(57)【要約】  3D-MEMS光スイッチは、コリメータアレイと、PDアレイと、PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被覆されたウィンドウガラスと、微小電気機械システム（MEMS）マイクロミラーと、PDアレイおよびMEMSマイクロミラーに接続されたコア光スイッチコントローラとを含む。PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャおよび体積が簡略化されるように、コア光スイッチ内に統合されている。PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被覆されたウィンドウガラスは、光路を折り返すために使用され、一部の光信号がPDアレイ上に伝送され、これにより、コア光スイッチコントローラは、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される減衰範囲に合致することを可能とするように、PDアレイによって検出される光信号の光パワーに従ってMEMSマイクロミラーを調整する。空間的な光路の設計が簡略化され、したがって、大規模な3D-MEMS光スイッチの実現に有益である。
2016524725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
3次元微小電気機械システム（3D-MEMS）光スイッチであって、
コリメータアレイと、
パワー検出器（PD）アレイと、
前記PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスと、
微小電気機械システム（MEMS）マイクロミラーと、
前記PDアレイおよび前記MEMSマイクロミラーに接続されたコア光スイッチコントローラと
を含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスは、前記コリメータアレイから光信号を取得し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、前記MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送するようにさらに構成され、
前記PDアレイは、前記PDアレイ上に伝送される前記光信号の光パワーを検出するように構成され、
前記コア光スイッチコントローラは、前記3D-MEMS光スイッチの挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるように、前記PDアレイ上に伝送される前記光信号の検出される前記光パワーに基づいて前記MEMSマイクロミラーを調整するように構成される、3D-MEMS光スイッチ。
【請求項２】
前記PDアレイが、前記コリメータアレイ上に固定されているか、または支持体を介して前記コリメータアレイの入力／出力光路上に固定されている、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項３】
前記PDアレイが、入力PDアレイおよび出力PDアレイを含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスを含み、
前記コリメータアレイが、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイを含み、
前記MEMSマイクロミラーが、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーを含み、
前記入力ウィンドウガラスは、前記入力コリメータアレイから光信号を取得し、前記入力コリメータアレイから取得される前記光信号を前記入力MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記入力コリメータアレイから取得される前記光信号を前記入力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、
前記入力MEMSマイクロミラーは、前記光信号を前記出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成され、
前記出力MEMSマイクロミラーは、前記光信号を前記出力ウィンドウガラス上に反射するように構成され、
前記出力ウィンドウガラスは、前記出力MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を取得し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項４】
前記入力PDアレイが位置する平面は、前記出力PDアレイが位置する平面と平行であり、
前記入力コリメータアレイが位置する平面は、前記出力コリメータアレイが位置する平面と平行であり、
前記入力MEMSマイクロミラーが位置する平面は、前記出力MEMSマイクロミラーが位置する平面と平行である、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項５】
前記入力PDアレイが、前記出力PDアレイと同一の平面に配置されており、
前記入力コリメータアレイが、前記出力コリメータアレイと同一の平面に配置されており、
前記入力MEMSマイクロミラーが、前記出力MEMSマイクロミラーと同一の平面に配置されている、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項６】
前記PDアレイと前記MEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置された、前記入力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を前記出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成された反射鏡または三角プリズムをさらに含む、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項７】
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送することは、
前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に所定の第1の比率で反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に所定の第2の比率で伝送することを含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送することは、
前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に前記所定の第1の比率で反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に前記所定の第2の比率で伝送することを含む、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項８】
前記入力PDアレイが、前記入力PDアレイ上に伝送される前記光信号の入力光パワーを検出するように構成され、
前記出力PDアレイが、前記出力PDアレイ上に伝送される前記光信号の出力光パワーを検出するように構成され、
前記コア光スイッチコントローラは、前記3D-MEMS光スイッチの挿入損失が所定の減衰区間に合致しない場合に、前記3D-MEMS光スイッチの前記挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるように前記MEMSマイクロミラーの角度を調整するように構成される、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項９】
前記PDアレイが、複数のPDサブアレイを含む、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１０】
前記入力PDアレイおよび前記出力PDアレイが、1つのまとまりとして接続されており、
前記入力ウィンドウガラスおよび前記出力ウィンドウガラスが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１１】
前記入力MEMSマイクロミラーおよび前記出力MEMSマイクロミラーが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１２】
前記入力コリメータアレイおよび前記出力コリメータアレイが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2013年5月28日付けで中国国家知識産権局に出願された、「3D-MEMS OPTICAL SWITCH」という名称の中国特許出願第201310201951.0号の優先権を主張するものである。引用により、上記中国出願の全内容が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、通信の分野に関し、詳細には、3D-MEMS光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００３】
