JP4400317B2 - 光部品 - Google Patents

Description

この発明は、第１の光路から第２の光路へ伝播する光のパワーを変化させる光部品、およびその光部品で使用される可動反射装置に関する。

光通信では、光導波路中を伝播する光信号のパワーを調節するための光部品、例えば可変光減衰器や光スイッチがしばしば使用される。このような光部品の一例では、第１の光導波路から第２の光導波路へ至る光路中にミラーを配置し、そのミラーを移動させることにより反射光量を変化させ、第１光導波路から第２光導波路に入射する光のパワーを調節する（非特許文献１を参照）。
C.Marxerほか、「Micro-Opto-Mechanical 2x2 Switch for Single Mode Fibers based on Plasma-Etched Silicon Mirror and Electrostatic Actuation」(preceding 11th IEEE Workshop on Micro-Electro-Mechanical System、１９９８年、２３３〜２３７頁）

図２０は、可動ミラーを使用する可変光減衰器の一例を示す概略平面図である。可変光減衰器５０は、平面光波回路（Planer Lightwave Circuit：ＰＬＣ）１０、可動ミラー２０およびミラー駆動装置３０を有する。ＰＬＣ１０中の光導波路１１および１２は、基準平面１３に対して鏡面対称に配置された端部を有している。これらの端部は、同一平面上に揃えられた端面１１ａおよび１２ａを有している。可動ミラー２０は、これらの端面１１ａおよび１２ａに平行な反射面２０ａを有している。ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示される方向に沿って可動ミラー２０を移動させることができる。光導波路１１からの光は、反射面２０ａに入射すると、光導波路１２に向けて反射される。これにより、光導波路１１から光導波路１２に光が伝播する。一方、光導波路１１からの光が反射面２０ａに入射しない場合、その光は光導波路１２には入射しない。

図２０に示されるように、可動ミラー２０はエッジ２０ｂを有している。エッジ２０ｂでは、回折現象のため入射光が様々な方向に散乱される。このため、光導波路１１からの光の一部が光導波路１１に戻り、光導波路１１内を再び伝播する。この光が光導波路１１への戻り光である。光導波路１２から出射した光も同様にエッジ２０ｂによって散乱され、その一部が光導波路１２に戻る。このような戻り光は、光導波路１１および１２内を伝播する信号光の波形を歪ませ、通信エラーを引き起こすことがある。

そこで、本発明は、一つの光路から別の光路へ進行する光のパワーを変更する光部品において少なくとも一方の光路への戻り光を低減することを課題とする。

図２１は、図２０に示される可変光減衰器５０におけるミラーエッジ２０ｂの位置と結合効率との関係を示している。ミラーエッジ位置が０μｍのとき、エッジ２０ｂは光導波路１１および１２間の基準平面１３上に位置する。図２１において実線は、光導波路１１から光導波路１２へ進行する光の結合効率を示し、一点鎖線は、光導波路１１から光導波路１１へ戻る光の結合効率を示し、二点鎖線は、光導波路１２から光導波路１２へ戻る光の結合効率を示している。図２１では、一点鎖線と二点鎖線とが重なっている。図２１に示されるように、可変光減衰器５０では、光導波路１１および１２への戻り光の結合効率が大きい。したがって、光導波路中の信号光の波形が比較的歪みやすい。

信号光波形の歪みを防ぐ方法として、図２２に示されるように、光導波路１１および１２にアイソレータ５１および５２を接続することが考えられる。光導波路１１を伝播する信号光５５は可動ミラー２０によって反射されると光導波路１２に入射し、光導波路１２内を伝播する。可動ミラー２０のエッジ部２０ｂでの散乱によって生じた光導波路１１への戻り光５６は、光導波路１１に接続されたアイソレータ５１によって遮断される。また、光導波路１２に接続されたアイソレータ５２は、可変光減衰器５０に接続された外部デバイスからの戻り光５７を遮断し、可変光減衰器５０への入射を防ぐ。したがって、光導波路１２から光導波路１２へ戻る光の発生も防止される。なお、戻り光の結合効率の代表的な許容値は−４５ｄＢであるが、可変光減衰器が使用されるシステムに応じて許容値は異なる。

上記のようにアイソレータを使用すれば、可変光減衰器を使用する光通信システム内で戻り光が信号光に及ぼす影響を抑えることはできる。しかし、アイソレータを光導波路に接続する必要が生じるため、システムの構築が煩雑になるとともに、システムの製造コストも増加する。そこで、本発明者らは、戻り光を低減することの可能な別の光部品を考案した。

一つの側面において、本発明は光部品に関する。この光部品は、互いに非平行な第１の光路と第２の光路と、所定の経路に沿って移動可能な光反射面とを備えている。

光反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された第２の平面部とを有していてもよい。第１平面部は、第１の光路から光を受け取ると、その光を第２の光路へ反射する。第１平面部と第２平面部との接続部は、第１の光路の光軸を横切って移動可能である。第２平面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ１＜１８０°を満たす角度θ１を第１平面部との間に成している。

一方の光路から他方の光路へ伝播する光のパワーは、光反射面の位置に応じて変化する。第１平面部が第１光路からの光を反射して第２光路に入射させるような角度に配置されると、第１平面部に対して傾斜した第２平面部は、第１光路からの光を第２光路の光軸から外れた方向に反射するように配置される。このため、第１光路から第２光路への結合効率は、第１光路からの光が第１平面部によって反射されるときよりも第２平面部によって反射されるときのほうが低い。第１光路からの光は広がりを有しているので、その光が第１と第２平面部との接続部の付近に入射すると、第１および第２平面部の双方によって反射されることになる。第１および第２平面部の受光量は光反射面の移動に応じて変化する。したがって、第１光路から第２光路へ伝播する光のパワーを光反射面の移動に応じて連続的に変更することができる。第１平面部と第２平面部との接続部に生じるエッジは、第１光路から第１光路への戻り光および第２光路から第２光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ１が１７５°≦θ１＜１８０°を満たしていると、第１光路への戻り光および第２光路への戻り光の少なくとも一方が大きく低減される。

光部品は、第２平面部によって反射された光を受光する光導波路を更に備えていてもよい。第２平面部によって反射された光を光導波路を用いて案内することにより、その反射光と他の光部品との望ましくない結合が防止される。

可動ミラーの反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された一端を有する曲面部とを有していてもよい。第１平面部と曲面部との接続部は、第１の光路の光軸を横切って移動可能である。第１平面部は、第１の光路から光を受け取ると、その光を第２の光路へ反射する。曲面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ２≦１８０°を満たす角度θ２を第１平面部との間に成す接平面を上記の一端において有している。

