(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバインドスイッチ／可変光減衰器であって、
ダイを備え、
光信号の送信がその間でなされる入力ポート、出力ポート、アドポート、ドロップポートの４つのポートを有し、該ダイにマウントされている光スイッチを備え、
該ポート間における１つの空隙を備え、
ここで該光スイッチは、該１つの空隙を介して該ポートの入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される該光信号の伝搬路を選択的に導くよう、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされたミラーブレードを有しており、更に
該ダイにマウントされ、かつ、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされた減衰器ベーンを有する可変光減衰器を備え、ここで該減衰器ベーンは、該伝搬路における該１つの空隙を介して、入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される光信号を選択的に減衰するように動作可能に配置されていることを特徴とする該コンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項２】
複数の上記光スイッチおよび同様の複数の上記の減衰器は上記のダイにマウントされ、各減衰器は該スイッチのそれぞれ１つと動作可能に関連することを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項３】
上記光スイッチは光ＭＥＭＳスイッチであることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項４】
上記の減衰器はＭＥＭＳ可変光減衰器であることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項５】
上記光スイッチは、入力ポート、出力ポート、アドポート、およびドロップポートを配備した２ｘ２光スイッチであり、該入力ポートは該スイッチの一状態において該出力ポートと通信し、該アドポートは該スイッチの第二状態において該出力ポートと通信することを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項６】
上記の光信号は上記のポート間における上記１つの空隙を介して自由空間伝搬により送信されることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項７】
上記のポート間における光路に、コネクタあるいは融着接続はないことを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項８】
上記のダイにマウントされた減衰器アクチュエータをさらに備え、上記伝搬路における光減衰度が上記１つの空隙における上記減衰器ベーンの位置の関数であるように、該減衰器ベーンが該減衰器アクチュエータにより制御されることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドスイッチ／可変光減衰器。
【請求項９】
コンバインドスイッチ／可変光減衰器を製造する方法であって、
ダイを提供するステップを備え、
光信号の送信がその間でなされる入力ポート、出力ポート、アドポート、ドロップポートの４つのポートを有した光スイッチを該ダイに組上げるステップを備え、ここで、該ポート間には１つの空隙があり、該光スイッチは、該１つの空隙を通る該ポートの入力ポート又はアドポートから出力ポートへの該光信号の伝搬路を選択的に導くよう、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされたミラーブレードを有しており、更に、
可変光減衰器を該ダイに組上げるステップを備え、ここで、該可変光減衰器は該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされた減衰器ベーンを有し、該減衰器ベーンは、該伝搬路における該１つの空隙を介して、入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される光信号を選択的に減衰するように動作可能に配置されていることを特徴とする、該コンバインドスイッチ／可変光減衰器を製造する方法。
【請求項１０】
再構成可能光アドドロップマルチプレクサであって、
第一合波光信号を受取って、複数の、分波された個々の光信号を出力するように動作可能に配置された光デマルチプレクサを備え、
該光デマルチプレクサから、複数の、分波された個々の光信号を受取って、複数の、選択的に切換および減衰された光信号を選択的に出力するように動作可能に配置されたコンバインドスイッチ／可変光減衰器を備え、