情報技術の絶え間ない発展と共に、高密度波長分割多重（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）技術が、大容量のポイントツーポイント光ファイバ伝送の効率的な手法を提供している。全光型通信ネットワークにおいては、DWDN技術は幹線上で容量を拡張するのに使用され、光アド・ドロップマルチプレクサ（Optical Add-Drop Multiplexer，OADM）および光クロスコネクト（Optical Cross Connect，OXC）がクロスノードとして使用され、ファイバ・ツー・ザ・ホーム（Fiber To The Home，FTTH）が光ファイバアクセス技術によって実現される。OXCおよびOADMは全光型ネットワークの中核技術であり、OXCおよびOADMの中核が光スイッチおよび光スイッチアレイである。微小電気機械システム（Micro-Electro-Mechanic System，MEMS）光スイッチには、2次元微小電気機械システム（2-Dimensions Micro-Electro-Mechanic System，2D-MEMS）光スイッチ、および3次元微小電気機械システム（3-Dimensions Micro-Electro-Mechanic System，3D-MEMS）光スイッチが含まれうる。2D-MEMS光スイッチは、チャネルの挿入損失が不均衡であるため、大容量スイッチアレイを実現することができない。3D-MEMS光スイッチは、3D-MEMS光スイッチのポート間の距離が短いため、非常に大規模なスイッチアレイを実現することができる。したがって、3D-MEMS光スイッチを使用して大容量OXCノードを実現することができ、大容量OXCノードは大容量光スイッチング分野に応用することができる。
【０００４】
3D-MEMSでは、マイクロミラーが光路を偏向させるように回転され、それによって光路を切り換える。しかしながら、マイクロミラーは、慣性や振動といったいくつかの要因のために、安定して迅速に最適な位置まで回転させることができず、したがって、3D-MEMS光スイッチの挿入損失は最適な状態に到達することができない。従来の技術においては、パワー検出モジュールが光ファイバの入力ポートおよび出力ポートに付加される。閉ループフィードバック機構が形成されて、入力パワーを出力パワーと比較し、比較結果をマイクロミラーへフィードバックしてマイクロミラーを制御し、それによってマイクロミラーを最適な状態になるように較正し、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を最小化する。
【０００５】
従来の技術による3D-MEMS光スイッチでは、光スイッチの光パワー検出モジュールがコア光スイッチモジュールと別個に配置される。図1に示すように、光スイッチの光パワー検出モジュールは光ファイバの入力／出力ポートに配置される。各光路の入力ポートが1×2カプラと接続され、カプラの2つの出力ポートは、5％：95％、2％：98％、または10％：90％のように、要求に応じて分割される光を提供することができる。光パワーを検出するために、パワー検出器（power detector，PD）が小さい方の結合比を有するポートに接続される。大きい方の結合比を有するポートはコア光スイッチモジュールに接続される。入力ポートのすべてのカプラおよびPDが同じ光パワー検出モジュールに配置され、同様に、光パワー検出モジュールが出力ポートにも形成される。
【０００６】
従来の技術では、パワー検出モジュールが光ファイバの入力ポートおよび出力ポートに付加され、コア光スイッチモジュールが光パワー検出モジュールとは別個に配置され、コア光スイッチモジュールと光パワー検出モジュールとの両方がデータ回線を介してマスター制御ボードに接続され、データ回線の長さが光パワー検出モジュールとコア光スイッチモジュールとの間の通信速度を制限し、それによってマイクロミラーの較正および安定化時間が長引く可能性がある、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現される場合に多数のカプラおよびPDが必要とされ、それによって、光パワー検出モジュールの体積が非常に大きくなり、実際に利用するのが容易ではなく、かつ各光路に1つのカプラおよび1つのPDが配置されるため3D-MEMSの規模の拡大と共に費用が増大する、という欠点がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願の実施形態によって解決される技術的問題は、3D-MEMS光スイッチを提供することである。3D-MEMS光スイッチにおいては、PDアレイがコア光スイッチ内に統合されているために光スイッチのアーキテクチャおよび体積が簡略化され、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスが使用されて、光路が折り返され、したがって空間的な光路の設計が簡略化される。これは大規模な3D-MEMS光スイッチを実現するのに有利であり、費用を節約する。
【０００８】
上記の技術問題に対処するために、本出願の一実施態様の第1の態様によれば、3D-MEMS光スイッチが提供され、本3D-MEMS光スイッチは、
コリメータアレイと、PDアレイと、PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスと、MEMSマイクロミラーと、PDアレイおよびMEMSマイクロミラーに接続されたコア光スイッチコントローラとを含むことができ、
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、コリメータアレイから光信号を取得し、コリメータアレイから取得される光信号をMEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、コリメータアレイから取得される光信号をPDアレイ上に部分的に伝送し、さらに、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をコリメータアレイ上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をPDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、
PDアレイは、PDアレイ上に伝送される光信号の光パワーを検出するように構成され、
コア光スイッチコントローラは、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるように、PDアレイ上に伝送される光信号の検出される光パワーに基づいてMEMSマイクロミラーを調整するように構成される。
【０００９】
第1の態様の第1の可能な実現形態において、PDアレイは、コリメータアレイ上に固定されているか、または支持体を介してコリメータアレイの入力／出力光路上に固定されている。
【００１０】
第1の態様の第2の可能な実現形態において、PDアレイは、入力PDアレイおよび出力PDアレイを含み、
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスを含み、
コリメータアレイは、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイを含み、
MEMSマイクロミラーは、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーを含み、
入力ウィンドウガラスは、入力コリメータアレイから光信号を取得し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、
入力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成され、
出力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力ウィンドウガラス上に反射するように構成され、
出力ウィンドウガラスは、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される。
【００１１】
第1の態様の第2の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第3の可能な実現形態において、入力PDアレイが位置する平面は、出力PDアレイが位置する平面と平行であり、入力コリメータアレイが位置する平面は、出力コリメータアレイが位置する平面と平行であり、入力MEMSマイクロミラーが位置する平面は、出力MEMSマイクロミラーが位置する平面と平行である。
【００１２】
第1の態様の第2の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第4の可能な実現形態において、入力PDアレイは、出力PDアレイと同一の平面に配置されており、入力コリメータアレイは、出力コリメータアレイと同一の平面に配置されており、入力MEMSマイクロミラーは、出力MEMSマイクロミラーと同一の平面に配置されている。
【００１３】
第1の態様の第4の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第5の可能な実現形態において、3D-MEMS光スイッチは、PDアレイとMEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置された、入力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成された反射鏡または三角プリズムをさらに含む。
【００１４】
第1の態様の第6の可能な実現形態において、PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスが、コリメータアレイから取得される光信号をMEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、コリメータアレイから取得される光信号をPDアレイ上に部分的に伝送することは、
コリメータアレイから取得される光信号をMEMSマイクロミラー上に所定の第1の比率で反射し、コリメータアレイから取得される光信号をPDアレイ上に所定の第2の比率で伝送することを含み、