一方の光路から他方の光路へ伝播する光のパワーは、光反射面の位置に応じて変化する。第１平面部が第１光路からの光を反射して第２光路に入射させるような角度に配置されると、曲面部は、第１光路からの光を第２光路の光軸から外れた方向に反射するように配置される。このため、第１光路から第２光路への結合効率は、第１光路からの光が第１平面部によって反射されるときよりも曲面部によって反射されるときのほうが低い。第１光路からの光は広がりを有しているので、その光が第１平面部と曲面部との接続部の付近に入射すると、第１平面部および曲面部の双方によって反射されることになる。第１平面部および曲面部の受光量は光反射面の移動に応じて変化する。したがって、第１光路から第２光路へ伝播する光のパワーを光反射面の移動に応じて連続的に変更することができる。上記の接平面の角度θ２が１８０°未満の場合、第１平面部と曲面部との接続部にエッジが生じる。このエッジは、第１光路から第１光路への戻り光および第２光路から第２光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ２が１７５°≦θ２≦１８０°を満たしていると、第１光路への戻り光および第２光路への戻り光の少なくとも一方が大きく低減される。

角度θ２が１８０°のとき、曲面部は第１平面部に滑らかに接続される。この場合、第１平面部と曲面部との接続部にエッジが存在せず、したがってエッジによる光の散乱が生じない。したがって、第１光路への戻り光および第２光路への戻り光の少なくとも一方が極めて大きく低減される。

曲面部は、上記の一端の反対側に位置する他端を有していてもよい。光反射面は、曲面部のその他端に接続された第２の平面部を更に有していてもよい。曲面部の一の位置における接平面は、その位置が第１平面部から遠ざかるにつれて単調に変化する角度を第１平面部との間に成していてもよい。第２平面部は、上記の他端における曲面部の接平面から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ３≦１８０°を満たす角度θ３をその他端における曲面部の接平面との間に成していてもよい。この場合、曲面部および第２平面部は、第２光路からの光を第２光路の光軸から外れた方向に反射する。このため、第２光路からの光は第２光路と結合しにくい。これにより、第２光路から第２光路への戻り光が抑えられる。上記の接平面の角度θ３が１７５°≦θ３≦１８０°を満たすので、第２平面部と曲面部との接続部の付近に光が入射した場合にも、上記の角度θ２と同様の理由により、第１光路への戻り光および第２光路への戻り光の少なくとも一方が大きく低減される。

光部品は、第２平面部によって反射された光を受光する光導波路を更に備えていてもよい。第２平面部によって反射された光を光導波路を用いて案内することにより、その反射光と他の光部品との望ましくない結合が防止される。

曲面部は第１平面部に対して捩れていてもよい。この場合、第１光路の光軸に沿って進行する光は、第１および第２光路の双方の光軸を含む平面と平行でない方向に反射される。同様に、第２光路の光軸に沿って進行する光も、第１および第２光路の双方の光軸を含む平面と平行でない方向に反射される。このため、第１および第２光路からの光は、曲面部によって、第１および第２光路の双方の光軸から外れた方向に反射される。したがって、第１光路から第１光路への戻り光および第２光路から第２光路への戻り光が双方とも確実に低減される。

上記の光部品は、第１の光路に光学的に結合された光導波路および第２の光路に光学的に結合された光導波路の少なくとも一方をさらに備えていてもよい。第１および第２光路への戻り光の低減に応じて、それらの光路に結合された光導波路への戻り光も低減される。

本発明の別の側面は、各々が互いに非平行な第１の光路と第２の光路からなる第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光路対と、所定の経路に沿って移動する第１〜第ｎの光反射面と、異なる特性を有する第１〜第ｎの成分光を含む多重光をその第１〜第ｎの成分光に分解する光分解器と、分解された第１〜第ｎの成分光を合成して多重光を生成する光合成器とを備える光部品に関する。分解された第ｋ（ｋは１以上ｎ以下の整数）の成分光は、第ｋの光路対の第１の光路を進行する。

第ｋの光反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された第２の平面部とを有していてもよい。第１平面部は、第ｋの光路対の第１の光路から第ｋの成分光を受け取ると、その第ｋの成分光を第ｋの光路対の第２の光路へ反射する。第ｋの光反射面の第１平面部と第２平面部との接続部は、第ｋの光路対の第１の光路の光軸を横切って移動可能である。第２平面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ１＜１８０°を満たす角度θ１を第１平面部との間に成している。光合成器は、第１〜第ｎの光路対の第２の光路をそれぞれ進行する第１〜第ｎの成分光を合成する。

第１〜第ｎの光反射面の個々の移動に応じて、各光路対の第１の光路から第２の光路への成分光の結合効率が個別に変化する。したがって、各成分光のパワーを各光反射面の移動に応じて個別に変更することができる。このため、例えば、多重光に含まれる複数の成分光のパワーを均一化することができる。第１平面部と第２平面部との接続部に生じるエッジは、各光路対の第１の光路から第１の光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ１が１７５°≦θ１＜１８０°を満たしていると、第１の光路への戻り光が大きく低減される。

第ｋの光反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された一端を有する曲面部とを有していてもよい。第１平面部は、第ｋの光路対の第１の光路から第ｋの成分光を受け取ると、その第ｋの成分光を第ｋの光路対の第２の光路へ反射する。第ｋの光反射面の第１平面部と曲面部との接続部は、第ｋの光路対の第１の光路の光軸を横切って移動可能である。曲面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ２≦１８０°を満たす角度θ２を第１平面部との間に成す接平面を上記の一端において有していてもよい。光合成器は、第１〜第ｎの光路対の第２の光路をそれぞれ進行する第１〜第ｎの成分光を合成する。

第１〜第ｎの光反射面の個々の移動に応じて、各光路対の第１の光路から第２の光路への成分光の結合効率が個別に変化する。したがって、各成分光のパワーを各光反射面の移動に応じて個別に変更することができる。このため、例えば、多重光に含まれる複数の成分光のパワーを均一化することができる。上記の接平面の角度θ２が１８０°未満の場合、第１平面部と曲面部との接続部にエッジが生じる。このエッジは、各光路対の第１の光路から第１の光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ２が１７５°≦θ２≦１８０°を満たしていると、第１の光路への戻り光が大きく低減される。

第１〜第ｎの成分光が互いに異なる波長を有し、多重光がこれら第１〜第ｎの成分光を含む波長多重光であってもよい。光分解器は、その波長多重光を第１〜第ｎの成分光に分波する光分波器であってもよいし、光合成器は、第１〜第ｎの成分光を合波して波長多重光を生成する光合波器であってもよい。

別の側面において、本発明は可動反射装置に関する。この可動反射装置は、光反射面と、所定の移動経路に沿ってその光反射面を移動させることの可能な駆動装置とを備えている。

光反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された第２の平面部とを有していてもよい。第２平面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ１＜１８０°を満たす角度θ１を第１平面部との間に成していてもよい。

第１平面部が第１の光路からの光を反射して第２の光路に入射させるような角度に配置されると、第１平面部に対して傾斜した第２平面部は、第１光路からの光を第２光路の光軸から外れた方向に反射するように配置される。第１および第２平面部の受光量は光反射面の移動に応じて変化する。したがって、この可動反射装置は、第１光路から第２光路へ反射する光のパワーを光反射面の移動に応じて連続的に変更することができる。第１平面部と第２平面部との接続部に生じるエッジは、第１光路から第１光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ１が１７５°≦θ１＜１８０°を満たしていると、第１光路への戻り光が大きく低減される。

