JP4170124B2

JP4170124B2 - Optical device

Info

Publication number: JP4170124B2
Application number: JP2003094718A
Authority: JP
Inventors: 聡井出
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004302111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路型回折格子を用いた光波長スイッチとして動作可能な光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データトラフィックの爆発的増大に応えるべく、ＷＤＭ（波長分割多重）技術を適用した、フォトニックネットワークの構築が進められている。メッシュ状フォトニックネットワークにおいて、フレキシブルな運用を実現するには、ネットワークノードにおいて任意の波長の光信号を交換（クロスコネクト）、あるいは挿入／分岐（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ）可能な光波長スイッチの実現が不可欠である。
【０００３】
従来、光波長スイッチとして動作可能な光デバイスとしては、例えば、コリメート系により平行ビームにされた光信号を回折格子で分光し、各波長の集光位置にＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を適用した可動ミラーを設置し、可動ミラーの傾斜角度を変化させることで出力ポートを決定するように構成されるものが知られている。この構成によると、入力ポートに入力した光信号のうち、任意の波長の光信号をドロップポートから出力させるとともに、アッドポートからの光信号を挿入して、出力ポートに出力することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１５９８４９号
【０００５】
【特許文献２】
特許第３３４８７０１号
【０００６】
【特許文献３】
特開２００２−２２１６２９号
【０００７】
【特許文献４】
特開平１１−１７４２５２号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回折格子を用いた光波長スイッチにおいては、回折格子を含む光学系の大きさが分光作用における分解能を決定するので、高分解能と小型化の両立が困難であるという問題がある。
即ち、回折格子において分解能を高めるには、回折格子に入射するビーム径を数ｃｍと大きく設計する必要があることから、回折格子が大型化する。さらに、３次元の空間伝送を用いているために、全体の光学系も大きく、小型化設計は非常に困難である。
【０００９】
よって、本発明の目的は、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスを提供することである。本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、出力面を有する出力側スラブ導波路と、入力面を有する入力側スラブ導波路と、前記出力側スラブ導波路の前記出力面と前記入力側スラブ導波路の前記入力面とにそれぞれ対向するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力側スラブ導波路の前記入力面とは異なる面に対向するように設けられ、前記出力面と前記入力面との間の光路を切り替えるよう動作する複数の可動ミラーと固定ミラーとを含むミラーユニットとを備え、前記各可動ミラー及び前記固定ミラーは、いずれか一方は反射点を２つ有する形状の第１のミラー、他方は反射点を１つ有する形状の第２のミラーからなり、前記各可動ミラーは、入射光の進行方向に垂直な方向、且つ前記複数の可動ミラーが配置される方向に垂直な方向への個別の移動により、前記第１のミラー及び前記第２のミラーのいずれか一方のミラーで光が反射され、反射する光の反射点を１つあるいは２つに切り替えができ、反射点が１つの１点反射により光をまっすぐ返し、反射点が２つの２点反射により光を該光の最初の反射点までの光路の隣りの光路に返し、前記可動ミラーと前記固定ミラーは、前記反射について排他的に使用されることを特徴とする光デバイスが提供される。
【００１１】
この構成によると、スラブ導波路とアレイ導波路の組み合わせにより導波路型回折格子が構成されているので、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスの提供が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明による光デバイスの第１実施形態を示す平面図である。この光デバイスは、３つのスラブ導波路１１−１，１２−１及び１４−１と、これらを接続する２つのアレイ導波路１１−２及び１４−２とを備えている。スラブ導波路１１−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面１１−１Ａ及び第２面１１−１Ｂを有し、スラブ導波路１２−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面１２−１Ａ及び第４面１２−１Ｂ並びに第３面１２−１Ａ及び第４面１２−１Ｂに対して反射位置を提供する第５面１２−１Ｃを有し、スラブ導波路１４−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第６面１４−１Ａ及び第７面１４−１Ｂを有している。また、スラブ導波路１２−１は第５面１２−１Ｃの中央を横切る平面に対して対称な形状を有している。
【００１４】
アレイ導波路１１−２及び１４−２の各々は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、前者は第２面１１−１Ｂと第３面１２−１Ａを接続し、後者は第４面１２−１Ｂと第６面１４−１Ａとを接続するように設けられている。
【００１５】
スラブ導波路１１−１にはその第１面１１−１Ａに２つの入力導波路１０−１及び１０−２が接続されており、スラブ導波路１４−１にはその第７面１４−１Ｂに２つの出力導波路１５−１及び１５−２が接続されている。
【００１６】
スラブ導波路１２−１の近傍には、その第５面１２−１Ｃに対向するように可動ミラーユニット１３が設けられている。可動ミラーユニット１３は、この実施形態では、各々第５面１２−１Ｃに相対的に近い第１の位置と第５面１２−１Ｃに相対的に遠い第２の位置の間で変位可能である複数の（ここでは入力チャネル数に対応して５個の）ミラー１３−１〜１３−５を含む。
【００１７】
入力導波路１０、スラブ導波路１１−１、アレイ導波路１１−２及びスラブ導波路１２−１の一部（左側部分）は第１の導波路型回折格子を構成し、出力導波路１５、スラブ導波路１４−１、アレイ導波路１４−２、スラブ導波路１２−１の残りの一部（右側部分）は第２の導波路型回折格子を構成し、可動ミラーユニット１３は第１及び第２の導波路型回折格子の焦点に配置される。第１の導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット１３の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、光波長スイッチ機能が実現される。
【００１８】
ここでは、入力導波路１０−１には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが入力され、入力導波路１０−２には波長λＢ２（＝λＡ２）及びλＢ５（＝λＡ５）を有する光信号からなる入力Ｂが入力され、出力導波路１５−１からは波長λＡ１，λＢ２，λＡ３，λＡ４及びλＢ５を有する光信号からなる出力Ａが出力され、出力導波路１５−２からは波長λＡ２及びλＡ５を有する光信号からなる出力Ｂが出力されるように可動ミラーユニット１３が機能している。
【００１９】
図２は図１に示される光デバイスにおける可動ミラーユニット１３の動作を説明するための図、図３の（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示される光デバイスの動作を説明するための図である。
各波長の集光箇所に位置する可動ミラーユニット１３、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術により作製され、各可動ミラーは、距離Ｄだけ異なる状態Ａ（第１の位置に対応）と状態Ｂ（第２の位置に対応）の２つの反射位置を提供する。即ち、光学的にはミラー面で折り返したのと等価であるため、状態Ａと状態Ｂでは、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、実質的に第２の導波路型回折格子における光信号の入射位置が下側に２・Ｄだけずれて見えることとなる。
【００２０】
ここでは、アッド・ドロップが要求されている波長λＢ２（＝λＡ２）及び波長λＢ５（＝λＡ５）にそれぞれ対応する可動ミラー１３−２及び１３−５が状態Ｂにあり、それ以外の可動ミラー１３−１，１３−３及び１３−４は状態Ｂにある。
【００２１】
導波路型回折格子においては、異なる位置に入射した光はその分だけずれた位置に集光するため、第２の導波路型回折格子の出力に、上記集光位置に対応した出力導波路１５を設けることで、入力Ａからの光信号を、可動スイッチユニット１３の状態によって、出力Ａと出力Ｂ（ドロップポート）とに分岐することが可能である。同様に、入力Ｂ（アッドポート）からの光が状態Ｂで出力Ａに集光するよう設計することで、挿入機能が実現可能である。
【００２２】
尚、可動ミラーユニット１３の各ミラーは焦点位置に対し斜めに配置しているため、ミラーの端ほど焦点からずれるが、ずれは数１００μｍ程度と焦点距離（数ｃｍ）に比べ小さく、これによるビームスポットの拡大等は無視することができる。
【００２３】
この実施形態によると、スラブ導波路及びアレイ導波路の組み合わせにより導波路型回折格子を構成しているので、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスの提供が可能になる。
【００２４】
フォトニックネットワークにおいては、各波長の光信号のパワーを揃える光可変減衰器の機能も要求される。上記説明では、可動ミラーは状態Ａ及びＢの２つの状態で択一的に切換えられるものとしたが、両状態の中間値も設定できるアナログ制御とすることにより、出力Ａ及びＢに対して集光位置を外し、各チャネルの光信号に関して光可変減衰器の機能を提供することも可能である。
【００２５】
また、４０Ｇｂｐｓ等の高速伝送には、低分散性が求められるが、ミラーによる反射は分散フリーであり、低分散性に優れた光デバイスの提供が可能になる。
【００２６】
図４は本発明による光デバイスの第２実施形態を示す平面図、図５は図４に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。この光デバイスは、３つのスラブ導波路２１−１，２２−１及び２４−１と、これらを接続する２つのアレイ導波路２１−２及び２４−２とを備えている。スラブ導波路２１−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面２１−１Ａ及び第２面２１−１Ｂを有し、スラブ導波路２２−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面２２−１Ａ及び第４面２２−１Ｂ並びに第３面２２−１Ａ及び第４面２２−１Ｂに対して反射位置を提供する第５面２２−１Ｃを有し、スラブ導波路２４−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第６面２４−１Ａ及び第７面２４−１Ｂを有している。また、スラブ導波路２２−１は第５面２２−１Ｃの中央を横切る平面に対して対称な形状を有している。
【００２７】
アレイ導波路２１−２及び２４−２の各々は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、前者は第２面２１−１Ｂと第３面２２−１Ａを接続し、後者は第４面２２−１Ｂと第６面２４−１Ａとを接続するように設けられている。
【００２８】
スラブ導波路２１−１にはその第１面２１−１Ａに入力導波路２０−２及び光サーキュレータ２０−１が接続されており、スラブ導波路１４−１にはその第７面１４−１Ｂに出力導波路２５−１及び光カプラ２５−２が接続されている。
【００２９】
スラブ導波路２２−１の近傍には、その第５面２２−１Ｃに対向するように可動ミラーユニット２３が設けられている。可動ミラーユニット１３は、この実施形態では、図５に示されるように、各々第３面２２−１Ａからの光を第４面２２−１Ｂに向けて反射させる第１の傾斜角（水平）と第３面２２−１Ａからの光を第３面２２−１Ａに向けて戻すように反射させる第２の傾斜角（左傾斜）との間で変位可能である複数の（ここでは入力チャネル数に対応して５個の）ミラー２３−１〜２３−５を含む。
【００３０】
入力導波路２０−２、スラブ導波路２１−１、アレイ導波路２１−２及びスラブ導波路２２−１の一部（左側部分）は第１の導波路型回折格子を構成し、出力導波路２５−１、スラブ導波路２４−１、アレイ導波路２４−２、スラブ導波路２２−１の残りの一部（右側部分）は第２の導波路型回折格子を構成し、可動ミラーユニット２３は第１及び第２の導波路型回折格子の焦点に配置される。第１の導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット２３の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、光波長スイッチ機能が実現される。
【００３１】
ここでは、入力導波路２０−２には光サーキュレータ２０−１を介して波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが入力され、光カプラ２５−２には波長λＢ２（＝λＡ２）及びλＢ５（＝λＡ５）を有する光信号からなる入力Ｂが入力され、出力導波路２５−１からは光カプラ２５−２を介して波長λＡ１，λＢ２，λＡ３，λＡ４及びλＢ５を有する光信号からなる出力Ａが出力され、入力導波路２０−２からは光サーキュレータ２０−１を介して波長λＡ２及びλＡ５を有する光信号からなる出力Ｂが出力されるように可動ミラーユニット２３が機能している。
【００３２】
この実施形態によっても、スラブ導波路及びアレイ導波路の組み合わせにより導波路型回折格子を構成しているので、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスの提供が可能になる。
【００３３】
このように、本実施形態は図１の実施形態と対比して、可動ミラーユニット２３がチルト型可動ミラーである点で異なる。従って、チルト型可動ミラーをアナログ制御とすることで、光可変減衰器の機能を提供することができ、それは図１の実施形態に比べてより容易である。
【００３４】
図６は本発明による光デバイスの第３実施形態を示す平面図、図７は図６に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。この光デバイスは、４つのスラブ導波路３１−１，３２−１，３４−１及び３４−３と、これらを接続する３つのアレイ導波路３１−２，３４−２及び３４−４とを備えている。スラブ導波路３１−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面３１−１Ａ及び第２面３１−１Ｂを有し、スラブ導波路３２−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面３２−１Ａ及び第４面３２−１Ｂ並びに第３面３２−１Ａ及び第４面３２−１Ｂに対して反射位置を提供する第５面３２−１Ｃを有し、スラブ導波路３４−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第６面３４−１Ａ及び第７面３４−１Ｂを有している。また、スラブ導波路３２−１は第５面３２−１Ｃの中央を横切る平面に対して対称な形状を有している。スラブ導波路３２−１は、更に、第３面３２−１Ａ及び第４面３２−１Ｂの間に第８面３２−１Ｄを有している。また、スラブ導波路３４−３は、入力側及び出力側に対応する第９面３４−３Ａ及び第１０面３４−３Ｂを有している。