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスが、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をコリメータアレイ上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をPDアレイ上に部分的に伝送することは、
MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をコリメータアレイ上に所定の第1の比率で反射し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号をPDアレイ上に所定の第2の比率で伝送することを含む。
【００１５】
第1の態様の第2の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第7の可能な実現形態において、
入力PDアレイは、入力PDアレイ上に伝送される光信号の入力光パワーを検出するように構成され、
出力PDアレイは、出力PDアレイ上に伝送される光信号の出力光パワーを検出するように構成され、
コア光スイッチコントローラは、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が所定の減衰区間に合致しない場合に、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるようにMEMSマイクロミラーの角度を調整するように構成される。
【００１６】
第1の態様の第8の可能な実現形態において、PDアレイは、複数のPDサブアレイを含む。
【００１７】
第1の態様の第4の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第9の可能な実現形態において、入力PDアレイおよび出力PDアレイは、1つのまとまりとして接続されており、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスは、1つのまとまりとして接続されている。
【００１８】
第1の態様の第4の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第10の可能な実現形態において、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーは、1つのまとまりとして接続されている。
【００１９】
第1の態様の第4の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第11の可能な実現形態において、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイは、1つのまとまりとして接続されている。
【００２０】
本出願の実施形態において、PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、光路を折り返すために使用され、したがって光信号がPDアレイに部分的に伝送され、それによって、コア光スイッチコントローラは、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される減衰区間に合致するように、PDアレイによって検出される光信号の光パワーに基づいてMEMSマイクロミラーを調整する。本出願では、空間的な光路の設計が簡略化され、それによって、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。
【００２１】
本出願の実施形態による技術的解決策または従来の技術による技術的解決策がより明確になるように、各実施形態または従来の技術の説明で使用される図面を以下で簡単に説明する。以下の説明における図面は、本出願のいくつかの実施形態を例示するにすぎないことは明らかである。当業者は、これらの図面に従って他の図面を難なく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の技術による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。
【図２】本出願の一実施形態による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。
【図３】本出願の第1の実施形態による3D-MEMS光スイッチの特定の概略的構造図である。
【図４】本出願の第2の実施形態による3D-MEMS光スイッチの特定の概略的構造図である。
【図５】本出願の第3の実施形態による3D-MEMS光スイッチの特定の概略的構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本出願の実施形態による技術的解決策を、本出願の実施形態における図面と併せて、以下で明確かつ十分に説明する。説明される実施形態は、本出願によるすべての実施形態ではなく、ごく一部の実施形態にすぎないことは明らかである。本出願における実施形態に基づいて当業者によって難なく得られる任意の他の実施形態は、本出願の範囲内に含まれる。
【００２４】
本出願の一実施形態によれば3D-MEMS光スイッチが提供され、本3D-MEMS光スイッチは、コリメータアレイと、PDアレイと、PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスと、MEMSマイクロミラーと、PDアレイおよびMEMSマイクロミラーに接続されたコア光スイッチコントローラとを含む。PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、光路を折り返すために使用され、したがって光信号がPDアレイ上に部分的に伝送され、それによって、空間的な光路の設計が簡略化され、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。以下で、具体的実施形態を用いて説明する。
【００２５】
図2は、本出願の一実施形態による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。図2に示すように、本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、
コリメータアレイ1と、PDアレイ3と、PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラス2と、MEMSマイクロミラー4と、PDアレイ3およびMEMSマイクロミラー4に接続されたコア光スイッチコントローラ5とを含む。コア光コントローラ5は、PDアレイ3およびMEMSマイクロミラー4に通信可能に接続されている。
【００２６】
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラス2は、コリメータアレイ2から光信号を取得し、コリメータアレイ2から取得される光信号をMEMSマイクロミラー4上に部分的に反射し、コリメータアレイ2から取得される光信号をPDアレイ3上に部分的に伝送し、さらに、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号をコリメータアレイ1上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号をPDアレイ3上に部分的に伝送するように構成される。
【００２７】
PDアレイ3は、PDアレイ上に伝送される光信号の光パワーを検出するように構成される。
【００２８】
コア光スイッチコントローラ5は、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される目標減衰値に合致するように、PDアレイ3上に伝送される光信号の検出される光パワーに基づいてMEMSマイクロミラー4を調整するように構成される。
【００２９】
任意選択で、PDアレイ3は、コリメータアレイ1上に固定されていてよく、または支持体を介してコリメータアレイ1の入力／出力光路上に固定されていてもよい。3D-MEMS光スイッチをパケット化するプロセスの複雑度を、PDアレイをコリメータアレイ上に固定することによって低減することができる。
【００３０】
任意選択で、PDアレイ3は、入力PDアレイおよび出力PDアレイを含む。
【００３１】
PDアレイ3を覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラス2は、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスを含む。
【００３２】
コリメータアレイ1は、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイを含む。
【００３３】
MEMSマイクロミラー4は、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーを含む。
【００３４】
入力ウィンドウガラスは、入力コリメータアレイから光信号を取得し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される。
【００３５】
入力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力MEMSマイクロミラー上に反射する。
【００３６】
出力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力ウィンドウガラス上に反射するように構成される。
【００３７】
出力ウィンドウガラスは、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される。
【００３８】