可動ミラーの光反射面は、第１の平面部と、第１平面部に接続された一端を有する曲面部とを有していてもよい。曲面部は、第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ２≦１８０°を満たす角度θ２を第１平面部との間に成す接平面を上記の一端において有している。

第１平面部が第１の光路からの光を反射して第２光路に入射させるような角度に配置されると、曲面部は、第１光路からの光を第２光路の光軸から外れた方向に反射するように配置される。第１平面部および曲面部の受光量は光反射面の移動に応じて変化する。したがって、この可動反射装置は、第１光路から第２光路へ反射する光のパワーを光反射面の移動に応じて連続的に変更することができる。上記の接平面の角度θ２が１８０°未満の場合、第１平面部と曲面部との接続部にエッジが生じる。このエッジは、第１光路から第１光路への戻り光を発生させるおそれがある。しかし、本発明者らの知見によれば、エッジの角度θ２が１７５°≦θ２≦１８０°を満たしていると、第１光路への戻り光が大きく低減される。

角度θ２が１８０°のとき、曲面部は第１平面部に滑らかに接続される。この場合、第１平面部と曲面部との接続部にエッジが存在せず、したがってエッジによる光の散乱が生じない。したがって、同一光路への戻り光が極めて大きく低減される。

曲面部は、上記の一端の反対側に位置する他端を有していてもよい。反射面は、曲面部のその他端に接続された第２の平面部を更に有していてもよい。曲面部の一の位置における接平面は、その位置が第１平面部から遠ざかるにつれて単調に変化する角度を第１平面部との間に成していてもよい。第２平面部は、上記の他端における曲面部の接平面から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ３≦１８０°を満たす角度θ３をその他端における曲面部の接平面との間に成していてもよい。第１平面部が第１の光路からの光を反射して第２光路に入射させるような角度に配置されると、曲面部および第２平面部は、第２光路からの光を受け取ったときに、その光を第２光路の光軸から外れた方向に反射する。このため、第２光路からの光は第２光路と結合しにくい。これにより、第２光路から第２光路への戻り光が抑えられる。上記の接平面の角度θ３が１７５°≦θ３≦１８０°を満たすので、第２平面部と曲面部との接続部の付近に光が入射した場合にも、上記の角度θ２と同様の理由により、第１光路への戻り光および第２光路への戻り光の少なくとも一方が大きく低減される。

曲面部は第１平面部に対して捩れていてもよい。第１平面部が第１の光路からの光を反射して第２光路に入射させるような角度に配置されると、第１光路の光軸に沿って進行する光は、第１および第２光路の双方の光軸を含む平面と平行でない方向に反射される。同様に、第２光路の光軸に沿って進行する光も、第１および第２光路の双方の光軸を含む平面と平行でない方向に反射される。このため、第１および第２光路からの光は、曲面部によって、第１および第２光路の双方の光軸から外れた方向に反射される。したがって、第１光路から第１光路への戻り光および第２光路から第２光路への戻り光が双方とも確実に低減される。

本発明によれば、一つの光路から別の光路へ進行する光のパワーを変更する光部品において、鈍い角度のエッジを有する光反射面またはエッジを有しない光反射面を用いて光を反射することにより、少なくとも一方の光路への戻り光を低減することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）図１は、第１実施形態の光部品を示す概略平面図である。この光部品は、可変光減衰器１００である。可変光減衰器１００は、平面光波回路（Planer Lightwave Circuit：ＰＬＣ）１０、可動ミラー２１およびミラー駆動装置３０を有する。ミラー２１およびミラー駆動装置３０は、可動反射装置９１を構成する。これらの構成要素は、筐体（図示せず）に格納されている。

ＰＬＣ１０は、２本の光導波路１１および１２を有する。光導波路１１および１２は、図１の紙面に平行に延びる平面導波路である。光導波路１１および１２は、例えば石英ガラスから構成されている。光導波路１１および１２は、図１に示されるように、基準平面１３に対して対称（本実施形態では鏡面対称）に配置された端部を有している。これらの端部は、それぞれ基準平面１３に対して角度αの傾きを持って直線状に延びている。したがって、これらの端部において、光導波路１１の光軸１６と光導波路１２の光軸１７とは角度２αを成している。光導波路１１の端面１１ａおよび光導波路１２の端面１２ａは、ともに図１の紙面に垂直な平面上に配置されている。

可動ミラー２１は、光反射面２１ａを有する光反射器である。可動ミラー２１は、図１の紙面に垂直に延びる柱状体であり、その紙面に垂直な方向に沿って一様な断面を有している。光反射面２１ａは、光導波路１１および１２を伝播する所定波長の光に対して極めて高い反射率（例えば９０％以上）を有する。光反射面２１ａは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａに対向する。光反射面２１ａと端面１１ａおよび１２ａとの間隙には、屈折率整合材３８が充填されていてもよい。

光反射面２１ａは、互いに接続された第１の平面部２１ｂと第２の平面部２１ｃから構成されている。第１平面部２１ｂと第２平面部２１ｃとの接続部（境界）はエッジ２１ｄを形成している。第１および第２平面部２１ｂおよび２１ｃならびにエッジ２１ｄは、ともに図１の紙面に垂直に延びている。第１平面部２１ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行である。図１に示されるように、第２平面部２１ｃは、第１平面部２１ｂから時計回りにθ１の角度を第１平面部２１ｂとの間に成している。角度θ１は、第２平面部２１ｃの延長平面と第１平面部２１ｂとがなす鋭角θ０の補角である。言い換えると、θ０＋θ１＝１８０°である。後述するように、本実施形態では、１７５°≦θ１＜１８０°であり、０＜θ０≦５°である。

図１には、説明の便宜のためにＸＹＺ直交座標系が描かれている。Ｘ軸は、導波路１１および１２の双方の光軸１６および１７を含む平面と第１平面部２１ｂとの交線に沿って延在する。Ｙ軸は、光軸１６および１７が成す角度の二等分線に垂直な平面内においてＸ軸に対して垂直に延在する。Ｚ軸は、その二等分線と平行に延在する。

ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示されるように、可動ミラー２１を光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと略平行な方向に移動させる。言い換えると、ミラー駆動装置３０は、ＸＹ平面と実質的に平行に可動ミラー２１を移動させる。これに応じて、可動ミラー２１の光反射面２１ａは、ＸＹ平面と実質的に平行な移動経路７６に沿って移動する。可動ミラー２１の移動は可逆的である。光導波路１１および１２からの光は光反射面２１ａの位置に応じて第１平面部２１ｂまたは第２平面部２１ｃによって反射される。ミラー駆動装置３０の一例は、上記の非特許文献１に示されるような静電アクチュエータである。