【００３５】
アレイ導波路３１−２及び３４−２の各々は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、前者は第２面３１−１Ｂと第３面３２−１Ａを接続し、後者は第４面３２−１Ｂと第６面３４−１Ａとを接続するように設けられている。また、アレイ導波路３４−４も互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、第８面３２−１Ｄと第９面３４−３Ａを接続するように設けられている。
【００３６】
スラブ導波路３１−１にはその第１面３１−１Ａに入力導波路３０−２が接続されており、スラブ導波路２４−１にはその第７面２４−１Ｂに出力導波路３５−１が接続されており、スラブ導波路３４−３にはその第１０面３４−３Ｂに出力導波路３５−３及び光カプラ３５−２が接続されている。
【００３７】
スラブ導波路３２−１の近傍には、その第５面３２−１Ｃに対向するように可動ミラーユニット３３が設けられている。可動ミラーユニット３３は、この実施形態では、図７に示されるように、各々第３面３２−１Ａからの光を第４面３２−１Ｂに向けて反射させる第１の傾斜角（水平）と第３面３２−１Ａからの光を第８面３２−１Ｄに向けて反射させる第２の傾斜角（僅かに左傾斜）との間で変位可能である複数の（ここでは入力チャネル数に対応して５個の）ミラー３３−１〜３３−５を含む。
【００３８】
入力導波路３０−２、スラブ導波路３１−１、アレイ導波路３１−２及びスラブ導波路３２−１の一部（左側部分）は第１の導波路型回折格子を構成し、出力導波路３５−１、スラブ導波路３４−１、アレイ導波路３４−２、スラブ導波路３２２−１の残りの一部（右側部分）は第２の導波路型回折格子を構成し、可動ミラーユニット３３は第１及び第２の導波路型回折格子の焦点に配置される。第１の導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット３３の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、光波長スイッチ機能が実現される。
【００３９】
ここでは、入力導波路３０−２には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが入力され、光カプラ３５−２には波長λＢ２（＝λＡ２）及びλＢ５（＝λＡ５）を有する光信号からなる入力Ｂが入力され、出力導波路３５−１からは光カプラ３５−２を介して波長λＡ１，λＢ２，λＡ３，λＡ４及びλＢ５を有する光信号からなる出力Ａが出力され、出力導波路３５−３からは波長λＡ２及びλＡ５を有する光信号からなる出力Ｂが出力されるように可動ミラーユニット３３が機能している。
【００４０】
この実施形態によっても、スラブ導波路及びアレイ導波路の組み合わせにより導波路型回折格子を構成しているので、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスの提供が可能になる。
【００４１】
また、本実施形態によると、第２実施形態で必要とされる一般的には高価な光サーキュレータが不要になるので、光デバイスを低価格で提供することができる。
【００４２】
尚、本実施形態で光サーキュレータを用いて３方向に切換え可能な光スイッチを提供することも本発明の範囲内である。
【００４３】
また、この実施形態では、入力した光信号を２つの導波路型回折格子に対して切換える構成としているが、可変ミラーの角度が連続的に可変であることから、更に多くの導波路型回折格子に対して光信号を切換えるようにしてもよい。
【００４４】
図８は本発明による光デバイスの第４実施形態を示す平面図、図９は図８に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。この光デバイスは、３つのスラブ導波路４１−１，４２−１及び４４−１と、これらを接続する２つのアレイ導波路４１−２及び４４−２とを備えている。スラブ導波路４１−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面４１−１Ａ及び第２面４１−１Ｂを有し、スラブ導波路４２−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面４２−１Ａ及び第４面４２−１Ｂ並びに第３面４２−１Ａ及び第４面４２−１Ｂに対して反射位置を提供する第５面４２−１Ｃを有し、スラブ導波路４４−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第６面４４−１Ａ及び第７面４４−１Ｂを有している。また、スラブ導波路４２−１は第５面４２−１Ｃの中央を横切る平面に対して対称な形状を有している。
【００４５】
アレイ導波路４１−２及び４４−２の各々は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、前者は第２面４１−１Ｂと第３面４２−１Ａを接続し、後者は第４面４２−１Ｂと第６面４４−１Ａとを接続するように設けられている。
【００４６】
スラブ導波路４１−１にはその第１面４１−１Ａに入力導波路４０が接続されており、スラブ導波路４４−１にはその第７面４４−１Ｂに出力導波路４５が接続されている。
【００４７】
スラブ導波路４２−１の近傍には、その第５面４２−１Ｃに対向するように可動ミラーユニット４３が設けられている。可動ミラーユニット４３は、この実施形態では、図９に符号４３Ａで示されるように光を全反射させる状態と符号４３Ｂで示されるように光を散乱させる状態とを各々切換え可能な複数の回折格子型ミラーから構成される。各回折格子型ミラーとしては、例えばＳｉｌｉｃｏｎＬｉｇｈｔ社製のＧＬＶ（ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ）を用いることができる。この場合、固定リボンと可動リボンが交互に配置され、選択されたチャネルにおける可動リボンを駆動することで凹凸状態が得られたときには散乱が生じてそのチャネルの光信号は減衰させられ、凹凸の無い全反射状態ではそのチャネルの光信号は減衰しない。
【００４８】
入力導波路４０−２、スラブ導波路４１−１、アレイ導波路４１−２及びスラブ導波路４２−１の一部（左側部分）は第１の導波路型回折格子を構成し、出力導波路４５−１、スラブ導波路４４−１、アレイ導波路４４−２、スラブ導波路４２−１の残りの一部（右側部分）は第２の導波路型回折格子を構成し、可動ミラーユニット４３は第１及び第２の導波路型回折格子の焦点に配置される。第１の導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット４３の異なる位置に集光し、その位置における回折格子型ミラーの状態に応じて減衰させられるかさせられないかの切り替えを行うことによって、光可変減衰器の機能が実現される。
【００４９】
ここでは、入力導波路４０には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力が入力され、出力導波路４５からは同じく波長λＡ１，λＢ２，λＡ３，λＡ４及びλＢ５を有する光信号からなる出力が出力されている。そして、図９に示されるように、波長λＡ２及びλＡ５のチャネルについては減衰が与えられ、その他のチャネルはスルーで出力されるように可動ミラー４３が駆動されている。
【００５０】
この実施形態によっても、スラブ導波路及びアレイ導波路の組み合わせにより導波路型回折格子を構成しているので、高分解能で小型化が可能な光デバイスの提供が可能になる。
【００５１】
尚、この実施形態では、光可変減衰器の機能を得るために光路の切換え動作が不要であるので、光サーキュレータを用いることで次のように導波路の数を少なくすることもできる。具体的には次の通りである。
【００５２】
図１０は本発明による光デバイスの第５実施形態を示す平面図である。この光デバイスは、２つのスラブ導波路４１−１及び４２と、これらを接続するアレイ導波路４１−２とを備えている。スラブ導波路４１−１は互いに対向する第１面４１−１Ａ及び第２面４１−１Ｂを有し、スラブ導波路４２−１は互いに対向する第３面４２Ａ及び第４面４２Ｂを有している。
【００５３】
アレイ導波路４１−２は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、第２面４１−１Ｂと第３面４２Ａを接続するように設けられている。
【００５４】
スラブ導波路４１−１にはその第１面４１−１Ａに入力導波路４０−１及び光サーキュレータ４０−２が接続されている。また、スラブ導波路４２の近傍にはその第４面４３に対向するように図８に示される実施形態におけるのと同様の可動ミラーユニット４３が設けられている。
【００５５】
ここでは、入力導波路４０には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力が光サーキュレータ４０−２を介して入力されている。スラブ導波路４１−１、アレイ導波路４１−２及びスラブ導波路４２は導波路型回折格子を構成している。可動ミラーユニット４３はその導波路型回折格子の焦点に配置される。導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット４３の異なる位置に集光し、その位置における回折格子型ミラーの状態に応じて減衰させられるかさせられないかの切り替えを行うことによって、光可変減衰器の機能が実現される。
【００５６】
尚、入出力導波路４０−１からの信号は光サーキュレータ４０−２を介して出力される。
【００５７】
この実施形態によると、可動ミラーユニット４３において図８に示される実施形態における斜め反射による焦点のずれがないので、より高精度に所望チャネルの光信号を減衰させることができる。
【００５８】
チルト型ミラーや回折格子型ミラー等の可動ミラーをＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術により作製する場合、導波路型回折格子が基板に平行な２次元構造であるのに対し、可動ミラーも基板に平行な２次元構造であるため、導波路型回折格子の端面に可動ミラーを配置するのには実装上の制約が多い。そこで、この制約を解消するための実施形態を次に説明する。
【００５９】
図１１は本発明による光デバイスの第６実施形態を示す断面図、図１２は本発明による光デバイスの第７実施形態を示す断面図である。ここでは、斜め反射ミラー５６により導波路型回折格子の光を上面に飛ばし、可動ミラー５３を導波路ＷＧと平行に配置している。
【００６０】
導波路ＷＧはこれまでに説明した全てのスラブ導波路及びアレイ導波路を含む概念として図示されており、この導波路ＷＧは基板Ｓ１上に通常のパターニング技術により作製されている。
【００６１】
図１１に示される実施形態では、導波路ＷＧを横切るかたちでＶ溝が例えばドライエッチングにより形成され、その斜面上に斜め反射ミラー５６が形成されている。そして、導波路ＷＧの導波光の斜め反射ミラー５６を介した反射光軸上の焦点位置に可動ミラー５３が配置される。可動ミラー５３は基板Ｓ２の下面上に形成されているので、基板Ｓ１及びＳ２の位置関係を調節した上でこれらを互いに固定することで、可動ミラー５３を導波路ＷＧに対して所定の位置に位置させることができる。
【００６２】
図１２に示される実施形態では、斜め反射ミラー５６を形成すべき斜面をＶ溝ではなくて研磨により得ており、それ以外に関しては図１１に示される実施形態と同様である。これらの実施形態によると、可動ミラー５３を導波路ＷＧと平行に配置することができるので、実装上の制限を受けることなく容易に光デバイスを作製することができる。
【００６３】
図１３は本発明による光デバイスの第７実施形態を示す平面図、図１４は図１３に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。この光デバイスは、３つのスラブ導波路６１−１，６２及び６４−１と、これらを接続する２つのアレイ導波路６１−２及び６４−２とを備えている。
【００６４】
スラブ導波路６１−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面６１−１Ａ及び第２面６１−１Ｂを有しており、スラブ導波路６４−１は、入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面６４−１Ａ及び第４面６４−１Ｂを有している。スラブ導波路６２は、アレイ導波路６１−２によりスラブ導波路６１−１の第２面６１−１Ｂに接続される第１の部分６２−１と、アレイ導波路６４−２によりスラブ導波路６４−１の第３面６４−１Ａに接続される第２の部分６２−２とからなる。
【００６５】
スラブ導波路６１−１にはその第１面６１−１Ａに２つの入力導波路６０−１及び６０−２が接続されており、スラブ導波路６４−１にはその第４面６４−１Ｂに２つの出力導波路６５−１及び６５−２が接続されている。
【００６６】
スラブ導波路６２の第１の部分６２−１は、アレイ導波路６１−２が接続される第５面６２−１Ａと第５面６２−１Ａに対向して反射位置を提供する第６面６２−１Ｂとを有し、スラブ導波路６２の第２の部分６２−２は、アレイ導波路６４−２が接続される第７面６２−２Ａと第７面６２−２Ａに対向して反射位置を提供する第８面６２−２Ｂとを有している。
【００６７】
スラブ導波路６２の第１の部分６２−１の近傍には、その第６面６２−１Ｂに対向するように第１の可動ミラーユニット６３−１が設けられており、スラブ導波路６２の第２の部分６２−２の近傍には、その第８面６２−２Ｂに対向するように第２の可動ミラーユニット６３−２が設けられている。可動ミラーユニット６３−１及び６３−２の各々は、この実施形態では、複数の（ここでは入力チャネル数の２倍の数に対応して１０個の）ミラーを含む。各ミラーはその傾斜角度が可変である。
【００６８】
入力導波路６０、スラブ導波路６１−１、アレイ導波路６１−２及びスラブ導波路６２の第１の部分６２−１は第１の導波路型回折格子を構成し、出力導波路６５、スラブ導波路６４−１、アレイ導波路６４−２、スラブ導波路６２の第２の部分６２−２は第２の導波路型回折格子を構成する。可動ミラーユニット６３−１は第１の導波路型回折格子の概ね焦点に配置され、可動ミラーユニット６３−２は第２の導波路型回折格子の概ね焦点に配置される。第１の導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット６３−１及び６３−２の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、光波長スイッチ機能が実現される。
【００６９】
ここでは、入力導波路６０−１には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが入力され、入力導波路６０−２には波長λＢ１（＝λＡ１），λＢ２（＝λＡ２），λＢ３（＝λＡ３），λＢ４（＝λＡ４）及びλＢ５（＝λＡ５）を有する光信号からなる入力Ｂが入力され、出力導波路６５−１からは波長λＡ１，λＢ２，λＡ３，λＡ４及びλＢ５を有する光信号からなる出力Ａが出力され、出力導波路６５−２からは波長λＢ１，λＡ２，λＢ３，λＢ４及びλＡ５を有する光信号からなる出力Ｂが出力されるように可動ミラーユニット６３−１及び６３−２が機能している。
【００７０】
先ず簡単に本実施形態の動作を説明すると、２組の可動ミラーユニット６３−１及び６３−２を用いることで、入力Ａ及びＢと出力Ａ及びＢとの間で任意波長の交換可能なフルクロスコネクトの機能が提供されているのである。
【００７１】
