(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳモジュールの位置を高精度に調整することができる波長選択スイッチを提供する。【解決手段】ベース１の上面１ａにピン７ａ，７ｂとピン７ｃとを設ける。ピン７ａ，７ｂは分光方向に沿って設けられている。ピン７ｃとＭＥＭＳモジュール６の側面６ｃとの間に板５０を挟んでＭＥＭＳモジュール６の分光方向の位置決めを行なう。位置決めの際、ＭＥＭＳモジュール６をピン７ａ，７ｂに沿って分光方向へ動かすことができる。【選択図】図２
2007178523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を分光する回折格子と、
前記回折格子によって分光された光を入射して所定位置に集光させる集光光学系と、
前記所定位置に配置され、前記集光光学系を介して入射した光を偏向する複数の偏向素子を有する偏向部材と、
前記回折格子、前記集光光学系及び前記偏向部材が配置されるベースと、
前記偏向部材の前記回折格子又は前記集光光学系に対する位置を調整する偏向部材位置調整部材と
を備えている波長選択スイッチにおいて、
前記偏向部材位置調整部材は、前記回折格子の分光方向の前記偏向部材の基準位置を決める位置決め部材と、前記分光方向へガイドするガイド部材とを有することを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記位置決め部材及び前記ガイド部材は前記ベースの上面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の波長選択スイッチ。
【請求項３】
前記ベースの上面は前記回折格子の溝と直交し、
前記偏向部材は前記ベースの上面に直角で分光方向に平行な垂直面と、前記ベースの上面に接触し、前記ベースの上面及び分光方向に平行な面とを有することを特徴とする請求項２記載の波長選択スイッチ。
【請求項４】
前記位置決め部材及び前記ガイド部材は前記ベースの上面に対して垂直な前記ベースの側面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記ベースの側面は前記回折格子の溝に平行であり、
前記偏向部材は前記ベースの側面及び分光方向に平行な垂直面と、前記ベースの側面に直角で分光方向に平行な面とを有することを特徴とする請求項４記載の波長選択スイッチ。
【請求項６】
前記偏向素子はミラーであり、このミラーは前記回折格子の溝に対して平行な軸の周りへ回転可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の波長選択スイッチ。
【請求項７】
前記ミラーは前記回折格子の溝と平行に延びる形状であることを特徴とする請求項６記載の波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は波長選択スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射した光を分光するグレーティングと、グレーティングによって分光された光を入射して所定位置に集光させる集光光学系と、所定位置に配置され、集光光学系を介して入射した光を偏向するＭＥＭＳモジュールと、グレーティング及び集光光学系が配置されるベースとを備えている波長選択スイッチが知られている（下記特開２００５−９１９１０号公報参照）。波長選択スイッチとは、波長多重されている光信号の伝送経路の切換えを各波長毎に行う光スイッチである。
【０００３】
ＭＥＭＳモジュール等の各光学部品を設計時に決められたベース上の位置に配置する。すなわち、ベースに設けられた孔に各光学部品に設けられたねじ穴を一致させる。その後、ベースの孔にねじを通し、そのねじを各光学部品のねじ穴にねじ込んで各光学部品をベースに固定する。
【特許文献１】特開２００５−９１９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の波長選択スイッチでは、グレーティングの製造誤差や集光光学系の収差等によって、グレーティングや集光光学系とＭＥＭＳモジュールとの光学的な位置がずれてしまい、出力される信号光の強度が減衰してしまうという問題があった。
