(57)【要約】【課題】光クロストークを低減させることができる光スイッチを提供する。【解決手段】ミラー４３は、その外形が、ミラー４３の中央部を通りかつ光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向に平行な直線に対して直交する線分を持たない。これにより、ミラー４３に照射された入力光の一部がミラ４３ーの縁部で散乱し、かつ、これらが互いに干渉して生じる回折光は、上記配列方向上に生じないので、他の出力ポートに信号光が漏れ込む光クロストークを低減させることができる。【選択図】  図４
2009271447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に配列された少なくとも１つの入力ポートおよび少なくとも１つの出力ポートを備えた入出力光学系と、
回動可能に支持されて、前記入出力光学系の前記入力ポートから入力された光を反射するミラーを有し、このミラーの角度に応じてその反射光を前記入出力光学系の出力ポートから出力させるミラー装置と
を備え、
前記ミラーの外形は、当該ミラーの中央部を通りかつ前記所定の方向に平行な直線に対し直交する線分を持たない
ことを特徴とする光スイッチ。 
【請求項２】
前記ミラーは、八角形の形状を有し、この八角形の向かい合う２つの頂点を通り、かつ、前記所定の方向と直交する回動軸を備える
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記ミラーは、全体として平面視略矩形の形状を有し、少なくとも前記所定の方向と直交する辺の中央部が当該ミラーを含む平面内において前記所定の方向に屈曲するように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記ミラー装置は、
前記ミラーが形成された上部基板と、
この上部基板と対向配置され、前記ミラーと対向する駆動電極を有する下部基板と
から構成される
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、入出力ポートとなる複数の光ファイバが配列された光ファイバアレイと、照射された信号光を偏向する偏向素子とを備え、入力ポートから入力された入力光を偏向素子により偏向して何れかの出力ポートに選択的に出力させる空間光学系を用いた光スイッチが提案されている。この場合、その偏向素子として、基板上に設けられた駆動電極と、この駆動電極と対向配置され少なくとも１つの回動軸回りに回動可能に支持された反射面を備えた可動電極とを備え、駆動電極と可動電極との間の電位差により生じる静電引力により反射面を回動させる静電駆動型ＭＥＭＳミラー装置が用いられている。このような光スイッチの一例を図１に示す。
【０００３】
＜１×ｎ光スイッチ＞
図１に示す１×ｎ光スイッチは、ファイバアレイ１と、マイクロレンズアレイ２と、レンズ３と、ＭＥＭＳミラー装置１００とを備えており、これらをこの順番で１の方向（以下、「Ｚ軸方向」という）に沿って配列した構成を有する。
【０００４】
ファイバアレイ１は、複数の光ファイバ（図１の場合５本）を、その光軸をＺ軸に沿わせた状態でＺ軸と直交するＹ軸方向に並設した構成を有する。なお、図１においては、１つの入力ポート１ａと４つの出力ポート１ｂが設けられた場合を例に説明するが、出力ポートの数量は４つに限定されず、光スイッチの用途等に応じて適宜自由に設定することができる。
【０００５】
マイクロレンズアレイ２は、複数のマイクロレンズ２ａをＹ軸方向に沿って並設したものである。このようなマイクロレンズアレイ２は、入力ポート１ａの出力側および出力ポート１ｂの入力側、すなわちファイバアレイ１のＺ方向の正の側に、各マイクロレンズが対応するファイバアレイ１の各光ファイバと対向するように配設される。
【０００６】
レンズ３は、焦点距離ｆの公知の凸レンズから構成され、マイクロレンズアレイ２のＺ方向の正の側にマイクロレンズアレイ２と対向するように配設される。
【０００７】
ＭＥＭＳミラー装置１００は、図１４に示すように、Ｘ軸方向に所定距離離間して対向配置された一対の基部１０１と、この基部１０１からＸ軸方向に沿いかつ対向する基部１０１の方向に延在した一対の支持部１０２と、この支持部１０２によりＸ軸回りに回動可能に支持され平面視略矩形の板状の形状を有し一方の面に反射面が形成されたミラー１０３と、このミラー１０３の反射面とは反対側の面と対向配置された基板上に設けられた図示しない駆動電極とを備え、レンズ３のＺ軸方向の正の側におけるレンズ３の焦点面に配置される。このようなＭＥＭＳミラー装置１００は、可動電極として機能するミラー１０３に接地電位、駆動電極に正（または負）の電圧を印加してミラー１０３と駆動電極との間に静電引力を発生させ、この静電引力によりミラー１０３をＸ軸回りに回動させるものである。
【０００８】
