(57)【要約】  ファイバポートからなる個別のセットを備え、各光スイッチが、Ｎ個の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポート（Ｎ×１の光スイッチ）または１つの入力ファイバポートとＮ個の出力ファイバポート（１×Ｎの光スイッチ）で構成され、前記入力ファイバポートからのλｎは、１つ以上の共用ビーム案内素子、１つ以上の分散素子及び１つ以上の光学素子等の共用自由空間光学系の使用を介してλｎのミラー上にフォーカシングされ、前記１つ以上の案内素子は、該光経路内のいずれかの箇所からの１つ以上のλｎを他のいずれかの箇所へ案内する、一緒にパッケージングされた２つ以上の混合型および／または同様の組合せ光スイッチと、共用アレイ型の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の１つ以上の個別アレイとを備える光システムであって、少なくとも、ＭＥＭＳミラーの第１のアレイは、該入力ファイバポートからの波長を選択して、選択された波長を、第１の光スイッチの出力ファイバポートへスイッチするのに用いられ、少なくとも、該第１のＭＥＭＳアレイと同じ自由空間光学系を用い、且つ、共用するＭＥＭＳミラーの第２のアレイは、他の１つの光スイッチに属する入力ファイバポートと出力ファイバポートとの間で、波長を選択して、選択された波長をスイッチするのに用いられ、該第２の光スイッチは、入力ファイバポートからの個別の波長またはスペクトル成分を選択して、光強度または他のモニタリングのために出力ファイバポートへ送るのに用いることができ、１つのセットからの出力ファイバポートは、他のセットの入力ポートに結合することができ、その結果、通信ネットワーク内のスイッチングノードの内部フィードバックモニタリング及び動的な挿入損制御が可能な、コスト効率が良く、高レベルに集積化した１つ以上のＮ×１あるいは１つ以上の１×Ｎの一緒にパッケージングされた光スイッチングシステム、１つ以上のＮ×Ｍ（ただし、Ｎ及びＭは１以上）の一緒にパッケージングされた光スイッチングシステム、及び１つ以上のＮ×１あるいは１つ以上の１×Ｎのスイッチを可能にする、光システム。
2010509639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする２つ以上の光スイッチを備えた光システムであって、前記各光スイッチが、
各々、１つ以上の入力光信号を前記２つ以上の光スイッチのうちの１つに導入する外部インタフェースとして機能する、１つ以上の入力ファイバポートと、
前記２つ以上の光スイッチのうちの１つから出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、１つの出力ファイバポートと、
前記１つ以上の入力ファイバポートから少なくとも１つの波長を受け取り、当該少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の状態に従って、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの１つからの少なくとも１つの波長を前記１つの出力ファイバポートへスイッチングする、少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子と、
１つ以上の入力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長から空間的に分離し、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合する、少なくとも１つの共用波長分散素子と、
前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記１つの出力ファイバポートへ案内する、少なくとも１つの共用アレイ型案内素子と、
各々、前記１つ以上の入力ファイバポート及び前記１つの出力ファイバポートの光信号をフォーカシングする、１つ以上の共用光学素子と、
を備え、
前記１つ以上の共用光学素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって利用されるように適応されている、光システム。
【請求項２】
前記各少なくとも１つの共用波長分散素子は、ホログラフィック光学素子、回折格子、プリズム、回折光学素子及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、プリズム、レンズ、回折素子、ホログラフィック素子、ミラー及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、各光学面が、前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に配置するように構成され、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記１つの出力ファイバポートに配置するように構成された、１つ以上の光学面をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、１つ以上の焦点をさらに備え、前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの波長の１つの第１のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のうちの第１のスイッチング素子上に案内し、且つ、前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの波長の少なくとも１つの他のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のうちの少なくとも１つの他のスイッチング素子上に案内する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子はさらに、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のいずれかからの反射波長の１つのセットを、前記少なくとも１つの共用波長分散素子に案内する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つ以上の光学素子は、フロントエンド光学系をさらに備え、
前記フロントエンド光学系は、前記１つ以上の入力及び出力ファイバポートと前記少なくとも１つの共用アレイ型波長分散素子との間に配置され、前記１つ以上の入力ファイバポートの入力光信号を、自由空間伝播ビームのための好ましい特性で調節して、出力光信号を前記出力ファイバポートへの挿入のために調節する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記フロントエンド光学系は、少なくとも１つのレンズレットアレイをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のうちの前記少なくとも１つのスイッチング素子を作動させることにより、前記１つ以上の入力ファイバポートと前記１つの出力ファイバポートとの間の、前記少なくとも１つの波長のスイッチング経路を制御するコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子はさらに、前記光スイッチ内のいずれかの箇所からの少なくとも１つの波長のいずれかのセットを、前記光スイッチ内の他のいずれかの箇所に案内する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子は、ミラー、液晶、Ｓｉ基板液晶、液晶アレイ及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする２つ以上の光スイッチを備えた光システムであって、前記各光スイッチが、
入力光信号を、前記２つ以上の光スイッチのうちの１つに導入する外部インタフェースとして機能する、１つの入力ファイバポートと、
各々、前記２つ以上の光スイッチのうちの１つから１つ以上の出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、１つ以上の出力ファイバポートと、
前記１つの入力ファイバポートから少なくとも１つの波長を受け取り、当該少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の状態に従って、前記１つの入力ファイバポートの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへスイッチングする、少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子と、
入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長から空間的に分離し、且つ、１つ以上の出力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合する、少なくとも１つの共用波長分散素子と、
前記１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちのいずれかへ案内する、少なくとも１つの共用アレイ型案内素子と、
各々、前記１つの入力ファイバポート及び前記１つ以上の出力ファイバポートの光信号をフォーカシングする、１つ以上の共用光学素子と、
を備え、
前記１つ以上の共用光学素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって利用されるように適応されている、光システム。
【請求項１３】
共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングし、各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする方法であって、
１つ以上の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポートとを個別のセットにグループ分けするステップと、
前記セット内で、各々が１つ以上の入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する前記１つ以上の入力ファイバポートを、各々が出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する前記１つの出力ファイバポートに接続するステップと、
前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートからの入力光信号を自由空間内に投影し、且つ、前記出力光信号を前記１つの出力ファイバポート内に受け入れるステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長と該出力光信号の少なくとも１つの他の波長とを再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチング素子を用いることにより、前記セット内で、光信号からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの少なくとも１つから前記１つの出力ファイバポートへスイッチングするステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの前記分散された光信号の少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの前記少なくとも１つの波長を、の前記１つの出力ファイバポートへ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記１つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項１４】
前記案内するステップは、前記少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に配置するように構成されたビーム案内をさらに備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビーム案内は、１つ以上の光学面をさらに備え、前記各１つ以上の光学面を利用して、前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの前記少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に配置し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの前記少なくとも１つの波長を、１つの出力ファイバポートに配置するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビーム案内は、１つ以上の焦点をさらに備え、前記１つ以上の焦点を利用して、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの波長の１つの第１のセットを、前記少なくとも１つのスイッチング素子の第１のスイッチング素子上に案内し、且つ、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの波長の少なくとも１つの他のセットを、前記少なくとも１つのスイッチング素子の少なくとも１つの他のスイッチング素子上に案内するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの共用光学素子を用いて、前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの前記少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上にフォーカシングし、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの前記少なくとも１つの波長を、前記１つの出力ファイバポートにフォーカシングするステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
共用近接器素子を用いて、前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートと前記１つの出力ファイバポートとを主に線状に離間した格子状に近接させるステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
共用制御素子を用いて、前記セット内で、前記少なくとも１つのスイッチング素子の状態を変えることにより、前記１つ以上の入力ファイバポートと前記１つの出力ファイバポートとの間のスイッチング経路を制御するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする、共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングする方法であって、
１つの入力ファイバポートと１つ以上の出力ファイバポートとを個別のセットにグループ分けするステップと、
前記セット内で、１つの入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する前記１つの入力ファイバポートの光信号を、各々が出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する前記１つ以上の出力ファイバポートに接続するステップと、
前記セット内で、前記入力ファイバポートからの入力光信号を自由空間内に投影し、且つ、前記出力光信号を前記１つ以上の出力ファイバポート内に受け入れるステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長と該出力光信号の少なくとも１つの他の波長とを再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチング素子を用いることにより、前記セット内で、前記光信号からの少なくとも１つの波長を、前記１つの入力ファイバポートから前記１つ以上の出力ファイバポートへスイッチングするステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記１つの入力ファイバポートからの前記光信号の少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの前記少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートへ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項２１】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする、共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングする方法であって、
各々が１つ以上の入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する１つ以上の入力信号媒体と、出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する１つの出力信号媒体と、からなる個別のセットを備える光スイッチを得るステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、光信号を複数の波長にスペクトル的且つ空間的に分散させるステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つの前記スイッチング素子を用いることにより、前記セット内で、光信号からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の入力信号媒体から前記出力信号媒体へスイッチングするステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記１つ以上の入力信号媒体のいずれかからの光信号の少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、１つの出力信号媒体へ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって用いられるように適応されている、方法。
【請求項２２】
前記分散させるステップは、前記少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、前記入力光信号の少なくとも１つの他の波長からの入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を分散させ、且つ、前記出力光信号の少なくとも１つの第１の波長を出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合することをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記案内するステップは、前記少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチング素子上に配置するように構成されたビーム案内をさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ビーム案内は、１つ以上の光学面をさらに備え、前記各１つ以上の光学面を利用して、前記セット内で、前記１つ以上の入力信号媒体のいずれかからの前記少なくとも１つの波長を前記少なくとも１つのスイッチング素子上に配置し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチング素子からの前記少なくとも１つの波長を、１つの出力信号媒体に配置するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ビーム案内は、１つ以上の焦点をさらに備え、前記１つ以上の焦点を利用して、前記１つ以上の入力信号媒体のいずれかからの波長の１つの第１のセットを、前記少なくとも１つのスイッチング素子の第１のスイッチング素子上に案内し、且つ、前記１つ以上の入力信号媒体のいずれかからの波長の少なくとも１つの他のセットを、前記少なくとも１つのスイッチング素子の少なくとも１つの他のスイッチング素子上に案内することをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする、２つ以上の光スイッチを備える光システムであって、前記各光スイッチが、
各々、１つ以上の入力光信号を前記２つ以上の光スイッチのうちの１つに導入する外部インタフェースとして機能する、１つ以上の入力ファイバポートと、
前記２つ以上の光スイッチのうちの１つから出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、１つの出力ファイバポートと、
前記１つ以上の入力ファイバポートから少なくとも１つの波長を受け取り、当該少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの状態に従って、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの１つからの少なくとも１つの波長を、前記出力ファイバポートへスイッチングする、少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子と、
前記２つ以上の光スイッチのうちの少なくとも１つの光スイッチの前記出力ファイバポートに結合され、前記出力ファイバポートの出力光信号の少なくとも１つの光特性を測定する、少なくとも１つの光測定デバイスと、
１つ以上の入力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長から空間的に分離し、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長を該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合する、少なくとも１つの共用波長分散素子と、
前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記出力ファイバポートへ案内する、少なくとも１つの共用アレイ型案内素子と、
各々、前記１つ以上の入力ファイバポート及び前記１つの出力ファイバポートの光信号をフォーカシングする、１つ以上の共用光学素子と、
を備え、
前記１つ以上の共用光学素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって利用されるように適応されている、光システム。
【請求項２７】
前記２つ以上の光スイッチの第１の光スイッチからの前記出力ファイバポートの光信号の一部を、前記２つ以上の光スイッチのうちの他の１つの光スイッチの前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの１つに結合する少なくとも１つのタップをさらに備え、前記第１の光スイッチからの前記出力ファイバポートの光信号の一部の少なくとも１つの波長は、前記光測定デバイスへスイッチされる、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記光測定デバイスは、前記少なくとも１つの光測定デバイスに結合された前記出力ファイバポートの出力光信号の少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光特性を測定して測定値を出力する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記光測定デバイスの出力を受け取り、それに応じて、前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの前記光スイッチの前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のうちの少なくとも１つのスイッチの状態を調節して、前記２つ以上の光スイッチの前記少なくとも１つの光スイッチの前記出力ファイバポート内の光信号の少なくとも１つの波長の制御を実施するコントローラをさらに備える、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記光測定デバイスは、光信号の複数の波長を順次受け取り、該受け取った前記光信号の複数の波長の少なくとも１つの光学特性を順次測定して測定値を出力し、前記コントローラは、前記２つ以上の光スイッチの前記少なくとも１つの光スイッチの前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの状態を順次調節して、前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの光スイッチの前記出力ファイバポート内の光信号の少なくとも１つの波長の制御を順次実施する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記コントローラはさらに、前記出力ファイバポートの少なくとも１つの波長の光強度伝達係数のうちの１つを、該係数の最大値よりも小さくなるように調節する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記２つ以上の光スイッチのうちの他の１つの前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの他の１つに結合され、１つの補助入力光信号を導入する少なくとも１つの補助ポートをさらに備え、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチは、前記１つの補助入力光信号または前記第１の光スイッチの１つ以上の入力ファイバポートから結合された光信号の一部からの少なくとも１つの波長を前記光測定デバイスへ選択的にスイッチする、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３３】
前記光測定デバイスは、前記２つ以上の光スイッチのうちの他の１つの光スイッチの出力ファイバポートの少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光学特性を測定し、それに基づいて、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの状態を制御して、前記システムを通る少なくとも１つの光信号の少なくとも１つの波長の光強度伝達をわずかに変化させる、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３４】
前記１つ以上の入力ファイバポートと前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの光スイッチの出力ファイバポートとに結合されたファイバポート近接器をさらに備え、前記ファイバポート近接器は、ポート間間隔を最適化し、主に線状に離間した格子状で自由空間に光信号を出力し、且つ、該自由空間から前記光信号を受け取る、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３５】