【０００５】
この問題を解決する方法として、一旦ねじを緩めて各光学部品の位置を調整する方法が考えられるが、この方法には精度良く調整できないという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はＭＥＭＳモジュールの位置を高精度に調整することができる波長選択スイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、入射した光を分光する回折格子と、前記回折格子によって分光された光を入射して所定位置に集光させる集光光学系と、前記所定位置に配置され、前記集光光学系を介して入射した光を偏向する複数の偏向素子を有する偏向部材と、前記回折格子、前記集光光学系及び前記偏向部材が配置されるベースと、前記偏向部材の前記回折格子又は前記集光光学系に対する位置を調整する偏向部材位置調整部材とを備えている波長選択スイッチにおいて、前記偏向部材位置調整部材は、前記回折格子の分光方向の前記偏向部材の基準位置を決める位置決め部材と、前記分光方向へガイドするガイド部材とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、前記位置決め部材及び前記ガイド部材は前記ベースの上面に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の波長選択スイッチにおいて、前記ベースの上面は前記回折格子の溝と直交し、前記偏向部材は前記ベースの上面に直角で分光方向に平行な垂直面と、前記ベースの上面に接触し、前記ベースの上面及び分光方向に平行な面とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の波長選択スイッチにおいて、前記位置決め部材及び前記ガイド部材は前記ベースの上面に対して垂直な前記ベースの側面に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の波長選択スイッチにおいて、前記ベースの側面は前記回折格子の溝に平行であり、前記偏向部材は前記ベースの側面及び分光方向に平行な垂直面と、前記ベースの側面に直角で分光方向に平行な面とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の波長選択スイッチにおいて、前記偏向素子はミラーであり、このミラーは前記回折格子の溝に対して平行な軸の周りへ回転可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の波長選択スイッチにおいて、前記ミラーは前記回折格子の溝と平行に延びる形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＭＥＭＳモジュールの位置を高精度に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００１６】
図１はこの発明の第１実施形態に係る波長選択スイッチの平面図、図２は波長選択スイッチの組立途中の状態を示す概念図である。なお、図２の波長選択スイッチの部品の配置は図１の部品の配置と異なる。
【００１７】
図１中、Ｚ軸はリトローレンズ３の光軸方向、Ｘ軸はグレーティング（回折格子）２により分光された光の焦点４の並び方向（分光方向）、Ｙ軸はＸ，Ｚ軸に直交する軸である。
【００１８】
この波長選択スイッチはファイバモジュール１０とミラー２０とリトローレンズ３とグレーティング２とＭＥＭＳモジュール（偏向部材）６とベース１とを備えている。
【００１９】
ファイバモジュール１０はファイバアレイ１１とマイクロレンズアレイ１２とフォーカシングレンズ１３と、これら１１，１２，１３が配置されるプレート１０ａとで構成されている。
【００２０】
ファイバモジュール１０はベース１上にボルト１４で固定されている。ボルト１４はプレート１０ａに設けられたボルト通し孔（図示せず）を介してベース１に設けられたねじ穴（図示せず）に螺合される。ボルト通し孔の内径はボルト１４の胴部の外径より十分に大きいので、プレート１０ａのベース１上の位置をＸ，Ｚ方向へ調整することができる。