第１の導波路型回折格子の第６面６２−１Ｂでは、入力Ａからの光と入力Ｂからの光が交互に集光するよう構成され、可動ミラーユニット６３−１及び６３−２によって、各波長の光路がスルー／クロスの２状態にスイッチすることができる。これにより、第２の導波路型回折格子における入力位置を波長毎に切り替えることができ、結果、出力Ａ及びＢに任意波長を振り分けることが可能となる。
【００７２】
また、この実施形態においては、両可動ミラーユニット６３−１及び６３−２の中間程度に焦点を設計する必要があるため（前述の「概ね焦点」という語句はこの必要性に起因する表現である。）、各ミラー上のビームが広がり高精度化が困難になる可能性がある。この可能性を排除するための実施形態を次に説明する。
【００７３】
図１５及び図１６はそれぞれ本発明による光デバイスの第８及び第９実施形態を示す平面図である。図１５に示される実施形態では、スラブ導波路６２の第１の部分６２−１と第２の部分６２−２の境界面に凸レンズ６２−３を形成しておくことによって、可動ミラーユニット６３−１及び６３−２の両方に焦点を合わせるようにしている。また、図１６に示される実施形態では、スラブ導波路６２の第１の部分６２−１と第２の部分６２−２の境界面に凹レンズ６２−４を形成しておくことによって、可動ミラーユニット６３−１及び６３−２の両方に焦点を合わせるようにしている。これにより、各ミラー上のビーム広がりを防止して、高精度化可能になる。
【００７４】
尚、凸レンズ６２−３を得るためには、スラブ導波路の実効屈折率よりも高屈折率の材料を充填し、凹レンズ６２−４を得るためには、スラブ導波路の実効屈折率よりも低屈折率の材料を充填すればよい。
【００７５】
図１７は本発明による光デバイスの第１０実施形態を示す平面図、図１８は図１７に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【００７６】
この光デバイスは、２つのスラブ導波路７１−１及び７２−１と、これらを接続するアレイ導波路７１−２とを備えている。スラブ導波路７１−１は互いに対向する第１面７１−１Ａ及び第２面７１−１Ｂを有し、スラブ導波路７２−１は互いに対向する第３面７２−１Ａ及び第４面７２−１Ｂを有している。
【００７７】
アレイ導波路７１−２は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、第２面７１−１Ｂと第３面７２−１Ａを接続するように設けられている。
【００７８】
スラブ導波路７１−１にはその第１面７１−１Ａに入力導波路７０−１及び光サーキュレータ７５−１と入力導波路７０−２及び光サーキュレータ７５−２とが接続されている。また、スラブ導波路７２−１の近傍にはその第４面７２−１Ｂに対向するように可動ミラーユニット７３−１及び固定ミラー７３−２が設けられている。
【００７９】
ここでは、入力導波路７０−１には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが光サーキュレータ７５−１を介して入力され、入力導波路７０−２には波長λＢ１，λＢ２，λＢ３，λＢ４及びλＢ５を有する光信号からなる入力Ｂが光サーキュレータ７５−２を介して入力されている。
【００８０】
スラブ導波路７１−１、アレイ導波路７１−２及びスラブ導波路７２−１は導波路型回折格子を構成している。可動ミラーユニット７３−１及び固定ミラーユニット７３−２はその導波路型回折格子の焦点に配置される。導波路型回折格子を通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット７３−１の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、任意波長の交換が可能なフルクロスコネクト型の光波長スイッチ機能が実現される。
【００８１】
図１８に示されるように、可動ミラーユニット７３−１の各ミラーとして、４５°ミラーを組み合わせたＶ字型ミラーを用いることで、入力Ａからの光信号と入力Ｂからの光信号を入換えない状態Ａと、入力Ａからの光信号と入力Ｂからの光信号を入換える状態Ｂとを切換え可能である。可動ミラーユニット７３−１の各ミラーは上下方向（紙面に垂直な方向）に移動可能であり、各ミラーが光軸上にある場合には光路が切り替わり、各ミラーが光軸から外れた場合には、固定ミラーユニット７３−２により元の光路に反射する。これにより、導波路型回折格子に反射するときの入力位置を波長毎に切り替えることができ、結果、出力Ａ及びＢに任意波長を振り分けることが可能となる。
【００８２】
図１９は本発明による光デバイスの第１１実施形態を示す平面図、図２０は図１９に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【００８３】
この光デバイスは、２つのスラブ導波路８１−１及び８２−１と、これらを接続するアレイ導波路８１−２とを備えている。スラブ導波路８１−１は互いに対向する第１面８１−１Ａ及び第２面８１−１Ｂを有し、スラブ導波路８２−１は互いに対向する第３面８２−１Ａ及び第４面８２−１Ｂを有している。
【００８４】
アレイ導波路８１−２は互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなり、第２面８１−１Ｂと第３面８２−１Ａを接続するように設けられている。
【００８５】
スラブ導波路８１−１にはその第１面８１−１Ａに入力導波路８０−１及び光サーキュレータ８５−１と入力導波路８０−２及び光サーキュレータ８５−２とが接続されている。また、スラブ導波路８２−１の近傍にはその第４面８２−１Ｂに対向するように可動ミラーユニット８３−１及び固定ミラー８３−２が設けられている。
【００８６】
ここでは、入力導波路８０−１には波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが光サーキュレータ８５−１を介して入力され、入力導波路８０−２には波長λＢ１，λＢ２，λＢ３，λＢ４及びλＢ５を有する光信号からなる入力Ｂが光サーキュレータ８５−２を介して入力されている。
【００８７】
スラブ導波路８１−１、アレイ導波路８１−２及びスラブ導波路８２−１は導波路型回折格子を構成している。可動ミラーユニット８３−１及び固定ミラーユニット８３−２はその導波路型回折格子の焦点に配置される。導波路型回折格子通過した光信号は、波長毎に可動ミラーユニット８３−１の異なる位置に集光し、各可動ミラーによって光路の切り替えを行うことによって、任意波長の交換が可能なフルクロスコネクト型の光波長スイッチ機能が実現される。
【００８８】
図２０に示されるように、固定ミラーユニット８３−２の各ミラーとして４５°ミラーを組み合わせたＶ字型ミラーを用いると共に、可動ミラーユニット８３−１の各ミラーとして平面ミラーを用いることで、入力Ａからの光信号と入力Ｂからの光信号を入換える状態Ａと、入力Ａからの光信号と入力Ｂからの光信号を入換えない状態Ｂとを切換え可能である。可動ミラーユニット８３−１の各ミラーは上下方向（紙面に垂直な方向）に移動可能であり、各ミラーが光軸から外れた場合には光路が切り替わり、各ミラーが光軸上にある場合には、可動ミラーユニット８３−１により元の光路に反射する。これにより、導波路型回折格子に反射するときの入力位置を波長毎に切り替えることができ、結果、出力Ａ及びＢに任意波長を振り分けることが可能となる。
【００８９】
尚、この実施形態では、スラブ導波路８２−１の第４面８２−１Ｂを厳密な焦点面（ローランド円）上に配置することで、ビームスポットの広がりをなくし、高精度化を実現している。
【００９０】
図２１は本発明による光デバイスの第１２実施形態を示す平面図、図２２は図２１に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【００９１】
この光デバイスは、波長λＡ１，λＡ２，λＡ３，λＡ４及びλＡ５を有する光信号からなる入力Ａが入力する入力導波路９０と、入力導波路９０が接続されるスラブ導波路９１−１と、スラブ導波路９１−１にその一端が接続されるアレイ導波路９１−２と、アレイ導波路９１−２の他端に接続されるスラブ導波路９２−１と、スラブ導波路９２−１に対向するように設けられたスラブ導波路９２−２と、これらのスラブ導波路９２−１及び９２−２の間に介在する可動ミラーユニット９３と、スラブ導波路９２−２にその一端が接続されるアレイ導波路９４−２と、アレイ導波路９４−２の他端が接続されるスラブ導波路９４−１と、スラブ導波路に接続される出力導波路９５−１及び９５−２と、出力導波路９５−２に接続される光カプラ９５−３とを備えている。
【００９２】
可動ミラーユニット９３の各ミラーは、一対の４５°ミラーを平行に配置して構成され、各ミラー対は紙面に垂直な方向に移動可能である。従って、光信号を元の光軸上に透過させる状態Ａと、ドロップのために光信号をミラー対で反射させて光軸シフトさせる状態Ｂと択一的に切換え可能である。
【００９３】
ここでは、ドロップされるべき波長λＡ２及びλＡ５の光信号が出力Ｂとして出力導波路９５−１から出力され、それ以外の光信号は、光カプラ９５−３でアッドされた波長λＢ２及びλＢ５の光信号と共に出力Ａとして光カプラ９５−３から出力されている。
【００９４】
この実施形態によると、フルクロスコネクトの機能を得ることはできないものの、光サーキュレータを不要にすることができる。
【００９５】
図２３は本発明による光デバイスの第１３実施形態を示す平面図、図２４は図２３に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【００９６】
この実施形態は、第１２実施形態と対比して、スラブ導波路９２−１と可動ミラーユニット９３との間に可動シャッターユニット１０３が付加的に設けられている点で特徴付けられる。
【００９７】
可動シャッターユニット１０３の各シャッターは可動ミラーユニット９３の各ミラー対に対応して設けられており、各シャッターの位置を紙面に垂直な方向に変化させることで光軸の一部又は全部を遮るようにして、光可変減衰器の機能を得ている。
【００９８】
このように、本実施形態によると、各チャネルの光信号を任意の減衰率で減衰させることができるという付加的な効果が得られる。
【００９９】
尚、この実施形態におけるのと同様な可動シャッターユニットを他の実施形態に適用することもできる。
【０１００】
ところで、可動ミラーのピッチは、回折による波長毎（チャネル毎）の振れ角θと、スラブ導波路での焦点距離Ｆから一義的に決定される。一方、微小な可動ミラーが作製困難であり、振れ角θは約０．００１ｒａｄ／チャネルと大幅な増大は困難であることから、焦点距離Ｆを大きく設計することが望ましい。このために改良された実施形態を次に説明する。
【０１０１】
図２５は本発明による光デバイスの第１４実施形態を示す平面図である。この実施形態では、第１実施形態との対比において、レンズ１１２−３及び１１２−４を付加的に有するスラブ導波路１１２−１を採用することで光学系の設計自由度を大きくし、焦点距離Ｆを拡大している。
【０１０２】
レンズ１１２−３及び１１２−４の各々は、例えば、スラブ導波路１１２−１の実効屈折率よりも高屈折率の材料を充填することにより得られる凸レンズである。アレイ導波路１１−２及び１４−２の各々のスラブ導波路１１２−１側の端は、これまでの実施形態では円弧上に配列してレンズの効果を持たせていたが、本実施形態では出射端が平行となるよう、まっすぐに配列する。
【０１０３】
この実施形態によると、可動ミラーユニット１３におけるミラーピッチの設計の自由度が大きくなり、設計及び製造が容易な光デバイスの提供が可能になる。
【０１０４】
図２６は本発明による光デバイスの第１５実施形態を示す平面図である。この実施形態では、第１４実施形態との対比において、スラブ導波路１１２−１が空間ビーム系ＡＳに置換されている。それに伴い、アレイ導波路１１−２及び１４−２の端部を固定するためにごく小さなスラブ導波路１１２−５及び１１２−６が用いられており、スラブ導波路の光の閉じ込め作用に対応する効果を得るために、スラブ導波路１１２−５及び１１２−６にそれぞれ対向してシリンドリカルレンズ１１２−７及び１１２−８が設けられている。
【０１０５】
この実施形態によると、スラブ導波路の面積を大幅に縮小できるため、導波路型回折格子を安価に作製することが可能である。
【０１０６】
図２７は本発明による光デバイスの第１６実施形態を示す平面図である。この実施形態では、図１７に示されるとの対比において、レンズ１２２−３を付加的に有するスラブ導波路１２２−１を採用することで光学系の設計自由度を大きくし、焦点距離Ｆを拡大している。
【０１０７】
レンズ１２２−３は、例えば、スラブ導波路１１２−１の実効屈折率よりも低い折率の材料を充填することにより得られる凹レンズである。アレイ導波路７１−２のスラブ導波路１２２−１側の端は、これまでの実施形態では円弧上に配列してレンズの効果を持たせていたが、本実施形態では出射端が平行となるよう、まっすぐに配列する。
【０１０８】
この実施形態によると、可動ミラーユニット７３−１におけるミラーピッチの設計の自由度が大きくなり、設計及び製造が容易な光デバイスの提供が可能になる。
【０１０９】
図２８は本発明による光デバイスの第１７実施形態を示す平面図である。この実施形態では、第１６実施形態との対比において、スラブ導波路１２２−１が空間ビーム系ＡＳに置換されている。それに伴い、スラブ導波路の光の閉じ込め作用に対応する効果を得るために、アレイ導波路７１−２の端に対向してシリンドリカルレンズ１２２−７が設けられている。
【０１１０】
この実施形態によると、スラブ導波路が１つ不要になるので、導波路型回折格子を安価に作製することが可能である。
【０１１１】
尚、図２５及び２７においては、スラブ導波路がレンズを備えている構成であり、図２６及び２８においては、スラブ導波路に代えて空間導波路を用いた構成であるが、これらの構成はこの実施形態に限定されず、他の全ての実施形態にも適用可能である。
【０１１２】
図２９は本発明による光デバイスの第１８実施形態を示す平面図である。この実施形態では、図４に示されるとの対比において、凹面鏡１３２−３及び１３２−４を付加的に有するスラブ導波路１３２−１を採用することで光学系の設計自由度を大きくし、焦点距離Ｆを拡大している。
【０１１３】
凹面鏡１３２−３及び１３２−４は、例えば、スラブ導波路１３２−１の外周を凹面にパターニングすることにより得られる。アレイ導波路２１−２及び２４−２のスラブ導波路１３２−１側の端は、これまでの実施形態では円弧上に配列してレンズの効果を持たせていたが、本実施形態では出射端が平行となるよう、まっすぐに配列する。
【０１１４】
この実施形態によると、可動ミラーユニット７３−１におけるミラーピッチの設計の自由度が大きくなり、設計及び製造が容易な光デバイスの提供が可能になる。また、光線の折り返しによりスラブ導波路の面積を縮小して小型化が可能になるという効果もある。
【０１１５】
本発明は以下の付記を含むものである。
【０１１６】
（付記１）入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面及び第２面を有する第１の導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面及び第４面並びに前記第３面及び前記第４面に対して反射位置を提供する第５面を有し、前記第５面の中央を横切る平面に対して対称な形状を有する第２の導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第６面及び第７面を有する第３の導波路と、
前記第２面及び前記第３面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第１のアレイ導波路と、
前記第５面及び前記第６面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第２のアレイ導波路と、
前記第５面に対向するように設けられた複数の可動ミラーを含むミラーユニットとを備えた光デバイス。