このような光スイッチにおいて、入力ポート１ａに入力された信号光は、マイクロレンズアレイ２によってビーム形成された後、レンズ３により集光される。このレンズ３の焦点面には、ＭＥＭＳミラー装置１００が配設されている。これにより、ＭＥＭＳミラー装置１００のミラー１０３をＸ軸回りに所定の角度だけ回動させると、ミラー１０３に入射した信号光は、その角度に対応する方向に反射され、レンズ３およびマイクロレンズアレイ２を介してファイバアレイ１の所定の出力ポート１ｂで結像され、この出力ポート１ｂに対応する光ファイバから出力される。このように、ＭＥＭＳミラー素子１０２をＸ軸回りに選択的に回動させることにより、チャネル毎の出力ポートの切り替え、いわゆるスイッチングを選択的に行うことができる。
【０００９】
このように、焦点距離ｆのレンズ３を用いて２ｆ光学系を構成することにより、信号光の角度−位置変換が可能なｆ−θ光学系が構成され、このｆ−θ光学系の焦点面にＭＥＭＳミラー装置１００を配置し、ミラー１０３の回動角を所定の値に設定することにより、何れかの出力ポート１ｂに選択的に信号光を出力させることができる光スイッチを実現することができる。
【００１０】
＜ｎ×ｍ光スイッチ＞
また、図１に示すような光スイッチにおいて、光ファイバを２次元的に配列した光ファイバアレイを用いても、光スイッチを実現することができる。このような光スイッチを図２に示す。なお、この図２において、図１の光スイッチと同等の構成要素については、同じ名称および符号を付して適宜説明を省略する。
【００１１】
図２に示すｎ×ｍ光スイッチは、光ファイバアレイ１１と、マイクロレンズアレイ１２と、レンズ１３と、ＭＥＭＳミラー装置２００とを備えており、これらがこの順番でＺ方向に沿って配列した構成を有する。なお、本実施の形態においては、光ファイバを５×５に配列した場合を例に説明するが、光ファイバの行方向および列方向の数量はこれに限定されず、光スイッチの用途等に応じて適宜自由に設定することができる。
【００１２】
光ファイバアレイ１１は、２５本の光ファイバを、その光軸をＺ軸に沿わせた状態でＺ軸と直交するＸ軸およびＹ軸方向にマトリクス状に並設した構成を有する。なお、図２においては、１つの入力ポート１１ａと２４の出力ポート１１ｂとを設けられている。
【００１３】
マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズ２ａをＸ軸およびＹ軸方向にマトリクス状に並設した構成を有する。このようなマイクロレンズアレイ１２は、入力ポート１１ａの出力側および出力ポート１１ｂの入力側、すなわちファイバアレイ１１のＺ方向の正の側に、各マイクロレンズが対応するファイバアレイ１１の各光ファイバと対向するように配設される。
【００１４】
ＭＥＭＳミラー装置２００は、図１５に示すように、固定された一端からＹ軸方向に沿って延在しかつＹ軸方向に所定距離離間して対向配置された一対の梁部材２０１と、この梁部材２０１からＹ軸方向に沿いかつ対向する基部１０１の方向に延在した一対のバネ部材２０２と、平面視略矩形の板状の形状を有し一対の対辺が対向するバネ部材２０２に接続され一方の面に反射面が形成されたミラー２０３と、このミラー２０３の反射面とは反対側の面と対向配置された基板上に設けられた図示しない駆動電極とを備え、レンズ３のＺ方向の正の側におけるレンズ３の焦点面に配置される。このようなＭＥＭＳミラー装置２００は、可動電極として機能するミラー２０３に接地電位、駆動電極に正（または負）の電圧を印加してミラー２０３と駆動電極との間に静電引力を発生させ、この静電引力によりミラー２０３をＸ軸およびＹ軸回りに回動させるものである。このＸ軸およびＹ軸の２軸回りの回動は、例えば、駆動電極を複数設け、この駆動電極に選択的に電圧を印加し、ミラー２０３に働く静電引力の分布を変化させることにより、実現することができる。
【００１５】
＜波長選択型光スイッチ＞
さらに、図１で示した２ｆ光学系を４ｆ光学系とし、焦点距離ｆの２つのレンズの間に回折格子を配設することにより、波長選択型光スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）を実現することもできる（例えば、特許文献１参照。）。この波長選択型光スイッチの一例を図３に示す。なお、図３において、図１，図２に示す光スイッチと同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
図３に示す波長選択型光スイッチは、ファイバアレイ１１と、マイクロレンズアレイ１２と、レンズ３と、４ｆ光学系２４と、ＭＥＭＳミラーアレイ３００とを備えており、これらがこの順番でＺ軸方向に沿って配列した構成を有する。
【００１７】
４ｆ光学系２４は、それぞれ焦点距離がｆ1の第１レンズ２４１および第２レンズ２４２と、透過型の回折格子２４３とから構成され、第１レンズ２４１、回折格子２４３、第２レンズ２４２の順序でレンズ３からＺ方向の正の側に配設される。第１レンズ４１は、レンズ３からレンズ３の焦点距離ｆおよび第１レンズ４１の焦点距離ｆ1だけ離間した位置に配設される。回折格子４３は、第１レンズ４１から焦点距離ｆ1だけ離間した位置に配設される。第２レンズ４２は、回折格子４３から焦点距離ｆ1だけ離間した位置に配設される。ここで、第１レンズ４１のレンズ３側の焦点におけるＸ軸およびＸ軸並びにＺ軸に垂直なＹ軸から構成される平面を第１焦点面、第２レンズ４２のＭＥＭＳミラーアレイ３００側の焦点におけるＸ軸およびＹ軸から構成される平面を第２焦点面という。