【００２１】
マイクロレンズアレイ１２はファイバアレイ１１の第１の光伝送路１１ａからの光を入射してコリメートする。
【００２２】
フォーカシングレンズ１３はマイクロレンズアレイ１２によってコリメートされた光を集光してミラー２０のあたりに焦点を結ばせる。ミラー２０は例えば接着剤によってベース１上に固定されている。
【００２３】
リトローレンズ３はミラー２０からの光を入射してコリメートし、グレーティング２に導く。グレーティング２はミラー２０で反射された多波長成分を有する光を帯状に分光方向（Ｘ軸方向）に分光する。リトローレンズ３はグレーティング２によって分光された光を入射して所定位置に第１の光伝送路１１ａの出力側端面の像を結像させる集光光学系を構成する。
【００２４】
リトローレンズ３のＺ方向の位置決めはベース１に直立するように設けられたピン３４，３５とリトローレンズ３との間に挟む板４０，４１の厚さを変えることによって行なわれる。位置決め後、リトローレンズ３は例えば接着剤によってベース１に固定される。接着の際のリトローレンズ３の分光方向へのずれを防止するため、ベース１にはリトローレンズ３の側面３ｂを当接させるピン３３が設けられている。
【００２５】
グレーティング２は１ｍｍ当り２００〜３０００本の細かい等間隔スリット又は溝で構成される格子構造を有する光学素子である。グレーティング２の位置決め機構は凸面部３６と支持部材３７とで構成される。半円筒状の凸面部３６はグレーティング２の背面に固定されている。凸面部３６はベース１上に固定された支持部材３７にＹ軸周りへ回転可能に支持されている。グレーティング２の溝２ａはベース１の上面１ａに直角である。
【００２６】
グレーティング２の位置を調整した後、凸面部３６は支持部材３７に接着剤やねじを用いて固定される。
【００２７】
ＭＥＭＳモジュール６はリトローレンズ３とグレーティング２とで帯状に分光された光の波長に対応するＭＥＭＳミラーアレー５を有する。図２中、ＭＥＭＳミラーアレー５はＭＥＭＳモジュール６によって隠されるため隠れ線で表されるべきであるが、便宜上実線で表されている。ＭＥＭＳモジュール６の構成を図４に示す。
【００２８】
図４はＭＥＭＳモジュール６の拡大図である。
【００２９】
ＭＥＭＳミラーアレー５は複数のミラー（偏向素子）１０１を一列に配置してなる。ミラー１０１は、グレーティング２の溝の方向と平行に延びる長方形状をしており、Ｙ軸方向を軸として回転可能で、回転角度を変えることによってミラー１０１に入射した光をファイバアレイ１１の所望ファイバに入射するように反射させる。ＭＥＭＳモジュール６は、ベース１に直角で分光方向（Ｘ軸方向）に平行な垂直面６ｂと、ベース１の上面１ａ及び分光方向に平行な取付面（面）６ａと、垂直面６ｂと取付面６ａとに直角な側面６ｃとを有する。ミラー５ａはグレーティング２の溝２ａに平行な軸周りへ回転可能である。なお、各ミラー５ａはグレーティング２の溝２ａと平行に延びる矩形である。
【００３０】
ベース１の上面１ａにはＭＥＭＳモジュール６の位置決めを行なうためのピン（ガイド部材）７ａ，７ｂとピン７ｃとが設けられている。ピン７ａ，７ｂはベース１の上面１ａに直立し、しかも分光方向に沿って配置されている。ピン７ｃはベース１の上面１ａに直立し、ＭＥＭＳモジュール６の分光方向の基準位置を決める。ピン７ａ，７ｂ，７ｃによって偏向部材位置調整部材が構成される。なお、ガイド部材として、ピン７ａ，７ｂに代え、駒を用いたり、ベース１の上面１ａに一体に板状の凸部（図示せず）を形成したりしてもよい。また、ピン７ｃに代え、駒を用いたり、ベース１の上面１ａに一体に板状の凸部を形成したりしてもよい。駒とは、偏心した座金、長穴のある板状の部材である。この駒を所定の位置にネジや接着剤でベース１の上面１ａに固定し、ＭＥＭＳモジュール６を駒に接触させて位置決めする。
【００３１】