前記ファイバポート近接器は、前記１つ以上の入力ファイバポートと前記出力ファイバポートとの間の間隔を低減し、前記光信号を自由空間に及び前記自由空間からの光信号をガイドする１つ以上の導波路をさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
少なくとも１つのタップが、前記ファイバポート近接器内に配置されている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３７】
前記２つ以上の光スイッチは、１つのマニホールドハウジングをさらに備える、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、プリズム、レンズ、回折素子、ホログラフィック素子、ミラー及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、１つ以上の光学面をさらに備え、前記各光学面は、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に配置するように構成され、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記出力ファイバポートに配置するように構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記各少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、１つ以上の焦点をさらに備え、前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子は、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの波長の少なくとも１つの第１のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の第１のスイッチ上に案内し、且つ、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの波長の少なくとも１つの他のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つの他のスイッチ上に案内する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項４１】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする２つ以上の光スイッチを備える光システムであって、前記各光スイッチが、
入力光信号を、前記２つ以上の光スイッチのうちの１つに導入する外部インタフェースとして機能する、１つの入力ファイバポートと、
各々、前記２つ以上の光スイッチのうちの１つから１つ以上の出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、１つ以上の出力ファイバポートと、
前記入力ファイバポートから少なくとも１つの波長を受け取り、当該少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの状態に従って、前記入力ファイバポートの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへスイッチングする、少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子と、
前記２つ以上の光スイッチのうちの少なくとも１つの光スイッチの前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの少なくとも１つに結合され、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの少なくとも１つの出力光信号の少なくとも１つの光学特性を測定する、少なくとも１つの光測定デバイスと、
入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長から空間的に分離し、且つ、前記１つ以上の出力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合する、少なくとも１つの共用波長分散素子と、
前記入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちのいずれかへ案内する、少なくとも１つの共用アレイ型案内素子と、
各々、前記入力ファイバポート及び前記１つ以上の出力ファイバポートの光信号をフォーカシングする、１つ以上の共用光学素子と、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって利用されるように適応されている、光システム。
【請求項４２】
共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングし、各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする方法であって、
１つ以上の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポートとを個別のセットにグループ分けするステップと、
前記セット内で、１つ以上の入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する前記１つ以上の入力ファイバポートを、出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する出力ファイバポートに接続するステップと、
前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートからの入力光信号を自由空間内に投影し、且つ、自由空間からの出力光信号を、前記セット内の出力ファイバポート内に受け入れるステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、１つ以上の入力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長と該出力光信号の少なくとも１つの他の波長とを再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチを用いることにより、前記セット内で、前記光信号からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの少なくとも１つから出力ファイバポートへスイッチングするステップと、
前記２つ以上の光スイッチうちの少なくとも１つの光スイッチの出力ファイバポートを、少なくとも１つの光測定デバイスに結合するステップと、
前記出力ファイバポートの出力光信号の少なくとも１つの光学特性を測定するステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの前記分散された光信号の少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチ上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチからの前記少なくとも１つの波長を出力ファイバポートへ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項４３】
前記２つ以上の光スイッチの第１の光スイッチからの出力ファイバポートの出力信号の一部を、前記２つ以上の光スイッチの他の１つの光スイッチの１つ以上の入力ファイバポートのうちの１つに結合するステップをさらに備え、前記第１の光スイッチからの出力ファイバポートの前記出力信号の一部の少なくとも１つの波長が、前記光測定デバイスへスイッチされる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記出力ファイバポートの少なくとも１つの波長の光強度伝達係数のうちの少なくとも１つを、該係数の最大値よりも小さくなるように調節するステップをさらに備える、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記１つ以上の入力ファイバポート及び前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの光スイッチの前記出力ファイバポートの光信号をフォーカシングするステップをさらに備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記２つ以上の光スイッチの第１のスイッチの前記１つ以上の入力ファイバポートからの少なくとも１つの第１の波長を、前記共用アレイ型スイッチング素子の第１のスイッチ上にフォーカシングし、且つ、前記２つ以上の光スイッチの他の１つの前記１つ以上の入力ファイバポートからの前記少なくとも１つの波長の他の１つを、前記共用アレイ型スイッチング素子の他の１つのスイッチ上にフォーカシングするステップをさらに備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記共用アレイ型スイッチング素子の第１のスイッチの状態を変えることにより、前記２つ以上の光スイッチの第１のスイッチの前記１つ以上の入力ファイバポートと出力ファイバポートとの間の、少なくとも１つの波長のスイッチング経路を制御し、且つ、前記共用アレイ型スイッチング素子の他の１つのスイッチの状態を変えることにより、前記２つ以上の光スイッチの他の１つの前記１つ以上の入力ファイバポートと出力ファイバポートとの間の、少なくとも１つの他の波長のスイッチング経路を制御するステップをさらに備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記セット内で、１つ以上の入力ファイバポートと前記出力ファイバポートとを、互いに主に線状に離間した格子状に近づくように近接させるステップをさらに備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする、共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングする方法であって、前記各光スイッチが、
１つの入力ファイバポートと１つ以上の出力ファイバポートとを個別のセットにグループ分けするステップと、
前記セット内で、１つの入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する前記入力ファイバポートを、出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する前記１つ以上の出力ファイバポートに接続するステップと、
前記セット内で、前記入力ファイバポートからの入力光信号を自由空間内に投影し、且つ、出力光信号を１つ以上の出力ファイバポート内に受け入れるステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、前記１つ以上の出力光信号のうちの少なくとも１つの第１の波長と該出力光信号の少なくとも１つの他の波長とを再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチを用いることにより、前記セット内で、光信号からの少なくとも１つの波長を、前記入力ファイバポートから前記１つ以上の出力ファイバポートへスイッチングするステップと、
前記２つ以上の光スイッチうちの少なくとも１つの光スイッチの前記１つ以上の出力ファイバポートの少なくとも１つを、少なくとも１つの光測定デバイスに結合するステップと、
前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの少なくとも１つの出力光信号の少なくとも１つの光学特性を測定するステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記入力ファイバポートからの光信号の少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つのスイッチ上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチからの前記少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちのいずれかへ案内するステップと、
を備え且つこれらのステップに従って機能し、
前記１つ以上の共用素子は、前記２つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項５０】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする、共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングする方法であって、各光スイッチが、
１つ以上の入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能する１つ以上の入力信号媒体と、出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する１つの出力信号媒体と、からなる個別のセットを備える光スイッチを得るステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記セット内で、１つ以上の入力光信号のうちの１つの少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つの前記スイッチを用いることにより、前記セット内で、前記光信号からの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の入力信号媒体から前記出力信号媒体へスイッチングするステップと、
前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの光スイッチの前記出力信号媒体を少なくとも１つの光測定デバイスに結合するステップと、
前記出力信号媒体の出力光信号の少なくとも１つの光学特性を測定するステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記セット内で、前記１つ以上の入力信号媒体のいずれかからの光信号の少なくとも１つの波長を前記少なくとも１つのスイッチ上に案内し、且つ、前記少なくとも１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を前記出力信号媒体へ案内するステップと、
を備え且つこれらのステップに従って機能し、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって用いられるように適応されている、方法。
【請求項５１】
各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする２つ以上の光スイッチを備える光システムであって、前記各光スイッチが、
各々、前記少なくとも１つの入力光信号を、前記２つ以上の光スイッチのうちの第１の光スイッチに導入する外部インタフェースとして機能する、少なくとも１つの入力ファイバポートと、
前記２つ以上の光スイッチの前記第１の光スイッチから出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、少なくとも１つの出力ファイバポートと、
前記少なくとも１つの入力ファイバポートから少なくとも１つの波長を受け取り、当該少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの状態に従って、前記少なくとも１つの入力ファイバポートのうちの１つからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの出力ファイバポートのうちの１つへスイッチングする、少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子と、
入力光信号のうちの少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長から空間的に分離し、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該出力光信号の少なくとも１つの他の波長と再結合する、少なくとも１つの共用波長分散素子と、
前記少なくとも１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子上に案内し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子からの少なくとも１つの波長を、前記少なくとも１つの出力ファイバポートへ案内する、少なくとも１つの共用アレイ型案内素子と、
各々、前記少なくとも１つの入力ファイバポート及び前記少なくとも１つの出力ファイバポートの光信号をフォーカシングする、１つ以上の共用光学素子と、
を備え、
前記１つ以上の共用光学素子が、前記２つ以上の光スイッチの各光スイッチによって利用されるように適応されている、光システム。
【請求項５２】
前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つが、１つ以上の入力ファイバポート及び１つの出力ファイバポートをさらに備え、前記２つ以上の光スイッチのうちの少なくとも１つの他の光スイッチが、１つの入力ファイバポート及び１つ以上の出力ファイバポートをさらに備える、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
少なくとも１つの入力ファイバポートが１つ以上の出力ファイバポートをさらに備え且つ前記少なくとも１つの出力ファイバポートが１つの入力ファイバポートをさらに備える、第１の光スイッチと、前記少なくとも１つの入力ファイバポートが１つの出力ファイバポートをさらに備え且つ前記他の光スイッチの前記少なくとも１つの出力ファイバポートが１つ以上の入力ファイバポートをさらに備える、１つの他の光スイッチと、をさらに備え、前記２つ以上の光スイッチを通る前記少なくとも１つの光信号の方向を変えるように適応されている、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５４】
前記第１の光スイッチは、前記１つ以上の入力ファイバポートからなる群からの少なくとも１つの波長をさらに備え、前記少なくとも１つの波長が、前記１つの出力ファイバポートへスイッチされる、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５５】
前記他の１つの光スイッチは、前記１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長をさらに備え、前記少なくとも１つの波長は、前記１つ以上の出力ファイバポートからなる群の１つのファイバへスイッチされる、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５６】
前記第１の光スイッチの出力ファイバポートは、前記他の１つの光スイッチの入力ファイバポートに結合されている、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５７】
前記第１の光スイッチは、前記１つ以上の入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長をさらに備え、前記少なくとも１つの波長は、前記１つの出力ファイバポートへスイッチされ、前記他の１つの光スイッチは、前記１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長をさらに備え、前記少なくとも１つの波長は、前記１つ以上の出力ファイバポートへスイッチされる、請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記第１の光スイッチの１つ以上の入力ファイバポートのいずれかの前記少なくとも１つの波長は、前記他の１つの光スイッチの１つ以上の出力ファイバポートのうちのいずれか１つへスイッチされる、請求項５６に記載のシステム。
【請求項５９】
前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子の各々は、１つ以上の光学面をさらに備え、前記各光学面は、前記少なくとも１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を、前記共用アレイ型スイッチング素子内の少なくとも１つのスイッチ上へ配置するように構成され、且つ、前記少なくとも１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を前記少なくとも１つの出力ファイバポートへ配置するように構成されている、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子の各々は、１つ以上の焦点をさらに備え、前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子の各々は、前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの波長の１つの第１のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの前記第１のスイッチ上へ案内し、且つ、前記少なくとも１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの波長の少なくとも１つの他のセットを、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の少なくとも１つのスイッチの前記少なくとも１つの他のスイッチ上へ案内する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子の各々はさらに、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子のいずれかの前記スイッチからの反射した波長の１つのセットを、前記少なくとも１つの共用波長分散素子へ案内する、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記１つ以上の光学素子は、フロントエンド光学系をさらに備え、前記フロントエンド光学系は、前記１つ以上の入力及び出力ファイバポートと前記少なくとも１つの共用波長分散素子との間に配置されており、前記１つ以上の入力ファイバポートの入力光信号を、自由空間を伝播するビームのための好ましい特性で調節し、且つ、前記１つ以上の出力ファイバポートへの挿入のために前記出力光信号を調節する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の前記少なくとも１つの第１のスイッチを作動させることにより、前記第１の光スイッチの前記１つ以上の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポートとの間の少なくとも１つの波長のスイッチング経路を制御し、且つ、前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子の前記少なくとも１つの他のスイッチを作動させることにより、前記他の１つの光スイッチの１つの入力ファイバポートと１つ以上の出力ファイバポートとの間の少なくとも１つの波長のスイッチング経路を制御する、コントローラをさらに備える、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子の各々はさらに、前記１つの光スイッチのいずれかの箇所からの少なくとも１つの波長のいずれかのセットを、同じ前記光スイッチ内の他のいずれかの箇所へ案内する、請求項５１に記載のシステム。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの共用アレイ型スイッチング素子は、ミラー、液晶Ｓｉ基板液晶、液晶アレイ及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項５１に記載のシステム。
【請求項６６】
前記結合は、外部ファイバ、導波路、内部ミラー及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項５６に記載のシステム。
【請求項６７】
前記少なくとも１つの他の１つの光スイッチの１つ以上の出力ファイバポートのうちの少なくとも１つは、前記第１の光スイッチの１つ以上の入力ファイバポートのうちの少なくとも１つに結合されている、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６８】
前記１つ以上の光スイッチを通る光信号の方向の変化は、前記１つの入力ファイバポートの少なくとも１つの波長をさらに備え、該波長は、前記少なくとも１つの他の１つの光スイッチの１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つにスイッチされ、且つ、前記少なくとも１つの波長はさらに、前記第１の光スイッチの前記１つ以上の入力ファイバポートから前記１つの出力ファイバポートへスイッチされる、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記２つ以上の光スイッチの少なくとも１つの第１の光スイッチの少なくとも１つの出力ファイバポートは、前記他の１つの光スイッチの１つの入力ファイバポートに結合されており、前記２つの光スイッチは共に、複数の入力ファイバポート及び複数の出力ファイバポートを有する集積化した光スイッチを備える、請求項５２に記載のシステム。
【請求項７０】
共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングし、各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする方法であって、
少なくとも１つの入力光信号を少なくとも１つの入力ファイバポートに導入するステップと、
少なくとも１つの出力ファイバポートから少なくとも１つの出力光信号を引き出すステップと、
１つ以上の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポートとを、前記２つ以上の光スイッチの第１の光スイッチにグループ分けするステップと、
１つの入力ファイバポートと１つ以上の出力ファイバポートとを、前記２つ以上の光スイッチの他の１つの光スイッチにグループ分けするステップと、
前記第１の光スイッチの１つの出力ファイバポートを、前記他の１つの光スイッチの１つの入力ファイバポートに結合するステップと、
