JP4170124B2 - 光デバイス - Google Patents

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（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）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（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）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Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌｉｇｈｔ社製のＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）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（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）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

Claims (1)

1. 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、
   前記入力面とは異なる前記入力側スラブ導波路の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。

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