ファイバアレイ１１の第１の光伝送路１１ａから出射した多波長成分の光は焦点２１で焦点を結び、ミラー２０で反射される。ミラー２０からの光はリトローレンズ３を透過し、グレーティング２で反射される。グレーティング２で反射された光はリトローレンズ３を透過し、ＭＥＭＳモジュール６のＭＥＭＳミラーアレー５に入射する。このとき、光は波長毎に焦点４で焦点を結び、ＭＥＭＳミラーアレー５の各ミラー５ａの中心に集光する。ＭＥＭＳモジュール６のＭＥＭＳミラーアレー５で反射された光はリトローレンズ３を経てコリメートされ、グレーティング２で第２の光伝送路１１ｂに向かう光同士が分波されるような分光作用を受ける。グレーティング２で分光作用を受けた光はリトローレンズ３を経て集光され、焦点２１に集光し、ミラー２０で反射される。光はフォーカシングレンズ１３、マイクロレンズアレイ１２を介してファイバアレイ１１の第２の光伝送路１１ｂの入射側端面に入射する。
【００３２】
波長選択スイッチを組み立てるとき、以下の調整が行われる。
【００３３】
ＭＥＭＳミラーアレー５のミラー５ａにリトローレンズ３の焦点位置を一致させるには、ＭＥＭＳミラーアレー５のＺ軸方向の位置調整、リトローレンズ３のＺ方向の位置調整及びファイバモジュール１０の分光方向の位置調整のうちの少なくとも１つを行う必要がある。また、焦点４のＹ軸方向の高さ調整はファイバモジュール１０のＹ方向の位置を調整して行われる。
【００３４】
ＭＥＭＳモジュール６の分光方向の位置決めはピン７ｃとＭＥＭＳモジュール６の側面６ｃとの間に板５０を挟むようにして行なわれる。このとき、ＭＥＭＳモジュール６をピン７ａ，７ｂに沿って分光方向へ動かすことができる。板５０とピン７ｃとで位置決め部材が構成される。なお、ＭＥＭＳモジュール６の分光方向の位置決めは、マイクロステージやマイクロヘッドをしようして光学特性が最適になる位置に動かした後、接着剤やねじなどで行っても構わない。この場合には、板５０の加工精度やピン７ｃの位置精度を緩和することができる。
【００３５】
その結果、各ＭＥＭＳミラーにおいて所定の波長範囲の光がそれることなく反射されるので、出力される信号光の強度の減衰を抑えることができる。
【００３６】
この実施形態では、ＭＥＭＳモジュール６の位置を調整する場合について説明したが、ピン７ａ，７ｂ，７ｃはＭＥＭＳモジュール６の位置の調整だけでなくＭＥＭＳモジュール６を交換した場合にも使用することができる。例えば、ＭＥＭＳモジュール６が何らかの原因で故障した場合等にはＭＥＭＳモジュール６を交換する必要がある。ピン７ｃから位置調整済みのＭＥＭＳモジュール６の各ＭＥＭＳミラーまでの距離を予め測定しておけば、交換する新しいＭＥＭＳモジュール６の分光方向の各ＭＥＭＳミラーまでの距離を予め測定した距離に合わせることによって容易に新しいＭＥＭＳモジュール６を位置決めすることができる。なお、この場合には板５０を取り除いて、新しいＭＥＭＳモジュール６を位置決めしても構わない。
【００３７】
ここで、ＭＥＭＳミラーアレー５の位置精度（ずれ）の許容範囲について説明する。見かけ上の逆線分散値（波長／像幅）の公差は±０．１％であることが好ましく、像幅が約２８ｍｍの場合、ずれとして２８×０．００１＝２８μｍ（約３０μｍ）まで許容される。像の両端ではそれぞれ約１５μｍまで許容される。上記結果を考慮して、ＭＥＭＳミラーアレー５の位置精度（ずれ）は５〜１５μｍ程度（許容量の１／３〜１倍程度）とされる。
【００３８】
位置決め後、ＭＥＭＳモジュール６は例えば接着剤によって直接ベース１に固定される。なお、ＭＥＭＳモジュール６をねじ（図示せず）によってベース１上に固定するようにしてもよい。
【００３９】
この実施形態によれば、ＭＥＭＳモジュール６の分光方向の高精度な位置決めを板５０を変えるだけで容易に行うことができる。また、ＭＥＭＳミラーアレー５の各ミラー５ａはグレーティング２の溝２ａと平行に延びる矩形であるので、分光された光の照射される範囲を広くできる。そのため、分光された光の照射範囲を広くすることができるとともに、図中のＹ軸方向の調整精度を緩くすることができる。更に、ＭＥＭＳミラーアレー５のミラー５ａはグレーティング２の溝２ａに対して平行な軸周りへ回転可能としたので、ＭＥＭＳミラーアレー５の製造が容易となる。例えば、ＭＥＭＳミラーアレー５のミラー５ａをグレーティング２の溝２ａに対して直交する軸周りへ回転可能とした場合には、ばねをミラー５ａの４角に設けてミラー５ａを宙吊り状態にしたり、ミラー５ａの下端にヒンジを取り付けた片持ちヒンジ構造としたりする必要がある。これに対し、ＭＥＭＳミラーアレー５のミラー５ａはグレーティング２の溝２ａに対して平行な軸周りへ回転可能とした場合には、ミラー５ａの中心部にヒンジを取り付けるだけでよい。また、Ｙ軸方向の位置決めをベースの上面１ａ又はピン７ａ、７ｂで行っているので，Ｙ軸方向の位置決めを容易に行うことができる。Ｚ軸方向の位置決めはピン７ａ、７ｂ又はベースの側面１ｂによって行われるので、Ｚ軸方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００４０】