前記各光スイッチ内で、前記少なくとも１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの入力光信号を自由空間内に投影し、且つ、前記少なくとも１つの出力光信号を前記少なくとも１つの出力ファイバポート内に受け入れるステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、入力光信号の少なくとも１つの第１の波長を、該入力光信号の少なくとも１つの他の波長からスペクトル的且つ空間的に分散させ、且つ、出力光信号の少なくとも１つの第１の波長と該出力光信号の少なくとも１つの他の波長とを再結合するステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の第１のスイッチを用いることにより、前記１つ以上の波長のうちの少なくとも１つの波長を、前記第１の光スイッチ内の前記１つ以上の入力ファイバポートのうちの少なくとも１つから前記出力ファイバポートへスイッチングし、且つ、前記共用アレイ型スイッチング素子の他の１つのスイッチを用いることにより、前記少なくとも１つの波長を、前記他の１つの光スイッチ内の前記１つの入力ファイバポートから、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへスイッチングするステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記第１のスイッチ上に案内し、且つ、前記第１のスイッチからの前記少なくとも１つの波長を、前記第１の光スイッチ内の前記１つの出力ファイバポートへ案内し、さらに、前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を前記他の１つのスイッチへ案内し、且つ、前記他の１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記他の１つの光スイッチ内の１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項７１】
前記案内が１つ以上の光学面をさらに備え、前記各１つ以上の光学面を用いて、前記１つ以上の入力ファイバポートのいずれかからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記第１のスイッチ上に配置し、且つ、前記第１のスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記第１の光スイッチ内の１つの出力ファイバポート上へ配置し、さらに、前記１つの入力ファイバポートからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記他の１つのスイッチ上に配置し、且つ、前記他の１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記他の１つの光スイッチ内の１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つに配置するステップをさらに備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記案内が１つ以上の焦点をさらに備え、前記１つ以上の焦点を利用して、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記第１のスイッチ上へ案内し、且つ、前記第１のスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記第１の光スイッチ内の１つの出力ファイバポートに案内し、さらに、前記１つの入力ファイバポートからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記他の１つのスイッチ上へ案内し、且つ、前記他の１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記他の１つの光スイッチ内の前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへ案内するステップをさらに備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記第１のスイッチ上にフォーカシングし、且つ、前記第１のスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記第１の光スイッチ内の１つの出力ファイバポートにフォーカシングし、さらに、前記１つの入力ファイバポートからの分散した光信号の少なくとも１つの波長を前記他の１つのスイッチ上にフォーカシングし、且つ、前記他の１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記他の１つの光スイッチ内の１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つにフォーカシングするステップをさらに備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
共用制御素子を用いて、前記第１の光スイッチの１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかから、前記他の１つの光スイッチの１つ以上の出力ファイバポートのうちのいずれか１つへの、少なくとも１つの波長のスイッチング経路を制御するステップをさらに備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７５】
共通の素子を共用する２つ以上の光スイッチを一緒にパッケージングし、各々の波長が操作される対象物を構成する単波長または波長多重された光からなる１つ以上の光信号をスイッチングする方法であって、
１つ以上の入力信号媒体と１つの出力信号媒体とからなる個別のセットを備える第１の光スイッチを得、且つ、１つの入力信号媒体と１つ以上の出力信号媒体とからなる個別のセットを備える他の１つの光スイッチを得るステップであって、前記各入力信号媒体が前記入力光信号を導入する外部インタフェースとして機能し、且つ、前記各出力信号媒体が前記出力光信号を引き出す外部インタフェースとして機能する、第１の光スイッチ及び他の１つの光スイッチを得るステップと、
少なくとも１つの共用分散素子を用いることにより、前記１つ以上の光スイッチ内で、光信号を複数の波長にスペクトル的且つ空間的に分散させるステップと、
共用アレイ型スイッチング素子の第１のスイッチを用いることにより、前記第１の光スイッチ内で、前記１つ以上の波長のうちの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の入力信号媒体のうちの少なくとも１つから前記出力信号媒体へスイッチングし、且つ、前記共用アレイ型スイッチング素子の他の１つのスイッチを用いることにより、前記他の１つの光スイッチ内で、前記少なくとも１つの波長を、前記１つの入力信号媒体から前記１つ以上の出力信号媒体のうちの１つへスイッチングするステップと、
少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記第１の光スイッチ内で、前記１つ以上の入力ファイバポートのうちのいずれかからの少なくとも１つの波長を、前記第１のスイッチ上に案内し、且つ、前記第１のスイッチからの前記少なくとも１つの波長を、前記１つの出力ファイバポートへ案内し、さらに、前記少なくとも１つの共用アレイ型案内素子を用いることにより、前記他の１つの光スイッチ内で、前記１つの入力ファイバポートからの少なくとも１つの波長を、前記他の１つのスイッチ上に案内し、且つ、前記他の１つのスイッチからの少なくとも１つの波長を、前記１つ以上の出力ファイバポートのうちの１つへ案内するステップと、
を備え、
前記１つ以上の共用素子が、前記２つ以上の光スイッチの前記各光スイッチによって利用されるように適応されている、方法。
【請求項７６】
１つ以上の入力ファイバポートから少なくとも１つの第１の選択された波長を受け取り、当該ミラーの位置に従って、光信号を伝達する１つの出力ファイバポートへ反射させる、少なくとも１つの第１の可動ミラーと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部を、第１のモニタ用ポートに結合するタップと、
前記第１のモニタ用ポートから少なくとも１つの第２の選択された波長を受け取り、当該第２の可動ミラーの位置に従って、出力モニタ用ポートへ選択的に反射させる、少なくとも１つの第２の可動ミラーと、
前記１つ以上の入力ポートの各々からの光信号の第１の選択された波長を前記第１のミラー上に案内し、且つ、前記第１のミラーからの波長を前記出力ポートへ案内し、さらに、前記第１のモニタ用ポートからの光信号の第２の選択された波長を前記第２のミラー上に案内し、且つ、前記第２のミラーからの波長を前記出力モニタ用ポートへ案内する、少なくとも１つの案内素子と、
前記出力モニタ用ポートに結合された光信号の一部の前記第２の選択された波長を受け取り、前記光信号の少なくとも１つの光学特性を測定する、光測定デバイスと、
を備える光システム。
【請求項７７】
受信した光信号の前記少なくとも１つの光学特性の測定値が、前記光システムから出力される、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記光測定デバイスの出力を受取り、それに応じて、前記第１のミラーの位置を調節して、前記１つの出力ファイバポートの光信号の測定された特性の制御を実施するコントローラをさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７９】
複数の前記ミラーと複数の前記入力ファイバポートからの複数の光信号とを備え、前記光測定デバイスは、光信号の一部の複数の選択された波長を順次受け取り、その光信号の選択された波長の少なくとも１つの光学特性を測定し、前記コントローラは、前記複数の第１のミラーの位置を調節して、前記１つの出力ファイバポートの光信号の選択された波長の制御を実施する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８０】
前記光信号を複数の波長に空間的に分離する波長分散素子をさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８１】
前記少なくとも１つの第１及び第２の可動ミラーは、傾斜可能なミラーである、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８２】
前記傾斜可能なミラーが、微小電気機械システムアレイに含まれている、請求項８１に記載のシステム。
【請求項８３】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの第１のミラーを傾斜させることにより、前記入力ファイバポートと前記出力ファイバポートとの間のスイッチング経路を制御する、請求項８１に記載のシステム。
【請求項８４】
前記コントローラは、前記出力ファイバポートの光信号の選択された波長の光強度伝達係数の少なくともいくつかを、該係数の最大値よりも小さくなるように調節する、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８５】
少なくとも１つの補助モニタ用ポートをさらに備え、前記少なくとも１つの第２の可動ミラーは、前記第１のモニタ用ポートからの光信号の一部の１つの波長、または前記少なくとも１つの補助モニタ用ポートの１つの波長を、前記第２のミラーの位置に従って前記出力モニタ用ポートに選択的に結合する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８６】
前記光測定デバイスは、前記各出力ファイバポートの光信号の各波長成分の少なくとも１つの光学特性を測定し、それに基づいて前記少なくとも１つの第１のミラーの傾斜を制御して、前記システムを通る光強度伝達をわずかに変化させる、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８７】
前記１つ以上の入力ポート及び前記出力ポートに結合されたファイバポート近接器をさらに備え、前記ファイバポート近接器は、ポート間の間隔を最適化し、主に線状に離間した格子状で自由空間に光信号を出力し、または該自由空間からの前記光信号を受け取る、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記タップは、前記ファイバポート近接器内に配置されている、請求項８７に記載のシステム。
【請求項８９】
前記１つ以上の入力ポート及び出力ポートの光信号をフォーカシングする光学系をさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９０】
フロントエンド光学系をさらに備え、前記１つ以上の入力ポート及び出力ポートの光信号が、前記フロントエンド光学系によってフォーカシング及びコリメートされる、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９１】
バックエンド光学系をさらに備え、前記バックエンド光学系は、前記入力ポートからの波長を前記ミラー上へ案内及びフォーカシングし、且つ、選択された波長を前記ミラーから前記出力ポートへ案内する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９２】
第２のモニタ用ポートをさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９３】
前記少なくとも１つの第２の可動ミラーは、前記第１または第２のモニタ用ポートから第２の選択された波長を受取り、前記第２のミラーの位置に従って、出力モニタ用ポートへ選択的に反射させる、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記受取った光信号の前記少なくとも１つの光学特性の前記測定値が、前記システムから出力される、請求項９３に記載のシステム。
【請求項９５】
前記案内素子は、多数のプリズムを含むモノリシック素子をさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９６】
前記案内素子は、多数のレンズを含むモノリシック素子をさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項９７】
１つ以上の前記光システムが、１つのマニホールドハウジングを備え、前記１つ以上の光システムは、前記可動ミラーからなるアレイ及び案内素子を共用する、請求項８２に記載のシステム。
【請求項９８】
入力ファイバポートから少なくとも１つの第１の選択された波長を受け取り、波長を、当該ミラーの位置に従って、光信号を伝達する１つ以上の出力ファイバポートへ反射させる、少なくとも１つの第１の可動ミラーと、
前記１つ以上の出力ファイバポートの光信号の一部を、第１のモニタ用ポートに結合する、１つ以上のタップと、
前記第１のモニタ用ポートから少なくとも１つの第２の選択された波長を受け取り、波長を、当該第２の可動ミラーの位置に従って、出力モニタ用ポートへ選択的に反射させる、少なくとも１つの第２の可動ミラーと、
前記入力ファイバポートからの光信号の第１の選択された波長を前記第１のミラー上に案内し、且つ、前記第１のミラーからの波長を、前記１つ以上の出力ポートのうちの１つへ案内し、さらに、前記第１のモニタ用ポートからの光信号の第２の選択された波長を前記第２のミラー上に案内し、且つ、前記第２のミラーからの波長を前記出力モニタ用ポートへ案内する、少なくとも１つの案内素子と、
前記出力モニタ用ポートに結合された光信号の一部の第２の１つの選択された波長を受け取り、該受け取った光信号の少なくとも１つの光学特性を測定する、光測定デバイスと、
を備える、光システム。
【請求項９９】
前記受け取った光信号の少なくとも１つの光学特性の測定値が、前記光システムから出力される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１００】
前記光測定デバイスの出力を受け取り、それに応じて、前記第１のミラーの位置を調節して、前記各出力ファイバポートの光信号の測定された特性の制御を実施するコントローラをさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０１】
複数の前記ミラーと複数の前記出力ファイバポートへの複数の光信号とを備え、前記光測定デバイスは、前記光信号の一部の複数の選択された波長を順次受取って前記光信号の選択された波長の少なくとも１つの光学特性を測定し、前記コントローラは、前記複数の第１のミラーの位置を調節して、前記出力ファイバポートの光信号の選択された波長の制御を実施する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０２】
光信号を複数の波長に空間的に分離する波長分散素子をさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記少なくとも１つの第１及び第２の可動ミラーは、傾斜可能なミラーである、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記傾斜可能なミラーが、微小電気機械システムアレイ内に含まれている、請求項１０３に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの第１のミラーを傾斜させることにより、前記入力ファイバポートと前記出力ファイバポートとの間のスイッチング経路を制御する、請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０６】
前記コントローラは、前記出力ファイバポートの光信号の選択された波長の光強度伝達係数のうちの少なくともいくつかを、該係数の最大値よりも小さくなるように調節する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０７】
少なくとも１つの補助モニタ用ポートをさらに備え、前記少なくとも１つの第２の可動ミラーは、前記第１のモニタ用ポートからの光信号の一部の１つの波長、または前記少なくとも１つの補助モニタ用ポートの１つの波長を、前記第２のミラーの位置に従って前記出力モニタ用ポートに選択的に結合する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０８】
前記光測定デバイスは、前記各出力ファイバポートの光信号の各波長成分の少なくとも１つの光学特性を測定し、それに基づいて前記少なくとも１つの第１のミラーの傾斜を制御して、前記システムを通る光強度伝達をわずかに変化させる、請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０９】
前記入力ファイバポート及び前記１つ以上の出力ファイバポートに結合されたファイバポート近接器をさらに備え、前記ファイバポート近接器は、ポート間の間隔を最適化し、光信号を、自由空間に、主に線状に離間した格子状に出力し、且つ、前記自由空間から光信号を受け取る、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１０】
前記タップは、前記ファイバポート近接器内に配置されている、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１１】
前記入力ポート及び前記出力ポートの光信号をフォーカシングする光学系をさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１２】
フロントエンド光学系をさらに備え、前記入力ポート及び前記出力ポートの光信号が、前記フロントエンド光学系によってフォーカシング及びコリメートされる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１３】
前記入力ポートからの波長を前記ミラー上に案内してフォーカシングし、且つ、前記ミラーからの選択された波長を前記選択された出力ポートへ案内する、バックエンド光学系をさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１４】
少なくとも１つの補助モニタ用ポートをさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記少なくとも１つの第２の可動ミラーは、前記第２のミラーの位置に従って、前記第１または少なくとも１つの補助モニタ用ポートから第２の選択された波長を受け取り、出力モニタ用ポートへ選択的に反射させる、請求項１１４に記載のシステム。
【請求項１１６】
受信した光信号の前記少なくとも１つの光学特性の前記測定値が、前記システムから出力される、請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１１７】
前記案内素子は、多数のプリズムを含むモノリシック素子をさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１８】
前記案内素子は、多数のレンズを含むモノリシック素子をさらに備える、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１９】
１つ以上の前記光システムが、１つのマニホールドハウジングを備え、前記１つ以上の光システムは、前記可動ミラーのアレイ及び前記案内素子を共用する、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１２０】
１つ以上の光信号をスイッチング及びモニタリングする方法であって、
１つ以上の入力ファイバポートの光信号を１つの出力ファイバポートに接続するステップと、
前記入力ファイバポートからの光信号を自由空間に投影するステップと、
前記１つ以上の入力ファイバポートからの光信号の少なくとも１つの第１の選択された波長を、第１の可動ミラー上に案内するステップと、
前記光信号からの第１の選択された波長を、１つの選択された入力ファイバポートから前記第１の可動ミラーを介して前記１つの出力ファイバポートへスイッチングするステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部を第１のモニタ用ポートへタップするステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部の少なくとも１つの第２の選択された波長を、前記１つ以上の入力ファイバポートから第２の可動ミラー上へ案内するステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部からの第２の選択された波長を、前記モニタ用ポートから前記第２の可動ミラーを介して出力モニタ用ポートへスイッチングするステップと、
前記出力モニタ用ポートの少なくとも１つの光学特性をモニタリングし、前記モニタリングステップに応じて、前記少なくとも１つの光信号の伝達係数を、該伝達係数の最大値よりも小さくなるように調節するステップと、
を備える、方法。
【請求項１２１】
前記可動ミラーは、複数の可動ミラーを含む、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記伝達係数は、前記第１の可動ミラーのうちの少なくとも１つを動かすことによって調節される、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
前記光信号を、スペクトル的且つ空間的に、複数の波長に分散させるステップをさらに備える、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２４】
前記入力ポートと前記出力ポートとを、主に線状に離間した格子状に近接させるステップをさらに備える、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２５】
１つ以上の光信号をスイッチング及びモニタリングする方法であって、
１つの入力ポートの光信号を１つ以上の選択された出力ファイバポートに接続するステップと、
前記入力ファイバポートからの光信号を自由空間に投影するステップと、
前記１つの入力ファイバポートからの光信号の少なくとも１つの第１の選択された波長を、第１の可動ミラー上に案内するステップと、
光信号からの第１の選択された波長を、前記入力ファイバポートから前記第１の可動ミラーを介して前記１つ以上の出力ファイバポートのいずれかへスイッチングするステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部を第１のモニタ用ポートへタップするステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部の少なくとも１つの第２の選択された波長を、前記入力ファイバポートから第２の可動ミラー上へ案内するステップと、
前記出力ファイバポートの光信号の一部からの第２の選択された波長を、前記モニタ用ポートから前記第２の可動ミラーを介して出力モニタ用ポートへスイッチングするステップと、
前記出力モニタ用ポートの少なくとも１つの光学特性をモニタリングし、前記モニタリングステップに応じて、前記少なくとも１つの光信号の伝達係数を、該伝達係数の最大値よりも小さくなるように調節するステップと、
を備える、方法。
【請求項１２６】
前記可動ミラーは、複数の可動ミラーを含む、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２７】
前記伝達係数は、前記第１の可動ミラーのうちの少なくとも１つを動かすことによって調節される、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２８】
前記光信号を、スペクトル的且つ空間的に、複数の波長に分散させるステップをさらに備える、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２９】
前記入力ポートと前記出力ポートとを、主に線状に離間した格子状に近接させるステップをさらに備える、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１３０】
１つ以上の光信号をスイッチング及びモニタリングする方法であって、
１つ以上の入力信号媒体と、入力信号の経路を選択して出力信号媒体へ向ける第１のミラーと、出力信号の一部を結合するタップと、出力信号の結合された部分の経路を選択して、信号の一部を測定する光測定デバイスへ向ける第２のミラーと、コントローラと、を備える光ファイバスイッチを得るステップと、
前記入力信号媒体を介して信号を伝達するステップと、
信号の一部の少なくとも１つの光学特性を測定するステップと、
前記測定に基づいて、前記出力信号媒体に対する前記第１のミラーの位置決めされた動きによって前記信号を調節するステップと、
を備える、方法。
【請求項１３１】
少なくとも１つの多波長信号を、スペクトル的且つ空間的に前記スイッチ内に分散させるステップをさらに備える、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記入力信号媒体からの光信号の少なくとも１つの選択された波長を、前記第１のミラー上に案内する案内素子を設けるステップをさらに備える、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３３】
前記入力ポートと前記出力ポートとを、主に線状に離間した格子状に近接させるステップをさらに備える、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３４】
１つ以上の光信号をスイッチング及びモニタリングする方法であって、
