(57)【要約】【課題】本発明は、モニタ用の光学系を不要とする簡易な構成の波長選択スイッチを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る波長選択スイッチは、  光を反射するミラーと、光を反射する側において前記ミラーに相対して配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、を備えるＭＥＭＳミラーを有する。【選択図】図１
2008292951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するミラーと、
光を反射する側において前記ミラーに相対して配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、
前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、
を備えるＭＥＭＳミラー。
【請求項２】
光を反射するミラーと、
光を反射する側の前記ミラーの表面に配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、
前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、
を備えるＭＥＭＳミラー。
【請求項３】
基板と、
前記基板の面と前記ミラーの前記透過型薄膜フォトダイオード側と反対側の表面とを相対させ、前記基板に対して前記ミラーを回転可動で支持するミラー保持機構と、
をさらに備える請求項１又は２に記載のＭＥＭＳミラー。
【請求項４】
前記ミラー駆動機構は、前記ミラーの前記透過型薄膜フォトダイオード側と反対側の表面に設置されるミラー側電極板及び前記基板の前記ミラー電極板と相対する位置に配置された基板側電極板であり、前記ミラー電極板と前記基板側電極板との間に印加された電圧で生じる静電力で前記ミラーを傾斜させることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかのＭＥＭＳミラー。
【請求項５】
請求項１から４に記載のいずれかのＭＥＭＳミラーを前記透過型薄膜フォトダイオードが並置されるように複数並列させた光部品と、
一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、
前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度に分ける回折格子と、
前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に配置され、前記回折格子で分けられた光を収束して波長毎に前記光部品のそれぞれの前記ＭＥＭＳミラーに照射する第二レンズと、
前記回折格子を透過した光が前記光部品で反射され前記複数の光入出力ポートに結合するまでの光路のいずれかの位置に波長毎に挿入され、光強度を減衰する減衰器と、
を含む波長選択スイッチであって、
前記光部品は、前記ミラー駆動機構を前記ＭＥＭＳミラー毎に駆動させ、それぞれの前記ＭＥＭＳミラーに向けて照射される光を前記第二レンズ、前記回折格子及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束する方向に反射するとともに、前記ＭＥＭＳミラー毎の前記透過型薄膜フォトダイオードで前記ＭＥＭＳミラー毎に照射される光の光強度をモニタし、該光が所定の光強度になるように前記減衰器の減衰量を調整することを特徴とする波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射される光の反射光の方向を制御するＭＥＭＳミラー及び光波長多重通信において異なる波長の光を分岐し又は結合することが可能な波長選択スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長選択スイッチや波長クロスコネクトなどの波長選択スイッチでは、波長毎の信号強度を一定とするため信号強度をモニタしながら可変光アッテネータ等を用いて強度を適当に調整する機能（以下、「光強度を適当に調整する機能」を「光強度調整機能」と略記する。）が要求される。強度をモニタするためには、波長毎の信号光をタップして取り出しこれをＰＤなどで受けて測定する方法が一般的であり、波長毎に分波した後にビームスプリッタなどを配置してモニタ光を取り出す方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
特許文献１では、波長選択スイッチの光学系においてモニタしたい信号光の通過領域（波長選択スイッチでは波長毎に分波した後）にハーフミラーなどを挿入し、信号光の一部を分けてモニタしている。