【００１８】
ＭＥＭＳミラーアレイ３００は、ＭＥＭＳミラー装置１００をＸ軸方向に沿って波長チャネル数と同じ数量だけ１列に配列したものである。このようなＭＥＭＳミラーアレイ３００は、ＭＥＭＳミラー装置１００のミラー１０３の主表面を４ｆ光学系４に対向させた状態で、第２焦点面に配設される。
【００１９】
このような波長選択型光スイッチにおいて、ＷＤＭ信号光が入力ポート１１ａより入力されると、そのＷＤＭ信号光は、マイクロレンズアレイ１２、レンズ３および第１レンズ２４１を介して回折格子２４３に入射し、この回折格子２４３によって分波され、分波されたチャネルのそれぞれが第二の焦点面のＸ軸上に整列してビームウェストを形成する。このビームウェスト位置には、各チャネル（図３においてはλ1〜λ5）に対応して適切なピッチでＭＥＭＳミラー装置１００が配列されたＭＥＭＳミラーアレイ３００が配置されている。これにより、ＭＥＭＳミラー装置１００をＸ軸回りに所定の角度だけ回動させると、そのＭＥＭＳミラー装置１００に入射したチャネルがその所定の角度に対応する方向に反射され、４ｆ光学系４、レンズ３およびマイクロレンズアレイ１２を介してファイバアレイ１１の所定の光ファイバに入射し、所定の出力ポート１１ｂから出力される。このように、ＭＥＭＳミラー装置１００のミラー１０３をＸ軸回りに選択的に回動させることにより、チャネル毎の出力ポートの切り替え、いわゆるスイッチングを選択的に行うことができる。
【００２０】
【特許文献１】特開２００７−１４０１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述したような光スイッチの光学特性は、ＭＥＭＳミラー装置のミラーと、このミラーに照射される光ビームとのサイズの相対的な関係に大きく影響される。
【００２２】
例えば、図１６に示すように、サイズが１００［μｍ］×１００［μｍ］のミラーの中心に半径５０［μｍ］（Ｉ／ｅ2径）のスポットサイズを有するガウシアンビームをその中心を一致させて照射した場合、約１３．５％の光量の入射ビームがミラーに照射されないこととなる。このような現象は「クリッピング」と呼ばれ、クリッピングによりミラーに照射されなかった入射ビームは、システムの透過損失となるばかりか、迷光となって他のポートへの漏れ光となり、システムのクロストーク特性をも劣化させてしまう。これを防ぐべく、図１７に示すように入射ビームのスポットサイズに対してミラーのサイズを大きくすると、ＭＥＭＳミラー装置の集積度が低下してしまう。また、入射ビームがガウシアンビームである以上、クリッピング現象を完全に防ぐことは困難である。
【００２３】
したがって、ＭＥＭＳミラー装置を用いた光スイッチにおいては、ミラーの有限の形状サイズによって、少なからず光ビームがクリッピングされることとなる。
【００２４】
一般的に、有限な形状に照射された光ビームは、回折現象を生じさせる。図１４，図１５に示したような矩形のミラーに照射された光ビームは、図１８（ａ）に示すように、ミラーと光学的に平行な平面に対して、辺と直交する方向に沿い、かつ、中央部から離れるに連れて小さくなる矩形の明るい領域が配列された回折パターンを形成する。この回折パターンの光強度分布は、図１８（ｂ）に示すように、中央部から離れるに連れて小さくなる。ミラーに照射された光ビームは、その一部がミラーの輪郭部分にも照射されるが、この輪郭部分に照射された光ビームは散乱し、かつ、これらが互いに干渉することにより、回折光を生じさせる。この回折光は、図１８に（ａ）示すように、主ビームの投影面を中心として十字状に配列された複数の輝点として現れる。
【００２５】
図１で示した光スイッチの場合、ミラーのＸ軸に平行な辺による回折光は、Ｙ軸方向に現れるため、そのミラーが選択した出力ポート以外のポートに漏れ込んでしまう光クロストークが発生してしまう。また、図３で示した波長選択型光スイッチでも、同様の光クロストークが発生してしまう。さらに、図２で示した光スイッチの場合、ミラーのＸ軸およびＹ軸に平行な辺による回折光が、そのミラーが選択した出力ポートとＸ軸およびＹ軸方向に並んでいる別の出力ポートに漏れ込んでしまう光クロストークが発生してしまう。このとき、輝点と出力ポートとが一致すると、システムにとっては重篤な光クロストークが発生してしまうことがあった。
【００２６】
そこで、本願発明は、光クロストークを低減させることができる光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る光スイッチは、所定の方向に配列された少なくとも１つの入力ポートおよび少なくとも１つの出力ポートを備えた入出力光学系と、回動可能に支持されて、入出力光学系の入力ポートから入力された光を反射するミラーを有し、このミラーの角度に応じてその反射光を入出力光学系の出力ポートから出力させるミラー装置とを備え、ミラーの外形は、当該ミラーの中央部を通りかつ所定の方向に平行な直線に対し直交する線分を持たないことを特徴とする。
【００２８】