本出願の本実施形態による本3D-MEMS光スイッチにおいて、PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。PDアレイは分離されたPDを置き換えるのに使用され、これにより、空間および費用が著しく節約される。1×2カプラの代わりに、費用を節約するために、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスが使用される。さらに、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって伝送される光信号は、パワー検出に使用することができ、また、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって反射される光信号は、交差ディスパッチングに使用することができる。加えて、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、光路を折り返すことができ、したがって、空間的な光路の設計が簡略化され、それによって、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。
【００３９】
図3は、本出願の第1の実施形態による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。図3に示すように、本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、
入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5とを含むことができる。
【００４０】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31、入力MEMSマイクロミラー41、出力MEMSマイクロミラー42、および出力PDアレイ32に通信可能に接続されている。
【００４１】
入力コリメータアレイ11は、光ファイバから入力される光信号を受け取るように構成される。入力コリメータアレイ11は、周辺光信号のための入射ポートである。すべての光信号が入力光ファイバを介して入力コリメータアレイ11に入る。次いで入力コリメータアレイ11は、入力される光信号に対してビーム整形を行うことにより、光信号のビームウエストをより大きく、光信号の発散角をより狭くし、これにより、これらの入力光信号を自由空間においてより遠くへ伝送することができる。
【００４２】
入力ウィンドウガラス21は、入力コリメータアレイ11から光信号を取得し、入力コリメータアレイ11から取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー41上に部分的に反射し、入力コリメータアレイ11から取得される光信号を入力PDアレイ31上に部分的に伝送するように構成される。
【００４３】
任意選択で、入力ウィンドウガラス21は、入力PDアレイ31を覆い、反射膜で部分的に被膜されている。入力ウィンドウガラス21を通過するときに、入力コリメータアレイ11から取得される光信号は、入力MEMSマイクロミラー41上に、事前設定される第1の比率で反射され、入力PDアレイ31上に、事前設定される第2の比率で伝送される。事前設定される第1の比率は、例えば95％であり、事前設定される第2の比率は、例えば5％であり、第1の比率と第2の比率との和は100％である。具体的には、光信号の大部分を入力MEMSマイクロミラー41上に反射させることができ、光信号のわずかな部分を入力PDアレイ31上に伝送することができる。すなわち、事前設定される第1の比率を事前設定される第2の比率よりも大とすることができる。一実現形態では、反射光と伝送光との比率を制御するために、ウィンドウガラスを事前設定される結合比において膜で被膜することができる。例えば、入力ウィンドウガラスの表面を事前設定される結合比において反射膜で被膜することができる。その場合、光信号の95％を入力MEMSマイクロミラー41上に反射させることができ、光信号の5％を入力PDアレイ31上に伝送することができる。
【００４４】
入力PDアレイ31は、入力PDアレイ31上に伝送される光信号の入力光パワーを検出するように構成される。入力PDアレイ31は、伝送される光信号に対して光電変換を行い、光パワーを検出し、入力光パワーを取得し、検出される入力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送る。
【００４５】
入力MEMSマイクロミラー41は、入力ウィンドウガラス21によって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー42上に反射するように構成される。入力MEMSマイクロミラーは、複数のサブマイクロミラーを含み、またMEMSマイクロミラーチップをさらに含み、MEMSマイクロミラーチップは、コア光スイッチコントローラ5から送られるマイクロミラー制御信号を受け取り、次いで、MEMSマイクロミラーを回転させるように構成される。入力MEMSマイクロミラー41は、調整可能な回転角を有し、光信号を異なる方向へ反射することにより光スイッチをディスパッチする。
【００４６】
出力MEMSマイクロミラー42は、入力MEMSマイクロミラー41によって反射される光信号を出力ウィンドウガラス22上に反射するように構成される。出力MEMSマイクロミラーは、複数のサブマイクロミラーを含み、またMEMSマイクロミラーチップをさらに含み、MEMSマイクロミラーチップは、コア光スイッチコントローラ5から送られるマイクロミラー制御信号を受け取り、次いで、MEMSマイクロミラーを回転させるように構成される。出力MEMSマイクロミラー42は、調整可能な回転角を有し、光信号を異なる方向へ反射することにより光スイッチをディスパッチする。
【００４７】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。
【００４８】
任意選択で、出力ウィンドウガラス22は、出力PDアレイ32を覆い、反射膜で部分的に被膜されている。出力ウィンドウガラス22を通過するときに、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号は、出力コリメータアレイ12上に、事前設定される第1の比率で反射され、出力PDアレイ32上に、事前設定される第2の比率で伝送される。事前設定される第1の比率は、例えば95％であり、事前設定される第2の比率は、例えば5％であり、事前設定される第1の比率と事前設定される第2の比率との和は100％である。具体的には、光信号の大部分を出力コリメータアレイ12上に反射させることができ、光信号のわずかな部分を出力PDアレイ32上に伝送することができる。すなわち、事前設定される第1の比率を事前設定される第2の比率よりも大とすることができる。一実現形態では、反射光と伝送光との比率を制御するために、ウィンドウガラスを事前設定される結合比において膜で被膜することができる。例えば、出力ウィンドウガラスの表面を事前設定される結合比において反射膜で被膜することができる。その場合、光信号の95％を出力コリメータアレイ12上に反射させることができ、光信号の5％を出力PDアレイ32上に伝送することができる。
【００４９】
出力PDアレイ32は、出力PDアレイ32上に伝送される光信号の出力光パワーを検出するように構成される。入力PDアレイ32は、伝送される光信号に対して光電変換を行い、光パワーを検出し、出力光パワーを取得し、検出される出力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送る。
【００５０】
出力コリメータアレイ12は、出力アレイ32によって反射される光信号を受け取り、受け取った光信号を光ファイバに結合して、結合された光信号を出力するように構成される。
【００５１】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31からの入力光パワーおよび出力PDアレイ32からの出力光パワーを受け取り、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を計算するように構成される。具体的には、3D-MEMS光スイッチの挿入損失は、出力光パワー対入力光パワーの比である。
【００５２】
任意選択で、コア光スイッチコントローラ5は、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を最小化するように、計算した3D-MEMS光スイッチの挿入損失に基づいてMEMSマイクロミラーの角度を調整する。すなわち、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を調整して最適な状態にするようにさらに構成される。
【００５３】
任意選択で、コア光スイッチコントローラ5は、ユーザまたは他のデバイスによって送られるマイクロミラー調整制御コマンドを受け取り、受け取ったマイクロミラー調整制御コマンドに基づいてMEMSマイクロミラーの角度を調整するようにさらに構成される。具体的には、コア光スイッチコントローラ5が、マイクロミラー制御信号をMEMSマイクロミラーへ送り、次いでMEMSマイクロミラーチップが、コア光スイッチコントローラ5からマイクロミラー制御信号を受け取った後でMEMSマイクロミラーを回転させる。光信号と出力コリメータアレイとの間の結合角度が結合適応を形成するように制御され、出力光信号の減衰パワー値が、複数の光路の光パワーを均衡させるようにさらに制御される。その上さらに、コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31からの入力光パワーおよび出力PDアレイ32からの出力光パワーをリアルタイムで受け取り、計算した挿入損失に基づいてMEMSマイクロミラーの角度を調整し、それによって減衰精度を改善する。