【０１１７】
（付記２）前記第１乃至第３の導波路はスラブ導波路である付記１記載の光デバイス。
【０１１８】
（付記３）前記第１及び第３の導波路はスラブ導波路であり、前記第２の導波路は空間導波路である付記１記載の光デバイス。
【０１１９】
（付記４）前記複数の可動ミラーの各々は前記第５面に相対的に近い第１の位置と前記第５面に相対的に遠い第２の位置を含む少なくとも２つの反射位置を提供する付記１記載の光デバイス。
【０１２０】
（付記５）前記可動ミラーは前記第１及び第２の位置の間で連続的に位置の確定が可能に構成される付記４記載の光デバイス。
【０１２１】
（付記６）前記第１面に接続された第１及び第２の入力導波路と前記第７面に接続された第１及び第２の出力導波路とを更に備えた付記４記載の光デバイス。
【０１２２】
（付記７）前記第１の入力導波路には、前記複数の可動ミラーの数に対応するチャネル数の互いに異なる波長を有する複数の光信号が供給される付記６記載の光デバイス。
【０１２３】
（付記８）前記可動ミラーが前記第１の位置に位置するときには、対応するチャネルの光信号は前記第１の出力導波路から出力され、
前記可動ミラーが前記第２の位置に位置するときには、対応するチャネルの光信号は前記第２の出力導波路から出力される付記７記載の光デバイス。
【０１２４】
（付記９）前記複数の可動ミラーの各々は前記第３面からの光を前記第４面に向けて反射させる第１の傾斜角と前記第３面からの光を前記第３面に向けて反射させる第２の傾斜角とを含む少なくとも２つの傾斜角を提供する付記１記載の光デバイス。
【０１２５】
（付記１０）前記可動ミラーは前記第１及び第２の傾斜角の間で連続的に角度の確定が可能に構成される付記９記載の光デバイス。
【０１２６】
（付記１１）前記第１面に接続された入力導波路と前記第７面に接続された出力導波路とを更に備えた付記９記載の光デバイス。
【０１２７】
（付記１２）前記入力導波路には、前記複数の可動ミラーの数に対応するチャネル数の互いに異なる波長を有する複数の光信号が供給される付記１１記載の光デバイス。
【０１２８】
（付記１３）前記可動ミラーが前記第１の傾斜角にあるときには、対応するチャネルの光信号は前記出力導波路から出力され、
前記可動ミラーが前記第２の傾斜角にあるときには、対応するチャネルの光信号は前記入力導波路から出力される付記１２記載の光デバイス。
【０１２９】
（付記１４）前記入力導波路から出力される光信号を取り出すために前記入力導波路に接続された光サーキュレータを更に備えた付記１３記載の光デバイス。
【０１３０】
（付記１５）前記出力導波路に接続された光カプラを更に備えた付記１１記載の光デバイス。
【０１３１】
（付記１６）前記第２の導波路は、前記第３面及び前記第４面の間に位置し且つ前記第５面に対向する第８面を更に有しており、
前記第８面に接続され互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第３のアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続される第４のスラブ導波路とを更に備えた付記１記載の光デバイス。
【０１３２】
（付記１７）前記複数の可動ミラーの各々は前記第３面からの光を前記第４面に向けて反射させる第１の傾斜角と前記第３面からの光を前記第８面に向けて反射させる第２の傾斜角とを含む少なくとも２つの傾斜角を提供する付記１６記載の光デバイス。
【０１３３】
（付記１８）前記複数の可動ミラーの各々は前記第３面からの光を前記第４面に向けて全反射させる第１の状態と前記第３面からの光を散乱させて前記第４面に向けて反射させる第２の状態とを切換え可能な回折格子型ミラーである付記１記載の光デバイス。
【０１３４】
（付記１９）前記第１面に接続された入力導波路と前記第７面に接続された出力導波路とを更に備えた付記１８記載の光デバイス。
【０１３５】
（付記２０）互いに対向する第１面及び第２面を有する第１の導波路と、
互いに対向する第３面及び第４面を有する第２の導波路と、
前記第２面及び前記第３面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなるアレイ導波路と、
前記第４面に対向するように設けられた複数の可動ミラーを含むミラーユニットとを備えた光デバイス。
【０１３６】
（付記２１）前記第１及び第２の導波路はスラブ導波路である付記２０記載の光デバイス。
【０１３７】
（付記２２）前記第１の導波路はスラブ導波路であり、前記第２の導波路は空間導波路である付記２０記載の光デバイス。
【０１３８】
（付記２３）前記複数の可動ミラーの各々は前記第３面からの光を前記第３面に向けて全反射させる第１の状態と前記第３面からの光を散乱させて前記第３面に向けて反射させる第２の状態とを切換え可能な回折格子型ミラーである付記２０記載の光デバイス。
【０１３９】
（付記２４）前記第１の面に接続された入出力導波路と、前記入出力導波路に接続された光サーキュレータとを更に備えた付記２０記載の光デバイス。
【０１４０】
（付記２５）入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面及び第２面を有する第１の導波路と、
入力側に対応する第３面及び及び前記第３面に対向して第１の反射位置を提供する第４面を有する第１の部分と出力側に対応する第５面及び前記第５面に対向して第２の反射位置を提供する第６面を有する第２の部分とを含む第２の導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第７面及び第８面を有する第３の導波路と、
前記第２面及び前記第３面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第１のアレイ導波路と、
前記第５面及び前記第７面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第２のアレイ導波路と、
前記第４面に対向するように設けられた複数の可動ミラーを含む第１のミラーユニットと、
前記第６面に対向するように設けられた複数の可動ミラーを含む第２のミラーユニットとを備えた光デバイス。
【０１４１】
（付記２６）前記第１乃至第３の導波路はスラブ導波路である付記２５記載の光デバイス。
【０１４２】
（付記２７）前記第１及び第３の導波路はスラブ導波路であり、前記第２の導波路は空間導波路である付記２５記載の光デバイス。
【０１４３】
（付記２８）前記第１面に接続された第１及び第２の入力導波路と前記第８面に接続された第１及び第２の出力導波路とを更に備え、
前記第１及び第２の入力導波路の各々には異なる波長を有する複数の光信号が入力され、
前記第１及び第２のミラーユニットの各々は前記各複数の光信号のチャネル数の２倍に対応する数の可動ミラーを含み、
前記第１及び第２のミラーユニットは、前記第１及び第２の入力導波路に入力された複数の光信号から選択される１つ又はそれ以上の光信号が交換されて前記第１及び第２の出力導波路から出力されるように駆動される付記２５記載の光デバイス。
【０１４４】
（付記２９）前記第２の導波路は前記第４面及び前記第６面の間に設けられたレンズを有している付記２５記載の光デバイス。
【０１４５】
（付記３０）前記第１面に接続された第１及び第２の入出力導波路と、
前記第１及び第２の入出力導波路にそれぞれ接続された第１及び第２の光サーキュレータと、
前記ミラーユニットの近傍に設けられた固定ミラーユニットとを更に備えた付記２０記載の光デバイス。
【０１４６】
（付記３１）前記固定ミラーユニットは平板ミラーであり、
前記ミラーユニットは独立して駆動される複数のＶ字型ミラーであり、
各Ｖ字型ミラーは、前記第１及び第２の入出力導波路に入力された光信号を入換えて出力する第１の状態と入換えないで出力する第２の状態とを切換えるように駆動される付記３０記載の光デバイス。
【０１４７】
（付記３２）前記固定ミラーユニットは複数のＶ字型ミラーであり、
前記ミラーユニットは独立して駆動される複数の平板ミラーであり、
各平板ミラーは、前記第１及び第２の入出力導波路に入力された光信号を入換えて出力する第１の状態と入換えないで出力する第２の状態とを切換えるように駆動される付記３０記載の光デバイス。
【０１４８】
（付記３３）入力側及び出力側にそれぞれ対応する第１面及び第２面を有する第１のスラブ導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第３面及び第４面を有する第２のスラブ導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第５面及び第６面を有する第３のスラブ導波路と、
入力側及び出力側にそれぞれ対応する第７面及び第８面を有する第４のスラブ導波路と、
前記第２面及び前記第３面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第１のアレイ導波路と、
前記第４面及び前記第５面の間に設けられた複数の可動ミラーを含むミラーユニットと、
前記第６面及び前記第７面を接続するように設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の導波路からなる第２のアレイ導波路とを備えた光デバイス。
【０１４９】
（付記３４）前記第１乃至第４の導波路はスラブ導波路である付記３３記載の光デバイス。
【０１５０】
（付記３５）前記第１及び第４の導波路はスラブ導波路であり、前記第２及び第３の導波路は空間導波路である付記３３記載の光デバイス。
【０１５１】
（付記３６）前記複数の可動ミラーの各々は光路に対して４５°傾斜するように設けられた独立駆動可能なミラー対からなり、各ミラー対は光路をシフトさせない状態と平行にシフトさせる状態とを切換えるように駆動される付記３３記載の光デバイス。
【０１５２】
（付記３７）前記複数の可動ミラーに対応して設けられた複数の可動シャッターを更に備え、各可動シャッターは対応する光路の一部を遮ることによりその光路の光信号に調節可能な減衰を与える付記３３記載の光デバイス。
【０１５３】
（付記３８）前記第２のスラブ導波路は前記第３面及び前記第５面の間に設けられた第１のレンズと前記第５面及び前記第４面の間に設けられた第２のレンズとを有している付記１記載の光デバイス。
【０１５４】
（付記３９）前記第２の導波路は前記第３面及び前記第４面の間に設けられた第１のレンズと前記第５面及び前記第６面の間に設けられた第２のレンズとを有している付記３３記載の光デバイス。
【０１５５】
（付記４０）前記第２の導波路は前記第３面及び前記第４面の間に設けられたレンズを更に備えた付記１８記載の光デバイス。
【０１５６】
（付記４１）前記第２の導波路は、前記第３面及び前記第５面を反射光路で結合する第１の凹面鏡と、前記第４面及び前記第５面を反射光路で結合する第２の凹面鏡とを有している付記１記載の光デバイス。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によると、高分解能で小型化が可能な光波長スイッチとして動作可能な光デバイスを提供することができるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による光デバイスの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図２は図１に示される光デバイスにおける可動ミラーユニット１３の動作を説明するための図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示される光デバイスの動作を説明するための図である。
【図４】図４は本発明による光デバイスの第２実施形態を示す平面図である。
【図５】図５は図４に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図６】図６は本発明による光デバイスの第３実施形態を示す平面図である。
【図７】図７は図６に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図８】図８は本発明による光デバイスの第４実施形態を示す平面図である。
【図９】図９は図８に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図１０】図１０は本発明による光デバイスの第５実施形態を示す平面図である。
【図１１】図１１は本発明による光デバイスの第６実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１２は本発明による光デバイスの第７実施形態を示す断面図である。
【図１３】図１３は本発明による光デバイスの第７実施形態を示す平面図である。
【図１４】図１４は図１３に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図１５】図１５は本発明による光デバイスの第８実施形態を示す平面図である。
【図１６】図１６は本発明による光デバイスの第９実施形態を示す平面図である。
【図１７】図１７は本発明による光デバイスの第１０実施形態を示す平面図である。
【図１８】図１８は図１７に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図１９】図１９は本発明による光デバイスの第１１実施形態を示す平面図である。
【図２０】図２０は図１９に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図２１】図２１は本発明による光デバイスの第１２実施形態を示す平面図である。
【図２２】図２２は図２１に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図２３】図２３は本発明による光デバイスの第１３実施形態を示す平面図である。
【図２４】図２４は図２３に示される光デバイスにおける可動ミラーユニットの動作を説明するための図である。
【図２５】図２５は本発明による光デバイスの第１４実施形態を示す平面図である。
【図２６】図２６は本発明による光デバイスの第１５実施形態を示す平面図である。
【図２７】図２７は本発明による光デバイスの第１６実施形態を示す平面図である。
【図２８】図２８は本発明による光デバイスの第１７実施形態を示す平面図である。
【図２９】図２９は本発明による光デバイスの第１８実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０入力導波路
１１−１，１２−１，１４−１スラブ導波路
１１−２，１４−２アレイ導波路
１３可動ミラー
１５出力導波路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical device operable as an optical wavelength switch using a waveguide type diffraction grating.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to respond to the explosive increase in data traffic, construction of a photonic network using WDM (wavelength division multiplexing) technology has been advanced. In order to realize flexible operation in a mesh photonic network, it is essential to realize an optical wavelength switch that can exchange (cross-connect) optical signals of any wavelength or add / drop (Add / Drop) at a network node. It is.