入力信号媒体と、入力信号の経路を選択して１つ以上の出力信号媒体へ向ける第１のミラーと、出力信号の一部を結合するタップと、出力信号の結合された部分の経路を選択して、信号の一部を測定する光測定デバイスへ向ける第２のミラーと、コントローラと、を備える光ファイバスイッチを得るステップと、
前記入力信号媒体を介して信号を伝達するステップと、
前記信号の一部の少なくとも１つの光学特性を測定するステップと、
前記測定に基づいて、前記出力信号媒体に対する前記第１のミラーの位置決めされた動きによって前記信号を調節するステップと、
を備える、方法。
【請求項１３５】
少なくとも１つの多波長信号を、スペクトル的且つ空間的に前記スイッチ内に分散させるステップをさらに備える、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記入力信号媒体からの光信号の少なくとも１つの選択された波長を前記第１のミラー上に案内する案内素子を設けるステップをさらに備える、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３７】
前記入力ポートと前記出力ポートとを、主に線状に離間した格子状に近接させるステップをさらに備える、請求項１３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、全光（all-optical）光ファイバ通信及びデータ通信用スイッチに関し、特に、多波長ネットワークに使用される光ファイバスイッチに関する。
【０００２】
［関連する出願に対する相互参照及び優先権の主張］
本ＰＣＴ出願は、法的に認められている最大限の範囲内で、２００６年１１月７日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのセグメント化されたプリズム素子及び関連する方法（SEGMENTED PRISM ELEMENT AND ASSOCIATED METHODS FOR MANIFOLD FIBEROPTIC SWITCHES）」というタイトルの米国仮特許出願第６０／８５７，４４１号、２００７年６月１２日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのセグメント化されたプリズム素子及び関連する方法」というタイトルの米国非仮特許出願第１１／８１１，９２８号、２００７年１０月１８日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのビーム案内素子及び関連する方法（BEAM STEERING ELEMENT AND ASSOCIATED METHODS FOR MANIFOLD FIBEROPTIC SWITCHES）」というタイトルの米国非仮特許出願第１１／９７５，２４２号、２００７年１０月２５日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチ及びモニタリングのためのビーム案内素子及び関連する方法（BEAM STEERING ELEMENT AND ASSOCIATED METHODS FOR MANIFOLD FIBEROPTIC SWITCHES AND MONITERING）」というタイトルの出願番号が割当てられていない米国非仮特許出願、及び２００７年１０月３０日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのビーム案内素子及び関連する方法」というタイトルの出願番号が割当てられていない米国非仮特許出願に対する優先権およびこの恩恵を、発明者Ｈａｒｒｙ  Ｗａｙｎｅ  Ｐｒｅｓｌｅｙ及びＭｉｃｈａｅｌ  Ｌ．Ｎａｇｙのために主張する。
【背景技術】
【０００３】
最近の通信ネットワークは、いくつかのスペクトル波長帯域内で、非常に広い帯域幅を示す石英光ファイバに大きく依存している。典型的なポイントツーポイント型光ファイバ通信リンクの送信側においては、電気データ信号が、例えば、１５２５〜１５６５ナノメートルの伝送帯域（いわゆるＣバンド）での半導体レーザ放射の出力を変調するのに用いられ、結果として生じる変調された光信号は、該石英光ファイバの一端に結合される。該光信号は、ある程度長いリンクでは、１つ以上の増幅器、例えば、光励起エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）により、経路の途中で直接増幅されることができる。該光ファイバリンクの受信側においては、光検出器が、変調光を受信して元の電気的形態に変換する。非常に長いリンクの場合、該光信号は、波長分散（ＣＤ）及び偏波分散等のファイバに関連する障害により、また、該増幅器のノイズ制限により、過度に歪むリスクにさらされるが、該信号を検出してファイバ内に戻すことにより、再構成することができる。このプロセスは、一般に、光−電気−光（ＯＥＯ）再生と呼ばれている。
【０００４】
最近の動向において、光ファイバシステムの伝送容量は、波長が個別に異なる多数の独立した光信号が、光ファイバリンクを通じて同時に伝送される波長分割多重（ＷＤＭ）によって大幅に増加している。例えば、Ｃバンド伝送窓は、ＥＤＦＡ増幅器のスペクトル増幅帯域幅によって部分的に決まる、約３５ナノメートルの帯域幅を有しており、この場合、多数の波長を同時に送信することができる。Ｎ個の波長を含むＷＤＭネットワークの場合も同様であり、該リンクのデータ伝送容量は、Ｎ倍に増加する。ＷＤＭネットワークの仕様により、共通ファイバへの波長多重は、典型的には、分散素子、アレイ導波路回折格子、または、一連の薄膜フィルタを採用したデバイスによってなされる。該多数の波長は、ＷＤＭシステムのレシーバにおいて、多重化を実行した後、別々に検出して、元の電気データストリームで出力する同じ種類のデバイスを用いて、空間的に分離されることができる。
【０００５】
伝送スペクトルが、１ナノメートル未満の波長間隔を有する４０、８０またはそれ以上の波長数を含む高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）方式が設計されている。現在の設計は、それぞれ、０．４〜０．８ナノメートルの波長間隔、または、等価的に、５０〜１００ＧＨｚの周波数間隔を有している。スペクトルパッキング（spectral packing）スキームは、経済的要因、帯域幅及び他の要因によって決まるより大きいまたはより小さな間隔を可能にする。利用可能なＷＤＭスペクトルを広げるのに役に立つ他の種類の増幅器、例えば、ラマン増幅器が現在、商品化されている。しかし、ＷＤＭに対しては、信号劣化及びＯＥＯ再生に関して、非ＷＤＭファイバリンクと同様の問題がある。ＷＤＭ方式では、存在する大量の波長によってＯＥＯ再生のコストがかさむ。
【０００６】
最近の光ファイバネットワークは、上述したシンプルなポイントツーポイント「長距離通信」方式よりもかなり複雑なものに進化している。その代わり、光ファイバネットワークが、地方、都市圏及び地域に広がっていけば広がるほど、該ネットワークは、ファイバスパンに沿った多くのノードだけでなく、１つの入射側リンクで受信された信号を、様々な出射側リンクの間で選択的にスイッチすることのできる、または、局所的な消費に対して、該ネットワークを完全に分離することのできる、ファイバスパン間の接続（例えば、メッシュネットワークや相互接続されたリングネットワーク）を含むことになる。電子的リンク、または、すでに検出されて、元の電気的形態に変換されている光信号の場合、従来の電子スイッチは、意図された宛先に対して該信号を直接的に経路選択するものであり、このことは、後に、該信号を、光ファイバ伝送のための光学領域に変換することを含むことができる。しかし、光ファイバ信号を、元の光学的形態のままでスイッチングすることで、最大限可能な範囲内で、コストのかかるＯＥＯ再生を避けようとする要求は、スイッチング問題に対して新たな課題を提示する。純粋に光学的なスイッチングは、一般に、全光スイッチングまたはＯＯＯスイッチングと呼ばれている。
【０００７】
［スイッチング］
最も単純な従来のファイバスイッチングアプローチにおいて、多数のファイバリンクを相互接続する各ネットワークノードは、信号を光から電気的形態に変換する多くの光受信器と、電気データ信号をスイッチングする従来の電子スイッチと、該スイッチングされた信号を、電気データから元の光学的形態に戻す光送信器とを含む。ＷＤＭ方式では、この光／電気／光（ＯＥＯ）変換は、各ファイバ上のＷ個の波長成分の各々に対して、別々の受信器及び送信器によって行わなければならない。このコストのかかる同一且つ多量のＯＥＯ部品の必要性は、現在のところ、大量の波長を使用する高度に相互接続されたメッシュＷＤＭ方式の実施を遅らせている。
【０００８】
光ファイバスイッチングのための別のアプローチは、全て光ネットワーク内で高度な波長スイッチングを実施することである。本発明と共に用いることのできるこのアプローチの１つのバージョンにおいては、１の多波長入射ファイバからの波長成分Ｗが、異なる空間経路に分波される。そして、複数の個別且つ専用のスイッチング素子は、合波器が異なる波長の光信号を単一の出射ファイバに統合する前に、波長が分離された複数の信号を所望の出力ファイバポートへ経路選択する。従来のファイバスイッチングシステムにおいては、全ての光ファイバスイッチング素子及び関連する合波器及び分波器が、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）に組込まれており、これは、分散素子及び波長選択能力を有する拡張光クロスコネクト（ＯＸＣ）の特殊なケースである。加えて、このようなシステムは、集光用のレンズ及びミラーと、このような光をコリメートするレンズレットとを組込むことができる。
【０００９】
有利な点としては、全ての光ファイバスイッチング素子を、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）からなる単一のチップに実装することができるということである。該ＭＥＭＳチップは、一般に、別々に制御することのできる可変傾斜角ミラーの２次元アレイを含む。Ｓｏｌｇａａｒｄらに対する米国特許第６，０９７，８５９号明細書は、このようなＭＥＭＳ波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の機能構成について記載しており、該スイッチは、入射ファイバからの波長を受入れ、該波長を多数の出射ファイバのうちのいずれか１つへスイッチングすることが可能である。数百もの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーのスイッチングアレイ全体は、半導体集積回路業界において十分に開発された技術によって、１ｃｍ未満の寸法を有するチップ上に作り込むことができる。
【００１０】
Ｓｏｌｇａａｒｄらはさらに、（Ｍ個の多数入力のポート及びＮ個の多数出力のポートを含む）非常に多数のポートの多波長ＷＤＭ波長選択スイッチ（ＷＳＳ）についても述べており、これは、複数のＷＤＭチャネルを、これらの波長成分Ｗに分割して、これらの波長成分Ｗをスイッチングすることによって実現している。ＳｏｌｇａａｒｄらのＷＳＳは、いずれかの入力ポート上のいずれかの波長チャネルを、いずれかの出力ファイバポート上の対応する波長チャネルへスイッチングする能力を有する。また、複数の入力ファイバのうちのいずれかにおける１つの波長チャネルは、複数の出力ファイバのいずれかにおける同じ波長チャネルにスイッチングされることができる。現在のＷＤＭ波長選択スイッチにおける各ＭＥＭＳミラーは、１つ以上の軸周りに傾斜するか否かに関わらず、単一の波長チャネル専用になっている。
【００１１】
複合ＷＤＭまたは白色光（white-light）ネットワークは、多くの問題を有している。例えば、特定のリンク上を伝播する別の光信号や、光学的に処理された別の光信号が、該ネットワーク内の別のソースから発信される可能性がある。また、ＷＤＭシステムにおいては、環境変化、経年劣化、または、ＷＤＭストリームに注入されるパワーの違いのため、ＷＤＭ波長出力が送信器間で変わる可能性がある。また、ＷＤＭまたは白色光システムのいずれかのための光の別のソースは、広大なネットワーク上で異なる量の減衰を受ける。具体的には、ウェーブレングスルーテッド（wavelength-routed）トランスペアレントネットワークの場合、所定のファイバ上のＷＤＭスペクトルは、一般に、異なるソースからの多数の様々な経路を伝達される波長成分を含み、異なる損失や、光Ｓ／Ｎ比の低下や分散広がり（dispersion broadening）等の異なる機能障害の蓄積を伴う。さらに、波長合波及び分波は、通常、絶対波長に対して非常に敏感であり且つ正確に制御することのできない、回折または導波路干渉等の光学的影響に依存する。加えて、従来技術では、複合マルチ入力及び出力ファイバポート、単一の専用波長チャネルＭＥＭＳミラー及び多波長ＷＤＭクロスコネクトスイッチに限定されるという不利な点もある。
【００１２】
ＥＤＦＡや他の光増幅器は、光信号を増幅して損失を補償するのに用いることができるが、ＷＤＭ信号全体を増幅してしまい、その利得スペクトルは、典型的には、平坦ではない。そのため、異なる信号の出力レベルを共通レベルにまたは少なくとも所定の比に維持するためには、測定が必要となる。
【００１３】
［モニタリング］
１つのチャネルにおける出力振幅変化が、ＥＤＦＡにおける利得飽和効果により、光通信ネットワークにおける他のチャネルのパフォーマンスを低下させる可能性があるため、ＷＤＭチャネルのモニタリングは、該ＥＤＦＡを含む該光通信ネットワークにおいて特に重要である。該ネットワーク内のＷＤＭチャネルのための波長のロケーション、間隔及び信号品質の仕様を定めるために、ベルコア（Ｂｅｌｌｃｏｒｅ）規格ＧＲ−２９１８等のネットワーク規格文書が公開されている。これらの規格に対するネットワークパフォーマンスは、該ＷＤＭチャネルの波長、出力及びＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）をモニタリングすることによって確認することができる。
【００１４】
多波長検出器アレイや分光計が、ＷＳＳの自由空間に組込むことができ、また、通信ネットワークにおける波長チャネル、出力及びＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）をモニタするのに利用することができる。典型的には、ＷＤＭチャネルの一部は、該ＷＤＭチャネルのモニタリングを可能にするために、スプリッタや部分反射ミラーによって、光強度モニタや分光計に流用される。現在のＷＤＭ波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の各ＭＥＭＳミラーは、単一の波長チャネル専用になっている。該ミラーが１つ以上の軸周りに傾斜しようがしまいが、このようなミラーは、このような単一の波長チャネルのためのＷＳＳを通過する光出力の量を制御するのに用いることができる。また、検出器アレイや分光計は、ＷＳＳやＯＸＣの自由空間の外部にあってもよく、また、白色光（結合波長チャネル）出力及び光信号のＳ／Ｎ比を入力／出力ファイバポートタップまたはスプリッタを介してモニタするのに利用することができる。より具体的には、従来技術は、複数の入力または出力波長チャネル、出力及びＳ／Ｎ比をモニタするのに、高コストの２次元検出器アレイや分光計を利用している。
【００１５】
モニタリング及びスイッチングは、波長ごとの挿入損失制御を実現するのに必要なフィードバックループの一部であり、このようなシステムは、３つの標準的な構成要素、すなわち、モニタリングのためのセンサと、多波長スイッチング及び減衰のためのアクチュエータと、波長スイッチング、選択及び等化を制御するためのプロセッサと、を備える。現在のＷＳＳ製品におけるアクチュエータは、典型的には、ＭＥＭＳベースのマイクロミラーまたは液晶ブロッカまたはリフレクタである。センサは、典型的には、波長選択のためのメカニカルフィルタと光検出器とを備えるモジュール式光強度モニタである。システムに応じて、これら３つの構成要素は、同じデバイス内に配置することもできるし、バックプレーンによって接続された別々の単体のカードとして存在することも可能である。
【００１６】
一般に、上記センサ、アクチュエータ及びプロセッサをより高レベルで集積化することは、サイズ、コスト、スピード、及び動作の単純化の観点から魅力的である。提案した新たな解決策は、非常に高レベルでの集積化のため、これらの恩恵を受ける。
【００１７】
従って、各スイッチングノードが、入力ファイバからの多波長ＷＤＭ信号をその波長成分に分波し、各波長チャネル用の異なる入力ファイバからの多くの単一波長成分のうちの１つを空間的にスイッチングし、このようなスイッチが、該スイッチングされた波長成分を、再送信のために１つの出力ファイバに対して合波し、このような波長成分の出力をモニタして、制御可能な減衰によって変化させることができ、その結果、センサ、アクチュエータ及びプロセッサの高レベルの集積化がもたらされ、且つ、共通の光学部品を利用することが可能な、単一のデバイス内での複数のスイッチを可能にする、全光通信ネットワークのためのデュアルチャネルセレクタを有するコスト効率の良い光ファイバスイッチには、認識可能な恩恵があることが容易に理解できるであろう。
【発明の概要】
【００１８】
好適な実施形態において簡潔に説明しているように、本発明は、上述した課題を解決するものであり、ファイバポートのディスクリートセットを備えて、一緒にパッケージングされた２つ以上の混成及び／または同様の組合せ光スイッチであって、各光スイッチが、Ｎ個の入力ファイバポートと１個の出力ファイバポート（Ｎ×１の光スイッチ）を有して、または、１個の入力ファイバポートとＮ個の出力ファイバポート（１×Ｎの光スイッチ）を有して構成されており、前記入力ファイバポートからのλｎは、共用自由空間光学系の利用によってλｎミラー上に焦点を合わせられる、２つ以上の混成及び／または同様の組合せ光スイッチと；１つ以上の共用ビーム案内素子、１つ以上の分散素子、及び１つ以上のλｎを光路内のいずれかのポイントから他のいずれかのポイントへ案内する１つ以上の光学素子、等案内と；共用アレイ内の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーの１つ以上のディスクリートアレイであって、少なくとも、ＭＥＭＳミラーの第１のアレイが第１の光スイッチの入力ファイバポートから出力ファイバポートへの波長を選択してスイッチするのに用いられ、及び、少なくとも、同じ自由空間光学系を使用し且つ第１のＭＥＭＳアレイと共用するＭＥＭＳミラーの第２のアレイが他の１つの光スイッチに属する入力ファイバポートと出力ファイバポートの間で波長を選択してスイッチするのに用いられる、ＭＥＭＳミラーの１つ以上のディスクリートアレイと；を備える光システムであって、上記第２の光スイッチが、光強度または他のモニタリングのために、入力ファイバポートからの個々の波長またはスペクトル成分を選択して、出力ファイバポートへ送るのに用いられることができ、及び、１つのセットからの出力ファイバポートは、他のセットの入力ポートに結合することができ、その結果、１つ以上のＮ×１または１つ以上の１×Ｎの一緒にパッケージングされた光スイッチングシステム、１つ以上のＮ×Ｍ（ただし、Ｎ及びＭは１以上）の一緒にパッケージングされた光スイッチングシステム、及び、通信ネットワーク内のスイッチングノードの内部フィードバックモニタリング及び動的挿入損制御が可能な１つ以上のＮ×１または１つ以上の１×Ｎのスイッチを、コスト効率良く、高レベルに集積化した、光システムを提供することにより、このような発明に対する上記認識された要求を満たす。
【００１９】
主要な態様によれば、および概して述べると、その好適な形態における本発明は、ビーム案内素子（ＢＳＥ）によって使用可能になるディスクリート光ファイバスイッチであり、入力ファイバポートと、（限定するものではないが、種々のレンズ、多波長ＷＤＭ信号群の波長成分を空間的に分離／結合する分散素子及びＢＳＥを含む）自由空間光学系（ＦＳＯ）と、個々のミラーがＷＤＭネットワーク内で作動する固有の波長に対応している（例えば、ミラー＃１はλ＃１に対応し、全ての入力ファイバポートからのλ＃１を受光し、可動ＭＥＭＳミラー＃１を動かすことにより、Ｎ×１の構成の入力ファイバポートと出力ファイバポートの間のビーム案内を介した好適な光路が生成されるもので、このことは、該光学系の各光スイッチにおける各波長に対して、及び各ＭＥＭＳミラーに対して独立して繰り返される）ＭＥＭＳミラーの第１のアレイと、を備え、このようなスイッチは、様々な入力ファイバポートからのＭＥＭＳが案内した波長成分を、再送信のための１つの出力ファイバポートに対して合波し、上記のスイッチング機能は、これの同一または変形に関わらず、ＭＥＭＳミラーの１つ以上の追加的なアレイを用いると共に、上述した他のＦＳＯ部品を共用して、同じ物理的スイッチングデバイス（すなわち、共通ハウジング）内で、１度以上繰り返される。同様に、波長がどの出力ポートに送られるかに関する制約なしに、波長を、単一の入力ファイバポートから、多数の出力ファイバポートのいずれかにスイッチする（１×Ｎ）ことができるように、光の方向を上記の説明とは適宜逆にしてもよい。あるいは、所定の波長のための１つのセット内すなわち１つの光スイッチ内の入力ポートから出力ポートへの任意のスイッチング指示は不可能であるという制限付きで、複数の入力ファイバポートと複数の出力ファイバポートとの混合が可能である。
【００２０】
従って、本発明の特徴及び効果は、入力ファイバポートのいずれかまたは全てから、１つのセットの波長成分を単一のＭＥＭＳミラー上にフォーカシングし、該入力ポートの波長成分を選択するこのようなミラーを、Ｎ×１のスイッチにおける出力ファイバポートへスイッチングできるようにし、且つ独立して及び並行して作動すると共に、同じ物理的ハウジング内の全てのＦＳＯ部品を共用するマニホールドスイッチのためにそのように作動できるようにする能力である。
【００２１】
本発明の特徴及び効果は、波長成分を、入力ファイバポートからＭＥＭＳミラー上にフォーカシングし、出力ファイバポートの波長成分を選択するこのようなミラーを、該ミラーの単純な動き、回転または傾斜によって、１×Ｎのスイッチにおける出力ファイバポートに対してスイッチングできるようにする能力であり、該ＭＥＭＳミラーは、スイッチングコマンドを実行するために、単一の共通回転軸の周りで傾斜することのみ必要である。
【００２２】
本発明のまた別の特徴及び効果は、入力及び／または出力ファイバポートからのパワーを結合する１つ以上のタップまたはスプリッタを実現できる能力である。
【００２３】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、光強度または他の信号品質の測定のために、タップされたまたは他の多波長ＷＤＭ信号を受信するのに用いられる入力ファイバポートのモニタリングを実行できるスイッチを用いる能力である。
【００２４】
本発明のまた別の特徴及び効果は、同じ物理的ハウジング内に存在するマニホールドスイッチのために、同じ自由空間光学系（種々のレンズ、多波長ＷＤＭ信号群の波長成分を空間的に分離／結合する分散素子及びＢＳＥ）を再利用する能力である。
【００２５】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、Ｍ×Ｎのスイッチを形成するために、マニホールドスイッチ間に光路（すなわち、光ブリッジ）を設ける能力であり、好適な実施形態においては、該光ブリッジは、該マニホールドスイッチ内の２つのスイッチ間の該ＢＳＥに配置された単純なミラーによって形成することができる。
【００２６】
本発明のまた別の特徴及び効果は、マニホールドスイッチの連動スイッチング機能を提供する能力であり、ＭＥＭＳミラーは、該マニホールドスイッチ内のＭＥＭＳミラーからなる全てのアレイ間で同期して、特定のＷＤＭ波長に応じて動かされ、回転され、または傾斜され、同じスイッチ状態が、波長ごとに該マニホールドスイッチ内の全てのスイッチに対して生成される。
【００２７】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、ほとんど制限のない幅広い構成を得ることができるという柔軟性であり、構成の変形例は、多数の入力及び出力ファイバポート、マニホールドにおける多数のスイッチ、連動スイッチング動作、マニホールド内のスイッチ間のブリッジ、ＷＤＭシステムにおける多数の波長及び該波長の間隔、等を含むことができる。
【００２８】
本発明のまた別の特徴及び効果は、システム的な影響がキャンセルされ、スイッチング能力が改善されるように調整される能力であり、キャンセルされるシステム的な影響は、例えば、欠陥のあるＭＥＭＳミラー、アセンブリ及び部品の欠陥、環境の影響等を含み、得られた調整データは、スイッチング制御及びコマンドを支援して、リアルタイムでアクセスできる電子メモリに格納される。
【００２９】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、多波長ＷＤＭ信号の各波長のためのタップされたポートのいずれかの波長成分のうちのいずれかから１つの波長成分を選択するＭＥＭＳミラーの第２のまたはそれ以降のアレイを用いる能力であり、このようなスイッチは、選択された波長成分を、光強度のモニタリングのために、１つのモニタリング出力ファイバポートへ送る。
【００３０】
本発明のまた別の特徴及び効果は、モニタリングのためにスイッチング機能を利用する際に、多波長ＷＤＭ信号群の様々なスペクトル特性を測定することができるように、ＷＤＭネットワーク内にある波長よりも多い、より多くのＭＥＭＳミラーを１つのアレイ内に設ける能力である。例えば、ＷＤＭ波長に対して指定されたミラー間にＭＥＭＳミラーを配置することにより、Ｓ／Ｎ測定の形態につながる波長ノイズ間の測定値を得ることができる。さらに、該ＭＥＭＳアレイにミラーをさらに追加することにより、絶対波長測定の形態につながる、該ＷＤＭ信号の様々な多波長成分のスペクトル配置を確認することができる。
【００３１】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、モニタリングのためにスイッチング機能を用いる際に、光検出器につながるファイバアレイ内のマルチモードファイバを利用する能力であり、マルチモードファイバの大きなコアは、意図された測定値の真の出力が、ＭＥＭＳミラーの指示誤差、環境の影響及び経年劣化の影響等に対する十分なマージンで得られるという信頼が増し、自由空間からファイバ内への光の結合は、典型的には、電話／データ通信ネットワークに用いられるシングルモードファイバに対してよりも、マルチモードファイバに対する位置誤差に対して感受性が非常に小さい。
【００３２】
本発明のまた別の特徴及び効果は、信号のモニタリング中において、関連するＭＥＭＳミラーが、予想されるピーク出力結合角度の全角度範囲をスイープされた際に、信号測定中の出力レベルを記録する能力であり、このスイープ中に記録されたピーク信号、または、このように採用されたデータポイントの中の曲線適合のピークは、意図された信号の正真正銘の測定を表し、検出されたピーク信号は、ＭＥＭＳミラーの指示誤差の潜在的に有害な影響、環境及び該システムの経年劣化の影響等から最大限隔てられ、このスイープ及びピーク検出アプローチは、光検出器につながるファイバアレイ内のマルチモードファイバの使用によって支援される。