ここで該コンバインドスイッチ／可変光減衰器は、
ダイを含み、
光信号の送信がその間でなされる入力ポート、出力ポート、アドポート、ドロップポートの４つのポートを有し、該ダイにマウントされている光スイッチを含み、
該ポート間における１つの空隙を含み、
該光スイッチは、該１つの空隙を介して該ポートの入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される該光信号の伝搬路を選択的に導くよう、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされたミラーブレードを有しており、更に
該ダイにマウントされ、かつ、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされた減衰器ベーンを有する可変光減衰器を含み、ここで該減衰器ベーンは、該伝搬路における該１つの空隙を介して、入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される光信号を選択的に減衰するように動作可能に配置されており、
そして、該光信号を該コンバインドスイッチ／可変光減衰器から受取り、第二合波光信号を出力するように動作可能に配置された光マルチプレクサを備えることを特徴とする再構成可能光アドドロップマルチプレクサ。
【請求項１１】
再構成可能光アドドロップマルチプレクサを製造する方法であって、
第一合波光信号を受取って、複数の、分波された個々の光信号を出力するように動作可能に配置された光デマルチプレクサを提供するステップを有し、
該光デマルチプレクサから、複数の、分波された個々の光信号を受取って、コンバインドスイッチ／可変光減衰器。複数の、選択的に切換および減衰された光信号を選択的に出力するように動作可能に配置されたコンバインドスイッチ／可変光減衰器を提供するステップを有し、ここで該コンバインドスイッチ／可変光減衰器は、ダイ、該ダイにマウントされる光スイッチを持ち、該光スイッチは、光信号の送信がその間でなされる入力ポート、出力ポート、アドポート、ドロップポートの４つのポートを持っており、更に、
該ポート間における１つの空隙を有し、ここで該光スイッチは、該１つの空隙を介して入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される該光信号の伝搬路を選択的に導くよう、該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされたミラーブレードを持ち、更に、
該ダイにマウントされた可変光減衰器を有し、該可変光減衰器は該１つの空隙において動作制御されるようにマウントされた減衰器ベーンを持ち、該減衰器ベーンは、該伝搬路における該１つの空隙を介して、入力ポート又はアドポートから出力ポートに送信される光信号を選択的に減衰するように動作可能に配置されており、そして、該光信号を該コンバインドスイッチ／可変光減衰器から受取り、第二合波光信号を出力するように動作可能に配置された光マルチプレクサを提供することを特徴とする再構成可能光アドドロップマルチプレクサを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００１年２月２７日に出願された、「ＢＩ−ＳＴＡＢＬＥ  ＭＩＣＲＯ−ＡＣＴＵＡＴＯＲ  ＡＮＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＷＩＴＣＨ」（「双安定マイクロアクチュエータおよび光スイッチ」）なる名称の、米国特許申請シリアル番号第０９／７９４，７７３号に関連するものであり、この出願の全体を本明細書に援用するものとし、また同様に、出願シリアル番号第０９／７９４，７７３号に援用されているあらゆる文書を本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、光スイッチおよび可変光減衰器に関連するものであり、より詳細に述べると、インテグレーテッドマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）光スイッチおよびＭＥＭＳ可変光減衰器（ＶＯＡ）を含むスイッチ／可変光減衰器（ＳＶＯＡ）に関する。
【０００３】
この数年間で、電気通信サービスの需要により、メジャーキャリアに配備される帯域幅要求が増している。従い、これらのメジャーキャリアは、増加する負荷を処理するため装置を追加し続けなくてはならない。これにより、そうした装置に必要な全体ボードスペースが増すことから、プロダクトフットプリントを減じる必要を生じる。すなわち、必要な装置のサイズを減じることが有利である。装置サイズを減じるのに使用される一方法は、新しい技術を用いて本質的に小型の、よりコンパクトな製品を開発することである。例えば、小ポートカウント光スイッチにおける業界標準は光機械アクチュエータであった。これらの光機械アクチュエータは、ＭＥＭＳ技術に基づくより小サイズの、より信頼性の高い新規装置に置き換わっている。