本実施形態では、移動経路７６は実質的にＸ方向に延びる直線状である。しかし、移動経路７６は曲線状であってもよい。曲率が充分に大きければ、光導波路１１および１２の端面の付近で光反射面２１ａを実質的にＸ方向に移動させることができる。

図２は、光導波路１１の光軸１６に沿って光導波路１１から出射した光４１の第１平面部２１ｂによる反射を示している。図２に示されるように、可変光減衰器１００は、互いに非平行な光路５６および５７を有している。光路５６および５７は、光導波路１１および１２によって形成される。光路５６および５７は、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと光反射面２１ａとの間に延在し、それぞれ光導波路１１および１２に光学的に結合されている。本実施形態では、光導波路１１および１２とほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合材３８が光導波路１１および１２の端面と光反射面２１ａとの間に充填されている。このため、光路５６および５７の各々の光軸は、光導波路１１および１２の光軸１６および１７とそれぞれ実質的に合致する。光反射面２１ａは、光路５６および５７と交差するように移動する。第１平面部２１ｂと第２平面部２１ｃとの接続部は、これらの光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。

図２に示される位置に可動ミラー２１が配置されているときは、光導波路１１から出射した光４１は、ミラー２１に向かって光路５６上を進行し、第１平面部２１ｂに入射する。第１平面部２１ｂは、光路５６から光４１を受け取ると、その光４１を光軸１７に沿って光路５７へ反射する。この結果、光導波路１１からの光４１は光軸１７に沿って光導波路１２に入射し、光導波路１２内を伝播する。

図２に示される位置から矢印３３で示される方向に可動ミラー２１が移動すると、図３に示されるように、光４１は第２平面部２１ｃによって反射されるようになる。第２平面部２１ｃは光４１を受け取ると、光軸１７から外れた方向に光４１を反射する。このため、光路５６から光路５７への結合効率が低下し、それに応じて光導波路１１から光導波路１２への結合効率が低下する。

図２に示される位置から図３に示される位置への移動中、光導波路１１からの光は可動ミラー２１のエッジ２１ｄの付近に照射される。一般に、光導波路によって伝送される光は、光導波路の光軸に垂直な平面内で広がりを有しており、その広がりの大きさはモードフィールド径（Mode Field Diameter：ＭＦＤ）によって表される。したがって、光導波路１１からの光がエッジ２１ｄの付近に到達すると、その光の一部は第１平面部２１ｂによって反射され、残りは第２平面部２１ｃによって反射される。第２平面部２１ｃによって反射された成分は光路５７および第２光導波路に結合しにくい。第１および第２平面部２１ｂおよび２１ｃの受光量は光反射面２１ａの移動に応じて変化する。したがって、光路５６から光路５７へ伝播する光のパワーおよび光導波路１１から光導波路１２へ伝播する光のパワーを光反射面２１ａの移動に応じて連続的に変更することができる。同様に、光路５７から光路５６へ伝播する光のパワーおよび光導波路１２から光導波路１１へ伝播する光のパワーも光反射面２１ａの移動に応じて変更することができる。

本実施形態では、可動ミラー２１のエッジ２１ｄの角度θ１が充分に大きいため、光導波路１１から出射して光導波路１１へ戻る光を低減することができる。これは光路５６から可動ミラー２１に入射し、光路５６へ戻る光の低減を意味する。図４は、図１に示される角度θ０と光導波路１１への戻り光の結合効率との関係を示している。ここで、光導波路１１および１２によって伝送される光は、１．５５μｍの波長と、モードフィールド径（ＭＦＤ）２０μｍのガウシアン分布を有しており、光導波路１１および１２間の角度２αは１０°であり、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと光反射面２１ａとの間隙には、屈折率１．４５の屈折率整合材３８が充填されているものとする。図４に示されるように、角度θ０が５°以下になると、戻り光の結合効率が急激に低下する。

本実施形態ではエッジ２１ｄの角度θ１が１７５°≦θ１＜１８０°であり、したがって角度θ０が０＜θ０≦５°を満たすので、光導波路１１から光導波路１１への戻り光を充分に低減できる。このため、可変光減衰器１００は、戻り光を遮断するためのアイソレータが光導波路１１に接続されていなくても好適に動作する。この結果、可変光減衰器１００を含む光学システムを簡易かつ安価に構築することができる。

（第２実施形態）図５は、第２実施形態の可変光減衰器２００を示す概略平面図である。可変光減衰器２００は、第１実施形態の可変光減衰器１００における可動ミラー２１の代わりに可動ミラー２２を有する。ミラー２２およびミラー駆動装置３０は、可動反射装置９２を構成する。可変光減衰器２００の他の構成は、第１実施形態と同じである。

可動ミラー２２は、光反射面２２ａを有する光反射器である。可動ミラー２２は、図５の紙面に垂直に延びる柱状体であり、その紙面に垂直な方向に沿って一様な断面を有している。光反射面２２ａは、光導波路１１および１２を伝搬する所定波長の光に対して極めて高い反射率（例えば９０％以上）を有する。光反射面２２ａは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａに対向する。光反射面２２ａと端面１１ａおよび１２ａとの間隙には、屈折率整合材３８が充填されていてもよい。

第１実施形態の光反射面２１ａと異なり、光反射面２２ａは、互いに接続された平面部２２ｂと曲面部２２ｃから構成されている。平面部２２ｂと曲面部２２ｃとの接続部（境界）はエッジ２２ｄを形成している。平面部２２ｂ、曲面部２２ｃおよびエッジ２２ｄは、ともに図５の紙面に垂直に延びている。平面部２２ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行である。曲面部２２ｃのある一つの位置における接平面と平面部２２ｂとが成す角度は、その位置が平面部２２ｂから遠ざかるにつれて単調に変化する。エッジ２２ｄにおける曲面部２２ｃの接平面は、平面部２２ｂから時計回りにθ２の角度を平面部２２ｂとの間に成している。本実施形態では、１７５°≦θ２＜１８０°である。

ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示されるように、可動ミラー２２を光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと略平行な方向に移動させる。これに応じて、可動ミラー２２の光反射面２２ａは移動経路７６に沿って移動する。平面部２２ｂと曲面部２２ｃとの接続部は、光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。光導波路１１および１２から出射した光は光反射面２２ａの位置に応じて、平面部２２ｂまたは曲面部２２ｃによって反射される。

第１実施形態における平面部２１ｂと同様に、平面部２２ｂは、光軸１６に沿って光導波路１１から出射し光路５６上を伝播する光４１を受け取ると、その光４１を光軸１７に沿って光路５７へ反射する。この結果、光導波路１１からの光４１は光軸１７に沿って光導波路１２に入射する。したがって、光導波路１１からの光が平面部２２ｂによって反射されるときは、光路５６から光路５７への結合効率および光導波路１１から光導波路１２への結合効率が高い。一方、曲面部２２ｃは、光４１を受け取ると、光軸１７から外れた方向に光４１を反射する。このため、光路５６から光路５７への結合効率および光導波路１１から光導波路１２への結合効率が低下する。したがって、第１実施形態と同様に、可変光減衰器２００は、光導波路１１から光導波路１２へ、あるいはその逆の経路で伝播する光のパワーを光反射面２２ａの移動に応じて連続的に変更することができる。