なお、ＭＥＭＳモジュール６のＺ方向の位置決めはピン７ａ，７ｂとＭＥＭＳモジュール６の垂直面６ｂとの間に挟む板（図示せず）の厚さを変えることによって行なわれる。
【００４１】
図３はこの発明の第２実施形態に係る波長選択スイッチの組立途中の状態を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図３中、ＭＥＭＳミラーアレー５、ピン７ａ，７ｂはＭＥＭＳモジュール６によって隠されるため、隠れ線（破線）で表されるべきであるが、便宜上実線で表されている。
【００４２】
この実施形態はＭＥＭＳモジュール６をベース１の側面１ｂに設けた点で第１実施形態と相違する。
【００４３】
この実施形態では、ＭＥＭＳモジュール１６は、ベース１の側面１ｂと平行な取付面（垂直面）１６ａと、ベース１の側面１ｂに直角で分光方向（Ｘ軸方向）に平行な面１６ｂと、面１６ｂと取付面１６ａとに直角な側面１６ｃとを有する。
【００４４】
ベース１の側面１ｂにはＭＥＭＳモジュール１６の位置決めを行なうためのピン７ａ，７ｂ（ガイド部材）とピン７ｃ（位置決め部材）とが設けられている。ピン７ａ，７ｂはベース１の側面１ｂに直立し、しかも分光方向に沿って配置されている。ピン７ｃはベース１の側面１ｂに直立し、ＭＥＭＳモジュール１６の分光方向の基準位置を決める。ピン７ａ，７ｂ，７ｃによって偏向部材位置調整部材が構成される。
【００４５】
ＭＥＭＳモジュール１６の分光方向の位置決めはピン７ｃとＭＥＭＳモジュール１６の側面１６ｃとの間に挟む板５１の厚さを変えることによって行なわれる。このとき、ＭＥＭＳモジュール１６をピン７ａ，７ｂに沿って分光方向へ動かすことができる。
【００４６】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、位置決め部材としてベース１に固定されるピン７ｃと厚さの異なる複数の板の中から適宜選択される板５０（５１）とを採用し、板５０（５１）をＭＥＭＳモジュール６（１６）の側面６ｃ（１６ｃ）とピン７ｃとの間に挿入してＭＥＭＳモジュール６（１６）を分光方向へ位置調整するようにした。この方法の代わりに、位置決め部材としてベース１に着脱可能であって、径の異なる複数のピン（図示せず）の中から適宜選択されるピンを採用し、このピンをベース１に装着してＭＥＭＳモジュール６（１６）を分光方向へ位置調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る波長選択スイッチの平面図である。
【図２】図２は波長選択スイッチの組立途中の状態を示す概念図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る波長選択スイッチの組立途中の状態を示す概念図である。
【図４】図４はＭＥＭＳモジュール６の拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：ベース、１ａ：上面、１ｂ：側面、２：グレーティング（回折格子）、２ａ：溝、３：リトローレンズ（集光光学系）、５：ＭＥＭＳミラーアレー、５ａ：ミラー、６，１６：ＭＥＭＳモジュール（偏向部材）、６ａ：取付面（面）、６ｂ：垂直面、６ｃ：側面、７ａ，７ｂ：ピン（ガイド部材）、７ｃ：ピン（位置決め部材）、１６ａ：取付面（垂直面）、１６ｂ：面。
【図１】
2007178523.tif 000003
【図２】
2007178523.tif 000004
【図３】
2007178523.tif 000005
【図４】
2007178523.tif 000006