上記光スイッチにおいて、八角形の形状を有し、この八角形の向かい合う２つの頂点を通り、かつ、所定の方向と直交する回動軸を備えるようにしてもよい。
【００２９】
また、上記光スイッチにおいて、ミラーは、全体として平面視略矩形の形状を有し、少なくとも所定の方向と直交する辺の中央部が当該ミラーを含む平面内において所定の方向に屈曲するように形成されているようにしてもよい。具体的には、ミラーは、全体として平面視略矩形の形状を有し、この対辺の中央部を通り所定の方向と直交する回動軸回りに支持され、当該対辺の中央部がミラーの中央部から離れる方向またはミラーの中央部に近づく方向に屈曲し、当該対辺とは異なる他の対辺の中央部がミラーの中央部から離れる方向またはミラーの中央部に近づく方向に屈曲するように形成されているようにしてもよい。
【００３０】
また、上記光スイッチにおいて、ミラー装置は、ミラーが形成された上部基板と、この上部基板と対向配置され、ミラーと対向する駆動電極を有する下部基板とから構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ミラーの外形が、当該ミラーの中央部を通りかつ入力ポートおよび出力ポートが配列された所定の方向に平行な直線に対して直交する線分を持たないので、ミラーに照射された入力光の一部がミラーの縁部で散乱し、かつ、これらが互いに干渉して生じる回折光が、上記所定の方向上に生じないので、他の出力ポートに信号光が漏れ込む光クロストークを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明に係る光スイッチの第１の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態に係る光スイッチは、図１を参照して背景技術の欄で説明した光スイッチにおいて、構成の異なるＭＥＭＳミラー装置を適用したものである。したがって、本実施の形態において、図１を参照して背景技術の欄で説明した光スイッチと同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し適宜説明を省略する。
【００３３】
＜光スイッチの構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係る光スイッチは、入出力光学系を構成するファイバアレイ１と、マイクロレンズアレイ２と、レンズ３と、ＭＥＭＳミラー装置４とを備えており、これらをこの順番でＺ軸方向に沿って配列した構成を有する。ここで、ファイバアレイ１は、光ファイバをＹ軸方向に沿って一列に配列している。これに対応して、マイクロレンズアレイ２も、マイクロレンズ２ａをＹ軸方向に沿って一列に配列している。
【００３４】
≪ＭＥＭＳミラー装置の構成≫
ＭＥＭＳミラー装置４は、上部基板４１と下部基板４４とが対向配置された構成を有する。上部基板４１には、図４に示すように、平面視略矩形の開口を有し、Ｙ軸方向に沿ったその開口の対辺からＹ軸およびＺ軸と直交するＸ軸方向に沿いかつ開口の対辺の方向に延在した一対の支持部４２と、この支持部４２によりＸ軸回りに回動可能に支持され一方の面に反射面が形成されたミラー４３とが設けられている。一方、下部基板４４には、ミラー４３の反射面とは反対側の面と対向配置された駆動電極４５が設けられている。ＭＥＭＳミラー装置４は、レンズ３のＺ軸方向の正の側におけるレンズ３の焦点面に配置される。このようなＭＥＭＳミラー装置４は、可動電極として機能するミラー４３に接地電位、駆動電極４５に正（または負）の電圧を印加してミラー４３と駆動電極４５との間に静電引力を発生させ、この静電引力によりミラー４３をＸ軸回りに回動させるものである。
【００３５】
ここで、ミラー４３は、平面視正八角形の板状の形状を有する。その正八角形の各辺は、Ｘ軸およびＹ軸それぞれに対して±２２．５°の傾きをもって形成されている。また、正八角形の８つの頂点のうち、向かい合う（最も離れた）２つの頂点に支持部４２が接続されている。
【００３６】
駆動電極４５は、ミラー４３と同等の平面形状を有し、これがＸ軸に線対称に２つに分割された構成を有する。このような駆動電極４５は、ミラー４３とＺ軸方向に対向配置されている。
【００３７】
＜ＭＥＭＳミラー装置の製造方法＞
このようなＭＥＭＳミラー装置４は、以下のように形成される。まず、上部基板４１は、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板を加工し、支持部４２およびミラー４３などの板状の構造体を形成する。このとき、ＳＯＩ基板の厚い基体部を枠状に残すようにしてもよい。
【００３８】
次に、下部基板４４は、シリコン基板を水酸化カリウムなどのアルカリ溶液でエッチング加工して所定の形状を形成した後、この面を酸化してシリコン酸化膜を形成し、この上に蒸着法などにより金属膜を形成し、この金属膜を公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とによりパターニングして駆動電極４５を形成する。
【００３９】