【０００４】
同一パッケージに複数機能を統合することもサイズを減じるのに効果的である。構成部品を回路基板に単純にはんだづけすることにより電気的接続がなされる電気構成部品とは異なり、光学素子はファイバを有しており、該ファイバの端部にてコネクタを取り付けるか、もしくはファイバを相互に融着接続するかのいずれかによって接続をなさなくてはならない。また、損傷やもつれを生じない方法で余分なファイバを巻きつけるかもしくはラップするための余裕を残しておく必要がある。これは、各構成要素の必要ボードスペースをかなり増すことになる。ファイバ、および２つの構成要素間の接続をなくし、共通のエンクロージャに構成要素を統合することでボードスペースをセーブすることができる。このコンセプトのよい例は平面導波管技術である。基板材料に導波管パターンを加えることで、同一チップにて様々な機能を実現することができる。
【０００５】
平面導波管デバイスの長所は、障害なしには得られない。例えば、平面導波管を用いる光スイッチは、ＭＥＭＳデバイスよりも遅く、かつ損失が大きい傾向にある。ＭＥＭＳデバイスはより優れた性能特性を有するが、一般的に統合がより困難であると考えられている。一般にＭＥＭＳデバイスは自由空間伝搬およびミラーによって光路を変える。従い、ＭＥＭＳデバイスは、所定のスペースに統合可能な機能の数に制限を有する。理想的には、ＭＥＭＳデバイスの性能特性と、平面導波管の統合的ファクタを有するデバイスを有することが望ましい。
【０００６】
発展する電気通信分野において、標準となりつつある構成要素の組合せがいくつかある。そうした組合せの１つが、図１に示すような、再構成可能光アド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）である。ＲＯＡＤＭは主な光ネットワークのほとんどのノードで使用されており、社内ネットワークといったような他の用途においてもさらに使用法を見出すであろう。
【０００７】
図１に示すように、合波された光入力信号Ｉｎは、例えば１６の光信号に分波する光デマルチプレクサ１００に入力される。１６の光信号は１６の光スイッチ１２０にそれぞれ入力され、それぞれの可変光減衰器（ＶＯＡ）１３０を介してその各々の出力が光マルチプレクサ１４０に入力される。光マルチプレクサ１４０の出力は光スプリッタ１５０に入力され、該光スプリッタ１５０は、ＲＯＡＤＭの出力である１つの出力Ｏｕｔを有し、かつ、モニタリング目的に使用されるVoltage Output（電圧出力）を有する光チャネルモニタ（ＯＣＭ）１６０に入力される他の出力を有する。これらのVoltage Output（電圧出力）は、光スプリッタ１５０からＯＣＭ１６０に入力される光信号の特性を反映する。
【０００８】
図１に示したＲＯＡＤＭを実行する一技術は、マルチプレクサ１４０およびデマルチプレクサ１００にアレイ導波管を使用し、スイッチ１２０およびＶＯＡ１３０に市販のＭＥＭＳデバイスを使用することである。
【０００９】
ＲＯＡＤＭのアド／ドロップ機能は通常図２に示すような２ｘ２スイッチ２２０によって実行される。このような２ｘ２スイッチ２２０は挿入状態とバイパス状態を有する。バイパス状態において、入力Ｉｎは出力Ｏｕｔに連結される。挿入状態において、アド入力はＯｕｔ出力に連結されるが、入力ＩｎはＤｒｏｐ出力に連結される。このように、入力信号を通過させるか、もしくはドロップアウトさせることが可能であり、新しい信号がその箇所に挿入される。いずれにしても、信号電力のばらつきが生じ、印加された信号が入力信号と同等の信号電力レベルを有することはほとんどない。従い、信号電力レベルを均一にし、これを同レベルにする必要がある。これは、スイッチ２２０の出力とマルチプレクサ１４０（図２には示しておらない）間にＶＯＡ１３０を連結することで達せられる。あいにく、コネクタもしくは融着接続２１０はスイッチ２２０とＶＯＡ１３０間にてなされなくてはならない。
【００１０】
