光学素子１７０によって偏向されて分光素子１５０に入射し、分光素子１５０によってｙ軸に平行に偏向される。分光素子１５０によってｙ軸に平行に偏向された光束は、好ましくは、出力用レンズ１３０ｂのいずれかを通って出力ポート１１０ｂのいずれかに結合する。光束が結合する出力ポート１１０ｂは、軸Ａ２の周りの可動ミラー２２２の傾斜に応じて決まる。言い換えれば、軸Ａ２の周りの可動ミラー２２２の傾斜を調整することによって、各チャンネルの光束が結合する出力ポート１１０ｂが切り替えられる。
【００３６】
傾斜角θは、波長選択スイッチ１００に要求される機能や仕様などに応じて決められる。
【００３７】
傾斜角θは、たとえば、可動ミラー２２２を除いたミラー基板２０２の部分を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して少なくとも５ｄＢ程度低下する角度θ１に設定されてよい。ここにおいて、入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合とは、入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂとの間の結合と、入力ポート１１０ａと入力ポート１１０ａそのものとの間の結合との両方を含むことを意味している。
【００３８】
固定フレーム２３０や可動フレーム２２６やヒンジ２２４，２２８など、可動ミラー２２２を除いたミラー基板２０２の部分に入射した光や、ミラー基板２０２のすき間を通過して駆動基板２０４に入射した光は、それらによって反射されて迷光となる。このような迷光は、入射光全体からすれば、３０ｄＢ以下のごくわずかな量である。このため、傾斜角θがこのような角度θ１に設定されていると、ポートアレイ１１０への迷光の結合は、波長選択スイッチ１００の性能に影響を実質的に与えない程度に十分に低く抑えられる。したがって、特別な付加装置を設けることなく、ポートアレイ１１０に結合する迷光が低減された波長選択スイッチ１００が提供される。
【００３９】
波長選択スイッチ１００は、チャンネル間の光の強度のばらつきを抑えるために、軸Ａ１の周りの可動ミラー２２２の傾斜角が調整されてよい。これはアッテネーションと呼ばれる。このようなアッテネーションを行なう波長選択スイッチ１００においては、傾斜角θは、たとえば、結像光学素子１７０から逸れる方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂとの間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して２０ｄＢ程度低下する角度θ２に設定されてよい。
【００４０】
このような傾斜角θでミラーアレイ２００が配置された波長選択スイッチ１００においても、可動ミラー２２２を除いたミラー基板２０２の部分を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して少なくとも５ｄＢ程度低下する。したがって、ポートアレイ１１０に結合する迷光が低減された波長選択スイッチ１００が提供される。
【００４１】
制御部３００は、アッテネーションのために、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜した第一角度位置と、結像光学素子１７０から逸れる方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜した第二角度位置との間の角度範囲内で可動ミラー２２２を傾斜させる。これにより、各チャンネルの信号は、０〜２０ｄＢ程度の範囲で減衰される。
【００４２】
ミラーアレイが傾斜角θなしで配置された従来の波長選択スイッチでは、アッテネーションのために、可動ミラーは無傾斜状態を基準にして一方の側だけに傾斜される。これに対して、本実施形態の波長選択スイッチ１００では、アッテネーションの際、可動ミラー２２２はＡ１軸の周りに無傾斜状態を基準にして両方の側に傾斜される。このため、本実施形態の波長選択スイッチ１００に要求される可動ミラー２２２の傾斜角は、従来の波長選択スイッチに要求される可動ミラーの傾斜角の半分で済む。
【００４３】
ミラーアレイ２００は、小型かつ高性能なものが要求されるため、ＭＥＭＳマイクロミラーアレイで構成される。ＭＥＭＳマイクロミラーアレイにおいて、可動ミラー２２２の振れ角（最大の傾斜角）を大きくするためには、印加する電圧を大きくし、ヒンジ２２４，２２８の剛性を低減することが求められる。これは、ＭＥＭＳマイクロミラーアレイに限らず、可動ミラーがヒンジで支持された構造のミラーアレイ全般について言える。
【００４４】
しかし、ヒンジ２２４，２２８の剛性の低減は、可動ミラー２２２の共振周波数を低下させる。可動ミラー２２２の共振周波数の低下は、波長選択スイッチ１００に振動などの外乱が与えられたときに、可動ミラー２２２が不要な動きを生じやすくする。その結果として光信号の品質低下を招くことになる。
【００４５】
本実施形態の波長選択スイッチ１００は、従来の波長選択スイッチと比較して、可動ミラー２２２に要求される振れ角が半分で済むため、ヒンジ２２４，２２８の剛性を格段に大きくすることができ、したがって可動ミラー２２２の共振周波数を高くすることができる。これにより、波長選択スイッチ１００は、振動などの外乱に対して光信号の品質低下が少ないものとすることができる。また、可動ミラー２２２に要求される振れ角が小さい分、波長選択スイッチ１００は、消費電力の少ないものとすることができる。