第１実施形態と同様に、本実施形態では、可動ミラー２２のエッジ２２ｄの角度θ２が充分に大きいため、光導波路１１から出射して光導波路１１へ戻る光を低減することができる。このため、可変光減衰器２００は、戻り光を遮断するためのアイソレータが光導波路１１に接続されていなくても好適に動作する。したがって、可変光減衰器２００を含む光学システムを簡易かつ安価に構築することができる。

（第３実施形態）図６は、第３実施形態の可変光減衰器３００を示す概略平面図である。可変光減衰器３００は、第２実施形態の可変光減衰器２００における可動ミラー２２の代わりに可動ミラー２３を有する。ミラー２３およびミラー駆動装置３０は、可動反射装置９３を構成する。可変光減衰器３００の他の構成は、第２実施形態と同じである。

可動ミラー２３は、光反射面２３ａを有する光反射器である。可動ミラー２３は、図６の紙面に垂直に延びる柱状体であり、その紙面に垂直な方向に沿って一様な断面を有している。光反射面２３ａは、光導波路１１および１２を伝搬する所定波長の光に対して極めて高い反射率（例えば９０％以上）を有する。光反射面２３ａは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａに対向する。光反射面２３ａと端面１１ａおよび１２ａとの間隙には、屈折率整合材３８が充填されていてもよい。

第２実施形態の光反射面２２ａと同様に、光反射面２３ａは、互いに接続された平面部２３ｂと曲面部２３ｃから構成されている。しかし、第２実施形態と異なり、平面部２３ｂと曲面部２３ｃとの接続部（境界）はエッジを形成しない。言い換えると、曲面部２３ｃの平面部２３ｂに接続された端部における接平面は、平面部２３ｂから時計回りに１８０°の角度を平面部２３ｂとの間に成している。したがって、平面部２３ｂと曲面部２３ｃとは境界面７０上で滑らかに接続されている。平面部２３ｂおよび曲面部２３ｃは、ともに図６の紙面に垂直に延びている。平面部２３ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行である。曲面部２３ｃのある一つの位置における接平面と平面部２３ｂとが成す角度は、その位置が平面部２３ｂから遠ざかるにつれて単調に変化する。

ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示されるように、可動ミラー２３を光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと略平行な方向に移動させる。これに応じて、可動ミラー２３の光反射面２３ａは移動経路７６に沿って移動する。平面部２３ｂと曲面部２３ｃとの接続部は、光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。光導波路１１および１２から出射した光は光反射面２３ａの位置に応じて、平面部２３ｂまたは曲面部２３ｃによって反射される。

図６には、光軸１６に沿って光導波路１１から出射した光４１の平面部２３ｂによる反射が示されている。図６に示される位置に可動ミラー２３が配置されているときは、光導波路１１から出射した光４１は、ミラー２１に向かって光路５６上を進行し、平面部２３ｂに入射する。平面部２３ｂは光路５６から光４１を受け取ると、その光４１を光軸１７に沿って光路５７へ反射する。この結果、光導波路１１からの光４１は光軸１７に沿って光導波路１２に入射する。したがって、光導波路１１からの光が平面部２３ｂによって反射されるときは、光導波路１１から光導波路１２への結合効率が高い。可動ミラー２３が矢印３３で示される方向に移動すると、図７に示されるように、光４１は曲面部２３ｃによって反射されるようになる。曲面部２３ｃは光軸１７から外れた方向に光４１を反射する。このため、光路５６から光路５７への結合効率が低下し、それに応じて光導波路１１から光導波路１２への結合効率が低下する。したがって、第１実施形態と同様に、可変光減衰器３００は、光導波路１１から光導波路１２へ、あるいはその逆の経路で伝播する光のパワーを光反射面２３ａの移動に応じて連続的に変更することができる。

以下では、曲面部２３ｃが円筒面である例を挙げる。この例では、光導波路１１および１２によって伝送される光は、１．５５μｍの波長と、モードフィールド径（ＭＦＤ）２０μｍのガウシアン分布を有している。曲面部２３ｃの曲率半径は４００μｍであり、光導波路１１および１２間の角度２αは１０°である。光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと光反射面２３ａとの間隙には、屈折率１．４５の屈折率整合材３８が充填されている。

図８は、可動ミラー２３の移動量と光導波路１１および１２間の結合効率との関係を示している。横軸の「ミラー移動量」は、図７の矢印３３で示される方向に沿った可動ミラー２３の移動量である。ミラー移動量が２５μｍのとき、平面部２３ｂと曲面部２３ｃとの境界面７０が、光導波路１１および１２の中間に位置する基準平面１３と一致する。ミラー移動量が２５μｍ未満のときは、図６に示されるように、光導波路１１からの光は主として平面部２３ｂによって反射される。ミラー移動量が２５μｍを上回るときは、図７に示されるように、光導波路１１からの光は主として曲面部２３ｃによって反射される。

図８において実線は、光導波路１１から光導波路１２へ進行する光の結合効率を示し、一点鎖線は、光導波路１１から出射して光導波路１１へ戻る光の結合効率を示し、二点鎖線は、光導波路１２から出射して光導波路１２へ戻る光の結合効率を示している。図８に示されるように、光導波路１１から光導波路１２への結合効率は、ミラー移動量２５μｍの付近から単調に減少する。また、光導波路１１から光導波路１１への戻り光の結合効率は最大でも約−５０ｄＢである。これに対し、図２１に示されるように、曲面部を有さない可動ミラー２０を使用する可変光減衰器５０では、光導波路１１への戻り光の結合効率が−２５ｄＢを超えている。

このように、本実施形態の可変光減衰器３００は、光路５６および光導波路１１への戻り光を大きく低減することができる。これは、平面部２３ｂと曲面部２３ｃとが滑らかに接続され、両者の間にエッジがないためと考えられる。光導波路１１への戻り光が充分に小さいため、可変光減衰器３００は、戻り光を遮断するためのアイソレータが光導波路１１に接続されていなくても好適に動作する。したがって、可変光減衰器３００を含む光学システムを簡易かつ安価に構築することができる。

以下では、曲面部２３ｃが円筒面の場合に、曲面部２３ｃの好適な曲率を検討する。図２３は、円筒面である曲面部２３ｃの曲率と、光導波路１１から光導波路１１への戻り光の結合効率との関係を示すグラフである。また、図２４は、図２３に示されるグラフ上の代表的な数値を示している。ここで、波長、ＭＦＤ、導波路１１および１２間の角度、ならびに屈折率整合材の屈折率は図８の例と同じであり、それぞれ１．５５μｍ、２０μｍ、１０°、および１．４５である。図２３に示されるように、曲面部２３ｃの曲率が０．０２／μｍ以下の領域で、戻り光の結合効率が急激に低下している。したがって、曲面部２３ｃの曲率半径は、曲率０．０２／μｍの逆数、すなわち５０μｍ以上であることが好ましい。