図２のスイッチ２２０とＶＯＡ１３０が組合わされる場合、この組合せによって１つのパッケージおよび１つのコネクタあるいは接合が省かれることにより単純化され、また、この組合せの結果により信頼性を改善するのみならず、フットプリントを減じ、アセンブリ時間を減じる。製造サイドにおいては、これら２つの装置の統合により、４つのファイバの端面の処理を省き、また、１つの完全な装置パッケージング工程を省く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記を考慮して、本発明は、インテグレーテッド（ＭＥＭＳ）光スイッチおよび可変光減衰器（ＶＯＡ）を含んだスイッチ／可変光減衰器（ＳＶＯＡ）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的および他の目的は、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチと、該少なくとも１つの２ｘ２光スイッチの各々のための夫々のインテグラル可変光減衰器とを含んだダイから成るスイッチ／可変光減衰器（ＳＶＯＡ）を提供することにより達成される。ここで、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチの各々は、入力光ポート、出力光ポート、アド光ポート、およびドロップ光ポートを配備し、入力光ポートは、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチの一状態において出力光ポートに連結され、アド光ポートは、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチの第二状態において出力光ポートに連結され、ここで、該少なくとも１つの２ｘ２光スイッチ各々の出力光ポートはその夫々のインテグラル可変光減衰器の入力に光学的に連結される。
【００１３】
上述のＳＶＯＡにおいて、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチと夫々のインテグラル可変光減衰器は、Ｎ個の２ｘ２光スイッチと夫々のインテグラル可変光減衰器を含み、Ｎは１よりも大きい整数であって、少なくとも１つの２ｘ２光スイッチの各々は光マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを含んでも良い。
【００１４】
さらに、上述のＳＶＯＡにおいて、各々の可変光減衰器それぞれはＭＥＭＳ可変光減衰器を含む。
【００１５】
本発明の開示の一部分となる添付図面との関連において読むことで、以降の実施例の詳細説明および請求項から、本発明の前述の理解がより明らかとなろう。前述の、そして以降に記載、また図示されている開示内容は、本発明の実施例を開示することに焦点をあてているが、これら内容は単に例示の方法によるものであり、本発明がこれに制限されるものではないことは明確に理解されるべきである。本発明のこの精神および範囲は添付の請求項の条項によってのみ制限される。
【実施例】
【００１６】
主題である発明の詳細なる説明を始める前に、順を追って以下を明記する。異なる図面において、適切な場合、類似の参照符号および文字を用いて、同一、対応、または類似する構成要素を示すものとする。さらに以降の詳細説明において、例示の寸法／モデル／範囲を提示するが、本発明がそれに制限されるわけではない。またさらに、図面においてのクロックあるいはタイミング信号はスケールが合致していなく、例示的な、かつ重要な時間値は最適な場合を述べる。本発明の実施形態を説明する目的に具体的な詳細が述べられている場合、そのような具体的な詳細を伴わず、またはそうした具体的な詳細の変形によって、本発明が実行可能であることは当業者にとって明らかである。最後に、配線制御回路およびソフトウェアインストラクションの異なる組合せを用いて本発明の実施形態の実行が可能である、すなわち、ハードウェアおよびソフトウェアにおける特定の組合せに本発明が制限されるものでないことは明らかである。
【００１７】
図３は、ＳＶＯＡ３１０を図示したものである。このようなＳＶＯＡにおいて、２ｘ２スイッチと統合されるＶＯＡ３１１は、スイッチ出力ＯＵＴの上流に配置される。スイッチおよびＶＯＡ３１１の両方は、例えば静電もしくは熱ＭＥＭＳアクチュエータのいずれかで作動可能であることを注記する。簡明化のため、これらアクチュエータをいくつかの図面において省いている。さらに、スイッチは双安定スイッチであり、すなわち、スイッチはブロッキングモードあるいは非ブロッキングモードのいずれかでラッチされることを注記する。
【００１８】
図４に示しているように、ＳＶＯＡ３１０の１つの可能な配列は、ＭＥＭＳスイッチと減衰ベーン４５０をその出力側にてコンバインすることである。スイッチアクチュエータ４２０とＶＯＡアクチュエータ４３０を備える１つのスイッチ設計においては、レンズドファイバを使用し、例えば、空隙を介して光を他のレンズドファイバに、コリメートして伝える。ファイバ間に配置されるミラーブレード４４０を使用して、光を第３ファイバに再誘導することが可能である。出力ファイバの面とミラーブレード４４０間に十分なスペースが有れば、それの間に減衰ベーン４５０を配置して、光の部分をブロックし、それにより減衰を生じることが可能である。ＶＯＡアクチュエータ４３０は減衰ベーン４５０を移動させ、それにより減衰量を制御する。ファイバ４４２の端部にＩＮターミナルが、ファイバ４４１の端部にＤＲＯＰターミナルが、ファイバ４４３の端部にＯＵＴターミナルがあり、ファイバ４４４の端部にはＡＤＤターミナルがある。スイッチアクチュエータ４２０はミラーブレード４４０を移動させ、ＩＮターミナルとＯＵＴターミナルを光学的に連結するか、もしくはＡＤＤターミナルとＯＵＴターミナルを光学的に連結する。