[0003]
Conventionally, as an optical device that can operate as an optical wavelength switch, for example, an optical signal converted into a parallel beam by a collimator system is dispersed by a diffraction grating, and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is applied to a condensing position of each wavelength. It is known that the movable port is installed and the output port is determined by changing the tilt angle of the movable mirror. According to this configuration, an optical signal having an arbitrary wavelength among optical signals input to the input port can be output from the drop port, and an optical signal from the add port can be inserted and output to the output port.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-159849
[0005]
[Patent Document 2]
Patent No. 3348701
[0006]
[Patent Document 3]
JP 2002-221629
[0007]
[Patent Document 4]
JP-A-11-174252
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional optical wavelength switch using a diffraction grating, there is a problem that it is difficult to achieve both high resolution and miniaturization because the size of the optical system including the diffraction grating determines the resolution in the spectral action.
That is, in order to increase the resolution in the diffraction grating, it is necessary to design the beam diameter incident on the diffraction grating as large as several centimeters. Further, since three-dimensional spatial transmission is used, the entire optical system is large, and miniaturization design is very difficult.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be miniaturized with high resolution. Other objects of the present invention will become clear from the following description.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an output side slab waveguide having an output surface, an input side slab waveguide having an input surface, the output surface of the output side slab waveguide, and the input surface of the input side slab waveguide An arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides that are provided to face each other and have optical path lengths different from each other, and provided to face a surface different from the input surface of the input-side slab waveguide, and the output surface And a mirror unit including a plurality of movable mirrors and a fixed mirror that operate to switch an optical path between the input surface and each of the movable mirrors and the fixed mirror, one of which has two reflection points. A first mirror having a shape and a second mirror having a shape having one reflection point. Each of the movable mirrors has a direction perpendicular to the traveling direction of incident light, and the plurality of movable mirrors are arranged. The light is reflected by either one of the first mirror and the second mirror by individual movement in a direction perpendicular to the direction to be reflected, and the reflection point of the reflected light is set to one or two. It can be switched, the reflection point returns light straight by one point reflection, and the reflection point returns light by two point reflection. Of the light path to the first reflection point of the light Next door Light path In return, an optical device is provided in which the movable mirror and the fixed mirror are used exclusively for the reflection.
[0011]
According to this configuration, since the waveguide type diffraction grating is configured by the combination of the slab waveguide and the arrayed waveguide, it is possible to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be downsized with high resolution. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an optical device according to the present invention. This optical device includes three slab waveguides 11-1, 12-1, and 14-1 and two arrayed waveguides 11-2 and 14-2 that connect them. The slab waveguide 11-1 has a first surface 11-1A and a second surface 11-1B corresponding to the input side and the output side, respectively, and the slab waveguide 12-1 corresponds to the input side and the output side, respectively. The third surface 12-1A and the fourth surface 12-1B, and the fifth surface 12-1C that provides a reflection position with respect to the third surface 12-1A and the fourth surface 12-1B. -1 has a sixth surface 14-1A and a seventh surface 14-1B corresponding to the input side and the output side, respectively. The slab waveguide 12-1 has a symmetrical shape with respect to a plane crossing the center of the fifth surface 12-1C.
[0014]
Each of the arrayed waveguides 11-2 and 14-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths, the former connecting the second surface 11-1B and the third surface 12-1A, and the latter being the fourth surface. It is provided so as to connect 12-1B and the sixth surface 14-1A.
[0015]
Two input waveguides 10-1 and 10-2 are connected to the first surface 11-1A of the slab waveguide 11-1, and the seventh surface 14-1B is connected to the slab waveguide 14-1. Two output waveguides 15-1 and 15-2 are connected.
[0016]
A movable mirror unit 13 is provided in the vicinity of the slab waveguide 12-1 so as to face the fifth surface 12-1C. In this embodiment, the movable mirror unit 13 is displaceable between a first position relatively close to the fifth surface 12-1C and a second position relatively distant from the fifth surface 12-1C. It includes a plurality of (here, five corresponding to the number of input channels) mirrors 13-1 to 13-5.
[0017]
A part of the input waveguide 10, slab waveguide 11-1, array waveguide 11-2, and slab waveguide 12-1 (left side portion) constitutes a first waveguide type diffraction grating, and the output waveguide 15, The remaining part (right side part) of the slab waveguide 14-1, the arrayed waveguide 14-2, and the slab waveguide 12-1 constitutes a second waveguide type diffraction grating, and the movable mirror unit 13 includes the first and the second mirrors. Arranged at the focal point of the second waveguide type diffraction grating. The optical signal that has passed through the first waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 13 for each wavelength, and the optical wavelength switching function is realized by switching the optical path by each movable mirror. .
[0018]
Here, input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4, and λA5 is input to the input waveguide 10-1, and wavelengths λB2 (= λA2) and λB5 ( = B A5) is input, and the output waveguide 15-1 outputs an output A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λB2, λA3, λA4, and λB5, and the output waveguide 15- The movable mirror unit 13 functions so that an output B composed of optical signals having wavelengths λA2 and λA5 is output from 2.
[0019]
2 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit 13 in the optical device shown in FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the optical device shown in FIG. It is.
A movable mirror unit 13 located at a condensing point of each wavelength, for example, produced by a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, each movable mirror is different by a distance D by a state A (corresponding to a first position) and a state B. Two reflection positions (corresponding to the second position) are provided. That is, since it is optically equivalent to being folded at the mirror surface, in the state A and the state B, as shown in FIGS. 3A and 3B, the second waveguide type is substantially obtained. The incident position of the optical signal in the diffraction grating appears to be shifted downward by 2 · D.
[0020]
Here, the movable mirrors 13-2 and 13-5 corresponding to the wavelength λB2 (= λA2) and the wavelength λB5 (= λA5) for which add / drop is required are in the state B, and the other movable mirrors 13- 1, 13-3 and 13-4 are in state B.
[0021]
In the waveguide type diffraction grating, light incident on different positions is condensed at a position shifted by that amount, so that the output waveguide 15 corresponding to the light collection position is output to the output of the second waveguide type diffraction grating. It is possible to branch the optical signal from the input A into an output A and an output B (drop port) depending on the state of the movable switch unit 13. Similarly, an insertion function can be realized by designing the light from the input B (add port) to be focused on the output A in the state B.
[0022]
Since each mirror of the movable mirror unit 13 is arranged obliquely with respect to the focal position, the end of the mirror deviates from the focal point, but the deviation is about several hundred μm, which is smaller than the focal length (several cm), and the resulting beam Spot enlargement can be ignored.
[0023]
According to this embodiment, since the waveguide type diffraction grating is configured by the combination of the slab waveguide and the arrayed waveguide, it is possible to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be miniaturized with high resolution. Become.
[0024]
In a photonic network, the function of an optical variable attenuator that aligns the power of optical signals of respective wavelengths is also required. In the above description, the movable mirror is selectively switched between the two states A and B. However, the analog control that can set the intermediate value of both states is used for the outputs A and B. It is also possible to remove the optical position and provide the function of an optical variable attenuator for the optical signal of each channel.
[0025]
In addition, low dispersion is required for high-speed transmission such as 40 Gbps, but reflection by a mirror is dispersion-free, and an optical device having excellent low dispersion can be provided.
[0026]
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. This optical device includes three slab waveguides 21-1, 22-1 and 24-1 and two arrayed waveguides 21-2 and 24-2 connecting them. The slab waveguide 21-1 has a first surface 21-1A and a second surface 21-1B corresponding to the input side and the output side, respectively, and the slab waveguide 22-1 corresponds to the input side and the output side, respectively. A third surface 22-1A and a fourth surface 22-1B, and a fifth surface 22-1C that provides a reflection position with respect to the third surface 22-1A and the fourth surface 22-1B. -1 has a sixth surface 24-1A and a seventh surface 24-1B corresponding to the input side and the output side, respectively. The slab waveguide 22-1 has a symmetrical shape with respect to a plane that crosses the center of the fifth surface 22-1C.
[0027]
Each of the arrayed waveguides 21-2 and 24-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths. The former connects the second surface 21-1B and the third surface 22-1A, and the latter includes the fourth surface. 22-1B and the 6th surface 24-1A are provided so that it may connect.
[0028]
An input waveguide 20-2 and an optical circulator 20-1 are connected to the first surface 21-1A of the slab waveguide 21-1, and the seventh surface 14-1B is connected to the slab waveguide 14-1. The output waveguide 25-1 and the optical coupler 25-2 are connected.
[0029]
A movable mirror unit 23 is provided in the vicinity of the slab waveguide 22-1 so as to face the fifth surface 22-1C. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the movable mirror unit 13 has a first inclination angle (horizontal) that reflects light from the third surface 22-1A toward the fourth surface 22-1B, respectively. A plurality of (in this case, the number of input channels) that can be displaced between the second inclination angle (left inclination) that reflects the light from the third surface 22-1A back toward the third surface 22-1A. Correspondingly, five mirrors 23-1 to 23-5 are included.
[0030]
A part of the input waveguide 20-2, the slab waveguide 21-1, the arrayed waveguide 21-2, and the slab waveguide 22-1 (left side portion) constitutes a first waveguide type diffraction grating, and the output waveguide 25-1, the slab waveguide 24-1, the arrayed waveguide 24-2, and the remaining part (right side portion) of the slab waveguide 22-1 constitute a second waveguide type diffraction grating, and the movable mirror unit 23 Are arranged at the focal points of the first and second waveguide type diffraction gratings. The optical signal that has passed through the first waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 23 for each wavelength, and the optical wavelength switching function is realized by switching the optical path by each movable mirror. .
[0031]
Here, the input waveguide 20-2 receives an input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4, and λA5 via the optical circulator 20-1, and the optical coupler 25-2 receives the wavelength λB2. An input B composed of optical signals having (= λA2) and λB5 (= λA5) is input, and the output waveguide 25-1 has wavelengths λA1, λB2, λA3, λA4, and λB5 via an optical coupler 25-2. The movable mirror unit 23 functions so that an output A consisting of an optical signal is output, and an output B consisting of an optical signal having wavelengths λA2 and λA5 is output from the input waveguide 20-2 via the optical circulator 20-1. is doing.
[0032]
Also in this embodiment, since the waveguide type diffraction grating is configured by the combination of the slab waveguide and the arrayed waveguide, it is possible to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be miniaturized with high resolution. Become.
[0033]
As described above, this embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that the movable mirror unit 23 is a tilt type movable mirror. Therefore, the function of the optical variable attenuator can be provided by making the tilt type movable mirror analog control, which is easier than the embodiment of FIG.
[0034]
FIG. 6 is a plan view showing a third embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. This optical device includes four slab waveguides 31-1, 32-1, 34-1 and 34-3, and three arrayed waveguides 31-2, 34-2 and 34-4 connecting them. ing. The slab waveguide 31-1 has a first surface 31-1A and a second surface 31-1B corresponding to the input side and the output side, respectively, and the slab waveguide 32-1 corresponds to the input side and the output side, respectively. The third surface 32-1A and the fourth surface 32-1B, and the fifth surface 32-1C providing a reflection position with respect to the third surface 32-1A and the fourth surface 32-1B. -1 has a sixth surface 34-1A and a seventh surface 34-1B corresponding to the input side and the output side, respectively. The slab waveguide 32-1 has a symmetrical shape with respect to a plane crossing the center of the fifth surface 32-1C. The slab waveguide 32-1 further has an eighth surface 32-1D between the third surface 32-1A and the fourth surface 32-1B. The slab waveguide 34-3 has a ninth surface 34-3A and a tenth surface 34-3B corresponding to the input side and the output side.
[0035]
Each of the arrayed waveguides 31-2 and 34-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths. The former connects the second surface 31-1B and the third surface 32-1A, and the latter includes the fourth surface. It is provided to connect 32-1B and the sixth surface 34-1A. The arrayed waveguide 34-4 also includes a plurality of waveguides having different optical path lengths, and is provided so as to connect the eighth surface 32-1D and the ninth surface 34-3A.