曲面部２３ｃの曲率半径と戻り光の結合効率との関係は、波長、ＭＦＤ、光導波路間の角度、ならびに光導波路と可動ミラーの間隙の屈折率に応じて変化する。十分な戻り光の低減効果が得られる最小の曲率半径は、波長に反比例し、ＭＦＤの２乗に比例し、さらに光導波路と可動ミラーの間隙の屈折率に比例する。例えば、ＭＦＤが上記の例の半分、すなわち１０μｍの場合、戻り光低減のための最小曲率半径は５０μｍの４分の１、すなわち１２．５μｍとなる。この場合、曲面部２３ｃの曲率半径は１２．５μｍ以上であることが好ましい。

曲面部２３ｃは円筒面でなくてもよい。図９は、曲面部２３ｃの形状が３次関数ｙ＝０．０００３×ｘ^３で表されるときのミラー移動量と結合効率との関係を示している。また、図１０は、曲面部２３ｃの形状が６次関数ｙ＝１０^−７×ｘ^６で表されるときのミラー移動量と結合効率との関係を示している。ここで、ｘｙ座標の原点は曲面部２３ｃと平面部２３ｂとの境界であり、ｘ軸は平面部２３ｂに平行であり、ｙ軸は平面部２３ｂに垂直である。ｘおよびｙの単位はμｍである。他の条件は上記の例と同じである。

図９および図１０において実線は、光導波路１１から光導波路１２へ進行する光の結合効率を示し、一点鎖線は、光導波路１１から出射して光導波路１１へ戻る光の結合効率を示し、二点鎖線は、光導波路１２から出射して光導波路１２へ戻る光の結合効率を示している。これらの図に示されるように、曲面部２３ｃが非円筒面であっても、光導波路１１への戻り光は充分に低減される。

なお、曲面部２３ｃの曲率半径が過度に小さいと、回折による戻り光が大きくなる。適正な曲率半径は、光の波長および広がり、導波路間の角度などに応じて決まる。

（第４実施形態）上記実施形態では、光導波路１１から光導波路１１への戻り光は低減できるものの、光導波路１２から光導波路１２への戻り光の低減は充分でない。図１１に示されるように、光軸１７に沿って光導波路１２から出射し光路５７上を伝播する光４３は、曲面部２３ｃによって反射されると、光路５７および光導波路１２に戻りやすい。そこで、本発明の第４実施形態は、光路５６および光導波路１１への戻り光だけでなく光路５７および光導波路１２への戻り光も低減できる可変光減衰器４００を提示する。

図１２は、第４実施形態の可変光減衰器４００を示す概略平面図である。可変光減衰器４００は、第３実施形態の可変光減衰器３００における可動ミラー２３の代わりに可動ミラー２４を有する。ミラー２４およびミラー駆動装置３０は、可動反射装置９４を構成する。可変光減衰器４００の他の構成は、第３実施形態と同様である。

可動ミラー２４は、光反射面２４ａを有する光反射器である。可動ミラー２４は、図１２の紙面に垂直に延びる柱状体であり、その紙面に垂直な方向に沿って一様な断面を有している。光反射面２４ａは、光導波路１１および１２を伝搬する所定波長の光に対して極めて高い反射率（例えば９０％以上）を有する。光反射面２４ａは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａに対向する。光反射面２４ａと端面１１ａおよび１２ａとの間隙には、屈折率整合材３８が充填されていてもよい。

光反射面２４ａは、第１の平面部２４ｂおよび曲面部２４ｃに加えて、第２の平面部２４ｄを有している。第１平面部２４ｂ、曲面部２４ｃおよび第２平面部２４ｄは、ともに図１２の紙面に垂直に延びている。第１平面部２４ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行である。上記実施形態における平面部と同様に、平面部２４ｂは、光導波路１１の光軸１６に沿って光導波路１１から出射した光を光導波路１２の光軸１７に沿って光を反射する。第３実施形態と同様に、曲面部２４ｃの一端部は、境界面７１上で平面部２４ｂに滑らかに接続されている。また、曲面部２４ｃの反対側の端部は、境界面７２上で第２平面部２４ｄに滑らかに接続されている。曲面部２４ｃのある一つの位置における接平面と第１平面部２４ｂとが成す角度は、その位置が第１平面部２４ｂから遠ざかるにつれて単調に変化する。

ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示されるように、可動ミラー２４を光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと略平行な方向に移動させる。これに応じて、可動ミラー２４の光反射面２４ａは移動経路７６に沿って移動する。第１平面部２４ｂと曲面部２４ｃとの接続部は、光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。また、曲面部２４ｃと第２平面部２４ｄとの接続部も、光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。光導波路１１および１２から出射した光は光反射面２４ａの位置に応じて、第１平面部２４ｂ、曲面部２４ｃまたは第２平面部２４ｄによって反射される。第３実施形態と同様に、可変光減衰器４００は、光導波路１１および光路５６から光導波路１２および光路５７へ、あるいはその逆の経路で伝播する光のパワーを光反射面２４ａの移動に応じて連続的に変更することができる。

第１平面部２４ｂは、光軸１７に沿って光導波路１２から出射し光路５７上を進行する光４４を反射する。この結果、光４４は光路５６上を進行して光導波路１１に入射し、光導波路１１内を伝播する。可動ミラー２４が矢印３３で示される方向に移動するにつれて、光４４は曲面部２４ｃによって反射されるようになる。曲面部２４ｃによって光４４が反射される方向は、その光４４の曲面部２４ｃへの入射位置が第１平面部２４ｂから遠ざかるにつれて、光軸１６に沿った方向から光軸１７に沿った方向に近づく。

可動ミラー２４が矢印３３で示される方向にさらに移動すると、光４４は第２平面部２４ｄによって反射されるようになる。第２平面部２４ｄは、光４４を光軸１６に沿った方向と光軸１７に沿った方向の間に位置する方向へ反射する。これにより、光４４の反射方向が固定される。図１２に示されるように、本実施形態では、第２平面部２４ｄによって反射された光４４は、光導波路１１および１２の中央に位置する基準平面１３に沿って光路５８上を進行する。

このように、曲面部２４ｃに第２平面部２４ｄを接続することにより、光反射面２４ａの移動に応じた光４４の反射方向の変化が停止する。これにより、光４４が光軸１７に沿って反射されることが防止される。曲面部２４ｃおよび第２平面部２４ｄは光４４を光軸１７から外れた方向に反射するので、光導波路１２からの光は光導波路１２と結合しにくい。これにより、光路５７から光路５７への戻り光および光導波路１２から光導波路１２への戻り光が抑えられる。