【００３３】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、前記ＷＤＭ信号のモニタリングのために、多波長ＷＤＭ信号群を伝える１つ以上のファイバポートを設ける能力であり、該ＷＤＭ信号のソースは任意である。
【００３４】
本発明のまた別の特徴及び効果は、マニホールドスイッチの入力及び／または出力ファイバポートにおいて、該多波長ＷＤＭ信号群を自己モニタする能力である。
【００３５】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、ファイバ内の信号をモニタする能力であり、モニタすべき信号は、モニタすべき該ファイバに配置された広帯域光強度タップによって生成することができ、他のアプローチは、自由空間内で信号をサンプリングして、自由空間・ファイバ結合の影響を無視することによって、近似測定のみを行う。
【００３６】
本発明のまた別の特徴及び効果は、信号モニタリングに関して、システムの影響がキャンセルされ、測定精度が向上するように調整される能力であり、キャンセルされるシステムの影響は、該システム内の様々な光路の経路依存性の挿入損、欠陥のあるＭＥＭＳミラー、タップデバイス特性、アセンブリ及び部品の欠陥、環境の影響等を含み、このようにして得られた調整データは、リアルタイムでの信号測定に対する補正を実現するために、リアルタイムでアクセスできる電子メモリに格納される。
【００３７】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、記載した自己モニタリング機能によって得られるＷＤＭ波長の出力レベルの測定値を、１×ＮまたはＮ×１のスイッチへのフィードバックの形態として利用する能力であり、該スイッチを通る各波長の挿入損は、ミラーの動きの誤差、環境の影響等を補正するように、または、同様に、多波長ＷＤＭ信号群の所望のスペクトル分布を生み出すように（例えば、全ての波長の出力レベルを、波長ごとの選択的減衰によって等しくする）能動的に調節することができ、各波長の挿入損は、１×ＮまたはＮ×１のミラーアレイにおける関連するＭＥＭＳミラーの動き、回転または傾斜によって制御される。ＭＥＭＳミラーが、最低の挿入損に関する最適な角度から離れて動いたり、回転したりまたは傾斜したりすると、出力ポートに到達する自由空間ビームを案内し、該ビームを出力ファイバポートに対して間違って位置合わせしてしまい、ＭＥＭＳミラーがさらに傾斜するにつれて、次第に大きな挿入損を生み出すこととなる。
【００３８】
本発明のまた別の特徴及び効果は、２つの独立した回転軸周りに動き、回転し、または傾斜することのできるＭＥＭＳミラーの使用との適合性であり、第１の傾斜軸は、ファイバ間のスイッチングに必要であり、第２の傾斜軸は、補助目的に用いることができ、このような第２の傾斜軸の補助的な使用は、挿入損の制御、部品やアセンブリの欠陥の補正、環境及び経年劣化の影響等を含む。
【００３９】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、波長の強度のイコライジングまたは他の任意のスペクトル出力分布の手段を設ける能力であり、種々のソースからの多くのビームがネットワークファイバ間でやりとりされる。
【００４０】
本発明のまた別の特徴及び効果は、受信器及び増幅器におけるダイナミックレンジに関する配慮、非線形的な影響及びクロストーク障害を最小限にすることができるように、ＷＤＭスペクトルまたは他の任意のスペクトル分布における出力レベルの均一性を実現できる能力である。
【００４１】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、様々な波長の強度が、時間と共に、及び部品間の光チャネルルーティングの変化に対して変わるため、動的フィードバック制御を実行できる能力である。
【００４２】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、波長の強度のイコライジング手段を有する光ファイバスイッチを設けて、共に該デバイスに不可欠であり、及び製造及び環境の変化の結果としての光特性の変動、ミスアラインメント、不均一性、経年劣化及び該スイッチ内で遭遇する機械的応力の補正を可能にする、多波長ＷＤＭ信号群を生成する能力である。
【００４３】
本発明のまた別の特徴及び効果は、光ネットワーク内で波長スイッチング及びモニタリングを実行できると共に、そのような光ネットワークのコスト及び複雑性を低減できる能力である。
【００４４】
本発明のさらに別の特徴及び効果は、分散素子の単純な除去及びその結果生じる、ＭＥＭＳアレイの、マニホールドシステムにおける各光ファイバのための単一のＭＥＭＳミラーへの単純化による、非ＷＤＭまたは“白色光”スイッチングデバイスに対する適用性である。
【００４５】
本発明のこれら及び他の特徴及び効果は、当業者には、添付図面を踏まえて以下の説明及び特許請求の範囲を読めば明らかになるであろう。
【００４６】
本発明の説明は、同様の参照番号が、同様の構造を示し且つ全体を通して同様の要素を指している添付図面を参照して、好適な実施形態及び別の実施形態の詳細な説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態による、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の概略図である。
【図２】図２は、本発明の好適な実施形態による、６入力ポート×１出力ファイバポート、デュアルチャネルＭＥＭＳミラー、出力ポートタップ、モニタリング入力ファイバポート、モニタリング出力ファイバポート及びモニタ波長クロスコネクトスイッチの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のＷＳＳに含まれている光ビーム案内素子の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、「光偏向原理及び数式」と題した光ビーム案内素子とファセット角の数式の概略図である。
【図４】図４は、本発明で使用可能な単一軸の可動ミラーの平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の別の実施形態による、強度モニタ及びフィードバック制御を伴う、１入力ポート×５出力ファイバポートの波長選択スイッチの機能ブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の好適な実施形態による、強度モニタ及びフィードバック制御を伴う、５入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチの機能ブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の別の実施形態による、波長成分ビームを導波路基板に光結合する際の不整合を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の別の実施形態による、波長成分ビームを導波路基板に光結合する際の不整合を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の好適な実施形態による、ファイバホルダの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の実施形態による、図１、図２及び図５ＢのＮ×１のＷＳＳに含まれる平面導波路を用いた光近接器（optical concentrator）アレイの概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の別の実施形態による、図５Ａの１×ＮのＷＳＳに含まれる平面導波路を用いた光近接器アレイの概略図である。
【図８】図８は、図１及び図２のＷＳＳに含まれるフロントエンド光学系の概略図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の例示的な実施形態による、第１の例示的なチャネルＭＥＭＳミラー及び５入力ファイバポートからの５つの入射ビームの前面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の例示的な実施形態による、第２のチャネルＭＥＭＳミラー及び２モニタリング入力ファイバポートからの２つの入射ビームの前面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図１２に示すような本発明の好適な実施形態による、第３のチャネルＭＥＭＳミラー及び５入力ファイバポートからの５つの入射ビームの前面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長クロスコネクトスイッチの概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の一つの実施形態による、典型的な単列ＭＥＭＳミラーアレイの説明図である。
【図１２】図１２は、図９Ｃの本発明の一つの実施形態による、ＭＥＭＳミラーの３次元略図である。
【図１３】図１３は、本発明の好適な実施形態による、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の実施形態による、波長選択スイッチの３次元略図である。
【図１５】図１５は、本発明の一つの実施形態による、同じパッケージスイッチ内にマニホールドスイッチを形成するためのＢＳＥベースのアーキテクチャを有する波長クロスコネクトの概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の別の実施形態による、図１０のＢＳＥベースのアーキテクチャでＦＣＬＡベースの光学系を有する波長選択スイッチの概略図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、４つの１×Ｎ波長選択スイッチで形成された、４入力ファイバ×４出力ファイバの光スイッチの概略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、４つのＮ×１波長選択スイッチで形成された、４入力ファイバ×４出力ファイバの光スイッチの概略図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の別の実施形態による、５入力ポート×１出力ファイバポートの波長クロスコネクトスイッチの概略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８ＡのＷＳＳに含まれる光ビーム案内素子の概略図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、本発明の別の実施形態による、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１、図２及び図１９ＡのＷＳＳに含まれる光ビーム案内素子の概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の別の実施形態による、１入力ポート×６出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図２１】図２１は、本発明の別の実施形態による、１入力ポート×６出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本発明の別の実施形態による、６入力ポート×６出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、本発明の別の実施形態による、６入力ポート×６出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【図２３】図２３は、本発明の別の実施形態による、６入力ポート×６出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本ＰＣＴ出願は、法的に認められている最大限の範囲内で、２００６年１１月７日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのセグメント化されたプリズム素子及び関連する方法」というタイトルの米国仮特許出願第６０／８５７，４４１号、２００７年６月１２日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのセグメント化されたプリズム素子及び関連する方法」というタイトルの米国非仮特許出願第１１／８１１，９２８号、２００７年１０月１８日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのビーム案内素子及び関連する方法」というタイトルの米国非仮特許出願第１１／９７５，２４２号、２００７年１０月２５日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチ及びモニタリングのためのビーム案内素子及び関連する方法」というタイトルの、出願番号が割当てられていない米国非仮特許出願、および２００７年１０月３０日に出願された「マニホールド光ファイバスイッチのためのビーム案内素子及び関連する方法」というタイトルの、出願番号が割当てられていない米国非仮特許出願に対する優先権およびこれの恩恵を、発明者Ｈａｒｒｙ  Ｗａｙｎｅ  Ｐｒｅｓｌｅｙ及びＭｉｃｈａｅｌ  Ｌ．Ｎａｇｙのために主張する。
【００４９】
図１〜図２３に示されているような本発明の好適な実施形態及び選択された別の実施形態を説明する際には、明確化のために特定の専門用語を用いる。しかし、本発明は、選択された特定の専門用語に限定することを意図するものではなく、また、各特定の要素が、同様の機能を実現する同様の方法で作動する全ての技術的等価物を含むことを理解すべきである。
【００５０】
まず、６入力ファイバポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチ１０の概略図を示している図１を参照する。しかし、この６×１の実施形態は、単に便宜上図示されているだけであり、本明細書においては、入力ファイバポートの数を増やすことにより、Ｎ×１のスイッチ１０が意図されており、Ｎは、該入力ファイバポートの数を表していることを強調しておく。好ましくは、波長選択スイッチ１０は、どちらの方向にも作動することができ、Ｎ×１のＮは、Ｎ個の入力ファイバポートと１つの出力ファイバポート、または、１つの入力ポートとＮ個の出力ファイバポートを表している。図１に示す好適な６×１の波長選択スイッチ１０では、６つの入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２と１つの出力ファイバポート６４が、好ましくはリニアアラインメントで、ファイバ近接器アレイ（ＦＣＡ）５２（ファイバポート近接器）に光学的に結合されており、好ましくは、全ファイバ（あるいは平面導波路）３２、３４、３６、３８、４０、４２及び４６を用いて、ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２及び６４のそれぞれの信号を、それらファイバポートに隣接するファイバ近接器５２（ファイバポート近接器）の出力面４４で共に近接させるようにする。さらに、平面導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２、４６は、好ましくは、主に線状に離間した格子状に平行に信号を出力するのに用いられ、平面導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２は、ファイバ近接器５２内で（図７に示すような）湾曲形状を有し、入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２に光学的に結合されている。本明細書においては、光信号としても知られている信号が、多波長ＷＤＭ信号を備えてもよく、且つ、このような信号が、（ビームとして）自由空間、ファイバ、導波路及び他の信号媒体内を移動することが意図されている。
【００５１】
他の結合構成も可能であるが、好適なファイバ近接器５２は、他の結合構成に優るいくつかの追加的な効果を提供する。例えば、平面導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２は、入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２を集結させて、これらのポート間の間隔を、該ファイバの典型的な直径である１２５μｍから、例えば、かなり低減された間隔である、例えば、４０μｍまで低減し、これは、スイッチ１０の拡大光学系により適している。導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２の各々は、好ましくは、各入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２に結合されている。導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２は、好ましくは、大部分が共通平面に沿って伸び、多波長信号を自由空間内に向けて出力し、同一平面でもある中心軸を有するパターン状で伝播させる。
【００５２】
ファイバ近接器５２の導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２によって出力される自由空間ビームは、好ましくは、発散的であり、また好ましくは、湾曲した場を有する。単純化のため、本明細書では、全てのビームが入力ビームである、すなわち、ファイバ近接器５２から自由空間光学系（ＦＳＯ）７４へ出力されるものとして説明する。ビームは、実際には、光学素子間に結合された光場である。その結果として、最終的にはネットワーク上への送信のためにファイバ近接器５２に再び入る出力ビームであるビームについても、入力ビームと同じ原理が当てはまる。
【００５３】
ファイバ近接器５２から、波長選択スイッチ１０の自由空間内へのビーム出力は、好ましくは、フロントエンド（ＦＥ）光学系５６を通過する。導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２の出力の面４４は、好ましくは、フロントエンド光学系５６の焦点に、または焦点付近に位置する。フロントエンド光学系５６は、好ましくは、入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２及び出力ファイバポート６４を介して、全てのファイバから来るビームまたは全てのファイバへ行くビームを受け入れる。ファイバまたは入力ポートから出て来るビームの場合、フロントエンド光学系５６は、好ましくは、分散素子６２によるスペクトル分散に備えて、光を捉え、焦点を合わせ、調節し、投影し及び／またはコリメートする。この逆のことが、ファイバに向かって収束するビームに対しても起き、すなわち、動作原理は、どちらの場合も、光の方向とは無関係に同一である。共通の分散素子は、図１に示すように厳密には作動せず、より具体的には、入力ビームと回折ビームは、図１に示すような同じ平面内には位置していない。
【００５４】
図１には、単一のレンズが図示されているが、フロントエンド光学系５６は、一般に、２つ以上のレンズ及び／またはミラー、あるいはそれらの組合せからなっていてもよく、また、波長選択スイッチ１０の要求が増すにつれて、徐々に高機能になってもよい（例えば、ファイバの数、波長の範囲、入力ファイバポート及び出力ファイバポートの数、ＭＥＭＳミラーの間隔、等）。例えば、２枚球レンズのフロントエンド光学系５６においては、（ファイバまたは入力ファイバポートに最も近い）第１のレンズは、シンプルなファイバアレイまたはファイバ近接器５２に容易に適応する、通常の像面平坦化され且つテレセントリックなビームを生成するのに用いることができ、第２のレンズは、（図８に示すような）コリメーションタスクの大部分を実行することができる。波長選択スイッチ１０の要求が増すにつれて、フロントエンド光学系５６はさらに、非球面の光学面、アクロマートな設計等の拡張機能を採用することができる。別々のレンズを、各ファイバごとにクリティカルに位置合わせしなければならない従来のアプローチとは違って、本明細書に記載されているフロントエンド光学系５６は、好ましくは、各ファイバに共通であり、それにより、既知のスイッチシステムに対する、組立て時間及びコストの大幅な削減の実現を可能にする。
【００５５】
フロントエンド光学系５６から出る、コリメートされたビームは、実質的に共通の面内を伝播して、分散素子６２、すなわち波長分散素子に入射し、分散素子６２は、好ましくは、波長選択スイッチ１０の主平面と直角に伸びる回折格子ラインを備える。ビームは、分散素子６２に突き当たったときに重なり、分散素子６２は、好ましくは、入力ポートのビームを、各入力ポートに対してλ１〜λｎ（波長）の波長分離されたビームの対応するセットに分けるものであり、ここでｎは各入力ポートにおける波長の数である。回折格子６２は、多波長入力ビームを、主平面と平行な異なる方向に伝播する波長固有のサブビームに角度的に分離し、あるいは、単一波長のサブビームを多波長ビームに再結合するように機能する。回折格子６２は、好ましくは、ファイバ方向において一様であり、好適な均一性は、多数の入力ファイバ及び出力ファイバへのビームまたはそれらのファイバからのビームのための分散素子６２の使用を可能にする。
【００５６】
分散素子６２の線密度は、好ましくは、スペクトル分散を増加させるようにできる限り高くすべきであるが、回折効率を大幅に低下させるほど高くすべきではない。２つの回折格子を直列に配列することは、スペクトル分散を倍にする。しかし、約１０００ライン／ｍｍの線密度を有する単一の回折格子でも、満足なパフォーマンスを実現している。回折格子６２は、好ましくは、フロントエンド光学系５６からのビームが、好ましくは、５４度の入射角を有し且つ回折角度が約６３度になるように位置合わせされている。これらの角度の違いは、非点収差を生じるが、これは、フロントエンド光学系５６と分散素子６２の間にプリズムを置くことによって補正することができる。手短に言えば、回折格子の回折効率は、一般に、回折格子上の溝方向に対する偏光の特性に依存し、溝に平行なｐ偏光及び溝に直角なｓ偏光である直線偏光に対する回折効率の上限及び下限に及ぶ。
【００５７】
また、該回折格子の偏光感度は、その光軸が、該分散素子に対して５４度に向けられて、前述した回折効率偏光状態を制限する、４分の１波長板（図示せず）をスイッチ１０の分散素子６２の後ろかまたは他の場所に導入することにより、緩和することができる。本明細書においては、このような４分の１波長板を、スイッチ１０の他の場所に配置することができることが意図されている。好ましくは、各波長分離されたサブビームは、その偏光状態が、入力ファイバポートから出力ファイバポートへ効率的に変更されるように、該４分の１波長板を２度通過する。すなわち、分散素子６２は、好ましくは、何らかの波長固有のサブビームを２度回折し、該サブビームは、該４分の１波長板を２度通過している。例えば、２つの限定的な偏光の場合を考えると、サブビームは、第１の限定的な偏光（例えば、ｐ偏光）で一度通過し、再び、分散素子６２から第１の偏光状態と相補的である偏光状態（例えば、ｓ偏光）で通過する。その結果として、分散素子６２によって導入された何らかの偏光依存性がキャンセルされる。すなわち、分散素子６２の正味の効率は、Ｓ状態とＰ状態の偏光効率の積であり、入力光の実際の偏光状態とは無関係である。
【００５８】
本発明のＷＤＭの実施形態においては、各入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２は、好ましくは、波長λ１〜λｎを有する多波長ＷＤＭ光信号を伝送することが可能である。波長選択スイッチ１０は、好ましくは、いずれかの入力ポートから、好ましくは出力ファイバポート６４に結合されている、ファイバ近接器５２の平面導波路４６への独立した波長成分をスイッチングすることが可能である。このアーキテクチャは、例えば、ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２がそれぞれ、入力（ＩＮ）（ファイバポート１２）、５つのドロップポート（ファイバポート１４、１６、１８、２０、２２）及び出力（ＯＵＴ）（ファイバポート６４）に関連付けられている１×６のＲＯＡＤＭ等のＷＤＭ再構成可能型アド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）にも同様に適合する。あるいは、６×１のＲＯＡＤＭにおいては、入力（ＩＮ）（ファイバポート１２）、５つのアドポート（ファイバポート１４、１６、１８、２０、２２）及び出力（ＯＵＴ）（ファイバポート６４）が開示されている。動作においては、ファイバポート１４、１６、１８、２０、２２、（ローカルポート）は、波長選択スイッチ１０によってスイッチングされ、集約出力（ＯＵＴ）ポート６４へ挿入（ＡＤＤ）されるか、集約入力（ＩＮ）ポート１２から分岐（ＤＲＯＰ）されるか、する。
【００５９】
バックエンド（ＢＥ）光学系６６は、波長分離ビームをＢＳＥ６８上に投影する。バックエンド光学系６６は、分散素子６２とＢＳＥ６８の間でスイッチングミラーアレイ７２への“光ブリッジ”を形成する。分散素子６２から回折して、バックエンド光学系６６の方へ向かう光の場合について考えると、このようなバックエンド光学系６６は、好ましくは、ファイバの数によって複数形成される（波長に対して）角度的に分離された光ビームを捉え、平行な光ビームを形成する。該平行なビームは、バックエンド光学系６６の好適でテレセントリックな機能によって得られる。加えて、全てのビームが、好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２の平坦なＭＥＭＳ面上に同時にフォーカシングされるので、バックエンド光学系６６は、好ましくは、フィールド平坦化機能を果たす。光がＭＥＭＳミラーから反射して、バックエンド光学系６６に戻ってきた後では、上記と逆のことが起き、すなわち、動作の原理は、どちらの場合も同じであり、光の方向とは無関係である。バックエンド光学系６６は、好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２によるスイッチングに備えて、光を捉え、焦点を合わせ、調節し、投影し及び／またはコリメートする。この逆のことが、ファイバへ向かって収束する光ビームに対しても起き、すなわち、動作の原理は、どちらの場合も同じであり、光の方向とは無関係である。
【００６０】
図１には単一のレンズが図示されているが、バックエンド光学系６６は、一般に、２つ以上のレンズ及び／またはミラーあるいはこれらの組合せからなっていてもよく、また、波長選択スイッチ１０の要求が増すにつれて（例えば、ファイバの数、波長の範囲、入力ファイバポート及び出力ファイバポートの数、ＭＥＭＳミラーの間隔、等）、徐々に高機能になる可能性がある。バックエンド光学系６６の焦点距離（または、多数のレンズの場合における有効焦点距離）は、好ましくは、角分散と、分散素子６２の波長の比及びスイッチングミラーアレイ７２の所望のミラー間隔から決まる。２つの隣接する波長間の角度分離をＡで表し、関連するＭＥＭＳマイクロミラー間の間隔をＳで表す場合、バックエンド光学系６６の焦点距離（Ｆ）は、Ｆ＝Ｓ／ｔａｎ（Ａ）で近似される。共通回折格子の角分散は、比較的小さいため、及び／または隣接する波長間のスペクトル分離が低下するにつれて、バックエンド光学系６６の焦点距離は、比較的大きくなる可能性がある。しかし、好ましくは、テレフォト機能を備えたバックエンド光学系６６を設けることによって、物理的にコンパクトな光学系を維持することができ、それにより、バックエンド光学系６６の物理的長さを２倍以上低減することができる。一般的には、３レンズ光学系が、上述した全ての機能を与えるのに十分であり、また、レンズ自体は、（例えば、ファイバの数、波長の範囲、入力ファイバポート及び出力ファイバポートの数、ＭＥＭＳミラーの間隔、等により）波長選択スイッチ１０の要求が増すにつれて、非球面、アクロマートな設計等を含むように益々高機能になることが可能である。本明細書に記載した、バックエンド光学系６６に関する焦点距離の計算は、フロントエンド光学系５６にも同様に当てはまる。