[0036]
An input waveguide 30-2 is connected to the first surface 31-1A of the slab waveguide 31-1, and an output waveguide 35-1 is connected to the seventh surface 24-1B of the slab waveguide 24-1. Are connected, and an output waveguide 35-3 and an optical coupler 35-2 are connected to the tenth surface 34-3B of the slab waveguide 34-3.
[0037]
A movable mirror unit 33 is provided in the vicinity of the slab waveguide 32-1 so as to face the fifth surface 32-1C. In this embodiment, the movable mirror unit 33 has a first inclination angle (horizontal) that reflects the light from the third surface 32-1A toward the fourth surface 32-1B, as shown in FIG. A plurality of (here, corresponding to the number of input channels) displaceable between a second tilt angle (slightly left tilt) that reflects light from the third surface 32-1A toward the eighth surface 32-1D 5) mirrors 33-1 to 33-5.
[0038]
The input waveguide 30-2, the slab waveguide 31-1, the arrayed waveguide 31-2, and part of the slab waveguide 32-1 (left side portion) constitute a first waveguide type diffraction grating, and the output waveguide 35-1, the slab waveguide 34-1, the arrayed waveguide 34-2, and the remaining part (right side portion) of the slab waveguide 322-1 constitute a second waveguide type diffraction grating, and the movable mirror unit 33. Are arranged at the focal points of the first and second waveguide type diffraction gratings. The optical signal that has passed through the first waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 33 for each wavelength, and the optical wavelength switching function is realized by switching the optical path by each movable mirror. .
[0039]
Here, the input waveguide 30-2 is inputted with an input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4 and λA5, and the optical coupler 35-2 has wavelengths λB2 (= λA2) and λB5 (= An input B consisting of an optical signal having λA5) is input, and an output A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λB2, λA3, λA4 and λB5 is output from the output waveguide 35-1 via the optical coupler 35-2. The movable mirror unit 33 functions so that the output waveguide 35-3 outputs an output B composed of optical signals having wavelengths λA2 and λA5.
[0040]
Also in this embodiment, since the waveguide type diffraction grating is configured by the combination of the slab waveguide and the arrayed waveguide, it is possible to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be miniaturized with high resolution. Become.
[0041]
In addition, according to the present embodiment, the generally expensive optical circulator required in the second embodiment is not required, so that the optical device can be provided at a low price.
[0042]
It is also within the scope of the present invention to provide an optical switch that can be switched in three directions using an optical circulator in this embodiment.
[0043]
In this embodiment, the input optical signal is switched with respect to the two waveguide type diffraction gratings. However, since the angle of the variable mirror is continuously variable, more waveguide type diffraction gratings are used. Alternatively, the optical signal may be switched.
[0044]
FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. This optical device includes three slab waveguides 41-1, 42-1 and 44-1 and two arrayed waveguides 41-2 and 44-2 connecting them. The slab waveguide 41-1 has a first surface 41-1A and a second surface 41-1B corresponding to the input side and the output side, respectively, and the slab waveguide 42-1 corresponds to the input side and the output side, respectively. The third surface 42-1A and the fourth surface 42-1B, and the fifth surface 42-1C providing a reflection position with respect to the third surface 42-1A and the fourth surface 42-1B, and the slab waveguide 44. -1 has a sixth surface 44-1A and a seventh surface 44-1B corresponding to the input side and the output side, respectively. The slab waveguide 42-1 has a symmetrical shape with respect to a plane that crosses the center of the fifth surface 42-1C.
[0045]
Each of the arrayed waveguides 41-2 and 44-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths. The former connects the second surface 41-1B and the third surface 42-1A, and the latter includes the fourth surface. 42-1B and the sixth surface 44-1A are provided to be connected.
[0046]
An input waveguide 40 is connected to the first surface 41-1A of the slab waveguide 41-1, and an output waveguide 45 is connected to the seventh surface 44-1B of the slab waveguide 44-1. Yes.
[0047]
A movable mirror unit 43 is provided in the vicinity of the slab waveguide 42-1 so as to face the fifth surface 42-1C. In this embodiment, the movable mirror unit 43 includes a plurality of diffraction gratings capable of switching between a state in which light is totally reflected as indicated by reference numeral 43A in FIG. 9 and a state in which light is scattered as indicated by reference numeral 43B. It consists of a mold mirror. As each diffraction grating type mirror, for example, GLV (Grating Light Valve) manufactured by Silicon Light can be used. In this case, the fixed ribbon and the movable ribbon are alternately arranged, and when the concave / convex state is obtained by driving the movable ribbon in the selected channel, scattering occurs, the optical signal of the channel is attenuated, and there is no irregularity. In the total reflection state, the optical signal of the channel is not attenuated.
[0048]
The input waveguide 40-2, the slab waveguide 41-1, the arrayed waveguide 41-2, and part of the slab waveguide 42-1 (left side portion) constitute a first waveguide type diffraction grating, and the output waveguide 45-1, the slab waveguide 44-1, the arrayed waveguide 44-2, and the remaining part (right side portion) of the slab waveguide 42-1 constitute a second waveguide type diffraction grating, and the movable mirror unit 43 Are arranged at the focal points of the first and second waveguide type diffraction gratings. Whether the optical signal that has passed through the first waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 43 for each wavelength, and is attenuated according to the state of the diffraction grating type mirror at that position. The function of the optical variable attenuator is realized by performing the switching.
[0049]
Here, an input comprising optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4 and λA5 is input to the input waveguide 40, and light having wavelengths λA1, λB2, λA3, λA4 and λB5 is also input from the output waveguide 45. An output consisting of signals is output. As shown in FIG. 9, the movable mirror 43 is driven so that attenuation is given to the channels of the wavelengths λA2 and λA5 and the other channels are output through.
[0050]
Also in this embodiment, since the waveguide type diffraction grating is configured by the combination of the slab waveguide and the arrayed waveguide, it is possible to provide an optical device that can be miniaturized with high resolution.
[0051]
In this embodiment, since an optical path switching operation is not required to obtain the function of the optical variable attenuator, the number of waveguides can be reduced by using an optical circulator as follows. Specifically, it is as follows.
[0052]
FIG. 10 is a plan view showing a fifth embodiment of the optical device according to the present invention. This optical device includes two slab waveguides 41-1 and 42, and an arrayed waveguide 41-2 connecting them. The slab waveguide 41-1 has a first surface 41-1A and a second surface 41-1B facing each other, and the slab waveguide 42-1 has a third surface 42A and a fourth surface 42B facing each other. Yes.
[0053]
The arrayed waveguide 41-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths, and is provided so as to connect the second surface 41-1B and the third surface 42A.
[0054]
An input waveguide 40-1 and an optical circulator 40-2 are connected to the first surface 41-1A of the slab waveguide 41-1. Further, a movable mirror unit 43 similar to that in the embodiment shown in FIG. 8 is provided in the vicinity of the slab waveguide 42 so as to face the fourth surface 43 thereof.
[0055]
Here, input consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4 and λA5 is input to the input waveguide 40 via the optical circulator 40-2. The slab waveguide 41-1, the arrayed waveguide 41-2, and the slab waveguide 42 constitute a waveguide type diffraction grating. The movable mirror unit 43 is disposed at the focal point of the waveguide type diffraction grating. The optical signal that has passed through the waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 43 for each wavelength, and switching between being attenuated or not depending on the state of the diffraction grating type mirror at that position is performed. By doing so, the function of the optical variable attenuator is realized.
[0056]
The signal from the input / output waveguide 40-1 is output via the optical circulator 40-2.
[0057]
According to this embodiment, the movable mirror unit 43 has no focus shift due to the oblique reflection in the embodiment shown in FIG. 8, so that the optical signal of the desired channel can be attenuated with higher accuracy.
[0058]
When a movable mirror such as a tilt type mirror or a diffraction grating type mirror is manufactured by MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, the waveguide type diffraction grating has a two-dimensional structure parallel to the substrate, and the movable mirror is also provided on the substrate. Due to the parallel two-dimensional structure, there are many restrictions on mounting the movable mirror on the end face of the waveguide type diffraction grating. An embodiment for eliminating this restriction will be described next.
[0059]
FIG. 11 is a sectional view showing a sixth embodiment of an optical device according to the present invention, and FIG. 12 is a sectional view showing a seventh embodiment of the optical device according to the present invention. Here, the light of the waveguide type diffraction grating is blown to the upper surface by the oblique reflection mirror 56, and the movable mirror 53 is arranged in parallel with the waveguide WG.
[0060]
The waveguide WG is illustrated as a concept including all the slab waveguides and arrayed waveguides described so far, and the waveguide WG is manufactured on the substrate S1 by a normal patterning technique.
[0061]
In the embodiment shown in FIG. 11, a V-groove is formed by, for example, dry etching so as to cross the waveguide WG, and the oblique reflection mirror 56 is formed on the slope. Then, the movable mirror 53 is disposed at the focal position on the reflection optical axis via the oblique reflection mirror 56 of the waveguide light of the waveguide WG. Since the movable mirror 53 is formed on the lower surface of the substrate S2, the movable mirror 53 is brought into a predetermined position with respect to the waveguide WG by adjusting the positional relationship between the substrates S1 and S2 and fixing them together. Can be positioned.
[0062]
In the embodiment shown in FIG. 12, the inclined surface on which the oblique reflection mirror 56 is to be formed is obtained by polishing instead of the V-groove, and the rest is the same as the embodiment shown in FIG. According to these embodiments, since the movable mirror 53 can be arranged in parallel with the waveguide WG, an optical device can be easily manufactured without being restricted in mounting.
[0063]
FIG. 13 is a plan view showing a seventh embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. This optical device includes three slab waveguides 61-1, 62, and 64-1, and two array waveguides 61-2 and 64-2 that connect them.
[0064]
The slab waveguide 61-1 has a first surface 61-1A and a second surface 61-1B corresponding to the input side and the output side, respectively. The slab waveguide 64-1 is provided on the input side and the output side. Each has a corresponding third surface 64-1A and fourth surface 64-1B. The slab waveguide 62 includes a first portion 62-1 connected to the second surface 61-1B of the slab waveguide 61-1 by the arrayed waveguide 61-2 and a slab waveguide 64 by the arrayed waveguide 64-2. -1 and the second portion 62-2 connected to the third surface 64-1A.
[0065]
Two input waveguides 60-1 and 60-2 are connected to the first surface 61-1A of the slab waveguide 61-1, and the fourth surface 64-1B is connected to the slab waveguide 64-1. Two output waveguides 65-1 and 65-2 are connected.
[0066]
The first portion 62-1 of the slab waveguide 62 has a fifth surface 62-1A to which the arrayed waveguide 61-2 is connected and a sixth surface 62 that provides a reflection position facing the fifth surface 62-1A. -1B, and the second portion 62-2 of the slab waveguide 62 is opposed to the seventh surface 62-2A and the seventh surface 62-2A to which the arrayed waveguide 64-2 is connected. 8th surface 62-2B which provides.
[0067]
In the vicinity of the first portion 62-1 of the slab waveguide 62, a first movable mirror unit 63-1 is provided so as to face the sixth surface 62-1B. In the vicinity of the second portion 62-2, a second movable mirror unit 63-2 is provided so as to face the eighth surface 62-2B. Each of the movable mirror units 63-1 and 63-2 includes a plurality of mirrors (here, 10 corresponding to twice the number of input channels) in this embodiment. The inclination angle of each mirror is variable.
[0068]
The input waveguide 60, the slab waveguide 61-1, the arrayed waveguide 61-2, and the first portion 62-1 of the slab waveguide 62 constitute a first waveguide type diffraction grating, and the output waveguide 65, the slab. The waveguide 64-1, the arrayed waveguide 64-2, and the second portion 62-2 of the slab waveguide 62 constitute a second waveguide type diffraction grating. The movable mirror unit 63-1 is disposed at the approximate focal point of the first waveguide type diffraction grating, and the movable mirror unit 63-2 is disposed at the approximate focal point of the second waveguide type diffraction grating. The optical signal that has passed through the first waveguide type diffraction grating is condensed at different positions of the movable mirror units 63-1 and 63-2 for each wavelength, and the optical path is switched by the respective movable mirrors. A switch function is realized.
[0069]
Here, an input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4 and λA5 is input to the input waveguide 60-1, and wavelengths λB1 (= λA1) and λB2 ( = ΛA2), λB3 (= λA3), λB4 (= λA4), and λB5 (= λA5). The input B is input from the output waveguide 65-1, and the wavelengths λA1, λB2, λA3, λA4 and An output A consisting of an optical signal having λB5 is outputted, and an output B consisting of optical signals having wavelengths λB1, λA2, λB3, λB4 and λA5 is outputted from the output waveguide 65-2. 1 and 63-2 are functioning.
[0070]
First, the operation of this embodiment will be briefly described. By using two sets of movable mirror units 63-1 and 63-2, a full wavelength exchangeable between the inputs A and B and the outputs A and B can be performed. A cross-connect function is provided.