【特許文献１】米国特許６０９７８５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、モニタのために波長選択スイッチとは別の光学系を構成する必要があり波長選択スイッチの構造を複雑化するという課題があった。また、モニタ用の光学系での光損失が無視できず、モニタに必要な光強度以上の光を光信号からタップしなければならないという課題があった。
【０００５】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、モニタ用の光学系を不要とする簡易な構成の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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、波長選択スイッチの光学系の中に直接、透過型の薄膜フォトダイオードを挿入することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る波長選択スイッチは、光を反射するミラーと、光を反射する側において前記ミラーに相対して配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、を備えるＭＥＭＳミラーを含む。
【０００８】
本発明に係る波長選択スイッチは、波長毎に分波された信号光の途中に、信号光のビーム広がりよりやや広い受光面積をもった透過型薄膜フォトダイオードを挿入し、透過型薄膜フォトダイオードで検出されるフォトカレントをモニタすることによって光信号の強度をモニタする。前記ＭＥＭＳミラーは、光信号をタップするモニタ用の光学系を不要とし、波長選択スイッチの構成を簡素化できる。
【０００９】
また、本発明に係る波長選択スイッチは、光を反射するミラーと、光を反射する側の前記ミラーの表面に配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、を備えるＭＥＭＳミラーを含む。
【００１０】
本発明に係る波長選択スイッチは、前記ミラーの表面に透過型薄膜フォトダイオードを配置し、透過型薄膜フォトダイオードで検出されるフォトカレントをモニタすることによって光信号の強度をモニタする。前記ＭＥＭＳミラーは、光信号をタップするモニタ用の光学系を不要とし、波長選択スイッチの構成を簡素化できる。
【００１１】
本発明に係るＭＥＭＳミラーは、基板と、前記基板の面と前記ミラーの前記透過型薄膜フォトダイオード側と反対側の表面とを相対させ、前記基板に対して前記ミラーを回転可動で支持するミラー保持機構と、をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
ミラー保持機構により、ミラーは基板に対して回転可動とすることができる。
【００１３】
本願第一発明に係るＭＥＭＳミラーの前記ミラー駆動機構は、前記ミラーの前記透過型薄膜フォトダイオード側と反対側の表面に設置されるミラー側電極板及び前記基板の前記ミラー電極板と相対する位置に配置された基板側電極板であり、前記ミラー電極板と前記基板側電極板との間に印加された電圧で生じる静電力で前記ミラーを傾斜させることができる。
【００１４】
本発明に係る波長選択スイッチは、前記ＭＥＭＳミラーを前記透過型薄膜フォトダイオードが並置されるように複数並列させた光部品と、一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度に分ける回折格子と、前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に配置され、前記回折格子で分けられた光を収束して波長毎に前記光部品のそれぞれの前記ＭＥＭＳミラーに照射する第二レンズと、前記回折格子を透過した光が前記光部品で反射され前記複数の光入出力ポートに結合するまでの光路のいずれかの位置に波長毎に挿入され、光強度を減衰する減衰器と、を含む波長選択スイッチであって、前記光部品は、前記ミラー駆動機構を前記ＭＥＭＳミラー毎に駆動させ、それぞれの前記ＭＥＭＳミラーに向けて照射される光を前記第二レンズ、前記回折格子及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束する方向に反射するとともに、前記ＭＥＭＳミラー毎の前記透過型薄膜フォトダイオードで前記ＭＥＭＳミラー毎に照射される光の光強度をモニタし、該光が所定の光強度になるように前記減衰器の減衰量を調整する。
【００１５】