このようにミラー４３を有する上部基板４１と駆動電極４５を有する下部基板４４を形成した後、これらを貼り合わせることで、駆動電極４５に対する電界印加によってミラー４３が可動（回動）するＭＥＭＳミラー装置４が形成できる。
【００４０】
＜光スイッチの動作＞
このような光スイッチにおいて、入力ポート１ａに入力された信号光は、マイクロレンズアレイ２によってビーム形成された後、レンズ３により集光される。このレンズ３の焦点面には、ＭＥＭＳミラー装置４が配設されている。これにより、ＭＥＭＳミラー装置４のミラー４３をＸ軸回りに所定の角度だけ回動させると、ミラー４３に入射した信号光は、その角度に対応する方向に反射され、レンズ３およびマイクロレンズアレイ２を介してファイバアレイ１の所定の出力ポート１ｂで結像され、この出力ポート１ｂに対応する光ファイバから出力される。このように、ＭＥＭＳミラー素子１０２をＸ軸回りに回動させることにより、チャネル毎の出力ポートの切り替え、いわゆるスイッチングを行うことができる。
【００４１】
ＭＥＭＳミラー装置４のミラー４３は、Ｘ軸に沿った回動軸を有するので、ミラー４３の回動に伴って掃引される光ビームの方向は、回動軸と垂直な方向、すなわちＹ軸方向となる。したがって、光ファイバアレイ１は、上述したように、光ファイバをミラー４３の回動軸と垂直な方向であるＹ軸方向に配列されている。このようなＭＥＭＳミラー装置４において、図５に示すようなビームスポット形状が円形で、プロファイルがガウシアンの光ビームがミラー４３の中央付近に照射されると、このミラー４３の輪郭（縁部）により発生する回折光は、図６に示すように、ミラー４３の輪郭線に対して垂直な方向に配列される。この回折光は、図７に示すように、入出力ポートの配置面においても同様のパターンを形成する。上述したように、ミラー４３は、正八角形の形状を有し、向かい合う一対の頂点に支持部４２が接続されており、Ｘ軸方向に沿った辺が存在しない。したがって、ミラー４３により発生する回折光の輝点は、正八角形の各辺に垂直な方向に現れ、Ｘ軸に垂直なＹ軸方向には現れない。このように、本実施の形態では、ミラー４３により発生する回折光の輝点の配列方向が、光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向と一致しないので、選択した出力ポート以外のポートへの光の漏れ込みが少なくなるので、従来の矩形状のミラーよりも、光クロストークを低減させることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ミラー４３の外形が、ミラー４３の中央部を通りかつ光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向に平行な直線に対して直交する線分を持たないので、ミラー４３に照射された入力光の一部がミラ４３ーの縁部で散乱し、かつ、これらが互いに干渉して生じる回折光が、上記配列方向上に生じないので、他の出力ポートに信号光が漏れ込む光クロストークを低減させることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態において、ミラー４３の形状は、回動軸がミラー４３の略中心を通過し、かつ、回動軸に対して線対称に形成されているが、ミラー４３の外形が、ミラー４３の中央部を通りかつ光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向に平行な直線に対して直交する線分を持たないのであれば適宜自由に設定することができる。ただし、ミラー４３を回動軸の両方の方向に回動させる場合には、回動軸に対して線対称に形成された方が望ましい。
【００４４】
また、本実施の形態において、ミラー４３の形状は、正八角形の場合を例に説明したが、ミラー４３に照射される光ビームの形状が楕円状の場合には、その光ビームの長軸と同じ方向に正八角形を延伸したような形状とするようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施の形態において、ミラー４３は、反射面と可動電極が同一の形状となるように形成しているが、例えば、可動電極を単結晶シリコンで形成し、この可動電極の表面の一部に金などの金属を蒸着させた反射面を形成するようにしてもよい。このような場合には、回折光が最も反射しやすい反射面の外形が上述した八角形となるようにすればよい。
【００４６】
また、ミラー４３の形状は、正八角形に限定されず、ミラー４３の外形が、ミラー４３の中央部を通りかつ光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向に平行な直線に対して直交する線分を持たないのであれば適宜自由に設定することができる。
【００４７】