図１３は、本実施形態の一例における可動ミラー２４の移動量と光導波路１１および１２間の結合効率との関係を示している。この実施例では、曲面部２４ｃが円筒面であり、その曲率半径は３００μｍである。光導波路１１および１２によって伝送される光は、１．５５μｍの波長と、モードフィールド径（ＭＦＤ）２０μｍのガウシアン分布を有している。光導波路１１および１２間の角度２αは２０°である。第１平面部２４ｂと第２平面部２４ｄとがなす角度は、第１平面部２４ｂから時計回りに１７５°である。光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと光反射面２４ａとの間隙には、屈折率１．４５の屈折率整合材３８が充填されている。

図１３において実線は、光導波路１１から光導波路１２へ進行する光の結合効率を示し、二点鎖線は、光導波路１２から出射して光導波路１２へ戻る光の結合効率を示している。図１３に示されるように、光導波路１２への戻り光の結合効率は最大でも約−５０ｄＢである。したがって、本実施形態の可変光減衰器４００は、光導波路１２への戻り光を大きく低減することができる。光導波路１２への戻り光が充分に小さいため、可変光減衰器４００は、戻り光を遮断するためのアイソレータが光導波路１２に接続されていなくても好適に動作する。また、第３実施形態と同様の理由により、本実施形態の可変光減衰器４００は光路５６および光導波路１１への戻り光も大きく低減することができる。したがって、光導波路１１にアイソレータを接続する必要もない。このため、可変光減衰器４００を含む光学システムを極めて簡易かつ安価に構築することができる。

（第５実施形態）図１４は、第５実施形態の可変光減衰器５００を示す概略平面図である。可変光減衰器５００は、第４実施形態の可変光減衰器４００におけるＰＬＣ１０の代わりにＰＬＣ６０を有する。可変光減衰器５００の他の構成は、第４実施形態と同じである。

ＰＬＣ６０は、３本の光導波路６１、６２および６３を有する。これらの光導波路は、図１４の紙面に平行に延びる平面導波路であり、例えば石英ガラスから構成されている。光導波路６１および６２は、光導波路６３の光軸６８を含む基準平面に対して対称（本実施形態では鏡面対称）に配置された端部を有している。これらの端部は、それぞれ光軸６８に対して角度αの傾きを持って直線状に延びている。したがって、これらの端部は角度２αを成している。光導波路６１〜６３の端面６１ａ〜６３ａは、ともに図１４の紙面に垂直な平面上に配置されている。

可変光減衰器５００は、光導波路６１〜６３の端面と光反射面２４ａとの間にそれぞれ延在する光路５６〜５８を有する。本実施形態では、光導波路６１〜６３とほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合材３８が光導波路１１〜１３の端面と光反射面２４ａとの間に充填されている。このため、光路５６〜５８の各々の光軸は、光導波路６１〜６３の光軸６６〜６８とそれぞれ実質的に合致する。

図１４に示されるように、光路５８および光導波路６３は、光軸６７に沿って光導波路６２から出射した光４４が第２平面部２４ｄによって反射されるとき、その光４４を光軸６８に沿って受光するように配置されている。したがって、第２平面部２４ｄによって反射された光４４は、光路５８上を進行した後、光導波路６３に入射して、光導波路６３内を伝播する。これにより、第２平面部２４ｄによって反射された光導波路６２からの光が、可変光減衰器５００を含む光学システム中の他の光部品に結合することを防ぐことができる。

なお、図１４に示されるように、光導波路６１からの信号光４６は、第２平面部２４ｄによって反射されると、光路５７から外れて、光導波路６２の側方へ進行する。光導波路６２の側方に別の光導波路が存在する場合、信号光４６がその光導波路に結合する可能性がある。その光導波路中を信号光が伝播している場合、この光結合はクロストークを引き起こすおそれがある。このようなクロストークを防ぐためには、信号光を光導波路６２から光導波路６１へ伝送することが好ましい。この場合、光導波路６１の端面６１ａから出射するのは、主として外部の光部品によって反射された強度の低い光である。このため、クロストークを充分に抑えることができる。このことは、第１〜４実施形態の可変光減衰器にも当てはまる。

（第６実施形態）図１５は、第６実施形態の可変光減衰器６００を示す概略平面図であり、図１６は、第６実施形態で使用される可動ミラー２５を示す概略斜視図である。本実施形態の可変光減衰器６００は、第１実施形態の可変光減衰器１００における可動ミラー２１の代わりに可動ミラー２５を有する。可動ミラー２５およびミラー駆動装置３０は、可動反射装置９５を構成する。可変光減衰器６００の他の構成は、第１実施形態と同じである。

可動ミラー２５は、光反射面２５ａを有する光反射器である。光反射面２５ａは、光導波路１１および１２を伝搬する所定波長の光に対して極めて高い反射率（例えば９０％以上）を有する。光反射面２５ａは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａに対向する。光反射面２５ａと端面１１ａおよび１２ａとの間隙には、屈折率整合材３８が充填されていてもよい。

光反射面２５ａは、平面部２５ｂと曲面部２５ｃから構成されている。平面部２５ｂと曲面部２５ｃとは、境界線２５ｄにおいて接続されている。平面部２５ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行である。上記実施形態における平面部と同様に、平面部２５ｂは、光軸１６に沿って光導波路１１から出射し光路５６上を進行する光を光軸１７に沿って光路５７へ反射する。図１６に示されるように、曲面部２５ｃは平面部２５ｂに対して一定の率で捩れている。本実施形態では、捩れ率は０．３°／１μｍである。ここで、境界線２５ｄに対する曲面部２５ｃの先端辺の傾斜角度をφとし、境界線２５ｄから曲面部２５ｃの先端辺までの長さをＬとすると、捩れ率はφ／Ｌで表される。

ミラー駆動装置３０は、矢印３２および３３で示されるように、可動ミラー２５を光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと略平行な方向に移動させる。これに応じて、可動ミラー２５の光反射面２５ａは移動経路７６に沿って移動する。平面部２５ｂと曲面部２５ｃとの接続部（境界線２５ｄ）は、光路５６および５７の光軸１６および１７を横切って移動することができる。光導波路１１および１２から出射した光は光反射面２５ａの位置に応じて、平面部２５ｂまたは曲面部２５ｃによって反射される。上記の実施形態と同様に、可変光減衰器６００は、光導波路１１から光導波路１２へ、あるいはその逆の経路で伝播する光のパワーを光反射面２５ａの移動に応じて連続的に変更することができる。

曲面部２５ｃが平面部２５ｂに対して捩れているため、光軸１６に沿って光導波路１１から出射した光は、光軸１６および１７を含む平面と非平行な方向に反射される。同様に、光軸１７に沿って光導波路１２から出射した光も、光軸１６および１７を含む平面と非平行な方向に反射される。このため、光導波路１１および１２からの光は、曲面部２５ｃによって、光路５６の光軸１６および光路５７の光軸１７から外れた方向に反射される。この結果、光路５６から光路５６への戻り光、光導波路１１から光導波路１１への戻り光、光路５７から光路５７への戻り光、および光導波路１２から光導波路１２への戻り光が確実に低減される。