【００１９】
図５は、本発明の実施例に従う、ＳＶＯＡの光減衰を有するスイッチ動作によるパスを示したものである。図５に明示しているように、ミラーブレード４４０はパス外にあり、それによって空隙を介してファイバ４４２からファイバ４４３に光を通過させる。減衰器ベーン４５０は空隙における光路を部分的にブロックし、徐々に増して移動することで、ブロックされる光量に基づいて減衰レベルを異ならせることができる。
【００２０】
図６は、本発明の実施例に従う、ＳＶＯＡの光減衰を有するスイッチのブロック機能を示したものである。図６に明示しているように、光はファイバ４４４により空隙に入力され、ミラーブレード４４０によってファイバ４４３に反射する。減衰器ベーン４５０は空隙における光路をやはり部分的にブロックし、それにより、やはりブロックされる光量に基づいて減衰レベルを異ならせることができる。
【００２１】
図７は本発明の実施例に従うＳＶＯＡのコンポーネントスペーシングの例を示したものであり、図８は、図７のＳＶＯＡのコンポーネントスペーシングの詳細を示したものである。例えば、図７に示しているように、空隙７００の距離は２００ミクロンのオーダであり、ファイバ４４２と４４３の遠い角どうしとの距離７１０は２３０ミクロンのオーダであり、ファイバ４４２と４４３の近い角どうしとの距離７２０は５３ミクロンのオーダである。
【００２２】
同様に、図８に示しているように、ミラーブレード４４０の幅８００は１．５ミクロンのレターである。背面反射を改善するための屈曲部分を含む減衰器ベーン８５０の幅８３０は５ミクロンのオーダである。ミラーブレード４４０と減衰器ベーン８５０間の距離８１０は１０ミクロンのオーダであり、減衰器ベーン８５０とファイバ４４３の面との距離８４０もまた１０ミクロンのオーダである。さらに、ミラーブレード４４０のセンターラインとファイバ４４３のコーナ間の距離８２０は２６．５ミクロンのオーダである。
【００２３】
図９は、本発明の実施例に従うＳＶＯＡの三次元ビューである。例えばシリコン基板といった同一チップダイ上にスイッチと可変光減衰器の両方を含むことにより、別々のチップダイ上のスイッチおよび可変光減衰器とに比較し、その全体サイズを著しく減じ得る。このため、現在スイッチのみに設計されているチップレイアウトは、追加の可変光減衰器を取り込むべく容易に拡張可能である。これは、マルチデバイスモジュールの場合に特に重要であり、例えば、１６のＳＶＯＡはそれらのみで１６のスイッチとほぼ同じフットプリントを有する。さらに、ＳＶＯＡの稼動電圧が十分に低い場合、マイクロプロセッサおよびＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータが同一パッケージに含まれることで、完全なデジタルインターフェースを可能にする。
【００２４】
これで実施例の詳細説明を終了する。多くの具体例を参照に本発明の説明を行ったが、本発明の原理の精神および範囲内において、多数の他の変更および具体化が当業者によって考案され得ることは理解されたい。より詳細に述べると、本発明の精神を逸脱することなく、前述の開示、図面、および添付請求項の範囲内において、主題である結合装置の構成部品および／あるいは配列において、適切な変更および修正が可能である。構成部品および／あるいは配列における変更および修正に加えて、代替的な使用法もまた可能であることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＲＯＡＤＭトポロジを示したブロック図である。
【図２】２ｘ２スイッチおよびＶＯＡ実行を示したブロック図である。
【図３】ＳＶＯＡを図示したものである。
【図４】本発明の実施例に従うＳＶＯＡを示したものである。
【図５】本発明の実施例に従うＳＶＯＡの光減衰を有するスイッチ動作によるパスを示したものである。
【図６】本発明の実施例に従うＳＶＯＡの光減衰を有するスイッチのブロック機能を示したものである。
【図７】本発明の実施例に従うＳＶＯＡのコンポーネントスペーシングを示したものである。
【図８】図７のＳＶＯＡのコンポーネントスペーシングの詳細を示したものである。
【図９】本発明の実施例に従うＳＶＯＡの三次元ブロックビューである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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