[0071]
The sixth surface 62-1B of the first waveguide type diffraction grating is configured so that the light from the input A and the light from the input B are alternately condensed, and by the movable mirror units 63-1 and 63-2, The optical path of each wavelength can be switched to two states of through / cross. Thereby, the input position in the second waveguide type diffraction grating can be switched for each wavelength, and as a result, it is possible to assign an arbitrary wavelength to the outputs A and B.
[0072]
Further, in this embodiment, since it is necessary to design the focal point at an intermediate level between both movable mirror units 63-1 and 63-2 (the phrase "substantially focal point" described above is an expression resulting from this necessity. ), The beam on each mirror spreads and it may be difficult to achieve high accuracy. An embodiment for eliminating this possibility will now be described.
[0073]
15 and 16 are plan views showing eighth and ninth embodiments of the optical device according to the present invention, respectively. In the embodiment shown in FIG. 15, the convex mirror 62-3 is formed on the boundary surface between the first portion 62-1 and the second portion 62-2 of the slab waveguide 62, so that the movable mirror unit 63- Focusing on both 1 and 63-2. In the embodiment shown in FIG. 16, a movable mirror unit is formed by forming a concave lens 62-4 on the boundary surface between the first portion 62-1 and the second portion 62-2 of the slab waveguide 62. The focus is on both 63-1 and 63-2. As a result, the beam spread on each mirror can be prevented and high accuracy can be achieved.
[0074]
In order to obtain the convex lens 62-3, a material having a refractive index higher than the effective refractive index of the slab waveguide is filled, and in order to obtain the concave lens 62-4, the effective refractive index is lower than the effective refractive index of the slab waveguide. What is necessary is just to fill the material of refractive index.
[0075]
FIG. 17 is a plan view showing a tenth embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 18 is a view for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG.
[0076]
This optical device includes two slab waveguides 71-1 and 72-1 and an arrayed waveguide 71-2 connecting them. The slab waveguide 71-1 has a first surface 71-1A and a second surface 71-1B facing each other, and the slab waveguide 72-1 is a third surface 72-1A and a fourth surface 72-1B facing each other. have.
[0077]
The arrayed waveguide 71-2 includes a plurality of waveguides having optical path lengths different from each other, and is provided so as to connect the second surface 71-1B and the third surface 72-1A.
[0078]
An input waveguide 70-1, an optical circulator 75-1, an input waveguide 70-2, and an optical circulator 75-2 are connected to the first surface 71-1A of the slab waveguide 71-1. Further, a movable mirror unit 73-1 and a fixed mirror 73-2 are provided in the vicinity of the slab waveguide 72-1, so as to face the fourth surface 72-1B.
[0079]
Here, input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4, and λA5 is input to the input waveguide 70-1 via the optical circulator 75-1, and the wavelength is input to the input waveguide 70-2. An input B composed of optical signals having λB1, λB2, λB3, λB4, and λB5 is input via the optical circulator 75-2.
[0080]
The slab waveguide 71-1, the arrayed waveguide 71-2, and the slab waveguide 72-1 constitute a waveguide type diffraction grating. The movable mirror unit 73-1 and the fixed mirror unit 73-2 are arranged at the focal point of the waveguide type diffraction grating. The optical signal that has passed through the waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 73-1 for each wavelength, and the optical path is switched by each movable mirror, so that an arbitrary wavelength can be exchanged. Connected optical wavelength switch function is realized.
[0081]
As shown in FIG. 18, by using a V-shaped mirror combined with a 45 ° mirror as each mirror of the movable mirror unit 73-1, the optical signal from the input A and the optical signal from the input B are interchanged. It is possible to switch between the state A in which there is no light and the state B in which the optical signal from the input A and the optical signal from the input B are interchanged. Each mirror of the movable mirror unit 73-1 can move in the vertical direction (perpendicular to the paper surface). When each mirror is on the optical axis, the optical path is switched, and when each mirror is off the optical axis. Is reflected to the original optical path by the fixed mirror unit 73-2. As a result, the input position when reflected by the waveguide type diffraction grating can be switched for each wavelength, and as a result, the arbitrary wavelengths can be assigned to the outputs A and B.
[0082]
FIG. 19 is a plan view showing an eleventh embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG.
[0083]
This optical device includes two slab waveguides 81-1 and 82-1 and an arrayed waveguide 81-2 connecting them. The slab waveguide 81-1 has a first surface 81-1A and a second surface 81-1B facing each other, and the slab waveguide 82-1 is a third surface 82-1A and a fourth surface 82-1B facing each other. have.
[0084]
The arrayed waveguide 81-2 includes a plurality of waveguides having different optical path lengths, and is provided so as to connect the second surface 81-1B and the third surface 82-1A.
[0085]
An input waveguide 80-1, an optical circulator 85-1, an input waveguide 80-2, and an optical circulator 85-2 are connected to the first surface 81-1A of the slab waveguide 81-1. Further, a movable mirror unit 83-1 and a fixed mirror 83-2 are provided in the vicinity of the slab waveguide 82-1 so as to face the fourth surface 82-1B.
[0086]
Here, input A consisting of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4 and λA5 is input to the input waveguide 80-1 via the optical circulator 85-1, and the wavelength is input to the input waveguide 80-2. An input B composed of optical signals having λB1, λB2, λB3, λB4, and λB5 is input via the optical circulator 85-2.
[0087]
The slab waveguide 81-1, the arrayed waveguide 81-2, and the slab waveguide 82-1 constitute a waveguide type diffraction grating. The movable mirror unit 83-1 and the fixed mirror unit 83-2 are disposed at the focal point of the waveguide type diffraction grating. The optical signal that has passed through the waveguide type diffraction grating is condensed at a different position of the movable mirror unit 83-1 for each wavelength, and the optical path is switched by each movable mirror, so that an arbitrary wavelength can be exchanged. Type optical wavelength switch function is realized.
[0088]
As shown in FIG. 20, a V-shaped mirror combined with a 45 ° mirror is used as each mirror of the fixed mirror unit 83-2 and a plane mirror is used as each mirror of the movable mirror unit 83-1. It is possible to switch between the state A in which the optical signal from A and the optical signal from the input B are exchanged, and the state B in which the optical signal from the input A and the optical signal from the input B are not exchanged. Each mirror of the movable mirror unit 83-1 can move in the vertical direction (perpendicular to the paper surface). When each mirror is off the optical axis, the optical path is switched, and when each mirror is on the optical axis. Is reflected to the original optical path by the movable mirror unit 83-1. As a result, the input position when reflected by the waveguide type diffraction grating can be switched for each wavelength, and as a result, the arbitrary wavelengths can be assigned to the outputs A and B.
[0089]
In this embodiment, the fourth surface 82-1B of the slab waveguide 82-1 is arranged on a strict focal plane (Roland circle), thereby eliminating the spread of the beam spot and realizing high accuracy. Yes.
[0090]
FIG. 21 is a plan view showing a twelfth embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 22 is a view for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG.
[0091]
This optical device includes an input waveguide 90 to which an input A composed of optical signals having wavelengths λA1, λA2, λA3, λA4, and λA5 is input, a slab waveguide 91-1 to which the input waveguide 90 is connected, and a slab waveguide. An array waveguide 91-2 having one end connected to the waveguide 91-1, a slab waveguide 92-1 connected to the other end of the array waveguide 91-2, and the slab waveguide 92-1. A slab waveguide 92-2 provided in the slab, a movable mirror unit 93 interposed between the slab waveguides 92-1 and 92-2, and an array conductor having one end connected to the slab waveguide 92-2. A waveguide 94-2, a slab waveguide 94-1 to which the other end of the array waveguide 94-2 is connected, output waveguides 95-1 and 95-2 connected to the slab waveguide, and an output waveguide 95. -2 connected to the optical coupler 95-3.
[0092]
Each mirror of the movable mirror unit 93 is configured by arranging a pair of 45 ° mirrors in parallel, and each mirror pair is movable in a direction perpendicular to the paper surface. Therefore, the state A can be switched alternatively between the state A in which the optical signal is transmitted on the original optical axis and the state B in which the optical signal is reflected by the mirror pair for shifting and the optical axis is shifted.
[0093]
Here, the optical signals of the wavelengths λA2 and λA5 to be dropped are output as the output B from the output waveguide 95-1, and the other optical signals are the light of the wavelengths λB2 and λB5 added by the optical coupler 95-3. It is output from the optical coupler 95-3 as an output A together with the signal.
[0094]
According to this embodiment, although a full cross connect function cannot be obtained, an optical circulator can be dispensed with.
[0095]
FIG. 23 is a plan view showing a thirteenth embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 24 is a view for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG.
[0096]
In contrast to the twelfth embodiment, this embodiment is characterized in that a movable shutter unit 103 is additionally provided between the slab waveguide 92-1 and the movable mirror unit 93.
[0097]
Each shutter of the movable shutter unit 103 is provided in correspondence with each mirror pair of the movable mirror unit 93, and the position of each shutter is changed in a direction perpendicular to the paper surface so as to block part or all of the optical axis. Thus, the function of an optical variable attenuator is obtained.
[0098]
Thus, according to the present embodiment, an additional effect that the optical signal of each channel can be attenuated at an arbitrary attenuation rate is obtained.
[0099]
A movable shutter unit similar to that in this embodiment can also be applied to other embodiments.
[0100]
By the way, the pitch of the movable mirror is uniquely determined from the deflection angle θ for each wavelength (each channel) by diffraction and the focal length F in the slab waveguide. On the other hand, since it is difficult to manufacture a minute movable mirror and the swing angle θ is difficult to increase significantly to about 0.001 rad / channel, it is desirable to design the focal length F to be large. An embodiment improved for this purpose will now be described.
[0101]
FIG. 25 is a plan view showing a fourteenth embodiment of the optical device according to the present invention. In this embodiment, in contrast to the first embodiment, the slab waveguide 112-1 additionally including the lenses 112-3 and 112-4 is adopted to increase the design freedom of the optical system, and the focal length. F is expanded.
[0102]
Each of the lenses 112-3 and 112-4 is, for example, a convex lens obtained by filling a material having a higher refractive index than the effective refractive index of the slab waveguide 112-1. The end of each of the arrayed waveguides 11-2 and 14-2 on the slab waveguide 112-1 side is arranged on a circular arc in the embodiments so far to have a lens effect. Arrange them straight so that the exit ends are parallel.
[0103]
According to this embodiment, the degree of freedom in designing the mirror pitch in the movable mirror unit 13 is increased, and an optical device that is easy to design and manufacture can be provided.
[0104]
FIG. 26 is a plan view showing an optical device according to a fifteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, in comparison with the fourteenth embodiment, the slab waveguide 112-1 is replaced with a spatial beam system AS. Accordingly, very small slab waveguides 112-5 and 112-6 are used to fix the ends of the arrayed waveguides 11-2 and 14-2, corresponding to the light confinement action of the slab waveguide. In order to obtain the effect, cylindrical lenses 112-7 and 112-8 are provided to face the slab waveguides 112-5 and 112-6, respectively.
[0105]
According to this embodiment, since the area of the slab waveguide can be greatly reduced, a waveguide type diffraction grating can be manufactured at low cost.
[0106]
FIG. 27 is a plan view showing a sixteenth embodiment of an optical device according to the present invention. In this embodiment, in comparison with that shown in FIG. 17, the slab waveguide 122-1 additionally including the lens 122-3 is employed to increase the degree of freedom in designing the optical system and to increase the focal length F. is doing.
[0107]
The lens 122-3 is, for example, a concave lens obtained by filling a material having a lower refractive index than the effective refractive index of the slab waveguide 112-1. The end of the array waveguide 71-2 on the slab waveguide 122-1 side is arranged on a circular arc in the embodiments so far to have a lens effect, but in this embodiment, the exit end is parallel. Arrange straight so that.
[0108]
According to this embodiment, the freedom degree of the mirror pitch design in the movable mirror unit 73-1 is increased, and an optical device that can be easily designed and manufactured can be provided.
[0109]
FIG. 28 is a plan view showing a seventeenth embodiment of the optical device according to the present invention. In this embodiment, in comparison with the sixteenth embodiment, the slab waveguide 122-1 is replaced with a spatial beam system AS. Accordingly, in order to obtain an effect corresponding to the light confinement action of the slab waveguide, a cylindrical lens 122-7 is provided facing the end of the array waveguide 71-2.
[0110]
According to this embodiment, since one slab waveguide is not required, a waveguide type diffraction grating can be manufactured at low cost.
[0111]
25 and 27, the slab waveguide includes a lens. In FIGS. 26 and 28, a spatial waveguide is used instead of the slab waveguide. The present invention is not limited to this embodiment, and can be applied to all other embodiments.
[0112]
FIG. 29 is a plan view showing an eighteenth embodiment of the optical device according to the present invention. In this embodiment, the degree of freedom in designing the optical system is increased by adopting the slab waveguide 132-1 additionally having the concave mirrors 132-3 and 132-4 in comparison with that shown in FIG. The distance F is increased.
[0113]
The concave mirrors 132-3 and 132-4 are obtained, for example, by patterning the outer periphery of the slab waveguide 132-1 into a concave surface. The ends of the arrayed waveguides 21-2 and 24-2 on the slab waveguide 132-1 side are arranged on a circular arc in the previous embodiments so as to have the effect of a lens. Arrange them straight so that they are parallel.