本発明に係る波長選択スイッチは、前記ＭＥＭＳミラーを備えることで、光信号をタップするモニタ用の光学系を不要とし、波長選択スイッチの構成を簡素化できる。また、透過型薄膜フォトダイオードがモニタした光強度の結果を減衰器の減衰量にフィードバック又はフィードフォワードすることでモニタしている各波長の光信号の光強度を容易に調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る波長選択スイッチは、モニタ用の光学系を不要とする簡易な構成であり、信号光の光強度モニタによる光損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、具体的に実施形態を示して本願発明を詳細に説明するが、本願の発明は以下の記載に限定して解釈されない。また、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１８】
（第一実施形態）
回折格子などで分波された信号光は、一般的には光路を切替える機能を有するミラーなどに入射されるため、透過型薄膜フォトダイオードはこの間に挿入される。なお、光ビームに対する透過型薄膜フォトダイオードの受光部の位置合わせを容易にするため、透過型薄膜フォトダイオードはミラーと対向して配置される。
【００１９】
本実施形態のＭＥＭＳミラーは、光を反射するミラーと、光を反射する側において前記ミラーに相対して配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、を備える。
【００２０】
図１に、本実施形態のＭＥＭＳミラー８０１の概略構成図を示す。ＭＥＭＳミラー８０１は、基板１０、ミラー１１、透過型薄膜フォトダイオード１２、駆動機構１３、基板１４及びミラー保持機構１５を備える。なお、図１及び図３において、駆動機構１３は基板側電極板１０ａ及びミラー側電極板１３ａである。
【００２１】
ミラー１１は、一方の面が光を反射する側の前記ミラーの表面のミラー面１１１である。ミラー１１の他の面である裏面１１２には、後述する駆動機構１３用のミラー側電極板１３ａが形成されている。
【００２２】
透過型薄膜フォトダイオード１２は、ミラー１１のミラー面１１１に相対して配置され、ミラー１１に向かって照射される光Ｌｎの一部を透過させ光Ｌｎの光強度をモニタする。透過型薄膜フォトダイオード１２は、図１に図示しないピラーで基板１０に固定される。
【００２３】
透過型薄膜フォトダイオード１２の具体的構成を図２を用いて説明する。図２（ａ）は透過型薄膜フォトダイオード１２の上面図であり、図２（ｂ）は透過型薄膜フォトダイオード１２のＢ−Ｂ’における断面図である。透過型薄膜フォトダイオード１２は、半導体基板１２１、半導体層１２２、半導体層１２３、電極１２５ａ、電極１２５ｂ及び環状電極１２５ｃを有する。半導体層１２３の環状電極１２５ｃで囲まれた部分が受光面、半導体層１２２が光吸収層となる。電極にはＩＴＯのような透明電極を利用しても良い。
【００２４】
例えば、半導体基板１２１はｎ型ＩｎＰ、半導体層１２２は真性のＩｎＧａＡｓ、半導体層１２３はｐ型ＩｎＰとして、ＰＩＮ型のフォトダイオードとすることができる。この場合、電極１２５ａはカソードとなり、電極１２５ｂはアノードとなる。例えば、光Ｌｎが入射した場合、光Ｌｎは受光面である半導体層１２３を透過し、一部が半導体層１２２に吸収され、吸収されない光は半導体基板１２１を透過して外部へ抜けていく。透過型薄膜フォトダイオード１２は電極１２５ａと電極１２５ｂの間に適当なバイアス電圧を印加すれば、光電効果により光Ｌｎの光強度に応じた電流を電極１２５ａと電極１２５ｂとの間に発生する。この電流を測定することで光Ｌｎの光強度をモニタすることができる。
【００２５】
基板１４はミラー１１を支える部材である。基板１４は、図１では図示しないピラー１８で基板１０に固定される。基板１０及び基板１４は、例えばＳｉで形成される。
【００２６】
ミラー保持機構１５は、基板１０の面とミラー１１の透過型薄膜フォトダイオード１２側と反対側の表面とを相対させ、基板１０に対してミラー１１を回転可動で支持する。具体的には、ミラー保持機構１５は基板１４とミラー１１の端とを回転可動で接続する。例えば、ミラー保持機構１５は板ばね又はスプリングヒンジとすることができる。図１のミラー保持機構１５はスプリングヒンジである。ミラー保持機構１５により、ミラー１１は透過型薄膜フォトダイオード１２を上として基板１０の上に掛け渡される。
【００２７】
駆動機構１３は、ミラー面１１１を前記ミラーに向かって照射される光Ｌｎの光軸に対して傾斜させ、反射光Ｌｈの方向を制御する。例えば、駆動機構１３は、裏面１１２に設置されるミラー側電極板１３ａ及び基板１０のミラー側電極板１３ａと相対する位置に配置された基板側電極板１０ａであり、ミラー側電極板１３ａと基板側電極板１０ａとの間に印加された電圧で生じる静電力でミラー１１を傾斜させる。ミラー側電極板１３ａと基板側電極板１０ａとの組は２組あり、ミラー１１の端部付近に設置される。それぞれの組のミラー側電極板１３ａと基板側電極板１０ａとに電圧を印加することでミラー１１は矢印Ｒの方向に回転する。すなわち、駆動機構１３は、ミラー１１の傾斜方向により反射光Ｌｈの方向を制御する反射光方向制御機能を持つ。なお、ここでは一軸の動作を例に示しているが、ミラー側電極板１３ａ及び基板側電極板１０ａを各々分離して矢印Ｒの方向に直交する方向にも可動とするような二軸構造とすることも可能である。