【００６１】
このような好適なマルチレンズバックエンド光学系６６のシステムは、この自由度の増加によって、他では入手できないであろう、様々なレンズの製造公差及び光アセンブリ公差を補正する能動的光学調整を追加的に可能にする。ＢＳＥ６８は、バックエンド光学系６６のビーム経路内に物理的に伸びているが、好ましくは、多数のプリズムまたはレンズ、並びに積層レンズ、反射セグメント型プリズム素子等、またはこれらの組合せ、及び好ましくは、バックエンド光学系６６とはほとんど無関係な機能を含む受動的モノリシック素子を用いて設計される。
【００６２】
次に、図１のＷＳＳに含まれる好適な光ＢＳＥの概略図（セグメントまたはファセットの数は、ＷＳＳ内に存在する信号の数と共に変化する）を示す図３Ａを参照する。ＢＳＥ６８は、好ましくは、バックエンド光学系６６からの波長分離ビームを屈折させて、全てのλｎビームを、スイッチングミラーアレイ７２のλｎミラー上にフォーカシングするか、または、いくつかのλｎビームを、１つのミラー上に、他のλｎビームを別のミラーまたは異なる列内のミラー上にフォーカシングするかに関わらず、そのようなビームを、各セグメント６８．１〜６８．７の屈折率に基づいて、スイッチングミラーアレイ７２上に案内する。ＢＳＥ６８（または、案内素子の１つの可能なタイプであるセグメント型プリズム素子）は、好ましくは、各入力ポート１２、１４、１６、１８、２０、２２からのλｎを、λｎが割当てられたスイッチングミラーアレイ７２の（図９Ｃに示すような）スイッチングミラーアレイ７２のλｎミラー上に屈折させる。例えば、好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２のλ１ミラーは、ＢＳＥ６８を介してλ１のミラー面に投影された全ての入力ファイバポート１２〜２２からのλ１（１２）〜λ１（２２）を有し、波長選択スイッチ１０は、ＭＥＭＳスイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーを動かし、回転させまたは傾斜させることにより、好ましくは、入力ファイバポート１２〜２２からの１つの選択されたλ１（１２〜２２）を出力ファイバポート６４へスイッチして、入力ファイバポート１２〜２２からの残りの選択されなかったλ１をブロックし、λ２〜λｎに対しても同様である。この例においては、スイッチングミラーアレイ７２の各λｎミラーは、好ましくは、全て波長λｎで、このようなミラーの表面に同時に投影される５つの入力ビームを有し、これら５つのビームは、好ましくは、それぞれファイバポート１２、１４、１６、１８、２０から自由空間光学系７４によって分波され、フォーカシングされる。ＢＳＥ６８を用いることによって、１つ以上の入力ファイバポート１２〜２２からの多数の波長の、単一のミラー上への屈折及び／または案内、または、レンズまたはミラーを用いて、個々の波長を、１つの焦点に基づいて個々の専用ミラーへフォーカシングする従来のスイッチではなく、任意の箇所に光を屈折させることが可能になることを認識すべきである。さらに、ＢＳＥ６８を用いることによって、多数のＮ×１のスイッチを、図１４及び図１５に示すような単一のユニットとしてパッケージングできることを認識すべきである。さらにまた、ＢＳＥ６８を用いることによって、各光ファイバポートのためのレンズレットの排除が可能になり、それによって、素子の数及びスイッチの全体のコストを低減できることを認識すべきである。
【００６３】
ＢＳＥ６８は、好ましくは、このファセットが微細に研磨されて、反射防止材料で被覆されている、クラス０の気泡状欠陥を有するファインアニールガラスから製造される。さらに、ガラスの種類は、限定するものではないが、光透過性及び屈折率を含む、動作の所望の波長において特定の光特性を有するように選択することができる。ＢＳＥ６８の各ファセット６８．１〜６８．７によって与えられる角偏向は、好ましくは、図３ＢのＢＳＥ６８及び“光偏向原理及び数式”に示すように、ファセットの角度とガラスの屈折率の関数であり、従って、原理上は、ＢＳＥ６８は、幅広い種類のガラスから作ることができる。このことは、コストの基準、製造の容易さ等に対するガラス材料のさらなる最適化を可能にする。例証として、ＢＫ７として知られている種類のガラスが、好ましくは、本出願に適している一般的な高品質で低コストのガラスである。
【００６４】
ガラス選択に対する別の基準は、温度に対する光特性の変化とすることができる。全ての材料の屈折率は、温度に伴って変化し、この変化は、ＢＳＥ６８によってもたらされる有効ファセット角１０２の好ましくない変化ももたらすため、過酷な用途の場合、非常に低い熱光学係数を有するガラスが、所望の動作温度範囲で選択することができる。例えば、Ｋ５及びＢＡＫ１として知られている一般的なガラスは、室温で非常に低い熱光学係数を有する。ＢＳＥ６８のバルクガラスからの精密な研磨に加えて、ＢＳＥ６８は、ゾルゲル等の鋳造可能なガラス材料を用いて製造することもできる。このようにして製造されたプリズム素子は、従来の研磨技術を用いて製造されたものと比べて、一貫性のある改善されたパフォーマンスを呈するはずである。ＢＳＥ６８の製造のための材料は、ガラスに限定されず、ＺＥＯＮＥＸ（Zeon Chemicals L.P.）等の高品質プラスチック材料を含むことができる。従って、ＢＳＥ６８の製造コストは、プラスチック射出成形技術を用いることにより、さらに低くすることができる。
【００６５】
単一のモノリシックなガラスまたはプラスチック片からＢＳＥ６８を製造することに対する別の例は、各ファセット部、及び／またはファセット部からなる群を個別に製造した後、それらを垂直方向に積層して単一の複合素子を形成することである。
【００６６】
好適な実施形態において、ＢＳＥ６８は、バルクＢＫ７ガラスから研磨され、長さ４０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、底部における幅が４ｍｍ及び上部における幅が３．１８ｍｍである。６入力ファイバ波長且つ１出力ファイバ波長モデルの場合のファセット角１０２は、好ましくは、各ファセット６８．１〜６８．７に対してそれぞれ、１１．８２度、８．８８度、５．９２度、２．９６度、０．００度、−２．９６度、−５．９２度である。特に、研磨による製造に関して、隣接するファセットのエッジが一致するような製造の容易さのために、ＢＳＥ６８は、好ましくは、各ファセットに対して変化する厚さを有し、その結果として、上述した偏向の角度を生じるように設計される。このような偏向の角度は、好ましくは６つの入力λ１（１２）〜λ１（２２）の波長をλ１ミラーに位置決めし、λ２〜λｎミラーの場合も同様である。しかし、本明細書に記載されているのとは異なるファセット角１０２を有するＢＳＥ６８を、ファイバ間隔、入力ファイバポートの数、入力ポートごとの波長成分の数、レンズ、回折格子、ＭＥＭＳミラーの構成等に応じて、設計及び製造することができることに留意すべきである。
【００６７】
再び図１に戻り、６入力ポート波長全てをスイッチングミラーアレイ７２の特定の波長に割当てられた各ＭＥＭＳミラー上に配置できるようにするのに必要なファセット角は、スイッチングミラーアレイ７２、ＢＳＥ６８、及びＢＳＥ６８におけるビームの垂直方向位置間の距離、及び自由空間光学系７４並びにファイバ間隔、入力ファイバポートの数、入力ポートごとの波長成分の数、レンズ、回折格子、ＭＥＭＳミラーの構成及び出力ファイバポートを含む他の要因によって決められる。様々なファイバポートからの波長成分がＢＳＥ６８を横切る地点での垂直方向位置は異なっているので、スイッチングミラーアレイ７２の共通ミラーλｎで全ての波長λｎを結合するために、ＢＳＥ６８のファセット角は、好ましくは、それに応じて変化する。同様の状況は、スイッチングミラーアレイ７２のミラーλｎから反射して出力ファイバポート６４へ向かう選択された入力ポート波長λｎの場合にも存在する。このことは、図３Ｂに示されており、ファセット角Ａは、数式βから決まる。好適なファセット角Ａを数式βから見出す際、既知の変数は、入力ビーム角α、スイッチングミラーアレイ７２のミラーλｎに対するＢＳＥ６８における入力ビーム垂直方向位置間の距離ｙ、及びＢＳＥ６８とＭＥＭＳとの間の距離ｚであり、自由変数のみをＢＳＥ６８の屈折率要素ηとして残す。数式βは、Ａにおける超越数であり、繰り返しまたは様々なアルゴリズムによって解くことができる。
【００６８】
次に、単一軸の可動ミラー（傾斜、回転、滑動、または、反射角の変化をもたらす他の何らかの動きのための可動手段）の平面図を示す図４を参照する。（図１及び図２を見て分かるように）スイッチングミラーアレイ７２は、好ましくは、１つのミラーを有する単一軸の可動ミラー、すなわち、スイッチングミラーアレイ７２の単一のセル（ミラー）２６０の２次元アレイ（好ましくは、４０個のミラー×２列）として形成される。セル２６０は、多層シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）構造と呼ばれる構造におけるシリコンと酸化物層からなる複数の層を含む接合構造内に、典型的には、２次元アレイ上に配列されている、多くのこのようなセルのうちの１つである。セル２６０は、好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２の支持構造２６４内に支持されたフレーム２６２を含む。セル２６０はさらに、フレーム２６２からミラープレート２６８まで伸びる１対のトーションビーム２６６によって、フレーム２６２上にツイスト可能に支持された反射面２７０を有するミラープレート２６８を含む。あるＭＥＭＳ製造方法においては、図示されている構造は、結晶シリコンのエピタキシャル（ｅｐｉ）層内に一体形成される。このプロセスは、２００１年１月１０日に出願された（現在、放棄されている）米国特許仮出願第６０／２６０，７４９号明細書に開示されており、該明細書の全体を本明細書に援用する。しかし、多少異なる構造を生じる他の製造プロセスを、本発明の意図した範囲に影響を及ぼすことなく、または該範囲から逸脱することなく用いてもよい。
【００６９】
ミラープレート２６８は、ミラープレート２６８の下の１対の電極２７２によって、１次元で軸２７４の周りを制御可能に傾斜される。電極２７２は、それぞれのトーションビーム２６６の軸２７４の両側に対で対称的に配置されている。１対の電圧信号Ｖ（Ａ）、Ｖ（Ｂ）が、２つのミラー電極２７２に印加され、同時に、共通ノード電圧信号Ｖ（Ｃ）が、ミラープレート２６８とフレーム２６２の両方に印加される。
【００７０】
周囲横方向に伸びるエアギャップ２７８が、好ましくは、２つの部材として、ミラープレート２６８がフレーム２６２に対して回転することができるように、フレーム２６２とミラープレート２６８の間に画成されている。支持構造２６４、フレーム２６２及びミラープレート２６８は、共通ノード電圧Ｖ（Ｃ）によって駆動され、電極２７２とミラープレート２６８とが、可変ギャップキャパシタのプレートを形成する。図４は、ミラープレート２６８に接続されている共通ノード電圧Ｖ（Ｃ）を示しているが、実際には、電気的接触は、好ましくは、支持構造２６４内に形成されており、トーションビーム２６６は、共通ノード電圧信号を、上部電極として機能するフレーム２６２とミラープレート２６８の両方に印加する。フレーム２６２とミラープレート２６８の間の電気的接続性は、トーションビーム２６６自体を介して、トーションビーム２６６上に形成された導電性リードを介して、または、これら２つの組合せを介して実現することができる。ミラープレート２６８の下に電極２７２が形成されており、さらに、ページの中に示されている垂直方向エアギャップ２７９が、電極２７２とミラープレート２６８の間に画成され、２つのキャパシタのギャップを形成する。
【００７１】
トーションビーム２６６は、ミラープレート２６８を、これの中間位置に戻そうとするねじりばねとして機能する。電極２７２とミラープレート２６８の間に印加される電位差は、トーションビーム２６６に打ち勝って、電極２７２とミラープレート２６８の間の可変ギャップ２７９を閉塞しようと作用する引力を及ぼす。この力は、印加された電圧の大きさに線形比例するが、大きな屈折の場合には、線形性はない。印加される電圧は、以下に記載されている、Ｇａｒｖｅｒｉｃｋ等に対して発行された米国特許第６，５４３，２８６号明細書及び同第６，７０５，１６５号明細書に記載されているようなＤＣドライブまたはＡＣドライブとすることができる。実際には、詳細を実現するのに必要な正確な電圧は、実験的に決まる。
【００７２】
２つの電極２７２の各々は、ミラープレート２６８と共にキャパシタを形成するため、傾斜の量は、この対の２つのキャパシタに印加されるＲＭＳ電圧の差によって決まる。この傾斜は、Ｖ（Ａ）及びＶ（Ｂ）に印加される２つのＲＭＳ電圧間の差の符号により、いずれかの方向に制御することができる。
【００７３】
本明細書においては、反射の角度の変化を、限定するものではないが、固定角ミラーの平行移動、複数の固定角ミラーを有する素子の平行移動等を含む、可動ミラーを動かすこと、回転させること、傾斜させること以外の他の様々な手段によって実現することができることが意図されている。
【００７４】
さらに、本明細書においては、該可動ミラーの動きを実現するための力、または、限定するものではないが、磁気、熱的活性化、圧電、ピエゾ抵抗等を含む、静電以外の他の反射手段も意図されている。
【００７５】
再び図１を参照して、波長スイッチングアレイ（ＷＳＡ）７５としてのマイクロミラー及びそれらのアクチュエータからなるＭＥＭＳアレイを構成する多くの方法がある。以下は一例である。ＭＥＭＳアレイは、はんだバンプに接合することができ、また、ＭＥＭＳアレイを、好ましくは、ミラーの各々に関連する静電アクチュエータを駆動するのに必要な高電圧回路を含む制御回路７８に接触させるはんだバンプのアレイを有する。制御回路（コントローラ）７８は、駆動回路を制御し、故に、アドレスライン、データライン及びクロックラインを含み発振器に応じて駆動される、合波制御システム内のミラーを制御する。この制御は、好ましくは、Ｇａｒｖｅｒｉｃｋが、参照によりこれの全体を本明細書に援用する、２００３年４月８日に発行された米国特許第６，５４３，２８６号明細書及び２００４年３月１６日に発行された米国特許第６，７０５，１６５号明細書に記載しているような、パルス幅変調（ＰＷＭ）、すなわちミラーの傾斜を制御する方法に従って実行される。この方法においては、高電圧矩形波共通ノード駆動信号が、１つ以上のパワートランジスタを介して、全てのミラーを備える共通電気ノードに供給され、一方、ドライバアレイは、位相遅延させた矩形波信号を各個別の電極に送り、この遅延の量が、各ミラーの静電アクチュエータ電極の両端に印加されるＲＭＳ電圧を決める。また、Ｇａｒｖｅｒｉｃｋは、参照によりこれの全体を本明細書に援用する、２００４年９月７日に発行された米国特許第６，７８８，９８１号明細書に、ＭＥＭＳ内に形成された可動ミラー等の可動機械素子からなるアレイのためのアナログ制御システムが開示されている方法を記載している。
【００７６】
制御回路７８は、好ましくは、外部システムからスイッチコマンドを受け取り、入力ファイバと出力ファイバの間の波長分離チャネルのスイッチングを実施する。好ましくは、主に該ＭＥＭＳアレイ及びこの駆動回路の物理特性で表される、スイッチングに必要なミラー角に対応する駆動電圧のパルス幅は、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリに格納することができる。
【００７７】
図１及び図４を参照して、スイッチングミラーアレイ７２のミラーの角度は、好ましくは、選択された入力ポートサブビームλｎが反射されて、自由空間光学系７４を通ってこの経路を戻った後に、特定の出力ファイバポート６４に関連する近接器導波路４６の中心に正確に到達するように、電圧Ｖ（Ａ）、Ｖ（Ｂ）をスイッチングミラーアレイ７２の電極２７２に印加する制御回路７８によって、能動的に傾斜される。ミラーは、好ましくは、ミラーからの反射後に、サブビームが、出力ファイバポート６４に関連する平面導波路４６に正しく位置合わせされるように、制御回路７８によって所要の角度まで能動的に傾斜される。好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２のλ１に割り当てられたセル２６０（λ１のミラー）は、ミラープレート２６８を傾斜させ、該ミラープレート２６８は、６つの入力ファイバポート１２〜２２から反射面２７０にλ１（１２）〜λ１（２２）が投影されており、所定の電圧Ｖ（Ａ）、Ｖ（Ｂ）をスイッチングミラーアレイ７２の電極２７２に印加する制御回路７８によって傾斜されたミラープレート２６８により、６つの入力ファイバポート１２〜２２のいずれかからλ１が選択され（選択されなかった他のλ１は、自由空間に反射される）、選択されたλ１は反射されて、自由空間光学系７４を通る経路を戻った後に、出力ファイバポート６４に関連する平面導波路４６の中心に正確に到達する。波長選択スイッチ１０は、入力ファイバポート１２〜２２からの１つの選択されたλ１を出力ファイバポート６４へスイッチし、入力ファイバポート１２〜２２からの残りの選択されなかったλ１をブロックし、λ２〜λｎの場合も同様である。
【００７８】
記載した実施形態は、約１５３０〜１５６２のナノメータ帯域における４０チャネル（ｎ＝４０）に基づいている。しかし、設計は、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む、光スペクトルの様々な領域に適合するように、及び国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって発表されている１００ＧＨｚ、５０ＧＨｚ等のグリッド等の他の波長グリッドに適合するように容易に適応される。
【００７９】
記載した設計は、少数の波長のいずれかのＷＤＭシステムへの簡単な挿入を容易にするための、または、多数の波長を有する高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）方式のためのいくつかの利点をもたらす。例えば、本発明の設計は、これまでの設計よりも低い偏波モード分散（ＰＭＤ）及び低い波長分散（ＣＤ）をもたらす。これまでの設計よりも低いＰＭＤ及び波長分散（ＣＤ）は、必然的に自由空間光学系になじむ。
【００８０】
２軸ジンバル構造のセル、軸方向トーションビーム以外の屈曲要素に依存するセル、中心支持軸周りの傾斜以外の方向に動くセルを含む他の種類のＭＥＭＳミラーアレイを用いてもよい。具体的には、２軸ジンバル型ミラーは、１×Ｎモードの動作に関するヒットレススイッチング（hitless switching）を容易にする。回折格子以外の波長分散素子を用いてもよい。上記近接器は、重要ではあるが、本発明の態様の多くに対しては、不可欠なものではない。さらに、該近接器は、増幅、分割または波長変換等の他の機能を果たす光チップに実装することができる。
【００８１】
別の実施形態においては、スイッチングミラーアレイ７２を、液晶、Ｓｉ基板液晶、液晶アレイ、インクジェット、機械的、熱的、非線形、音響光学素子、増幅器及び減衰器または当業者には公知の同様のもの等の他の光スイッチング素子と置き換えることができることが意図されている。
【００８２】
さらに、使用するスイッチング素子により、このようなスイッチング素子を位置決めし、構成し、変更し、状態を変え、作動し、命令し、傾斜し、回転し、位相遅延する等のことが可能であることが意図されている。
【００８３】
白色光クロスコネクト、すなわち、全てのλを所定の１つのファイバに一緒にスイッチする光スイッチは、分散素子または分波／合波器（ＤｅＭｕｘ／Ｍｕｘ）をなくすことにより、図１〜図５のシステムから適応させることができる。本発明は、波長選択スイッチに関して説明してきたが、本発明の光学系の多くは、波長分散素子を含まない白色光光クロスコネクトに適用することができる。可動ミラーは、特に本発明に対して有利であるが、静電的、電気的、磁気的、熱的に、または他の方法で異なる位置または方向に作動させて、本発明のビームスイッチングに影響を及ぼすことのできる他の種類のＭＥＭＳミラーもある。
【００８４】
次に、集積化した光スイッチング及びモニタリングシステム１１を有する、６入力ファイバポート×１出力ファイバポートのシステムの概略図を示す図２を参照する。光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、好ましくは、スイッチ１０の要素及び構成を含むもので、６つの入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２、追加的な補助モニタリングファイバポート２３、ファイバ近接器アレイ（ＦＣＡ）５２、平面導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２、追加的な平面導波路４１、４３及び４５、フロントエンド（ＦＥ）光学系５６含むＦＳＯ７４、分散素子６２、バックエンド（ＢＥ）光学系、ＢＳＥ６８、スイッチングミラーアレイ７２、制御回路７８、ＷＳＡ７５、出力ファイバポート６４、及び出力モニタリングファイバポート２５を含む。
【００８５】
本発明の好適な実施形態によれば、光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、好ましくは、出力タップ８０及び平面導波路４１をファイバ近接器５２内に作り込むことによって組み込まれ、それにより、タップ８０は、好ましくは、平面導波路４６の出力ファイバポート６４からの光パワーの約１０％を、平面導波路４１に結合し、該導波路は、多波長出力ビームを、自由空間内に出力して、図１の導波路３２、３４、３６、３８、４０、４２からの出力の中心軸と平行な中心軸を有するパターンで自由空間光学系７４内を伝播させる。
【００８６】
あるいは、出力ファイバのフィードバックモニタリングを伴う光スイッチング及びモニタリングシステムが、出力ファイバとモニタリングファイバとを、または、フェースプレートコネクタと出力ファイバポート６４からの光出力の約１０％を平面導波路４１に結合されているモニタリングファイバポート２１に結合するスプリッタまたはジャンパとを介して、融着あるいは接着することにより、外部に（光スイッチング及びモニタリングシステム１１の外部に）実装してもよい。平面導波路４１は、多波長ビームを、自由空間内に出力し、導波路３２、３４、３６、３８、４０からの出力の中心軸と平行な中心軸を有するパターンで自由空間光学系７４内を伝播させる。
【００８７】
光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、好ましくは、平面導波路４３に結合されている補助モニタリングファイバポート２３を含み、また好ましくは、多波長ビームを自由空間内に出力して、導波路３２、３４、３６、３８、４０、４１、４２、４３からの出力の中心軸と平行な中心軸を有するパターンで自由空間光学系７４内を伝播させ、それによって、補助的な多波長ビームを光スイッチング及びモニタリングシステム１１によってモニタできるようになっている。入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２上に見られない外部信号が補助的モニタリングファイバポート２３に入力することができ、また、光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、補助的モニタリングファイバポート２３に入力された多波長ビームの各波長のパワーをモニタし、且つ読み取るのに、及びそのようなデータを、図５Ａ及び図５Ｂに示すユーザインタフェース（ユーザＩ／Ｆ）ポート７７に出力するのに利用することができる。本明細書においては、１つ以上の補助的モニタ用ポートを同様の方法で設けることができることが意図されている。
【００８８】
自由空間光学系７４は、好ましくは、モニタリングファイバポート２１及び２３の２つの多波長ビームを位置決めして、平面導波路４２及び４３からモニタリングミラーアレイ７３の第２列（列Ｂ）に伝播させる。モニタリングミラーアレイ７３のλ１のミラーに割当てられたセル２６０は、（図４に示す）ミラープレート２６８を傾斜させ、該ミラープレートは、２つのモニタリングファイバポート２１及び２３から反射面２７０にλ１（２１）及びλ１（２３）が投影されており、電圧Ｖ（Ａ）、Ｖ（Ｂ）をモニタリングミラーアレイ７３の電極２７２に印加する制御回路７８によって傾斜されたミラープレート２６８は、モニタリングファイバポート２１または２３のいずれかからλ１を選択し（選択されなかった他のλ１は、導波路から離れた方向へ反射される）、選択されたλ１は、好ましくは、自由空間光学系７４を通る経路を戻った後に、特定の出力モニタリングファイバポート２５に関連する近接器導波路４５の中心に正確に到達する。
【００８９】
光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、入力ファイバポート１２〜２２からの１つの選択されたλ１を出力ファイバポート６４へスイッチングすると共に、入力ファイバポート１２〜２２からの残りの選択されなかったλ１をブロックすることができ、λ２〜λｎに対しても同様であり、且つまた、モニタリングファイバポート２１及び２３からの１つの選択されたλを出力モニタリングファイバポート２５へスイッチングすると共に、モニタリングファイバポート２１または２３からの残りの選択されなかったλ並びにモニタリングファイバポート２１及び２３からの他の全てのλをブロックすることができ、λ２〜λｎの個々に対しても同様である。出力モニタリングファイバポート２５は、好ましくは、ＭＥＭＳミラーアレイ７３（列Ｂ）によってスイッチングされた選択された単一の波長λを、自由空間光学系７４を通過した後に、受け取る。出力モニタリングファイバポート２５は、好ましくは、光強度モニタ７９に結合されている。
【００９０】
強度モニタ（光学測定装置）７９は、好ましくはフォトダイオードであり、好ましくは、モニタリングミラーアレイ７３（列Ｂ）によって切り替えられる波長λｎの強度レベルを測定し、一度に１つの波長を測定する。モニタリングミラーアレイ７３（列Ｂ）が波長λｎを選択して、出力モニタリングファイバポート２５に結合されている導波路４５へ該波長を経路指定する際、強度モニタ７９は、好ましくは、そのような波長λｎの強度を測定する。あるいは、強度モニタ７９は、どのような種類の光学測定装置であってもよく、例えば、多波長成分をスキャンし、波長帯域幅をスペクトル分析することによってＳ／Ｎ比を判断し、偏波依存特性を測定すること等により、１つ以上の波長の強度を測定することが可能な装置とすることができる。全ての波長分離された信号の光強度は、好ましくは、強度モニタ７９によってアナログまたはディジタルに変換されて、制御回路７８に供給され、該制御回路は、好ましくは、本明細書に記載されているようなスイッチングミラーアレイ７２を調節して、１つ以上の所定の基準に適合するように波長λｎの強度を調節する。