例えば、図８（ａ）に示すミラー４３１のように、平面視正六角形の形状とするようにしてもよい。この場合、一対の支持部は、それぞれ向かい合う辺に接続され、これらの辺はＸ軸に沿った回動軸と直交する。このときの回折パターンとしては、図８（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、Ｘ軸方向、並びに、六角形の各辺に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に対して３０°または６０°で交わる方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の明るい領域（輝点）とが現れる。このように、発生する回折光の輝点は、図８（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ１における光ファイバの配列方向であるＹ軸方向に配列されることがないので、回折による光クロストークを防ぐことができる。
【００４８】
また、図９（ａ）に示すミラー４３２のように、一対の支持部が向かい合う２つの頂点に接続された平面視菱形の形状とするようにしてもよい。このときの回折パターンとしては、図９（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、四角形の各辺に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に対して４５°で交わる方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点とが現れる。このように、発生する回折光の輝点は、図９（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ１における光ファイバの配列方向であるＹ軸方向に配列されることがないので、回折による光クロストークを防ぐことができる。
【００４９】
また、図１０（ａ）に示すミラー４３３のように全体として矩形の形状を有し、一対の対辺の中央部にＸ軸に沿って設けられた一対の支持部を接続し、その各辺の中央部をミラー４３３の中央部（重心）方向に屈曲させた形状とするようにしてもよい。この場合、回折パターンとしては、図１０（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、その屈曲した各辺に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に直交しない方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点とが現れる。このように、発生する回折光の輝点は、図１０（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ１における光ファイバの配列方向であるＹ軸方向に配列されることがないので、回折による光クロストークを防ぐことができる。
【００５０】
また、図１１（ａ）に示すミラー４３４のように全体として矩形の形状を有し、一対の対辺の中央部にＸ軸に沿って設けられた一対の支持部を接続し、そのＸ軸と平行な辺の中央部をミラー４３４の中央部（重心）方向に屈曲させた形状としたりするようにしてもよい。この場合、回折パターンとしては、図１１（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、Ｘ軸方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点と、その屈曲した各辺に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に直交しない方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点とが現れる。このように、発生する回折光の輝点は、図１１（ｂ）に示すように、光ファイバアレイ１における光ファイバの配列方向であるＹ軸方向に配列されることがないので、回折による光クロストークを防ぐことができる。
【００５１】
また、図１２（ａ）に白色の領域で示すミラー４３５のように全体として矩形の形状を有し、一組の対辺の中央部にＸ軸に沿って設けられた一対の支持部を接続し、各辺の中央部をミラー４３５の中央部（重心）と反対方向に屈曲させた形状とするようにしてもよい。ここで、図１２（ａ）に黒色の領域で示す楕円形状は、楕円のビーム形状を有する光ビームが、ミラー４３の反射面の中央近傍に照射された状態を示したものである。光ビームの形状は、通常、そのような楕円形状または円形状となる。このため、ミラー４３が矩形の形状を有する場合、最も強い光が照射される輪郭部分は、各辺の中央付近となる。したがって、この部分が最も強い回折光を生じさせることになるので、図４に示したような各辺が回動軸と平行ならないようにするのみならず、矩形の各辺の中央付近のみが回動軸と平行または垂直にならないように屈曲させた形状としても、上述したのと同様の作用効果を得ることができる。また、この場合の回折パターンは、図１２（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、Ｘ軸方向に沿いかつＸ軸に対して線対称に現れるとともに中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点と、Ｘ軸と平行な辺の屈曲させた部分に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に直交しない方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点とが現れる。ここで、光ファイバの配列方向であるＹ軸方向には、輝点が配列されないので、従来よりも光クロストークを防ぐことができる。