【００２８】
ＭＥＭＳミラー８０１は、透過型薄膜フォトダイオード１２の光電効果及びミラー１１の反射光方向制御機能により、入射する光Ｌｎの光強度をモニタでき、反射する光Ｌｈの方向を任意に制御できる。透過型薄膜フォトダイオード１２においてモニタのため多少光信号の強度は減衰するが、ビームスプリッタなどで信号光の一部を取り出しモニタするものに比べて損失を減らすことが可能となる。従って、ＭＥＭＳミラー８０１は、波長選択スイッチに利用することでモニタ用に別光学系を用いることを不要とする簡易な構成であり、信号光の光強度モニタによる光損失を低減することができる。
【００２９】
（第二実施形態）
本実施形態のＭＥＭＳミラーは、光を反射するミラーと、光を反射する側の前記ミラーの表面に配置され、前記ミラーに向かって照射される光の一部を透過させ該光の光強度をモニタする透過型薄膜フォトダイオードと、前記ミラーの表面を前記ミラーに向かって照射される光の光軸に対して傾斜させ、該光の反射方向を制御するミラー駆動機構と、を備える。
【００３０】
図３に、本実施形態のＭＥＭＳミラー８０２の概略構成図を示す。ＭＥＭＳミラー８０２は、基板１０、ミラー１１、透過型薄膜フォトダイオード１２、駆動機構１３、基板１４及びミラー保持機構１５を備える。ＭＥＭＳミラー８０２と図１のＭＥＭＳミラー８０１との違いは、過型薄膜フォトダイオード１２がミラー１１の表面に貼り付けられている点である。
【００３１】
具体的には、透過型薄膜フォトダイオード１２は、ミラー１１のミラー面１１１に配置され、ミラー１１に向かって照射される光Ｌｎの一部を透過させ光Ｌｎの光強度をモニタする。ＭＥＭＳミラー８０２の透過型薄膜フォトダイオード１２は、図２と同様の構成であり、半導体基板１２１の受光面と反対側をミラー面１１１に貼り付けられている。ＭＥＭＳミラー８０２の透過型薄膜フォトダイオード１２は電極１２５ａと電極１２５ｂの間に適当なバイアス電圧を印加すれば、光電効果により光Ｌｎの光強度に応じた電流を電極１２５ａと電極１２５ｂとの間に発生する。この電流を測定することで光Ｌｎの光強度をモニタすることができる。なお、透過型薄膜フォトダイオード１２へのバイアス供給およびフォトカレントの検出には、ミラー保持機構１５上に配線することで可能となる。
【００３２】
従って、ＭＥＭＳミラー８０２は、図１で説明したＭＥＭＳミラー８０１と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
（第三実施形態）
本実施形態の光部品８１２は、第一実施形態で説明したＭＥＭＳミラー８０２を透過型薄膜フォトダイオード１２が平面的に配列されるように複数並列させたものである。図４に光部品８１２の概略構成図を示す。光部品８１２はＭＥＭＳミラー８０２を３つ併置しているが、設計に応じて加減することができる。
【００３４】
基板１０には、それぞれのＭＥＭＳミラー８０２に対応する基板側電極板１０ａ（図示せず）が搭載される。光部品８１２は、それぞれのＭＥＭＳミラー８０２の光電効果及び反射光方向制御機能により、それぞれのＭＥＭＳミラー８０２に照射する光の光強度をモニタでき、反射光の方向を独立して制御することができる。従って、光部品８１２は、波長選択スイッチに利用することでモニタ用に別光学系を用いることを不要とする簡易な構成であり、信号光の光強度モニタによる光損失を低減することができる。図４ではＭＥＭＳミラー８０２を併置した光部品８１２を説明したが、ＭＥＭＳミラー８０１を併置しても同様の効果が得られる。
【００３５】
（第四実施形態）
本実施形態の波長選択スイッチは、前記ＭＥＭＳミラーを前記透過型薄膜フォトダイオードが並置されるように複数並列させた光部品と、一以上の波長を含む光を入出力し、横並び直線状に設けられた複数の光入出力ポートに対向して前記光入出力ポートからの光を平行光にするように配置された第一レンズと、前記第一レンズを間にして前記複数の光入出力ポートの反対側に配置され、前記光入出力ポートから入出力される光のうち前記第一レンズを透過した光を受ける面上に前記複数の光入出力ポートの配置方向に平行な複数の格子が形成された格子面において前記第一レンズを透過した光を波長ごとに異なる角度に分ける回折格子と、前記回折格子を間にして前記第一レンズの反対側に配置され、前記回折格子で分けられた光を収束して波長毎に前記光部品のそれぞれの前記ＭＥＭＳミラーに照射する第二レンズと、前記回折格子を透過した光が前記光部品で反射され前記複数の光入出力ポートに結合するまでの光路のいずれかの位置に波長毎に挿入され、光強度を減衰する減衰器と、を含む波長選択スイッチであって、前記光部品は、前記ミラー駆動機構を前記ＭＥＭＳミラー毎に駆動させ、それぞれの前記ＭＥＭＳミラーに向けて照射される光を前記第二レンズ、前記回折格子及び前記第一レンズを透過して前記複数の光入出力ポートのいずれかに収束する方向に反射するとともに、前記ＭＥＭＳミラー毎の前記透過型薄膜フォトダイオードで前記ＭＥＭＳミラー毎に照射される光の光強度をモニタし、該光が所定の光強度になるように前記減衰器の減衰量を調整することを特徴とする。