[0114]
According to this embodiment, the freedom degree of the mirror pitch design in the movable mirror unit 73-1 is increased, and an optical device that can be easily designed and manufactured can be provided. In addition, there is also an effect that the area of the slab waveguide can be reduced by turning the light beam to reduce the size.
[0115]
The present invention includes the following supplementary notes.
[0116]
(Supplementary note 1) a first waveguide having a first surface and a second surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A plane that has a third surface and a fourth surface corresponding to the input side and the output side, and a fifth surface that provides a reflection position with respect to the third surface and the fourth surface, respectively, and that intersects the center of the fifth surface. A second waveguide having a symmetrical shape with respect to
A third waveguide having sixth and seventh surfaces respectively corresponding to the input side and the output side;
A first arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the second surface and the third surface and having different optical path lengths;
A second arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the fifth surface and the sixth surface and having different optical path lengths;
An optical device comprising: a mirror unit including a plurality of movable mirrors provided to face the fifth surface.
[0117]
(Supplementary note 2) The optical device according to supplementary note 1, wherein the first to third waveguides are slab waveguides.
[0118]
(Supplementary note 3) The optical device according to supplementary note 1, wherein the first and third waveguides are slab waveguides, and the second waveguide is a spatial waveguide.
[0119]
(Supplementary Note 4) Each of the plurality of movable mirrors provides at least two reflection positions including a first position relatively close to the fifth surface and a second position relatively distant from the fifth surface. The optical device according to 1.
[0120]
(Supplementary note 5) The optical device according to supplementary note 4, wherein the movable mirror is configured to be able to determine a position continuously between the first and second positions.
[0121]
(Supplementary note 6) The optical device according to supplementary note 4, further comprising: first and second input waveguides connected to the first surface; and first and second output waveguides connected to the seventh surface. .
[0122]
(Supplementary note 7) The optical device according to supplementary note 6, wherein a plurality of optical signals having different numbers of channels corresponding to the number of the plurality of movable mirrors are supplied to the first input waveguide.
[0123]
(Supplementary Note 8) When the movable mirror is located at the first position, the optical signal of the corresponding channel is output from the first output waveguide,
The optical device according to appendix 7, wherein when the movable mirror is located at the second position, an optical signal of a corresponding channel is output from the second output waveguide.
[0124]
(Supplementary Note 9) Each of the plurality of movable mirrors has a first tilt angle that reflects light from the third surface toward the fourth surface and light from the third surface toward the third surface. The optical device according to claim 1, which provides at least two tilt angles including a second tilt angle to be reflected.
[0125]
(Additional remark 10) The said movable mirror is an optical device of Additional remark 9 comprised so that determination of an angle is possible between the said 1st and 2nd inclination angles continuously.
[0126]
(Supplementary note 11) The optical device according to supplementary note 9, further comprising an input waveguide connected to the first surface and an output waveguide connected to the seventh surface.
[0127]
(Supplementary note 12) The optical device according to supplementary note 11, wherein the input waveguide is supplied with a plurality of optical signals having wavelengths different from each other corresponding to the number of the plurality of movable mirrors.
[0128]
(Supplementary note 13) When the movable mirror is at the first tilt angle, the optical signal of the corresponding channel is output from the output waveguide,
The optical device according to appendix 12, wherein when the movable mirror is at the second tilt angle, the optical signal of the corresponding channel is output from the input waveguide.
[0129]
(Additional remark 14) The optical device of Additional remark 13 further provided with the optical circulator connected to the said input waveguide in order to take out the optical signal output from the said input waveguide.
[0130]
(Supplementary note 15) The optical device according to supplementary note 11, further comprising an optical coupler connected to the output waveguide.
[0131]
(Supplementary Note 16) The second waveguide further includes an eighth surface positioned between the third surface and the fourth surface and facing the fifth surface,
The additional array of claim 1, further comprising: a third array waveguide including a plurality of waveguides connected to the eighth surface and having different optical path lengths; and a fourth slab waveguide connected to the array waveguide. Optical device.
[0132]
(Supplementary Note 17) Each of the plurality of movable mirrors has a first inclination angle that reflects light from the third surface toward the fourth surface and light from the third surface toward the eighth surface. The optical device according to appendix 16, which provides at least two tilt angles including a second tilt angle to be reflected.
[0133]
(Supplementary Note 18) Each of the plurality of movable mirrors has a first state in which light from the third surface is totally reflected toward the fourth surface and light from the third surface is scattered to the fourth surface. The optical device according to appendix 1, wherein the optical device is a diffraction grating type mirror that can be switched between a second state and a second state to be reflected toward.
[0134]
(Supplementary note 19) The optical device according to supplementary note 18, further comprising an input waveguide connected to the first surface and an output waveguide connected to the seventh surface.
[0135]
(Supplementary note 20) a first waveguide having a first surface and a second surface facing each other;
A second waveguide having a third surface and a fourth surface facing each other;
An arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the second surface and the third surface and having different optical path lengths;
An optical device comprising: a mirror unit including a plurality of movable mirrors provided so as to face the fourth surface.
[0136]
(Supplementary note 21) The optical device according to supplementary note 20, wherein the first and second waveguides are slab waveguides.
[0137]
(Supplementary note 22) The optical device according to supplementary note 20, wherein the first waveguide is a slab waveguide, and the second waveguide is a spatial waveguide.
[0138]
(Supplementary Note 23) Each of the plurality of movable mirrors has a first state in which light from the third surface is totally reflected toward the third surface, and light from the third surface is scattered to the third surface. 21. The optical device according to appendix 20, wherein the optical device is a diffraction grating type mirror that can be switched between a second state to be reflected toward.
[0139]
(Supplementary note 24) The optical device according to supplementary note 20, further comprising: an input / output waveguide connected to the first surface; and an optical circulator connected to the input / output waveguide.
[0140]
(Supplementary Note 25) A first waveguide having a first surface and a second surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A first portion having a third surface corresponding to the input side and a fourth surface providing the first reflection position opposite to the third surface, and a fifth surface corresponding to the output side and the fifth surface; A second waveguide comprising a second portion having a sixth surface oppositely providing a second reflective position;
A third waveguide having a seventh surface and an eighth surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A first arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the second surface and the third surface and having different optical path lengths;
A second arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the fifth surface and the seventh surface and having different optical path lengths;
A first mirror unit including a plurality of movable mirrors provided to face the fourth surface;
An optical device comprising: a second mirror unit including a plurality of movable mirrors provided so as to face the sixth surface.
[0141]
(Supplementary note 26) The optical device according to supplementary note 25, wherein the first to third waveguides are slab waveguides.
[0142]
(Supplementary note 27) The optical device according to supplementary note 25, wherein the first and third waveguides are slab waveguides, and the second waveguide is a spatial waveguide.
[0143]
(Additional remark 28) It further has the 1st and 2nd input waveguide connected to the 1st surface, and the 1st and 2nd output waveguide connected to the 8th surface,
A plurality of optical signals having different wavelengths are input to each of the first and second input waveguides,
Each of the first and second mirror units includes a number of movable mirrors corresponding to twice the number of channels of each of the plurality of optical signals,
The first and second mirror units exchange one or more optical signals selected from a plurality of optical signals input to the first and second input waveguides to exchange the first and second mirror units. 26. The optical device according to appendix 25, which is driven so as to be output from two output waveguides.
[0144]
(Supplementary note 29) The optical device according to supplementary note 25, wherein the second waveguide includes a lens provided between the fourth surface and the sixth surface.
[0145]
(Supplementary Note 30) First and second input / output waveguides connected to the first surface;
First and second optical circulators respectively connected to the first and second input / output waveguides;
The optical device according to appendix 20, further comprising a fixed mirror unit provided in the vicinity of the mirror unit.
[0146]
(Supplementary Note 31) The fixed mirror unit is a flat mirror,
The mirror unit is a plurality of V-shaped mirrors driven independently,
Each V-shaped mirror switches between a first state in which the optical signals input to the first and second input / output waveguides are switched and output and a second state in which the optical signals are output without being switched. The optical device according to appendix 30, which is driven.
[0147]
(Supplementary Note 32) The fixed mirror unit is a plurality of V-shaped mirrors,
The mirror unit is a plurality of independently driven flat mirrors;
Each flat mirror is driven so as to switch between a first state in which the optical signals input to the first and second input / output waveguides are switched and output and a second state in which the optical signals are output without replacement. The optical device according to appendix 30.
[0148]
(Supplementary note 33) a first slab waveguide having a first surface and a second surface corresponding to the input side and the output side, respectively;
A second slab waveguide having a third surface and a fourth surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A third slab waveguide having a fifth surface and a sixth surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A fourth slab waveguide having a seventh surface and an eighth surface respectively corresponding to the input side and the output side;
A first arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the second surface and the third surface and having different optical path lengths;
A mirror unit including a plurality of movable mirrors provided between the fourth surface and the fifth surface;
An optical device comprising: a second arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided to connect the sixth surface and the seventh surface and having different optical path lengths.
[0149]
(Supplementary note 34) The optical device according to supplementary note 33, wherein the first to fourth waveguides are slab waveguides.
[0150]
(Supplementary note 35) The optical device according to supplementary note 33, wherein the first and fourth waveguides are slab waveguides, and the second and third waveguides are spatial waveguides.
[0151]
(Supplementary Note 36) Each of the plurality of movable mirrors includes a pair of mirrors that can be independently driven so as to be inclined by 45 ° with respect to the optical path, and each mirror pair shifts in parallel with a state in which the optical path is not shifted. 34. The optical device according to appendix 33, which is driven so as to be switched.
[0152]
(Supplementary Note 37) The camera further includes a plurality of movable shutters provided corresponding to the plurality of movable mirrors, and each movable shutter provides an adjustable attenuation to the optical signal of the optical path by blocking a part of the corresponding optical path. The optical device according to appendix 33.
[0153]
(Supplementary Note 38) The second slab waveguide includes a first lens provided between the third surface and the fifth surface, and a second lens provided between the fifth surface and the fourth surface. The optical device according to appendix 1, which has a lens.
[0154]
(Supplementary Note 39) The second waveguide includes a first lens provided between the third surface and the fourth surface, and a second lens provided between the fifth surface and the sixth surface. 34. The optical device according to supplementary note 33.
[0155]
(Supplementary note 40) The optical device according to supplementary note 18, wherein the second waveguide further includes a lens provided between the third surface and the fourth surface.
[0156]
(Supplementary Note 41) The second waveguide includes a first concave mirror that couples the third surface and the fifth surface with a reflection optical path, and a second concave unit that couples the fourth surface and the fifth surface with a reflection optical path. The optical device according to appendix 1, which has a concave mirror.
[0157]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical device that can operate as an optical wavelength switch that can be miniaturized with high resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an optical device according to the present invention.
2 is a diagram for explaining the operation of a movable mirror unit 13 in the optical device shown in FIG.
3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the optical device shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the optical device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a plan view showing a third embodiment of the optical device according to the present invention.
7 is a view for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the optical device according to the present invention.
9 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is a plan view showing a fifth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a sixth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a seventh embodiment of the optical device according to the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing a seventh embodiment of the optical device according to the present invention.
14 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 13;
FIG. 15 is a plan view showing an eighth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing a ninth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 17 is a plan view showing a tenth embodiment of the optical device according to the present invention.
18 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 17;
FIG. 19 is a plan view showing an eleventh embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 19;
FIG. 21 is a plan view showing a twelfth embodiment of the optical device according to the present invention.
22 is a view for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a plan view showing a thirteenth embodiment of an optical device according to the present invention.
24 is a diagram for explaining the operation of the movable mirror unit in the optical device shown in FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is a plan view showing a fourteenth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 26 is a plan view showing an optical device according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a plan view showing a sixteenth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 28 is a plan view showing a seventeenth embodiment of an optical device according to the present invention.
FIG. 29 is a plan view showing an optical device according to an eighteenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Input waveguide
11-1, 12-1, 14-1 Slab waveguide
11-2, 14-2 Arrayed waveguide
13 Movable mirror
15 Output waveguide

Claims

An output-side slab waveguide having an output surface;
An input-side slab waveguide having an input surface;
An arrayed waveguide comprising a plurality of waveguides provided so as to face the output surface of the output-side slab waveguide and the input surface of the input-side slab waveguide, respectively, and having different optical path lengths;
A mirror including a plurality of movable mirrors and a fixed mirror that are provided to face a surface of the input side slab waveguide different from the input surface and operate to switch an optical path between the output surface and the input surface With a unit,
Each of the movable mirrors and the fixed mirror is composed of a first mirror having a shape having two reflection points, and the other is a second mirror having a shape having one reflection point. By the individual movement in the direction perpendicular to the traveling direction of the incident light and in the direction perpendicular to the direction in which the plurality of movable mirrors are arranged, one of the first mirror and the second mirror is used. light is reflected, the reflection point of the reflected light can be switched to one or two 1, reflection points straight return light by one point reflections one reflection point of the light of the light by two points reflecting the two Returning to the optical path adjacent to the optical path to the first reflection point , the movable mirror and the fixed mirror are used exclusively for the reflection.