【００５２】
また、図１３（ａ）に示すミラー４３６のように全体として矩形の形状を有し、一組の対辺の中央部にＸ軸に沿って設けられた一対の支持部を接続し、そのＸ軸と平行な辺の中央部をミラー４３５の中央部（重心）と反対方向に屈曲させた形状とするようにしてもよい。この場合、回折パターンは、図１３（ｂ）に示すように、中央部に現れる楕円状の明るい領域と、Ｘ軸方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の明るい領域および輝点と、Ｘ軸と平行な辺の屈曲させた部分に対して垂直な方向、すなわちＸ軸およびＹ軸に直交しない方向に沿いかつ中央部から離れるにしたがって小さくなる楕円状の輝点とが現れる。ここで、光ファイバの配列方向であるＹ軸方向には、輝点が配列されないので、従来よりも光クロストークを防ぐことができる。
【００５３】
さらに、一対の支持部が一組の対辺の中央部に接続された矩形において、上述したミラー４３３〜４３６の形状を組み合わせた形状とするようにしてもよい。具体的には、一組の対辺のうち、一方をミラーの中央部（重心）と反対方向に、他方をミラーの中央部（重心）方向に、それぞれ屈曲させるようにしてもよい。このようにしても、上述したのと同様の作用効果を得ることができる。また、図１０〜図１３に示すミラー４３３〜４３６では、直線状に屈曲させた場合について示したが、曲線状に屈曲させるようにしてもよい。
【００５４】
このようなミラー４３１〜４３６をミラー４３の代わりに用いても、ミラー４３を用いた場合と同等の作用効果を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、図１に示すような光スイッチに適用した場合を例に説明したが、図３に示すような波長選択型光スイッチにも適用できることは言うまでもない。この場合、図３を参照して背景技術の欄で説明した光スイッチにおける各ＭＥＭＳミラー装置２００を、上述したＭＥＭＳミラー装置４に置き換えればよい。このような構成にすることにより、図３に示す波長選択型光スイッチにおいても、上述したのと同等の作用効果を実現することができる。
【００５６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る光スイッチの第２の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態に係る光スイッチは、図２を参照して背景技術の欄で説明した光スイッチにおいて、構成の異なるＭＥＭＳミラー装置を適用したものである。したがって、本実施の形態において、図２を参照して背景技術の欄で説明した光スイッチ、および、上述した第１の実施の形態に係る光スイッチと同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し適宜説明を省略する。
【００５７】
＜光スイッチの構成＞
図２に示すｎ×ｍ光スイッチは、光ファイバがＸ軸およびＹ軸に沿って複数の配列されたファイバアレイ１１と、マイクロレンズアレイ１２と、レンズ１３と、ＭＥＭＳミラー装置５とを備えており、これらがこの順番でＺ軸に沿って配列した構成を有する。なお、本実施の形態においては、光ファイバを５×５に配列した場合を例に説明するが、光ファイバの行方向および列方向の数量はこれに限定されず、光スイッチの用途等に応じて適宜自由に設定することができる。
【００５８】
ＭＥＭＳミラー装置５は、図１５に示したＭＥＭＳミラー装置２００のミラー２０３の形状を、図４，図９，図１０，図１２のうちの何れかで示したミラー４３の形状としたものである。
【００５９】
図６に示したように、回折光は、主ビームの照射位置から遠くなるにつれて弱くなるので、回折光による光クロストークは、ＭＥＭＳミラー装置５が選択している出力ポートの上下左右、すなわちＸ軸およびＹ軸方向に隣接して配置されたポートが最も影響を受ける。本実施の形態に係る光スイッチでは、ＭＥＭＳミラー装置５のミラーとして、上述した図４，図９，図１０，図１２のミラー４３，４３１，４３３，４３５のうちの何れかを用いている。これらは、ミラーの中央部を通り光ファイバアレイ１の光ファイバの配列方向に平行および垂直な直線に対して直交する線分を持たないので、そのミラーによる生じる回折光の輝点は、Ｘ軸およびＹ軸に沿った方向、すなわちファイバアレイ１１において光ファイバが配列された方向に現れない。