【００５４】
任意選択で、コア光スイッチコントローラ5は、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される目標減衰値に合致しない場合に、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を事前設定される目標減衰値に合致させるように、MEMSマイクロミラーの角度を調整するようにさらに構成される。事前設定される減衰区間とは、変動値を設定し、事前設定される目標減衰値から変動値を増減することによって得られる区間値である。例えば、事前設定される目標減衰値が3dBであり、±0.2dBの区間が設定され、その場合、事前設定される減衰区間は、2.8dBから3.2dBまでである。コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31からの入力光パワーおよび出力PDアレイ32からの出力光パワーをリアルタイムで受け取り、受け取った入力光パワーおよび出力光パワーに基づいて挿入損失を計算し、計算した挿入損失が事前設定される減衰区間内であるかどうか判定し、計算した減衰区間が事前設定される減衰区間内でない場合には、入力MEMSマイクロミラー41の角度および出力MEMSマイクロミラー42の角度を調整し、次いで、入力光パワーおよび出力光パワーを再度リアルタイムで受け取り、挿入損失を計算し、計算した挿入損失が事前設定される減衰区間内であるかどうか判定し、計算した挿入損失が事前設定される減衰区間内でない場合には、引き続き入力MEMSマイクロミラー41の角度および出力MEMSマイクロミラー42の角度を調整する。上記のループは、挿入損失が事前設定される目標減衰値に合致するまで繰り返される。
【００５５】
具体的には、コア光スイッチコントローラ5がMEMSマイクロミラーの回転角度を調整する場合に、挿入損失が事前設定される目標減衰値に近い場合、MEMSマイクロミラーは引き続きこの方向に偏向するものとされ、挿入値が事前設定される目標減衰値から遠く離れている場合、MEMSマイクロミラーは逆方向に偏向され、MEMSマイクロミラーの偏向方向にかかわらず挿入損失が事前設定される目標減衰値から遠く離れている場合、MEMSマイクロミラーは最適な位置に合わせて調整されるとみなされ、調整は終了する。マイクロミラーを調整するための時間が事前設定される終了時間に達した場合、調整は終了する。例えば、60秒間にわたって調整された後でMEMSマイクロミラーが依然として最適な位置に達しない場合には、次の調整が開始されるようトリガされるまで、MEMSマイクロミラーはループを中断し、調整は終了する。
【００５６】
さらに任意選択で、入力PDアレイ31を入力コリメータアレイ11上に固定することもでき、出力PDアレイを出力コリメータアレイ12上に固定することもでき、それによって、3D-MEMS光スイッチをパッケージングするプロセスの複雑度が低減される。
【００５７】
さらに任意選択で、入力PDアレイ31が位置する平面を出力PDアレイ32が位置する平面と平行とすることができ、入力コリメータアレイ11が位置する平面を出力コリメータアレイ12が位置する平面と平行とすることができ、入力MEMSマイクロミラー41が位置する平面を出力MEMSマイクロミラー42が位置する平面と平行とすることができ、それによって、3D-MEMS光スイッチをパッケージングするプロセスの複雑度が低減され、光スイッチのアーキテクチャおよび体積が簡略化される。
【００５８】
さらに任意選択で、入力PDアレイ31は、複数のPDサブアレイを含むことができ、出力PDアレイ32は、複数のPDサブアレイを含むことができる。複数のPDサブアレイを用いることによって、PDアレイの歩留まり率を改善することができ、短所を容易に見つけることができる。
【００５９】
本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5とを含むことができる。PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって伝送される光信号は、光路検出に使用され、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって反射される光信号は、交差ディスパッチングに使用され、光路は折り返される。したがって、空間的な光路の設計が簡略化され、それによって、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。
【００６０】
図4は、本出願の第2の実施形態による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。図4に示すように、本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、
入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5と、反射鏡6とを含むことができる。
【００６１】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31、入力MEMSマイクロミラー41、出力MEMSマイクロミラー42、および出力PDアレイ32に通信可能に接続されている。
【００６２】
入力PDアレイ31は、出力PDアレイ32と同一の平面に配置されており、入力コリメータアレイ11は、出力コリメータアレイ12と同一の平面に配置されており、入力MEMSマイクロミラー41は、出力MEMSマイクロミラー42と同一の平面に配置されている。
【００６３】
入力コリメータアレイ11は、光ファイバによって入力される光信号を受け取るように構成される。
【００６４】
入力ウィンドウガラス21は、入力コリメータアレイ11から光信号を取得し、入力コリメータアレイ11から取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー41上に部分的に反射し、光信号を入力PDアレイ31上に部分的に伝送するように構成される。入力ウィンドウガラス21は、入力PDアレイ31を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、図3として示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００６５】
入力PDアレイ31は、入力PDアレイ31上に伝送される光信号の入力光パワーを検出し、検出される入力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送るように構成される。
【００６６】
入力MEMSマイクロミラー41は、入力ウィンドウガラス21によって反射される光信号を反射鏡6上に反射するように構成される。入力MEMSマイクロミラーは、複数のサブマイクロミラーを含み、またMEMSマイクロミラーチップをさらに含み、MEMSマイクロミラーチップは、コア光スイッチコントローラ5から送られるマイクロミラー制御信号を受け取り、次いで、MEMSマイクロミラーを回転させるように構成される。
【００６７】
反射鏡6は、PDアレイとMEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置され、入力MEMSマイクロミラー41によって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー42上に反射する。
【００６８】
出力MEMSマイクロミラー42は、反射鏡6によって反射される光信号を出力ウィンドウガラス22上に反射するように構成される。出力MEMSマイクロミラーは、複数のサブマイクロミラーを含み、またMEMSマイクロミラーチップをさらに含み、MEMSマイクロミラーチップは、コア光スイッチコントローラ5から送られるマイクロミラー制御信号を受け取り、次いで、MEMSマイクロミラーを回転させるように構成される。
【００６９】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。出力ウィンドウガラス22は、出力PDアレイ32を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００７０】
出力PDアレイ32は、出力PDアレイ32上に伝送される光信号の出力光パワーを検出し、検出される出力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送るように構成される。
【００７１】
出力コリメータアレイ12は、出力アレイ32によって反射される光信号を受け取り、受け取った光信号を光ファイバに結合して、受け取った光信号を出力するように構成される。
【００７２】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31からの入力光パワーおよび出力PDアレイ32からの出力光パワーを受け取り、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を計算し、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される減衰区間に合致しない場合に、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を事前設定される目標減衰値に合致させるようにMEMSマイクロミラーの角度を調整するように構成される。コア光スイッチコントローラ5によってMEMSマイクロミラーを調整するプロセスは、図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００７３】