【００４６】
波長選択スイッチ１００は、また、出力ポート１１０ｂを切り替える間に信号光が切り替え先以外の不所望な出力ポート１１０ｂと結合するのを防止するために、出力ポート１１０ｂを切り替える間は、信号光が出力ポート１１０ｂのいずれとも結合しないように可動ミラー２２２を軸Ａ１の周りに傾斜させてよい。これはヒットレスと呼ばれる。このようなヒットレスを行なう波長選択スイッチ１００においては、傾斜角θは、たとえば、結像光学素子１７０から逸れる方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して４０ｄＢ程度低下する角度θ３に設定されてよい。
【００４７】
このような角度θ３は、アッテネーションに関連して例示した前述の角度θ２の約１．４倍である。角度θ３は、たとえば、約４度である。これは、現行の静電駆動型のマイクロミラーの最大振れ角にほぼ等しい。このような角度θ３の傾斜角θでミラーアレイ２００が配置された波長選択スイッチ１００においても、当然ながら、可動ミラー２２２を除いたミラー基板２０２の部分を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して少なくとも５ｄＢ程度低下する。したがって、ポートアレイ１１０に結合する迷光が低減された波長選択スイッチ１００が提供される。
【００４８】
制御部３００は、たとえば、ヒットレスの際に、可動ミラー２２２の傾斜が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜した第一角度位置と、結像光学素子１７０から逸れる方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜した第二角度位置との間で切り替わるように、可動ミラー２２２を傾斜させる。
【００４９】
アッテネーションと同様にヒットレスにおいても、本実施形態の波長選択スイッチ１００は、従来の波長選択スイッチと比較して、可動ミラー２２２に要求される振れ角が半分で済む。このため、波長選択スイッチ１００は、可動ミラー２２２の共振周波数を高くすることができる。これにより、波長選択スイッチ１００は、振動などの外乱に対する光信号の品質低下が少なく、消費電力の少ないものとすることができる。
【００５０】
また、可動ミラー２２２の動作は共振周波数よりも高速にすることはできない。つまり、可動ミラー２２２の動作速度の上限は共振周波数に依存している。このため、本実施形態の波長選択スイッチ１００は、従来の波長選択スイッチと比較して、可動ミラー２２２の共振周波数を高くすることができるため、速いスイッチングスピードを達成することができる。
【００５１】
さらに別の例においては、傾斜角θは、たとえば、無傾斜状態の可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０（入力ポート１１０ａと出力ポート１１０ｂ）との間の結合が、結像光学素子１７０に向く方向に軸Ａ１の周りに傾斜角θだけ傾斜された可動ミラー２２２を介した入力ポート１１０ａとポートアレイ１１０との間の結合に対して４０ｄＢ程度低下する角度θ４に設定されてよい。
【００５２】
このような角度θ４の傾斜角θでミラーアレイ２００が配置された波長選択スイッチ１００においては、可動ミラー２２２を除いたミラー基板２０２の部分、たとえば、固定フレーム２３０や可動フレーム２２６やヒンジ２２４，２２８によって反射された迷光は、ポートアレイ１１０と結合することは実質的にない。したがって、ポートアレイ１１０に結合する迷光が低減された波長選択スイッチ１００が提供される。
【００５３】
また、何らかの事故などによってミラーアレイ２００への電圧印加が停止したとき、可動ミラー２２２は無傾斜状態に戻る。無傾斜状態の可動ミラー２２２によって反射された信号光は、ポートアレイ１１０と結合することは実質的にない。したがって、ミラーアレイ２００への電圧印加が予期せずに停止したときであっても、信号光が不所望な出力ポート１１０ｂに結合されることがない。これはノーマルオフ機能と呼ばれる。
【００５４】
このようにミラーアレイ２００を角度θ４の傾斜角θで配置することにより、ミラーアレイ２００への電圧印加がないときに、出力ポート１１０ｂへの迷光の結合が好適な結合に対して４０ｄＢ以下となるノーマルオフ機能を有する波長選択スイッチ１００が得られる。
【００５５】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００…波長選択スイッチ、１１０…ポートアレイ、１１０ａ…入力ポート、１１０ｂ…出力ポート、１１２…入力ポート、１１４…出力ポート、１３０…レンズアレイ、１３０ａ…入力用レンズ、１３０ｂ…出力用レンズ、１５０…分光素子、１７０…結像光学素子、２００…ミラーアレイ、２０２…ミラー基板、２０４…駆動基板、２０６…スペーサー、２１０…ミラーユニット、２２２…可動ミラー、２２４…ヒンジ、２２６…可動フレーム、２２８…ヒンジ、２３０…固定フレーム、２４２…駆動電極、２４４…駆動電極、３００…制御部、Ａ１…軸、Ａ２…軸、θ…傾斜角、θ１…角度、θ２…角度、θ３…角度、θ４…角度。
【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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