【００３６】
図５に、本実施形態の波長選択スイッチ８２２の概略構成図を示す。波長選択スイッチ８２２は、光部品８１２、第一レンズ３０、減衰器３１、回折格子３６、第二レンズ３７及び減衰制御回路３９を備える。また、波長選択スイッチ８２２は、光ファイバ４０ａ〜４０ｇが接続される光入力ポート２０ａ〜２０ｇも備える。
【００３７】
第一レンズ３０は、例えば、凸レンズ、マイクロレンズアレイ又は光学収差を低減させるために適切な凸レンズと凹レンズを接着して組み合わせたダブレットレンズやトリプレットレンズのように複数のレンズを組み合わせたレンズを用いてもよい。図５の第一レンズ３０はマイクロレンズアレイである。
【００３８】
図５では、光入出力ポート２０ａ〜２０ｇと７つ記載しているが、これ以上又はこれ以下の任意の数で配置可能である。光入出力ポート２０ａ〜２０ｇには、例えば、図５に示すように光入出力ポート２０ａ〜２０ｇごとに光ファイバ４０ａ〜４０ｇが接続される。また、光入出力ポート２０ａ〜２０ｇは、それぞれ光ファイバ４０ａ〜４０ｇを伝搬する一以上の波長を含む光を入出力する。また、光入出力ポート２０ａ〜２０ｇは、横並び直線状に設けられ、光入出力ポート２０ａ〜２０ｇに対向して配置された第一レンズ３０が光入出力ポート２０ａ〜２０ｇからの光を平行光に変換する。
【００３９】
回折格子３６は、第一レンズ３０を間にして光入出力ポート２０ａ〜２０ｇの反対側に配置される。また、回折格子３６の格子面３２上には、光入出力ポート２０ａ〜２０ｇの配置方向に平行となるように配置された格子（不図示）が形成されている。回折格子３６は、格子面３２により複数の波長を含む光信号Ｌｉｎを波長毎に異なる方向へ回折させる。図５では、光信号Ｌｉｎを３つの波長の光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３に回折している。
【００４０】
光部品８１２は、図４で説明した光部品８１２と同様である。図５の光部品８１２は、３つのＭＥＭＳミラー８０２を併置しているが、光ファイバ４０ａ〜４０ｇ内を伝搬する光の波長数に応じて波長ごとに複数配置するとよい。
【００４１】
減衰器３１は、光信号Ｌｉｎが回折格子３６で回折した後から光入出力ポート２０ａ〜２０ｇまでのいずれかの位置において光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を減衰させる。例えば、図６のように各光信号の光路に透過型の可変光アッテネータ３１ａ〜３１ｇを挿入し、減衰制御回路３９で各可変光アッテネータを制御してもよい。
【００４２】
波長選択スイッチ８２２の動作を図５を利用して説明する。なお、図５では、入力される光信号の波長は３つであるが、この数は、多くても少なくても良い。
【００４３】
光入出力ポート２０ｄから入力された光信号Ｌｉｎは、第一レンズ３０及び可変光アッテネータ３１ｄを通り、回折格子３６に到達する。光信号Ｌｉｎは、回折格子３６の格子面３２で波長毎に回折し、波長毎の方向へ光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３となる。光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３は、第二レンズ３７を経由して光部品８１２のそれぞれのＭＥＭＳミラー８０２を照射する。
【００４４】
前述のように、光部品８１２は、反射光方向制御機能により、それぞれの光信号の反射方向を所望の向きに変える。図５では、光部品８１２は、光信号Ｌ１が第二レンズ３７、回折格子３６及び第一レンズ３０を経由して光入出力ポート２０ｂへ入射するようにＭＥＭＳミラー８０２のミラー面の角度を変化させている。同様に、光部品８１２は、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３がそれぞれ光入出力ポート２０ａ及び光入出力ポート２０ｇへ入射するようにＭＥＭＳミラー８０２のミラー面の角度を変化させている。また、ミラー１１の傾斜を変えることで、光信号を結合させる光入出力ポートを切替えることができる。
【００４５】