さらに任意選択で、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を1つのまとまりとして接続することができ、また入力ウィンドウガラス21および出力ウィンドウガラス22を1つのまとまりとして接続することができる。一実現形態においては、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を、パッケージングを容易にするために1つのまとまりとして接合された2つの別々のPDアレイとすることができる。あるいは、1つのまとまりとしてのPDアレイを設計することもでき、このPDアレイは2つの部分領域へさらに分割される。部分領域の一方は、入力PDアレイに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力PDアレイに対応する出力領域である。さらに、PDアレイは、複数のPDサブアレイを含むこともできる。複数のPDサブアレイを用いることによって、PDアレイの歩留まり率を改善することができ、短所を容易に見つけることができる。ウィンドウガラスは、互いに接合された2つのウィンドウガラスとすることもでき、2つの部分領域に分割される1つのまとまりとしてのウィンドウガラスとすることもできる。部分領域の一方は、入力ウィンドウガラスに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力ウィンドウガラスに対応する出力領域である。
【００７４】
さらに任意選択で、入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42を1つのまとまりとして接続することができる。MEMSマイクロミラーは、MEMSチップ上に配置することができる。入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42は、1つのまとまりとして接合された2つの別々のMEMSマイクロミラーとすることができる。またMEMSチップも一体化されるように設計することができる。すなわち、1つのまとまりとしてのMEMSチップがまとめてパッケージングされ、次いで、2つの部分領域へ分割される。部分領域の一方は、入力MEMSマイクロミラーに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力MEMSマイクロミラーに対応する出力領域であり、入力領域および出力領域は各々、複数のMEMSマイクロミラーを有する。
【００７５】
さらに任意選択で、入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12を1つのまとまりとして接続することができる。入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12は、1つのまとまりとして接合される2つの別々のコリメータアレイとすることができる。あるいは、コリメータアレイを一体化されるように設計することもできる。すなわち、1つのまとまりとしてのコリメータアレイがパッケージングされ、次いで、2つの部分領域に分割される。部分領域の一方は、入力コリメータアレイに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力コリメータアレイに対応する出力領域である。
【００７６】
本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5と、反射鏡6とを含むことができる。PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって伝送される光信号は、光路検出に使用され、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって反射される光信号は、交差ディスパッチングに使用され、光路は、入力PDアレイ31が出力PDアレイ32と同一の平面となり、入力コリメータアレイ11が出力コリメータアレイ12と同一の平面となり、入力MEMSマイクロミラー41が出力MEMSマイクロミラー42と同一の平面となるように、反射鏡6によって折り返される。加えて、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を1つのまとまりとして接続することもでき、または入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12を1つのまとまりとして接続することもでき、または入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42を1つのまとまりとして接続することもできる。このようにして、光スイッチを実現する際の複雑度が低減され、空間的な光路の設計が簡略化され、それによって、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。
【００７７】
図5は、本出願の第3の実施形態による3D-MEMS光スイッチの概略的構造図である。図5に示すように、本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、
入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5と、三角プリズム7とを含むことができる。
【００７８】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31、入力MEMSマイクロミラー41、出力MEMSマイクロミラー42、および出力PDアレイ32に通信可能に接続されている。
【００７９】
入力PDアレイ31は、出力PDアレイ32と同一の平面に配置されており、入力コリメータアレイ11は、出力コリメータアレイ12と同一の平面に配置されており、入力MEMSマイクロミラー41は、出力MEMSマイクロミラー42と同一の平面に配置されている。
【００８０】
入力コリメータアレイ11は、光ファイバによって入力される光信号を受け取るように構成される。
【００８１】
入力ウィンドウガラス21は、入力コリメータアレイ11から光信号を取得し、入力コリメータアレイ11から取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー41上に部分的に反射し、光信号を入力PDアレイ31上に部分的に伝送するように構成される。入力ウィンドウガラス21は、入力PDアレイ31を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００８２】
入力PDアレイ31は、入力PDアレイ31上に伝送される光信号の入力光パワーを検出し、検出される入力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送るように構成される。
【００８３】
入力MEMSマイクロミラー41は、入力ウィンドウガラス21によって反射される光信号を三角プリズム7上に反射するように構成される。
【００８４】
三角プリズム7は、PDアレイとMEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置され、入力MEMSマイクロミラー41によって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー42上に反射する。
【００８５】
出力MEMSマイクロミラー42は、三角プリズム7によって反射される光信号を出力ウィンドウガラス22上に反射するように構成される。
【００８６】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。出力ウィンドウガラス22は、出力PDアレイ32を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、前述の図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００８７】
出力PDアレイ32は、出力PDアレイ32上に伝送される光信号の出力光パワーを検出し、検出される出力光パワーをコア光スイッチコントローラ5へ送るように構成される。
【００８８】
出力コリメータアレイ12は、出力アレイ32によって反射される光信号を受け取り、受け取った光信号を光ファイバに結合して、受け取った光信号を出力するように構成される。
【００８９】
コア光スイッチコントローラ5は、入力PDアレイ31からの入力光パワーおよび出力PDアレイ32からの出力光パワーを受け取り、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を計算し、3D-MEMS光スイッチの挿入損失が事前設定される減衰区間に合致しない場合に、3D-MEMS光スイッチの挿入損失を事前設定される目標減衰値に合致させるようにMEMSマイクロミラーの角度を調整するように構成される。コア光スイッチコントローラ5によってMEMSマイクロミラーを調整するプロセスは、図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【００９０】