【００９１】
波長チャネル強度レベルの差の分解能に必要な時間が、強度調節に対して十分にあれば、他の形態の強度モニタリングも可能である。調節が、経年劣化及び環境影響に対応することだけを意図されている場合、処理測定時間は、比較的長くなる可能性がある。一方、スイッチ状態を初期化し、波長レベルで変化する偏波依存損失と偏波変動の組合せから生じるような強度レベルの過渡変化を補正し、振動に抗して安定化し、保護回路にアラーム信号を送り、及びネットワークの障害回復のためには、速いフィードバックが必要になる。また、光検出器７９を、他の入手可能なデバイスと置き換えることにより、光学的Ｓ／Ｎ比（ＯＳＮＲ）、中心波長またはビット誤り率等の他のパラメータを測定することができる。
【００９２】
また、本明細書においては、全てのまたは選択された数の入力及び出力ファイバポートのためのタップまたはスプリッタを含み、関連する平面導波路、自由空間光学系、ＭＥＭＳミラー等を含む光スイッチング及びモニタリングシステム１１の様々な構造が意図されている。
【００９３】
次に、本発明の別の実施形態による、強度モニタ及びフィードバック制御を伴う、１入力ポート×５出力ファイバポートつまり１×Ｎ（Ｎ＝５）光スイッチング及びモニタリングシステム１０．１の波長選択スイッチの機能ブロック図を示している図５Ａを参照する。光スイッチング及びモニタリングシステム１０．１においては、４０の波長が入力ポート（ＩＮ）１２に入り、４０の別々の波長λ１〜λ４０に分波３０２（ＤｅＭｕｘ）され、光クロスコネクト（ＯＸＣ）３０４が、該４０の波長をスイッチし、合波３０６（Ｍｕｘ）して、該４０の波長を該スイッチが選択した出力（Ｏｕｔ  １〜５）１３、１５、１７、１９、２１へ出力する。４０の波長入力及び４０の波長出力があるが、４０の波長出力は、光クロスコネクトスイッチ３０４によって選択されたように、出力ファイバポート（Ｏｕｔ  １〜５）１３、１５、１７、１９、２１に振り分けられる。各出力（Ｏｕｔ  １〜５）１３、１５、１７、１９、２１の光強度の約１０％は、５：１コンバイナ３１０にタップまたは分岐３０８（出力タップ）され、該コンバイナは、８０チャネルセレクタ３１２に結合されている。チャネルセレクタ３１２は、好ましくは、内部の４０波長、または外部の４０波長（Ａｕｘ．ＯＰＭ  Ｉｎ）２３のうちの１つの波長を選択して、そのような波長をフォトダイオード（ＰＤ）３１４へ送る。該フォトダイオードからの出力は、等化制御回路３１６及び／またはユーザインタフェース７７（ユーザｉ／ｆ）を通過する。等化制御回路３１６は、好ましくは、波長ごとの可変光減衰器（ＶＯＡ）３１８を制御し、該光減衰器は、１つ以上の所定の基準に適合するように波長伝送強度を調節する。スイッチコマンド７１は、入力から出力へのスイッチングのための波長選択、強度モニタリングのための波長選択及び／または強度モニタリングのために、ユーザインタフェース７７を介して外部のコントローラへ供給される。
【００９４】
次に、本発明の好適な実施形態による、強度モニタ及びフィードバック制御を伴う、５入力ファイバポート×１出力ファイバポートつまりＮ×１（Ｎ＝５）光スイッチング及びモニタリングシステム１０．２の波長選択スイッチの機能ブロック図を示している図５Ｂを参照する。光スイッチング及びモニタリングシステム１０．２においては、４０の波長が各入力ポート（ＩＮ  １〜５）１２、１４、１６、１８、２０に入り、４０の別々の波長λ１〜λ４０からなる５つのセットに分波３０２（ＤｅＭｕｘ）され、光クロスコネクト（ＯＸＣ）３０４が、該４０の波長を選択してスイッチし、合波３０６（Ｍｕｘ）し、該４０の選択された波長を出力（Ｏｕｔ）６４へ出力する。出力（Ｏｕｔ）６４の光強度の約１０％は、８０チャネルセレクタ３１２にタップまたは分岐（出力タップ３０８）される。チャネルセレクタ３１２は、内部の４０波長、または外部の４０波長（Ａｕｘ．ＯＰＭ  Ｉｎ）２３のうちの１つの波長を選択して、そのような波長をフォトダイオード（ＰＤ）３１４へ送る。該フォトダイオードからの出力は、等化制御回路３１６及び／またはユーザインタフェース７７（ユーザｉ／ｆ）を通過する。等化制御回路３１６は、対応する波長の可変光減衰器（ＶＯＡ）３１８を制御し、該光減衰器は、１つ以上の所定の基準に適合するように伝送強度を調節する。スイッチコマンド７１は、入力から出力へのスイッチングのための波長選択、強度モニタリングのための波長選択及び／または強度モニタリングのために、ユーザインタフェース７７を介して外部のコントローラへ供給される。
【００９５】
ユーザインタフェース７７は、好ましくは、光スイッチング及びモニタリングシステムから、及び、光スイッチング及びモニタリングシステムの外部へ、情報が流れることを可能にするインタフェースであり、このようなシステムの外部は、限定するものではないが、人間のオペレータ、内蔵コントローラ、ネットワーク管理システム及び／またはネットワーク警報システムを含む。情報は、限定するものではないが、波長ルーティング情報、強度モニタリングのための波長選択、入力から出力へスイッチされる波長、スイッチ状態、波長強度レベル、波長強度レベル設定等を含む。
【００９６】
図２及び図５における上記説明した光モニタリングシステムは、好ましくは、上記光スイッチング及びモニタリングシステムの内部にあり、全ての自由空間光学系及びこのようなスイッチからなるＭＥＭＳミラーを用いるという利点を有する。しかし、該スイッチの全ての出力信号をモニタリングするという利点を伴って、フォトダイオード７９が外部にあって、モニタリングファイバ２５（図２に示す）を介して該光スイッチング及びモニタリングシステムに結合されている、外部の光モニタリングシステムも可能である。
【００９７】
波長ごとの強度調節は、ハードウェアへの、図２及び図５に示す光強度モニタ及びタップ以外のわずかな追加で実現される。チャネル間のスイッチング及び伝送の最適化のために用いられるミラー７２が、出力強度の可変減衰のために追加的に用いられ、それにより、光スイッチング及びモニタリングシステム１１を介した波長ごとの可変伝送を実施する。このような可変減衰を実現するには、該スイッチの外部において、光チャネルの各々の多数の波長の各々に、独立した減衰器を必要とする。また、制御機能は、同じ制御回路７８に組込むことができる。
【００９８】
波長出力強度の可変減衰を実現するには、ビームと導波路の間に、２種類のミスアラインメントまたは不整合がある。まず、図６Ａを参照すると、該断面図は、本発明の好適な実施形態による波長成分ビーム１１０を導波路基板５２に光結合する際の不整合を示している。位置の不整合は、図６Ａの断面図に示すように、波長λｎのビーム１１０の中心軸１１２が、ファイバ近接器５２の導波路１１６の中心軸１１４からわずかにずれた場合に起きる。示唆的な該図は、図示されている波長λｎのビーム１１０及び導波路１１６の内部及び外部及び横方向界面での光場の滑らかな変化を示していない。さらに、図６Ａは、光学設計の典型的な目的である、２つのモード場が同じ幅を有するということを前提とする。スイッチングミラーアレイ７２（列Ａ）のわずかに傾斜するミラーλｎは、波長λｎのビーム１１０を意図的にずらして、またはミスマッチさせて、ファイバ近接器５２の導波路１１６に入れ、劣化した結合及び導波路１１６における波長λｎのビーム１１０の光強度の損失をもたらす。典型的な実施形態においては、結合は、１μｍの位置の不整合当たり約１ｄＢ減衰される。
【００９９】
一方、図６Ｂに示すように、波長λｎのビーム１１０の中心軸１１２及び１１４が、界面１１８で交わっているにも関わらず、ビームが、導波路１１６に対して角度的に傾斜している場合には、角度的な不整合が生じる。２つの複合場のｚ軸依存に起因する位相不整合が、界面における２つの場の間に生じるため、角度的な不整合は、結合を劣化させる。典型的な実施形態においては、結合は、１度の角度的なオフセット当たり約１ｄＢ劣化するが、この角度依存性は、光学系に強く依存する。ビームは、導波路と位置的に且つ角度的にミスマッチすることができることを認識すべきである。また、この不整合は、自由空間からファイバへの移行（近接器がない場合）及び該光システムの残りの部分によって定義されるビーム場で生じる可能性のあることを認識すべきである。
【０１００】
次に、光信号同士を近接させる、図１、図２及び図５のスイッチに含まれる光ファイバを利用する、ファイバ近接器１２０を図示している図７Ａを参照する。ファイバホルダ１２２は、精微なフォトリソグラフィ技術によって、図７Ａのファイバホルダ１２２内に示される概して平坦なパターンにおける、一連の、好ましくはＶ字状の溝（または、他の溝形状）でパターニングされている。シングルモードまたはマルチモードの光ファイバ１２４は、クラッディング１２７及びバッファ１２８によって囲まれているコア１２６を有している。この用途において、光ファイバ１２４は、保護バッファ１２８及びクラッディング１２７が剥がされており、または、コア１２６の近接線形配置を可能にするように、ファイバホルダ１２２の出力面４４に向かって縮まっている、またはテーパ状になっているクラッディング１２７を有する。典型的なコア及びクラッディングの直径は、それぞれ８．２μｍ及び１２５μｍである。数ある他の有利な特性の中で、近接したファイバコア間隔は、ファイバ間の“デッドスペース”の量を低減し、総体的なミラー傾斜レンジを増すということがある。テーパ状のファイバ１２４は、好ましくは、該テーパ状の端部が、自由空間光学系７４への移行部を形成する状態で、上記溝内に配置される。全ファイバ設計は、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、組合せ導波路の面倒な位置合わせや経路内エポキシ接合を省く。また、この設計は、平面導波路内で生じる偏波関連の影響も排除する。
【０１０１】
ファイバ近接器１２０は、広く離間した光ファイバ１２４と、図１及び図２のＷＳＳの近接して構成された自由空間光学系７４及び波長スイッチングアレイ７５とを整合させる。典型的には、多数のファイバ１２４が平らなリボンで束ねられている。ファイバホルダ１２２内のＶ字状の溝は、例えば、４０μｍの間隔を有する縮められたクラッディング１２８を保持する。各ファイバ１２４のコアは、約８μｍの比較的小さなサイズを有するが、外側のガラスクラッディングは、約１２５μｍのファイバ径をもたらす。一番外側のファイバ信号は、光軸から遠いためミラーの能力が弱いので、光軸に沿って配列された、本発明の自由空間光学系７４からなる単一のセットによって束ねることのできる多数のファイバは、このようなファイバ間の大きな間隔を伴う多数のファイバ信号を処理するのが困難である。また、以下により詳細に述べるように、これらのファイバと該ＭＥＭＳミラーアレイとの間には、かなりの光学倍率が必要であり、該ＭＥＭＳの設計及び機能は、ファイバ間隔を近接させたことの結果として、大幅に単純化される。
【０１０２】
次に、本発明の好適な実施形態による５×１のＷＳＳに含まれ、且つ図１、図２及び図５Ｂのスイッチに含まれている平面導波路を用いた光ファイバ近接器アレイ５２を概略的に示している図７Ｂを参照する。（図７Ａに示す）クラッディング１２７によって囲まれたコア１２６を有するシングルモード光ファイバ１２４は、ファイバ近接器５２に当接結合されている。図１に示す６×１スイッチ１０においては、６つの入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、２２及び出力ファイバ６４は、好ましくは、線形配列でファイバ近接器５２に光結合されており、また好ましくは、該光学系に隣接するファイバ近接器５２の出力面４４に信号を近接させて送るために、及びビームを線状に離間した格子状で平行に出力するために、入力ファイバポート１２〜２２及び出力ファイバ６４に光結合されている。図７Ｂを参照すると、ファイバ近接器５２は、入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０、６４間の間隔を縮めて、典型的なファイバ径である１２５μｍから、かなり縮められた間隔、例えば、３０または４０μｍ、好ましくは、スイッチ１０の拡大光学系及びミラーの最適な傾斜レンジにより適している５０μｍ以下にまで低減するために、好ましくは、ファイバ近接器５２内の入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０及び出力ファイバ６４に対応する湾曲形状の平面導波路３２、３４、３６、３８、４０及び４５を有する。導波路３２、３４、３６、３８、４０及び４５の各々は、好ましくは、それぞれ入力ポート１２、１４、１６、１８、２０及び出力ファイバ６４に結合されている。さらに、導波路３２、３４、３６、３８、４０、４１及び４５は、好ましくは、波長を自由空間に出力するように向け、好ましくは同一平面上にある中心軸を有するパターン状に伝播する共通平面に沿って伸びている。
【０１０３】
図７Ｂはさらに、ファイバ近接器５２内への出力タップ８０及び平面導波路４１の作製も開示しており、タップ８０は、好ましくは、平面導波路４５の出力ファイバポート６４からの光出力の約１０％を平面導波路４１に結合し、平面導波路４１は、多波長出力ビームを自由空間に出力し、好ましくは、自由空間内の図２の導波路３２、３４、３６、３８、４０、４５からの出力と同一平面にあり、該ビームが自由空間光学系７４を通過した後に、ミラーアレイ７３（列Ｂ）をモニタリングすることによってスイッチされる中心軸を有するパターン状で伝播させる。
【０１０４】
図２のファイバ近接器５２は、平面導波路４３に結合された補助モニタリングファイバポート２３を含んでもよく、ファイバ近接器５２は、好ましくは、多波長出力ビームを自由空間中に出力し、好ましくは、自由空間光学系７４内の導波路３２、３４、３６、３８、４０、４１からの出力と同一平面にある中心軸を有するパターンで伝播させ、それにより、外部の多波長ビームを、光スイッチング及びモニタリングシステム１１によってモニタできるようにする。入力ポート１２、１４、１６、１８、２０、２２にない外部信号が補助モニタリングファイバポート２３に入力することができ、光スイッチング及びモニタリングシステム１１は、補助モニタリングファイバポート２３上の多波長ビームの各波長の強度をモニタするまたは読み出すのに、及びそのようなデータを図５Ａ及び図５Ｂに示すユーザインタフェース（ユーザｉ／ｆ）７７に出力するのに、利用することができる。本明細書においては、追加的な補助モニタリングファイバポート２３を同様の方法で追加してもよいことが意図されている。
【０１０５】
本発明よりも多くの数のファイバを構成し、入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０及び出力ファイバ６４の光軸に沿って配列した場合、自由空間光学系７４に対する潜在的な制限が生じる。ファイバ近接器５２がない場合、追加的なファイバを付加すると、一番外側のビームは、中心光軸から遠いため、入力ファイバポート１６、１８間の好適な実施形態におけるミラーの能力が弱いので、このようなファイバ間の大きな間隔を伴う増大したファイバ信号をスイッチするのは困難になる。また、以下により詳細に述べるように、これらのファイバとＭＥＭＳミラーアレイとの間には、かなりの光学倍率が必要であり、ＭＥＭＳの設計及び機能は、ファイバ間隔を近接させたことの結果として、大幅に単純化される。
【０１０６】
次に、本発明の別の実施形態による１×５のＷＳＳに平面導波路が含まれる光近接器アレイ５３を概略的に示している図７Ｃを参照する。（図７Ａに示す）クラッディング１２７及びバッファ１２８によって囲まれているコア１２６を有するシングルモード光ファイバ１２４は、近接器５３に当接結合されている。図５Ａに示す１×５の波長選択スイッチ１０．１においては、１つの入力ポート１２及び５つの出力ファイバポート１３、１５、１７、１９、２１が、好ましくは、線形配列でファイバ近接器５３に光結合されており、好ましくは、光学系に隣接するファイバ近接器アレイ５３の出力面４４にこれらのビームを近接させて送るために、及びビームを線状に離間し格子状で平行に出力するために、ファイバ入力ポート１２及び出力ファイバポート１３〜２１に光結合されている。ファイバ近接器５３は、好ましくは、入力ファイバポート１２、１３、１５、１７、１９、２１間の間隔を近接させて、典型的なファイバ径である１２５μｍから、かなり縮められた間隔、例えば、３０または４０μｍ、好ましくは、スイッチ１１の拡大光学系及びミラーの最適なサイズ及び間隔により適している５０μｍ以下にまで低減するために、好ましくは、ファイバ近接器５３内に、湾曲形状の平面導波路３２、３３、３５、３７、３９、４７及び４９を有している。導波路３２、３３、３５、３７、３９、４７の各々は、好ましくは、それぞれ入力ファイバポート１２及び出力ファイバポート１３、１５、１７、１９、２１に結合されている。さらに、導波路３２、３３、３５、３７、３９、４７は、好ましくは、多波長ビームを自由空間に出力するように向け、好ましくは同一平面上にある中心軸を有するパターンで伝播する共通平面に沿って伸びている。
【０１０７】
図７Ｃはさらに、ファイバ近接器５３内への出力タップ８０及び平面導波路４９の作製も開示しており、タップ８０は、好ましくは、出力ファイバポート１３、１５、１７、１９、２１からの光出力の約１０％を、導波路３３、３５、３７、３９、４７を介して平面導波路４９に結合し、平面導波路４９は、多波長出力ビームを自由空間に出力し、好ましくは、自由空間内の導波路３２、３３、３５、３７、３９、４７からの出力と同一平面にあり、該ビームが自由空間光学系７４を通過した後に、ミラーアレイ７３（列Ｂ）をモニタリングすることによってスイッチされる中心軸を有するパターン状で伝播させる。反射したビームは、好ましくは、再び自由空間光学系７４を通り、信号を光検出器７９に案内する（図２には示されているが、図７Ｃには示されてはいない）出力導波路４５に入るもので、ファイバ近接器５３は、図５Ａのタップ３０８及び５：１コンバイナ３１０の機能を実行する。
【０１０８】
近接器５３は、平面導波路４３に結合された補助モニタリングファイバポート２３を含んでもよく、ファイバ近接器５３は、好ましくは、多波長ビームを自由空間内に出力し、好ましくは、自由空間光学系７４内の導波路３２、３３、３５、３７、３９、４７からの出力と同一平面にある中心軸を有するパターンで伝播し、それにより、外部の多波長ビームを、光スイッチング及びモニタリングシステム１０．１または１１によってモニタできるようにする。入力（Ｎ）にない外部信号が補助モニタリングファイバポート２３に入力することができ、光スイッチング及びモニタリングシステム１０．１または１１は、補助モニタリングファイバポート２３上の多波長ビームの各波長の強度をモニタまたは読み出すのに、及びそのようなデータを図５Ａ及び図５Ｂに示すユーザインタフェース（ユーザｉ／ｆ）ポートに出力するのに、利用することができる。本明細書においては、追加的な補助モニタリングファイバポート２３を同様の方法で追加してもよいことが意図されている。
【０１０９】
ファイバ近接器５２及び５３は、カリフォルニア州フレモント（Fremont, Calif.）のウェイブスプリッター社（WaveSplitter Technologies）から入手できるような従来のイオン交換技術によって容易に形成することができる。例えば、導波路３２、３４、３６、３８、４０、４１、４５、３３、３５、３７、３９、４７、４９は、このような信号経路にドープして、周囲のドープされていないガラスよりも高い屈折率を得ることにより形成され、これにより、光導波路として機能することができる。しかし、半楕円形状は、光学的に不利である。そのため、イオン交換の終了後、正イオンをガラス基板に引き付けて、ほぼ円形のドープ領域を生成するために、垂直方向の電界が基板に印加される。これらは、全ての側部がより低い屈折率のガラスによって囲まれた平面光導波路として機能する。平面導波路を形成するために、その他の方法も利用可能である。
【０１１０】
図７Ｂ及び図７Ｃのファイバ１２４は、ファイバ近接器５２及び５３の入力面１２７において、ファイバ近接器５２及び５３と位置合わせされる。好ましくは、ファイバの端面は、ファイバ１２４への後方反射を実質的になくすために、導波路に対して約８度傾けられる。その他の種類の近接器チップ及びファイバホルダ基板も利用可能であり、本明細書において意図されている。
【０１１１】
ファイバ近接器５２及び５３は、波長選択スイッチ１０及び１１の場合、好ましくは、比較的狭い拡散の平行な自由空間ビームを線形配置で生成する。多数のファイバが波長スイッチ１０及び１１に接続されている場合でも、これらのファイバは、たった約１ｍｍの全幅に近接される。この設計は、より短い焦点距離のレンズを可能にし、パッケージの全体のサイズをかなり低減する。また、環境ストレスに対しては、これまでに説明したシステムよりも信頼性があり、且つ非常に耐性がある。近接器がない場合には、波長選択スイッチ１０及び１１に接続されるファイバの数は、与えられたパッケージのサイズより制限されることとなる。
【０１１２】
フロントエンド光学系５６の一例が、図８の断面図に詳細に示されている。ファイバ近接器５２または５３の導波路によって出力される自由空間ビームは、平面であろうがファイバであろうが分散的であり、湾曲した場を形成する。この議論は、全てのビームが入力ビームであるかのように、すなわち、近接器から自由空間光学系に出力されるかのように説明する。ビームは、実際には、光学素子間に結合された光場である。その結果として、全く同じ原理が、最終的には、ネットワーク上への伝達のためにファイバ近接器５２または５３に再び入る出力ビームであるビームの原理にも当てはまる。
【０１１３】
ファイバ近接器５２または５３から出力されるビームは、コリメータレンズの湾曲した焦点面になるものを平坦化するために、像面平坦化レンズ２２０を介して波長選択スイッチに入る。像面平坦化レンズ２２０は、近接器から放射された多数の平行ビームのための平坦な焦点面を取り扱う。反対方向においては、像面平坦化レンズ２２０は、近接器内の導波路への良好な結合を確実にするために、近接器の端部４２に適合する平坦な焦点面及び平行ビームを生成する。
【０１１４】
多くの光学系においては、画像は、典型的に互いに平行ではないビームにより、湾曲した非平坦面上に形成される。画像撮像システム等の多くの用途においては、平坦な像面からのこのようなわずかな湾曲は、ほとんど知覚できず、重要ではない。しかし、自由空間光学系、平行シングルモードファイバ、小さな平行ビーム及び平坦なミラーアレイに基づく波長選択スイッチの場合、湾曲した画像は、結合効率を低下させる可能性がある。光学系が出力面４４に平坦な焦点面を形成し、それが帰路において、ファイバ近接器５２または５３の導波路端部に結像される場合、パフォーマンスは大幅に改善される。そのため、ファイバ近接器５２または５３内の入力導波路の端部は、ファイバ近接器５２または５３内の出力導波路の端部に結像され、シングルモード導波路への結合の効率は、画像品質に強く依存する。像面平坦化レンズがない場合には、光軸から離れているファイバに対して、焦点の誤差が著しく増加するため、２つ〜３つより多いファイバポートを有するＷＳＳを作ることが難しくなる。像面平坦化レンズ２２０は、好ましくは、負の焦点距離を有する光学素子として設計され、中心の光軸よりも周辺が厚い。周辺がより厚いこのガラスの基本的な機能は、通過するビームのフォーカスを遅らせることである。フォーカスが遅れることより、全てのビームに対して、別の場合に生じる湾曲した焦点ではなく、平坦な焦点面が生成される。像面平坦化レンズは、１枚玉レンズ、２枚玉レンズ、非球面レンズまたは他のレンズ構造として実施することができる。
【０１１５】
像面平坦化レンズは、追加的な制限がない場合、軸外のビームが、光軸から離れた法線から徐々に外れる角度で、平坦な焦点面に近づく光場を生成する。このような非垂直入射は、平坦な焦点面に垂直に配列されたファイバへの光結合を劣化させる。そのため、ビームが、平行に、且つ平坦な焦点面に垂直な方向に近づくように形成されている場合には、パフォーマンスをさらに改善することができる。平行ビームを生成するというこの効果は、テレセントリック性と呼ばれており、テレセントリック性は、長い焦点距離によって補助される。
【０１１６】
像面平坦化レンズ２２０の後、ビームは、好ましくは、凸レンズ２２６に接合された凹レンズ２２４からなるコリメート２枚球レンズ２２２を通過する。２枚球レンズ２２２は、メレスグリオ（Melles Griot）社から入手可能なＭｏｄｅｌ  ＬＡＩ−００３等の標準的なレンズとすることができ、該レンズは、優れたコリメート及び軸外性能を呈する。このアセンブリの有効焦点距離は、約１４ｍｍになる。コリメートレンズ２２２は、好適には像面平坦化レンズ２２２の後にあるように図示されているが、これらの位置は、性能の小さな変化を伴って、逆にすることができる。
【０１１７】
（厳格な要件ではないが）図１、図２、図４、図５の集積化したＷＳＳの全体的な挿入損を低減することの補助として、好ましくは、単純なくさび型とすることができるプリズム２２８が、コリメートレンズ２２２と分散素子６２との間に配置される。プリズム２２８は、分散素子６２によってもたらされる非点収差を予め補正する。プリズムのウェッジ角度及びプリズムが作られるガラスの種類は、楕円形状（または、非点収差）ビームを生成できるようにする。プリズム２２８が、共通の光学ガラスで構成されている場合、ウェッジ角度は、典型的には、本発明のために考慮されている分散素子６２の種類を補正するために、２５度程度である。楕円率は、分散素子の好ましくない副作用である同じ楕円率の影響を弱める。プリズム及び回折格子の最終的な結果は、該システムの残りの光学素子によって有効に処理することができ、最終的に、シングルモードファイバの小さなコアに高効率で再結合することのできる歪みのない光ビームである。像面平坦化レンズ２２０、コリメート２枚球レンズ２２２及びプリズム２２８は、まとめて及び個別にフロントエンド光学系５６と呼ばれている。
【０１１８】
次に、本発明の例示的な実施形態による、λ（ｎ）チャネルＭＥＭＳミラー（列Ａ）と、５つの入力ファイバポートからの５つの入射ビームの前面図を示している図９Ａを参照する。ミラーアレイのミラー７２及び（図９Ｂに示す）ミラー７３は、好ましくは、矩形の２次元配列で（図４に示す）単一の基板２６４内に形成され、該ミラーは、スイッチングまたはモニタリング寸法及び波長寸法で配列される。（図４に示す）典型的なミラー反射面２７０は、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃの平面図に示されており、好ましくは、ｘ軸方向に約２００μｍの寸法を、ｙ軸方向には約２５０μｍの寸法を有するスイッチングミラーアレイ７２（列Ａ）を含む。光学系は、好ましくは、入力ファイバポート１２〜２２からのλ（ｎ）を表す５つの楕円形状スポット３２０で、スイッチングミラーアレイ７２の各ミラーを照射するように設計されている。上述したように、例えば、スイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーは、ＢＳＥ６８を介してλ１のミラー面に投影された、５つ全ての入力ファイバポート１２〜２０からのλ１（１２）〜λ１（２０）を有し、スイッチ１０または１１のスイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーを傾斜させることにより、１つの選択されたλ１（１２〜２０）を、入力ファイバポート１２〜２０から出力ファイバポート６４へスイッチし、入力ファイバポート１２〜２０からの残りの選択されなかったλをブロックし、λ２〜λｎの場合も同様である。加えて、（図９Ｃ及び図１２に詳しく示すように）５つの楕円形状スポット３２０が、重なって図示されている。スポット３２０で表すλ１（１２）〜λ１（２０）は、好ましくは、ｘ軸上に約１００μｍの直径を、ｙ軸上には１５０μｍの直径を有する。スイッチングミラーアレイ７２のＭＥＭＳミラーは、好ましくは、約１０ｍｍ（図２のページ内に向かう）ｘ軸方向に及んでいる。本明細書においては、スイッチングミラーアレイ７２に対しては、他の寸法及び／または形状も実現可能であることが意図されている。