前述のように光部品８１２は、光電変換によりそれぞれの光信号の光強度をモニタする。例えば、図５のように各ＭＥＭＳミラー８０２が光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を測定している場合、減衰制御回路３９は、それぞれの光信号の光強度を減衰器３１にフィードバックして制御することで、それぞれの光信号を所望の光強度とすることができる。具体的には、減衰制御回路３９が可変光アッテネータ３１ｂ、可変光アッテネータ３１ａ及び可変光アッテネータ３１ｇの減衰量を変化させることで、光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を所望の光強度とすることができる。
【００４６】
また、減衰器３１がＭＥＭＳミラー８０２で反射する前の光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を減衰する場合、ＭＥＭＳミラー８０２が測定した光信号の光強度を減衰器３１にフィードバックして制御することで、それぞれの光信号を所望の光強度とすることができる。
【００４７】
例えば、波長選択スイッチ８２２は、光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を等しくして出力することができる。また、光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３を伝達する先のユーザの要求やユーザまでの距離に応じて光信号Ｌ１、光信号Ｌ２及び光信号Ｌ３の光強度を調整して出力することができる。
【００４８】
さらに、波長選択スイッチ８２２は、光路切り替え時にヒットレス動作を簡単に実現することができる。具体的には、波長選択スイッチ８２２は、光信号を結合させる光入出力ポートを切替える際に、減衰器３１により光信号の光強度を大幅に減衰させた後に、ＭＥＭＳミラー８０２の反射光方向制御機能で光信号の反射方向を変更し、減衰器３１により光信号の光強度を元に戻すことでヒットレス動作ができる。例えば、現在、光信号Ｌ１は光入出力ポート２０ｂに入射しているが、光部品８１２はＭＥＭＳミラー８０２のミラー面の角度を変えることで光入出力ポート２０ｃへ切替えることができる。この際、減衰制御回路３９は可変光アッテネータ３１ｂを調整して光信号Ｌ１の光強度を大幅に減衰させることでヒットレス動作が可能となる。なお、減衰器３１として液晶を利用した光アッテネータを利用することも可能である。
【００４９】
従って、波長選択スイッチ８２２は、モニタ用の光学系を不要とする簡易な構成であり、信号光の光強度モニタによる光損失を低減することができる。さらに、波長選択スイッチ８２２は、簡易な制御アルゴリズムの光強度調整機能と簡易な構造でヒットレス動作ができる。
【００５０】
なお、以上の実施形態では、１つの光入出力ポート（後述の光入出力ポート２０ｄ）から光が出力され他の光入出力ポート（後述の光入出力ポート２０ａ〜２０ｇ）のいずれかに光を波長ごとに分けて出力する構成について説明したが、当該他の光入出力ポート２０ａ〜２０ｇのいずれかから出力される光を波長ごとに分けて当該１つの光入出力ポート２０ｄに入力する形態についても同様に説明できる。また、光部品８１２の代替として図１で説明したＭＥＭＳミラー８０１を有する光部品を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（ＭＥＭＳミラーの製造方法１）
ＭＥＭＳミラー８０２の製造工程の一例を図６から図２０に示す。ここでは透過型薄膜フォトダイオードは半導体ヘテロ界面を利用した一般的なＰＩＮダイオードを例として示している。波長選択スイッチで利用する波長帯（ここでは１．５５μｍ帯を想定）に対して透明な基板１２０上に、複数の半導体層を積層し、極めて薄い光吸収層を持ったＰＩＮ構造を一般的なエピタキシャル成長で作製する（図６）。本実施例では、基板１２０は半絶縁性のＩｎＰである。その上にｎ型のＩｎＰの半導体層１２１（後に半導体基板１２１となる。）、真性のＩｎＧａＡｓの半導体層１２２、ｐ型のＩｎＰの半導体層１２３を積層した。
【００５２】
これを通常のフォトダイオードを作製する工程に従い、アノードメサエッチング（図７）、環状電極１２５ｃの形成（図８）、カソードメサエッチング及び素子間分離を行い（図９）、絶縁膜６５の形成（図１０）、カソード用の電極１２５ａ形成及びアノード用の電極１２５ｂを形成する（図１１）。図１１までの工程で基板１２０上にフォトダイオード層５５が形成される。その後、基板１２０を研磨等により薄層化すると共に鏡面処理を施す（図１２）。
【００５３】