さらに任意選択で、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を1つのまとまりとして接続することができ、また入力ウィンドウガラス21および出力ウィンドウガラス22を1つのまとまりとして接続することができる。一実現形態においては、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を、パッケージングを容易にするために互いに接合された2つの別々のPDアレイとすることができる。あるいは、1つのまとまりとしてのPDアレイを設計することもでき、このPDアレイは2つの部分領域へさらに分割される。部分領域の一方は、入力PDアレイに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力PDアレイに対応する出力領域である。さらに任意選択で、PDアレイは、複数のPDサブアレイを含むことができる。複数のサブPDアレイを用いることによって、PDアレイの歩留まり率を改善することができ、短所を容易に見つけることができる。ウィンドウガラスは、互いに接合された2つのウィンドウガラスとすることもでき、2つの部分領域に分割される1つのまとまりとしてのウィンドウガラスとすることもできる。部分領域の一方は、入力ウィンドウガラスに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力ウィンドウガラスに対応する出力領域である。
【００９１】
さらに任意選択で、入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42を1つのまとまりとして接続することができる。MEMSマイクロミラーは、MEMSチップ上に配置することができる。入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42は、1つのまとまりとして接合された2つの別々のMEMSマイクロミラーとすることができる。またMEMSチップも一体化されるように設計することができる。すなわち、1つのまとまりとしてのMEMSチップがまとめてパッケージングされ、次いで、2つの部分領域へ分割される。部分領域の一方は、入力MEMSマイクロミラーに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力MEMSマイクロミラーに対応する出力領域であり、入力領域および出力領域は各々、複数のMEMSマイクロミラーを有する。
【００９２】
さらに任意選択で、入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12を1つのまとまりとして接続することができる。入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12は、1つのまとまりとして接合される2つの別々のコリメータアレイとすることができる。あるいは、コリメータアレイを一体化されるように設計することもできる。すなわち、1つのまとまりとしてのコリメータアレイがパッケージングされ、次いで、2つの部分領域に分割される。部分領域の一方は、入力コリメータアレイに対応する入力領域であり、部分領域の他方は、出力コリメータアレイに対応する出力領域である。
【００９３】
本出願の本実施形態による3D-MEMS光スイッチは、入力コリメータアレイ11と、入力ウィンドウガラス21と、入力PDアレイ31と、入力MEMSマイクロミラー41と、出力MEMSマイクロミラー42と、出力ウィンドウガラス22と、出力PDアレイ32と、出力コリメータアレイ12と、コア光スイッチコントローラ5と、三角プリズム7とを含むことができる。PDアレイは、光スイッチのアーキテクチャを簡略化し、光スイッチの体積を低減するように、コア光スイッチ内に統合されている。反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって伝送される光信号は、光路検出に使用され、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスによって反射される光信号は、交差ディスパッチングに使用され、光路は、入力PDアレイ31が出力PDアレイ32と同一の平面となり、入力コリメータアレイ11が出力コリメータアレイ12と同一の平面となり、入力MEMSマイクロミラー41が出力MEMSマイクロミラー42と同一の平面となるように、三角プリズム7によって折り返される。加えて、入力PDアレイ31および出力PDアレイ32を1つのまとまりとして接続することもでき、または入力コリメータアレイ11および出力コリメータアレイ12を1つのまとまりとして接続することもでき、または入力MEMSマイクロミラー41および出力MEMSマイクロミラー42を1つのまとまりとして接続することもできる。このようにして、光スイッチを実現する際の複雑度が低減され、空間的な光路の設計が簡略化され、それによって、大規模な3D-MEMS光スイッチが実現され、費用が節約される。
【００９４】
各実施形態の上記の説明を読めば、本出願がハードウェア、ファームウェア、またはハードウェアとファームウェアとの組み合わせを用いて実現されうることを、当分野の技術者は明確に理解することができよう。以上は本出願の好ましい実施形態にすぎず、したがって、本出願の特許請求の範囲を限定するためのものではない。したがって、本出願の特許請求の範囲に従ってなされる等価の変更もまた本出願の範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９５】
1  コリメータアレイ
2  ウィンドウガラス
3  PDアレイ
4  MEMSマイクロミラー
5  コア光スイッチコントローラ
6  反射鏡
7  三角プリズム
11  入力コリメータアレイ
12  出力コリメータアレイ
21  入力ウィンドウガラス
22  出力ウィンドウガラス
31  入力PDアレイ
32  出力PDアレイ
41  入力MEMSマイクロミラー
42  出力MEMSマイクロミラー
【図１】
2016524725.tif 000003
【図２】
2016524725.tif 000004
【図３】
2016524725.tif 000005
【図４】
2016524725.tif 000006
【図５】
2016524725.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月5日(2016.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第1の態様の第2の可能な実現形態において、PDアレイは、入力PDアレイおよび出力PDアレイを含み、
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスは、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスを含み、
コリメータアレイは、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイを含み、
MEMSマイクロミラーは、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーを含み、
入力ウィンドウガラスは、入力コリメータアレイから光信号を取得し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、入力コリメータアレイから取得される光信号を入力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、
入力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成され、
出力MEMSマイクロミラーは、光信号を出力ウィンドウガラス上に反射するように構成され、
出力ウィンドウガラスは、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第1の態様の第4の可能な実現形態に関連する、第1の態様の第5の可能な実現形態において、3D-MEMS光スイッチは、入力MEMSマイクロミラーと出力MEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置された、入力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成された反射鏡または三角プリズムをさらに含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラス2は、コリメータアレイ1から光信号を取得し、コリメータアレイ1から取得される光信号をMEMSマイクロミラー4上に部分的に反射し、コリメータアレイ1から取得される光信号をPDアレイ3上に部分的に伝送し、さらに、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号を取得し、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号をコリメータアレイ1上に部分的に反射し、MEMSマイクロミラー4によって反射される光信号をPDアレイ3上に部分的に伝送するように構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
出力ウィンドウガラスは、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、出力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
反射鏡6は、入力MEMSマイクロミラーと出力MEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置され、入力MEMSマイクロミラー41によって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー42上に反射する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。出力ウィンドウガラス22は、出力PDアレイ32を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