したがって、本実施の形態に係る光スイッチを用いることにより、ミラーに照射された入力光の一部がミラーの縁部で散乱しかつ干渉して生じる回折光が、ＭＥＭＳミラー装置５が選択している出力ポートに隣接した出力ポートに漏れ込む光クロストークを低減させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、Ｘ軸およびＹ軸という２つの回動軸を有するＭＥＭＳミラー装置に対して、Ｘ軸およびＹ軸という２つの方向に沿って２次元的に光ファイバを配列した光ファイバアレイを適用した場合を例に説明したが、ＭＥＭＳミラー装置５のミラーによる回折光が光ファイバアレイの選択された以外のポートに入り込まないのであれば、光ファイバアレイの光ファイバの配列方向は、Ｘ軸およびＹ軸に沿っていなくてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、２次元的に光ファイバを配列した光ファイバアレイに対して、２つの回動軸を有するＭＥＭＳミラー装置５を適用した場合を例に説明したが、第１の実施の形態のように、１つの回動軸のみを有するＭＥＭＳミラー装置を適用するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態において、２ｆ光学系を４ｆ光学系とし、焦点距離ｆの２つのレンズの間に回折格子を配設することにより構成される波長選択型光スイッチに適用するようにしてもよい。
【００６３】
また、第１，第２の実施の形態では、偏向素子としてＭＥＭＳミラー装置を用いた場合を例に説明したが、入力光を偏向させる部材の形状が第１，第２の実施の形態で示した形状であるならば、透過型または反射型液晶スイッチアレイなど、各種偏向素子を用いることができる。
【００６４】
また、第１，第２の実施の形態では、１つの入力ポートと複数の出力ポートを有する光スイッチに適用させた場合を例に説明したが、入力ポートと出力ポートがそれぞれ１つずつ設けられた信号のＯＮ／ＯＦＦを制御する光スイッチにも適用することができる。この場合、ミラーの外形は、当該ミラーの中央部を通りかつミラーの回動軸と直交する方向に平行な直線に対して直交する線分を持たないようにすればよい。これにより、入力ポートからの入力信号を出力ポートから出力させない場合、ミラーを回動させて入力光を出力ポート以外の方向に偏向させると、回折光が出力ポートの方向に生じないので、光クロストークを低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、ＭＥＭＳミラー装置や液晶スイッチアレイなどの偏向素子、この偏向素子を用いた光スイッチに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る１×ｎ光スイッチの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るｎ×ｍ光スイッチの構成を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る波長選択型光スイッチのＹＺ方向からの構成を示す図、（ｂ）はＸＺ方向からの構成を示す図である。
【図４】ＭＥＭＳミラー装置の構成を示す斜視図である。
【図５】入射光の光強度分布とミラーとの関係を示す図である。
【図６】本発明に係る光スイッチにより発生した回折光の回折パターンを模式的に示す図である。
【図７】回折光が入射した光ファイバアレイの状態を模式的に示す図である。
【図８】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図９】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図１０】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図１１】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図１２】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図１３】（ａ）は他のミラーの構成例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のミラーにより発生する回折光の回折パターンを示す図である。
【図１４】従来のＭＥＭＳミラー装置の一例を示す斜視図である。
【図１５】従来のＭＥＭＳミラー装置の一例を示す斜視図である。
【図１６】入射光の光強度分布と従来のＭＥＭＳミラー装置のミラーとの関係を示す図である。
【図１７】入射光の光強度分布と従来のＭＥＭＳミラー装置のミラーとの関係を示す図である。
【図１８】（ａ）は従来の光スイッチにより発生した回折光の回折パターンを模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１１…光ファイバアレイ、１ａ，１１ａ…入力ポート、１ｂ，１１ｂ…出力ポート、２…マイクロレンズアレイ、２ａ…マイクロレンズ、３…レンズ、４〜６…ＭＥＭＳミラー装置、２４…４ｆ光学系、４１…上部基板、４２…支持部、４３…ミラー、４４…下部基板、４５…駆動電極、２４１…第１レンズ、２４２…第２レンズ、２４３…回折格子、４３１〜４３６…ミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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