【０１１９】
次に、本発明の例示的な実施形態による、第２のチャネルＭＥＭＳミラー（列Ｂ）及び２つのモニタリング入力ファイバポートからの２つの入射ビームの前面図を示している図９Ｂを参照する。（図４に示す）典型的なミラー反射面２７０が、図９Ｂの平面図に示されており、モニタリングミラーアレイ７３（列Ｂ）の典型的なミラーは、好ましくは、ｘ軸方向に２００μｍの寸法を、ｙ軸方向には２５０μｍの寸法を有する。光学系は、好ましくは、２つの楕円形状スポット４２０で、モニタリングミラーアレイ７３の各ミラーを照射するように設計されている。前述したように、例えば、モニタリングミラーアレイ７３のλ１ミラーは、ＢＳＥ６８を介してλ１ミラー面に投影される２つのモニタリングファイバポート２１からのλ１（２１）及びλ１（２３）を有し、モニタリングミラーアレイ７３のλ１ミラーを傾斜させることにより、スイッチ１１は、１つの選択されたλを、モニタリングファイバポート２１または２３から出力モニタリングファイバポート２５へスイッチし、モニタリングファイバポート２１及び２３からの残りの選択されなかったλ並びにモニタリングファイバポート２１及び２３からのその他のλをブロックする。また、２つの楕円形状スポット４２０は、重なって図示されてはいないが、スポット４２０は、モニタリングミラーアレイ７３の各ミラー上で互いに重なっていてもよい。スポット４２０で表すλ１（２１）〜λ１（２３）は、好ましくは、ｘ軸上に約１００μｍの直径を、ｙ軸上には１５０μｍの直径を有する。モニタリングミラーアレイ７３のＭＥＭＳミラーは、約１０ｍｍ（図２のページ内に向かう）ｘ軸方向に及んでいる。本明細書においては、モニタリングミラーアレイ７３に対しては、他の寸法も実現可能であることが意図されている。
【０１２０】
次に、本発明の好適な実施形態によるＭＥＭＳミラー７２（列Ａ）の前面図を、５つの入力ファイバポートからの５つの入射ビームと共に示している図９Ｃを参照する。前述したように、例えば、スイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーは、セグメント化されたプリズム型ＢＳＥ６８を介してλ１のミラー面に投影された５つ全ての入力ファイバポート１２〜２０からのλ１（１２）〜λ１（２０）を有し、スイッチ１０または１１のスイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーを傾斜させることにより、１つの選択されたλ１（１２〜２０）を、入力ファイバポート１２〜２０からファイバ出力ポート６４へスイッチし、入力ファイバポート１２〜２０からの残りの選択されなかったλ１をドロップし、以下、λ２〜λｎの場合も同様である。５つの入射ビームλ１（１２〜２０）は、好ましくは、重なって図示されている。
【０１２１】
次に、図１０を参照すると、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図が示されており、Ｎ×１波長選択スイッチを実現する別の従来の装置が描かれている。図１０の波長選択スイッチは、ビームをＭＥＭＳミラーアレイ上にフォーカスするＢＳＥを含んでいない。代わりに、図１０の波長選択スイッチは、バックエンド光学系にシンプルなレンズを用いる。このような実施形態は、図１０の波長選択スイッチを、単一のＮ×１または１×Ｎの構造に制限し、他の図面に示すような、単一パッケージにおける多数のＮ×１または１×Ｎのスイッチの使用を不可能にする。また、図１０の波長選択スイッチは、ＦＣＡ及びＦＥ光学系の代わりに、ファイバコリメータレンズアレイ（ＦＣＬＡ）５０２を採用している。ＦＣＬＡ５０２は、小さなコリメートレンズ５０４を、各ファイバの出力に配置している。ＦＣＬＡ５０２とコリメートレンズ５０４のこの組合せは、各ファイバが、位置合わせ仕様の様々な要求に伴って変化する、専用のコリメートレンズ５０４を必要とするため、特に、より多くのファイバが付加される場合、システムのコスト及び複雑性を概して増加させてしまう。
【０１２２】
次に、図１１を参照すると、典型的な単一列のＭＥＭＳミラーアレイλ１〜λｎが図示されており、回転の主軸５０６及び随意の副軸５０８が示されている。好適な実施形態における各１×ＮまたはＮ×１スイッチは、このような１つの列を用いる。単一のＭＥＭＳチップは、いくつかのこのような列を有することができる。
【０１２３】
次に、図９Ａ及び図９ＣのＭＥＭＳミラーの３次元の概略図を示している図１２を参照する。図１２に示すように、入力／出力ファイバ１〜７からの光ビーム及び該ファイバへの光ビームは、好ましくは、全て、（図１、図２及び図９Ｃに示すような）ＢＳＥ６８によって、スイッチングミラーアレイ７２上へ重なって案内される。７つの入力ファイバポートへのまたは該入力ファイバポートからの７つの入射ビームは、好ましくは、重なって図示されている。λｎのミラーの主軸５０６周りの回転は、選択されたλｎを反射させることにより、このような選択されたλｎを（図１及び図２に示す）出力ファイバ６４に結合し、その結果、このような回転が、どのλｎがモニタリングまたはスイッチングのために選択されるかを決定するということを正しく認識すべきである。さらに、重なっているスポット３２０は、より多くのスイッチングミラーアレイ７２の表面積を利用できるようにし、スイッチングミラーアレイ７２の反射面の欠陥に関するより大きな裕度を可能にする。
【０１２４】
次に、図１３を参照すると、Ｎ×１スイッチを表す、６入力ポート×１出力ファイバポートの波長選択スイッチの概略図が示されており、図１に示す本発明の好適な実施形態の別の例が描かれている。この図は、フロントエンド光学系（ＦＥ）５６、分散素子６２、バックエンド光学系（ＢＥ）６６、ＢＳＥ６８を含み、且つ図１０のコリメートレンズ５０４を省いた全ての自由空間光学系（ＦＳＯ）７４を共用する本発明の能力を強調している。
【０１２５】
次に、本発明の実施形態による波長選択スイッチの３次元の概略図を示している図１４を参照する。図１４の波長選択スイッチは、図１及び図２に記載されている参照符号で本発明のＮ×１または１×Ｎの実施形態を表すことも可能である。
【０１２６】
次に、同じパッケージ内にマニホールドまたはマルチパッケージ型スイッチを形成するＢＳＥベースの構造を備えたデュアル波長選択スイッチ１２の概略図を示している図１５を参照する。マニホールド、一緒にパッケージされた及びマルチパッケージという用語は、本明細書においては、一緒にパッケージされ且つ光学系を備える１つ以上の光スイッチと同じ意味で用いられる。図１５は、同じパッケージ内にマニホールドまたはマルチパッケージ型スイッチを形成する本発明のＢＳＥベースの構造の利点を説明するために、図１及び図１３（１×Ｎのスイッチ１０）と同じ断面図を用いており、各ミラーが、１つのマニホールドまたはマルチパッケージ型スイッチ及び入力／出力ファイバ（ファイバマネジメント用取付具）専用になっており、各ファイバが１つのマニホールドまたはマルチパッケージ型スイッチ専用になっているが、（フロントエンド光学系（ＦＥ）５６、分散素子６２、バックエンド光学系（ＢＥ）６６、ビーム案内素子（ＢＳＥ）６８を含む）ＦＳＯ７４、ベースプレート、ハウジング、ＦＣＡ５２、ＭＥＭＳ制御回路７８、共通ＭＥＭＳアレイの再利用及び共用の便益は得ている。ミラーの追加的な列７２．１を、現在あるスイッチングミラーアレイ７２に追加し、追加的な導波路をＦＣＡ５２に追加し、さらに追加的なファセットをＢＳＥ６８に追加することにより、デュアルまたは第２のＮ×１のスイッチ１０．３が画成され、図１５の左下及び右上に図示されている。図１５の波長選択スイッチ１０及び１０．３は、互いに無関係に作動する（すなわち、これらの光路は、互いに影響し合わず、また、このようなスイッチは、独立したスイッチングが可能である）と共に、同じハウジング及び共通の部品を共用している。ＢＳＥ６８は、光ビームを任意の角度で屈折させることが可能であり、それに伴って、多数のミラー列上のλｎのための多数の案内ポイントが存在することを可能にすることを認識すべきである。図１５は、１つの波長λｎの断面図を示し、図示されている各ＭＥＭＳミラーが、該ページから出て来るミラーからなる列を表し、各ミラーは、分散素子６２によって分離され、且つＢＳＥ６８によって位置決めされる異なる波長λｎに対応する。
【０１２７】
この図は、２つの独立したスイッチ１０及び１０．３を描いているが、このコンセプトは、さらなるＭＥＭＳミラー７２からなる列、ＦＣＡ５２の導波路及びＢＳＥ６８のファセットを追加することにより、３つの、４つのまたは任意の数のスイッチにも容易に拡大適用することができる。必要に応じて、パッケージ内の各Ｎ×１または１×Ｎスイッチは、Ｎ＝１までの異なる値の‘Ｎ’を有することができる。また、Ｎ×１または１×Ｎの任意の組合せで構成されたスイッチも、外部のファイバリングを変更することにより、用いることができる。このことは、任意の数の光線を任意の角度で屈折させるＢＳＥ６８の能力によって全て可能であるが、増加するスイッチの数のある時点では、ＢＳＥ６８は、実行不可能なほど複雑になる可能性がある。
【０１２８】
多数の内部のＮ×１または１×Ｎスイッチによる共通部品の使用は、独立して作り且つパッケージングした多数のスイッチを含む解決策と比較した場合に、物理的サイズ、熱出力、電力消費、製造の容易さ及び材料コスト並びに人件費の有利性を可能にする。
【０１２９】
図１６は、図１０のレンズレット５０４を備えたＦＣＬＡベースの光学系と組み合わせた、図１５のスイッチのＢＳＥベースの構造の変形例を示している。該ＢＳＥ構造は、この種の光入力及び図１、図２及び図１５に示すＦＣＡ５２及びＦＥ５６と共に用いることができる。このアプローチの利点は、ＢＳＥ６８の複雑性が著しく低減されるということである。
【０１３０】
次に、本発明の利点の概略図を示している図１７Ａ及び図１７Ｂを参照する。図１７Ａは、４つの１×Ｎ及び４つのＮ×１の波長選択可能スイッチで形成された、４入力ファイバ×４出力ファイバの光スイッチを概略的に示す従来技術である。これは、電気通信業界で用いられている共通スイッチ構造である。図１７Ｂは、同じ４×４スイッチ１２の概略図であるが、図１５の本発明の実施形態を利用しており、２つのスイッチが同じデバイス内に一緒にパッケージされている。図１７Ｂに示すスイッチは、図１７Ａの“デバイス当たり１つのスイッチ”と比較して、図１５の説明で挙げた利点を用いている。どちらの図も４×４スイッチを示しているが、このコンセプトは、どのような値のＭ×Ｎにも容易に拡大適用することができる。同様に、図１７Ｂは、各デバイス内の２つのスイッチを示し、どのような数のスイッチも、本発明のコンセプトを用いて組み合わせることができる。イーストウエストデュアルリング（East-West dual rings）等の多数の光スイッチを使用する他の電気通信構成も、本発明の実施形態から恩恵を受けることができる。
【０１３１】
図１８Ａは、本発明の追加的な態様及び利点の概略図である。この実施形態において、ＢＳＥ６８は、ビームを、ミラーからなる２つの列に向けるプリズムで構成されている。低い方の列のスイッチングミラーアレイ７２は、図１５に示すような５×１の信号をスイッチするのに用いられる。上の方の列のモニタリングミラーアレイ７３は、２×１のモニタリングビームを独立したスイッチとしてスイッチするのに用いられる。この２×１モニタリングスイッチの出力は、集積化した光強度モニタ（ＯＰＭ）として機能する光検出器７９に向けられる。アレイ内の各ミラー７３を順次スイッチングして、選択したビームを光検出器７９へ送ると共に、他の全ての波長をドロップすることにより、このようなスイッチは、短期間に、モニタリングファイバポート２１の全ての波長の光強度を得る。光スイッチング及びモニタリングシステムは、２つのファイバポート２１及び２３を順次モニタリングすることが可能であることが意図されており、このコンセプトは、任意の数のモニタ用ポート及び／または波長にも拡張可能である。モニタリングファイバポート２１の各波長は、モニタリングミラーアレイ７３を補正角度に傾斜させて、この光をタップ８１から出力モニタリングファイバポート２５に結合することによって、１度に１つモニタされ、出力ファイバポート６４からのタップされた信号は、モニタリングファイバポート２１に結合される。１つのＷＳＳをファイバスイッチとして用い、その他のＷＳＳをＯＰＭ用のチャネルセレクタとして用いることの重要な利点は、光強度フィードバックループの“センサ”及び“アクチュエータ”が共に同じモジュール内に含まれており、上述したように内部部品の再利用から恩恵を受けるということであることを正しく認識すべきである。
【０１３２】
次に、図１８Ｂを参照すると、ＢＳＥ６８によってもたらされる設計上の柔軟性を説明する、図３Ａの好適な実施形態の物理的な図が示されており、このようなＢＳＥ６８は、変化していく屈折角（ファセット角）を有するように作られる。５つの入力ファイバ波長、２つの入力モニタファイバ波長、１つの出力モニタリングファイバ波長及び１つの出力ファイバ波長モデルの場合の偏向のファセット角は、好ましくは、１６．１度、１３．３度、６．１度、２．８度、０．００度、−２．８度、−５．７度、−６．５度、−７．９度である。この例において示した角度は、図１８Ａに示す５×１プラス２×１の実施形態に対応する。ＢＳＥ６８は、好ましくは、バックエンド光学系６６からの波長分離されたビームを屈折させて、全てのλｎビームをスイッチングミラーアレイ７２、モニタリングミラーアレイ７３のλｎのミラーにフォーカシングするか、あるいは、いくつかのλｎビームを１つのミラーに、その他のλｎビームを他のミラーまたは異なる列のミラーにフォーカシングするかに関わらず、各セグメント６８．１〜６８．９の屈折率に基づいて、このようなビームをスイッチングミラーアレイ７２及びモニタリングミラーアレイ７３に案内する。ＢＳＥ６８は、好ましくは、各入力ポート１２、１４、１６、１８、２０、２２からのλｎを、λｎに割当てられた（図９Ｃに示すような）スイッチングミラーアレイ７２のλｎのミラーへ屈折させ、且つ各入力ポート２１及び２３からの各λｎを、モニタリングミラーアレイ７３のλｎのミラーへ屈折させる。例えば、好ましくは、スイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーは、ＢＳＥ６８を介してλ１のミラー面に投影される全ての入力ファイバポート１２〜２２からのλ１（１２）〜λ１（２２）を有し、ＭＥＭＳスイッチングミラーアレイ７２のλ１のミラーを傾斜させることにより、波長選択スイッチ１０は、好ましくは、１つの選択されたλ１（１２〜２２）を入力ファイバポート１２〜２２から出力ファイバポート６４へスイッチし、入力ファイバポート１２〜２２からの残りの選択されなかったλ１をブロックし、以下、λ２〜λｎの場合も同様である。この例において、スイッチングミラーアレイ７２の各λｎのミラーは、好ましくは、全て波長λｎで、このようなミラーの面に同時に投影される５つの入力ビームを有し、これら５つのビームは、好ましくは、それぞれ入力ファイバポート１２、１４、１６、１８、２０から自由空間光学系７４によって分波されてフォーカシングされる。また、好ましくは、モニタリングミラーアレイ７３のλ１のミラーは、ＢＳＥ６８を介してλ１のミラー面に投影される、入力モニタリングファイバポート２１及び２３からのλ１（２１）及びλ１（２３）を有し、ＭＥＭＳモニタリングミラーアレイ７３のλ１のミラーを傾斜させることにより、波長選択スイッチ１０は、好ましくは、１つの選択されたλ１（２１〜２３）を入力モニタリングファイバポート２１及び２３から出力モニタリングファイバポート２５へスイッチし、且つ入力モニタリングファイバポート２１及び２３からの残りの選択されなかったλ１をブロックし、以下、λ２〜λｎの場合も同様である。
【０１３３】
図１９Ａを参照すると、組み合わせスイッチに図１８ＡのＯＰＭを加えた実施形態が、今度は、図１０に示すようなＦＣＬＡ５０２とレンズレット５０４を備えて図示されている。
【０１３４】
次に、図１９Ｂを参照すると、任意の屈折角を有するＢＳＥを作製することにより、ＢＳＥ６８によってもたらされる設計上の柔軟性を説明する、図３Ａ及び図１８Ｂの変形例が示されている。この例で示されている角度は、図１９Ａに示す５×１プラス２×１の実施形態に対応する。図３Ａ、図１８Ｂ及び１９Ｂから、ＢＳＥ６８は、本発明の様々な実施形態及び変形例に対する屈折を実現するために、任意のセットのプリズムを用いて設計することのできる汎用的な構成要素であることを認識すべきである。“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光学的構造も適応させることができ、また、Ｎ×１または１×Ｎの任意の組合せのスイッチも、ＢＳＥ６８のファセットの数及び／またはこれらの屈折角を変更することにより、適応させることができる。
【０１３５】
次に、図２０を参照すると、スイッチングミラーアレイ７２が、上部のスイッチの６つの出力ファイバポートの各々のためのタップ８１を有する１入力、６出力の光スイッチを作動させる、図１６のスイッチの変形例が図示されている。制御ループの目的で、全ての出力ファイバに関する強度をモニタするために、各出力ファイバポートは、タップ８１を用いてタップされて、第１の上部のスイッチと一緒にパッケージングされた、６入力、１出力の下部のスイッチへ供給される。該６入力、１出力のスイッチは、モニタリングのために、この出力を選択して、光検出器７９へ送る。図示されてはいないが、同じコンセプトは、“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光構造を用いたＷＳＳ、及び任意の数のファイバにも適用することができる。
【０１３６】
次に、図２１を参照すると、パワーコンバイナ（power combiner）５０８が用いられている、図１９Ａのスイッチの変形例が示されており、パワーコンバイナは、それぞれタップ８１を用いてタップされて該パワーコンバイナ５０８へ供給され、該パワーコンバイナ５０８を用いてモニタリングファイバポート２１に選択的に結合される、６つの出力ファイバポートからの全ての波長を混合するのに用いられている。この実施形態において、該光スイッチング及びモニタリングシステムは、図２０の実施例よりも少ないポートを有し、できる限り、部品の数を低減して、設計を単純化している。図示されてはいないが、同じコンセプトは、“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光構造を用いたＷＳＳ、及び任意の数のファイバにも適用することができる。
【０１３７】
次に、本発明の別の実施形態を図示している図２２Ａを参照する。図２２Ａにおいて、独立したスイッチのうちの１つは、Ｍ個の入力を受け入れて、第１のスイッチングミラーアレイ７２の１つの列にフォーカシングするように構成されている。スイッチングミラーアレイ７２の各ミラー（波長ごとに１つのミラー）は、固定（静止）ミラー５１０への反射のために、入力のうちの１つを選択するように傾斜し、固定ミラーは、ＢＳＥ６８上に直接パターン化することができ、あるいは、該システムの他の箇所に配置することができる。固定ミラー５１０は、ビームを、第２のスイッチングミラーアレイ７２．１の１つの列へ反射させる。第２のスイッチングミラーアレイ７２．１の各ミラーは、ビームを、Ｎ個の出力のうちの選択された１つに投影するのに必要な角度に傾斜させる。この結果、該システムは、いずれかの入力をいずれかの出力に結合することができるため、Ｍ入力×Ｎ出力のスイッチとして機能する。図示されてはいないが、同じコンセプトは、“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光構造を用いたＷＳＳ、及び任意の数のファイバに適用することができる。本発明のこの別の実施形態は、本発明における各波長が１度に１つの出力ファイバを介してのみ該ユニットから出ることができるため、米国特許第６，０９７，８５９号明細書（Ｓｏｌｇａａｒｄ等）に記載されているＭ×Ｎ光スイッチとは異なる。参照したＳｏｌｇａａｒｄの特許においては、該Ｍ×Ｎスイッチは、同じ波長に対して、多数の入力・出力間経路を確立するが、本発明は、例えば、より少ないミラー列を用いたより単純な設計を教示している。
【０１３８】
また、光路内に２つのミラーを組込んだ本発明及び他の発明においては、米国特許第６５４３２８６号明細書（Ｇａｒｖｅｒｉｃｋ等）、同第６，７０５，１６５号明細書（Ｇａｒｖｅｒｉｃｋ等）及び同第６，９６１，２５７号明細書（Ｇａｒｖｅｒｉｃｋ等）に記載されているような、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いてミラーを駆動する場合、追加的効果を得ることができる。経路内の２つのミラーの各々を、相補的なパルス列で作動させることにより、該ミラーの機械的振動によって引き起こされるいかなる挿入損（ＩＬ）リップルも低減することができる。このことは、一方のミラーにおける何らかの機械的振動を、他方のミラーと１８０度位相をずらすことになり、該光信号中のＩＬリップルを相殺する。
【０１３９】
次に、図２２Ａと同じＭ×Ｎスイッチング機能を実現する本発明の別の実施形態を示しれている図２２Ｂを参照する。この実施形態には、静止ミラーがない。その代わりに、入力側スイッチが、Ｎ×１として構成されており、出力側が１×Ｎとして構成されている。第１のスイッチの出力は、ファイバ接着、ファイバ近接器８３を介したジャンパ、導波路のオンチップパターニング等のいずれかにより、第２のスイッチの入力に結合されている。図示されてはいないが、同じコンセプトは、“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光構造を用いたＷＳＳ、及び任意の数のファイバにも適用することができる。本発明のこの別の実施形態は、本発明における各波長が１度に１つの出力ファイバを介してのみ該ユニットから出ることができるため、米国特許第６，０９７，８５９号明細書（Ｓｏｌｇａａｒｄ等）に記載されているＭ×Ｎ光スイッチとは異なる。参照したＳｏｌｇａａｒｄの特許においては、該Ｍ×Ｎスイッチは、同じ波長に対して、多数の入力・出力間経路を確立するが、本発明は、例えば、より少ないミラー列を用いたより単純な設計を教示している。
【０１４０】
次に、本発明の別の実施形態を示している図２３を参照する。図２３において、該スイッチは、２つの同一の、独立したスイッチとして構成されている。この実施形態において、第１及び第２のスイッチングミラーアレイ７２及び７２．１は、同期して動くように作動する。図示されてはいないが、同じコンセプトは、“ＦＣＡ”に“ＦＥ”を加えたタイプの光構造を用いたＷＳＳ、任意の数のファイバ、任意の数の一緒にパッケージングされたスイッチ、及び任意のポート指定（入力対出力）に適用することができる。
【０１４１】
従って、上記の説明に関しては、サイズ、材料、形状、形態、位置、機能、及び動作、組立て及び使用の方法の変形例を含む、本発明の部材に対する最適な寸法関係は、本発明に包含されることが意図されていることを理解すべきである。また、１×５または５×１光波長選択スイッチに関して説明したが、本コンセプトは、１×Ｎ、Ｎ×１またはＮ×Ｎ等の他のファイバ数にも適用可能である。
【０１４２】
開示し、且つ特許請求の範囲に記載した本発明は、本明細書に開示されているアセンブリの様々な変更例、及び適当な等価物に関連し、また、いずれかの特定のファイバ数または波長数の光波長選択スイッチに関するものではない。本発明を、波長選択スイッチに関して説明してきたが、本発明の光学系のほとんどは、波長分散素子を含まない白色光光スイッチに適用することができる。本発明に対しては、可動マイクロミラーが特に有利であるが、異なる位置及び／または方向に電気的に作動させて、本発明のビームスイッチングに影響を与えることのできる他のタイプのＭＥＭＳミラーも可能である。
【０１４３】
上記の説明及び図面は、本発明の例示的な実施形態を備えている。従って、本発明の例示的な実施形態を記載しているため、当業者は、開示が例示的なものであり、種々の他の代替、適応及び変更が、本発明の範囲内で可能であることに留意すべきである。本発明に関連する当業者には、上記の説明及び関連する図面にある教示の利益を有する、本発明の多くの変更及び他の実施形態が思い浮かぶであろう。本明細書においては、特定の用語を用いることができるが、これらの用語は、一般的且つ説明的な意味でのみ用いられており、限定のためのものではない。従って、本発明は、本明細書に示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図１】
2010509639.tif 000003
【図２】
2010509639.tif 000004
【図３Ａ】
2010509639.tif 000005
【図３Ｂ】
2010509639.tif 000006
【図４】
2010509639.tif 000007
【図５Ａ】
2010509639.tif 000008
【図５Ｂ】
2010509639.tif 000009
【図６Ａ】
2010509639.tif 000010
【図６Ｂ】
2010509639.tif 000011
【図７Ａ】
2010509639.tif 000012
【図７Ｂ】
2010509639.tif 000013
【図７Ｃ】
2010509639.tif 000014
【図８】
2010509639.tif 000015
【図９Ａ】
2010509639.tif 000016
【図９Ｂ】
2010509639.tif 000017
【図９Ｃ】
2010509639.tif 000018
【図１０】
2010509639.tif 000019
【図１１】
2010509639.tif 000020
【図１２】
2010509639.tif 000021
【図１３】
2010509639.tif 000022
【図１４】
2010509639.tif 000023
【図１５】
2010509639.tif 000024
【図１６】
2010509639.tif 000025
【図１７Ａ】
2010509639.tif 000026
【図１７Ｂ】
2010509639.tif 000027
【図１８Ａ】
2010509639.tif 000028
【図１８Ｂ】
2010509639.tif 000029
【図１９Ａ】
2010509639.tif 000030
【図１９Ｂ】
2010509639.tif 000031
【図２０】
2010509639.tif 000032
【図２１】
2010509639.tif 000033
【図２２Ａ】
2010509639.tif 000034
【図２２Ｂ】
2010509639.tif 000035
【図２３】
2010509639.tif 000036
【国際調査報告】
2010509639.tif 000037