出力コリメータアレイ12は、出力PDアレイ32によって反射される光信号を受け取り、受け取った光信号を光ファイバに結合して、受け取った光信号を出力するように構成される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
三角プリズム7は、入力MEMSマイクロミラーと出力MEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置され、入力MEMSマイクロミラー41によって反射される光信号を出力MEMSマイクロミラー42上に反射する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
出力ウィンドウガラス22は、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を取得し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力コリメータアレイ12上に部分的に反射し、出力MEMSマイクロミラー42によって反射される光信号を出力PDアレイ32上に部分的に伝送するように構成される。出力ウィンドウガラス22は、出力PDアレイ32を覆い、反射膜で部分的に被膜されており、これについては、前述の図3に示す本出願の第1の実施形態に詳細に記述されており、ここではこれ以上説明しない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
出力コリメータアレイ12は、出力PDアレイ32によって反射される光信号を受け取り、受け取った光信号を光ファイバに結合して、受け取った光信号を出力するように構成される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
3次元微小電気機械システム（3D-MEMS）光スイッチであって、
コリメータアレイと、
パワー検出器（PD）アレイと、
前記PDアレイを覆う、反射膜で部分的に被膜されたウィンドウガラスと、
微小電気機械システム（MEMS）マイクロミラーと、
前記PDアレイおよび前記MEMSマイクロミラーに接続されたコア光スイッチコントローラと
を含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスは、前記コリメータアレイから光信号を取得し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、前記MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を取得し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送するようにさらに構成され、
前記PDアレイは、前記PDアレイ上に伝送される前記光信号の光パワーを検出するように構成され、
前記コア光スイッチコントローラは、前記3D-MEMS光スイッチの挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるように、前記PDアレイ上に伝送される前記光信号の検出される前記光パワーに基づいて前記MEMSマイクロミラーを調整するように構成される、3D-MEMS光スイッチ。
【請求項２】
前記PDアレイが、前記コリメータアレイ上に固定されているか、または支持体を介して前記コリメータアレイの入力／出力光路上に固定されている、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項３】
前記PDアレイが、入力PDアレイおよび出力PDアレイを含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、入力ウィンドウガラスおよび出力ウィンドウガラスを含み、
前記コリメータアレイが、入力コリメータアレイおよび出力コリメータアレイを含み、
前記MEMSマイクロミラーが、入力MEMSマイクロミラーおよび出力MEMSマイクロミラーを含み、
前記入力ウィンドウガラスは、前記入力コリメータアレイから光信号を取得し、前記入力コリメータアレイから取得される前記光信号を前記入力MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記入力コリメータアレイから取得される前記光信号を前記入力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成され、
前記入力MEMSマイクロミラーは、前記光信号を前記出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成され、
前記出力MEMSマイクロミラーは、前記光信号を前記出力ウィンドウガラス上に反射するように構成され、
前記出力ウィンドウガラスは、前記出力MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を取得し、前記出力MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記出力コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記出力MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記出力PDアレイ上に部分的に伝送するように構成される、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項４】
前記入力PDアレイが位置する平面は、前記出力PDアレイが位置する平面と平行であり、
前記入力コリメータアレイが位置する平面は、前記出力コリメータアレイが位置する平面と平行であり、
前記入力MEMSマイクロミラーが位置する平面は、前記出力MEMSマイクロミラーが位置する平面と平行である、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項５】
前記入力PDアレイが、前記出力PDアレイと同一の平面に配置されており、
前記入力コリメータアレイが、前記出力コリメータアレイと同一の平面に配置されており、
前記入力MEMSマイクロミラーが、前記出力MEMSマイクロミラーと同一の平面に配置されている、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項６】
前記入力MEMSマイクロミラーと前記出力MEMSマイクロミラーとの間の光路上に配置された、前記入力MEMSマイクロミラーによって反射される光信号を前記出力MEMSマイクロミラー上に反射するように構成された反射鏡または三角プリズムをさらに含む、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項７】
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に部分的に反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送することは、
前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記MEMSマイクロミラー上に所定の第1の比率で反射し、前記コリメータアレイから取得される前記光信号を前記PDアレイ上に所定の第2の比率で伝送することを含み、
前記PDアレイを覆う、前記反射膜で部分的に被膜された前記ウィンドウガラスが、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に部分的に反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に部分的に伝送することは、
前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記コリメータアレイ上に前記所定の第1の比率で反射し、前記MEMSマイクロミラーによって反射される前記光信号を前記PDアレイ上に前記所定の第2の比率で伝送することを含む、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項８】
前記入力PDアレイが、前記入力PDアレイ上に伝送される前記光信号の入力光パワーを検出するように構成され、
前記出力PDアレイが、前記出力PDアレイ上に伝送される前記光信号の出力光パワーを検出するように構成され、
前記コア光スイッチコントローラは、前記3D-MEMS光スイッチの挿入損失が所定の減衰区間に合致しない場合に、前記3D-MEMS光スイッチの前記挿入損失を所定の目標減衰値に合致させるように前記MEMSマイクロミラーの角度を調整するように構成される、請求項3に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項９】
前記PDアレイが、複数のPDサブアレイを含む、請求項1に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１０】
前記入力PDアレイおよび前記出力PDアレイが、1つのまとまりとして接続されており、
前記入力ウィンドウガラスおよび前記出力ウィンドウガラスが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１１】
前記入力MEMSマイクロミラーおよび前記出力MEMSマイクロミラーが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【請求項１２】
前記入力コリメータアレイおよび前記出力コリメータアレイが、1つのまとまりとして接続されている、請求項5に記載の3D-MEMS光スイッチ。
【国際調査報告】
2016524725.tif 000008
2016524725.tif 000009
2016524725.tif 000010
2016524725.tif 000011