通常のフォトダイオードでは受光感度を上げるため光吸収層の厚み（本実施例ではｌｎＧａＡｓの半導体層１２２）を厚くするが、本実施例の透過型薄膜フォトダイオードは、吸収層厚が増すと透過光の光強度が減衰するため、光吸収層の厚みは光電流がモニタできる程度まで薄くする必要がある。また、フォトダイオードの受光面積を大きくすると一般的にはＣＲ帯域制限を受けて応答速度が低下するが、本実施例の透過型薄膜フォトダイオードの場合、信号光の光強度をモニタすればよいため応答速度が低下しても波長選択スイッチとして影響は少ない。従って、フォトダイオードの受光面積は適当な大きさとすることが可能である。
【００５４】
次に、基板１２０上に形成したフォトダイオード層５５の下にミラー１１を形成する。基板１２０の一部エッチングして可動性のあるミラー保持機構１５を形成し（図１３）、この上面に電極１２５ａ及び電極１２５ｂへの配線１２７を形成する（図１４）。この工程で、ミラー保持機構１５に挟まれた部分がミラー１１に、ミラー保持機構１５の外側が基板１４となる。本実施例では、ミラー１１の裏にミラー面を形成する。ミラー１１の裏面１１２に反射率の高い金属膜などのミラー面１１１を作製する（図１５）。最後に、裏面１１２の一部に静電駆動用のミラー側電極板１３ａを形成する（図１７）。なお、ミラー側電極板１３ａはミラー面１１１と重ねて形成することも可能であるが、本実施例ではミラー１１とミラー側電極板１３ａとの間には絶縁膜６７を形成した（図１６）。これで透過型薄膜フォトダイオード付きのミラープロセスウエハ５０２が完成する。
【００５５】
更に、図１８に示すような、一般的なＭＥＭＳの静電駆効用の構造を作製したＭＥＭＳ駆動系プロセスウエハ５０３を別途用意し、これとミラープロセスウエハ５０２を一般的な方法で貼り合せ（図１９）、不要部分を除去（図２０）してから所望のサイズに切出せば、本実施形態のＭＥＭＳミラー８０２を作製できる。
【００５６】
（ＭＥＭＳミラーの製造方法２）
ＭＥＭＳミラー８０２の製造方法の他の例を図２１から図２７に示す。ＭＥＭＳミラーの製造方法１とは透過型薄膜フォトダイオード付きのミラープロセスウエハの作製方法が異なる。基板１２０上にフォトダイオード層５５を作製するまでは図６から図１２までの工程と同じである。図６から図１２までの工程でフォトダイオードプロセスウエハ６０１を作製する。
【００５７】
通常のＭＥＭＳミラー作製工程で図２１に示すような構造を形成したミラー用プロセスウエハ６０２を別途作製する。ミラー用プロセスウエハ６０２とフォトダイオードプロセスウエハ６０１とを貼り合せ、薄膜フォトダイオードを搭載したＭＥＭＳミラー層５６が形成できる（図２２）。なお、ミラー用基板のミラー保持機構１５に合わせてフォトダイオード層５５の不要部分を除去する工程（図２３）、電極１２５ａ及び電極１２５ｂへの配線１２７を形成する工程（図２４）を施すことは言うまでもない。
【００５８】
更に、図１８と同様な、一般的なＭＥＭＳの静電駆効用の構造を作製したＭＥＭＳ駆動系プロセスウエハ６０３を別途用意し、これにミラー用プロセスウエハ６０２と薄膜フォトダイオードプロセスウエハ６０１とを貼り合せものを一般的な方法で貼り合せ（図２５）、不要部分を除去（図２６）してから所望のサイズに切出せば（図２７）、ＭＥＭＳミラー８０２を作製することができる。
【００５９】
以上にＭＥＭＳミラー８０２の製造方法について説明したが、同様の製造方法でＭＥＭＳ８０１を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の波長選択スイッチは、異なる波長の光を分岐し又は結合することができ、光波長多重通信ネットワーク実現の際の波長多重用の光合分波回路や波長再配置型のａｄｄ−ｄｒｏｐ波長多重回路として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態のＭＥＭＳミラーの概略構成図である。
【図２】本実施形態の透過型薄膜フォトダイオードの上面図と断面図である。
【図３】本実施形態のＭＥＭＳミラーの概略構成図である。
【図４】本実施形態の光部品の概略構成図である。
【図５】本実施形態の波長選択スイッチの概略構成図である。
【図６】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。基板上に半導体層を積層した後の断面を示している。
【図７】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。アノードメサエッチング後の断面を示している。
【図８】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。環状電極形成後の断面を示している。
【図９】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。カソードメサエッチング及び素子間分離後の断面を示している。
【図１０】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。絶縁膜形成後の断面を示している。
【図１１】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。電極形成後の断面を示している。
【図１２】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。基板を研磨した後の断面を示している。
【図１３】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。ミラー保持機構形成後の断面を示している。
【図１４】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。配線形成後の断面を示している。
【図１５】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。ミラー面形成後の断面を示している。
【図１６】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。絶縁膜形成後の断面を示している。
【図１７】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。駆動陽電極形成後の断面を示している。
【図１８】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。ＭＥＭＳ駆動系プロセスウエハの断面を示している。
【図１９】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。本実施形態のウエハ貼り合せ工程を示した図である。（ａ）はウエハ貼り合せのイメージを示したものである。（ｂ）はウエハ貼り合せ工程後におけるウエハの断面を示した図である。
【図２０】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。不要部分除去後の断面を示している。
【図２１】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。ミラー用プロセスウエハの断面を示している。
【図２２】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。本実施形態のウエハ貼り合せ工程を示した図である。（ａ）はウエハ貼り合せのイメージを示したものである。（ｂ）はウエハ貼り合せ工程後におけるウエハの断面を示した図である。
【図２３】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。不要部分除去後の断面を示している。
【図２４】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。配線形成後の断面を示している。
【図２５】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。本実施形態のウエハ貼り合せ工程を示した図である。（ａ）はウエハ貼り合せのイメージを示したものである。（ｂ）はウエハ貼り合せ工程後におけるウエハの断面を示した図である。
【図２６】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。不要部分除去後の断面を示している。
【図２７】本実施形態のＭＥＭＳミラーの製造方法における工程を示した図である。所望のサイズで切り出し、ワイヤボンディングした後の断面を示している。
【符号の説明】
【００６２】
８０１、８０２：ＭＥＭＳミラー
８１２：光部品
８２２：波長選択スイッチ
５０２：ミラープロセスウエハ
５０３：ＭＥＭＳ駆動系プロセスウエハ
６０１：薄膜フォトダイオードプロセスウエハ
６０２：ミラー用プロセスウエハ
６０３：ＭＥＭＳ駆動系プロセスウエハ
１０、１４：基板
１０ａ：基板側電極板
１１：ミラー
１１１：ミラー面
１１２：裏面
１２：透過型薄膜フォトダイオード
１２０：基板
１２１：半導体基板
１２２、１２３：半導体層
１２５ａ、１２５ｂ：電極
１２５ｃ：環状電極
１３：駆動機構
１３ａ：ミラー側電極板
１２７：配線
１５：ミラー保持機構
１７：引き出し用電極
１８：ピラー
２０ａ〜２０ｇ：光入出力ポート
３０：第一レンズ
３１：減衰器
３１ａ〜３１ｇ：可変光アッテネータ
３２：格子面
３６：回折格子
３７：第二レンズ
３９：減衰制御回路
４０ａ〜４０ｇ：光ファイバ
５５：フォトダイオード層
５６：ＭＥＭＳミラー層
６５：絶縁膜
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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