図１７は、本実施形態の一例における可動ミラー２５の移動量と光導波路間の結合効率との関係を示している。この例では、光導波路１１および１２によって伝送される光は、１．５５μｍの波長と、モードフィールド径（ＭＦＤ）２０μｍのガウシアン分布を有している。光導波路１１および１２間の角度２αは１０°である。光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと光反射面２５ａとの間隙には、屈折率１．４５の屈折率整合材が充填されている。

図１７において実線は、光導波路１１から光導波路１２へ進行する光の結合効率を示し、一点鎖線は、光導波路１１から出射して光導波路１１へ戻る光の結合効率を示し、二点鎖線は、光導波路１２から出射して光導波路１２へ戻る光の結合効率を示している。図１７では、一点鎖線と二点鎖線とが重なっている。図１７に示されるように、光導波路１１および１２への戻り光の結合効率は、ともに−５０ｄＢ未満である。したがって、本実施形態の可変光減衰器６００は、光導波路１１および１２への戻り光を双方とも大きく低減することができる。

光導波路１１および１２への戻り光が充分に小さいため、可変光減衰器６００は、戻り光を遮断するためのアイソレータが光導波路１１および１２に接続されていなくても好適に動作する。したがって、可変光減衰器６００を含む光学システムを極めて簡易かつ安価に構築することができる。

（第７実施形態）図２５および図２６は、第７実施形態の可変光減衰器７００を示す概略平面図および概略側面図である。可変光減衰器７００は、マルチチャネル（本実施形態では５チャンネル）の信号処理装置である。可変光減衰器７００は、入力光ファイバ１４、出力光ファイバ１５、透過型回折格子７３、集光レンズ７４、および複数（本実施形態では５個）の可動反射装置９１を有する。以下では、これらの可動反射装置９１を区別するために、添字を付けて参照番号９１_１〜９１_５と表記する。

入力光ファイバ１４は、入力光信号８７を受け取るための光導波路である。入力光信号８７は、異なる波長を有する複数（本実施形態では５個）の成分光を含む波長多重光である。入力光ファイバ１４は、その一方の端部１４ｂで入力光信号８７を受け取り、その入力光信号８７を伝送して反対側の端部１４ａから出射させる。つまり、端部１４ｂは、可変光減衰器７００の入力ポートとして機能する。

出力光ファイバ１５は、出力光信号８８を放出するための光導波路である。出力光信号８８は、入力光信号８７と同じ数の成分光を含む波長多重光である。出力光ファイバ１５は、その一方の端部１５ａで出力光信号８８を受け取り、その出力光信号８８を伝送して反対側の端部１５ｂから出射させる。つまり、端部１５ｂは、可変光減衰器７００の出力ポートとして機能する。

回折格子７３は、入力光ファイバ１４から入力光信号８７を受け取って成分光８９_１〜８９_５に分波するとともに、それらの成分光８９_１〜８９_５を合波して出力光信号８８を生成する光合分波器である。回折格子７３の一方の面７３ａは、入力光ファイバ１４の端部１４ａおよび光ファイバ１５の端部１５ａと対向している。回折格子７３の他方の面７３ｂは集光レンズ７４に対向している。

集光レンズ７４は、回折格子７３と可動反射装置９１_１〜９１_５との間に配置されている。集光レンズ７４は、回折格子７３によって分波されたすべての成分光８９_１〜８９_５を集光し、可動反射装置９１_１〜９１_５へ向けて出射させる。また、集光レンズ７４は、可動反射装置９１_１〜９１_５によって反射された成分光８９_１〜８９_５を受け取って集光し、回折格子７３へ向けて出射させる。

可動反射装置９１_１〜９１_５の各々の構成は、第１実施形態における可動反射装置９１と同じである。可動反射装置９１_１〜９１_５は、ミラー駆動装置３０に加えて、それぞれ可動ミラー２１_１〜２１_５を有する。可動ミラー２１_１〜２１_５の各々の構成は、第１実施形態における可動ミラー２１と同じである。可動ミラー２１_１〜２１_５の光反射面２１ａの第１平面部２１ｂは、集光レンズ７４の集光作用によって成分光８９_１〜８９_５が集束する位置、すなわち成分光８９_１〜８９_５の集光点の近傍にそれぞれ配置されている。

本実施形態では、光反射面２１ａの第１平面部２１ｂは、集光レンズ７４の光軸に対して垂直に配置されている。ミラー駆動装置３０は、集光レンズ７４の光軸に対して垂直な方向３２および３３に沿って可動ミラー２１_１〜２１_５を可逆的に移動させる。これに応じて、可動ミラー２１の光反射面２１ａは、移動経路７６に沿って移動する。集光レンズ７４の光軸はＺ方向と平行である。本実施形態では、移動経路７６は実質的にＸ方向に延びる直線状である。しかし、移動経路７６は曲線状であってもよい。

可動ミラー２１_１〜２１_５の光反射面２１ａと集光レンズ７４のレンズ面との間には、非平行な二つの光路５６および５７の第１〜第５の対がそれぞれ設けられている。以下では、第１〜第５対に含まれる光路５６および５７を、それぞれ参照番号５６_１〜５６_５および５７_１〜５７_５を用いて表記する。図２６には光路５６_１および５７_１の対のみが描かれているが、他の光路対の配置も同様である。集光レンズ７４を透過した成分光８９_１〜８９_５は、集束しながら光路５６_１〜５６_５上をそれぞれ進行する。

可動ミラー２１_１の光反射面２１ａの第１平面部２１ｂと第２平面部２１ｃとの接続部は、第１対の光路５６_１および５７_１の光軸１６および１７を横切って移動することができる。他の可動ミラーの光反射面２１ａの移動も同様である。つまり、可動ミラー２１_ｋの光反射面２１ａの第１平面部２１ｂと第２平面部２１ｃとの接続部は、第ｋ対の光路５６_ｋおよび５７_ｋの光軸１６および１７を横切って移動することができる。

図２６に示される位置に可動ミラー２１_１が配置されているときは、成分光８９_１は、ミラー２１_１に向かって光路５６_１上を進行し、第１平面部２１ｂに入射する。第１平面部２１ｂは、光路５６_１から成分光８９_１を受け取ると、光路５７_１へ成分光８９_１を反射する。成分光８９_１は光路５７_１上を進行して集光レンズ７４に戻り、集光レンズ７４によって集束されながら回折格子７３へ向かう。他の可動ミラーの動作も同様である。つまり、可動ミラー２１_ｋ（ｋは１以上５以下の整数）の第１平面部２１ｂは、成分光８９_ｋを受け取ると、光路５７に沿って成分光８９_ｋを反射する。成分光８９_ｋは光路５７_ｋ上を進行して集光レンズ７４に戻り、集光レンズ７４によって集束されながら回折格子７３へ向かう。このように、光路５７_ｋは、光路５６_ｋ上を進行する成分光８９_ｋが第１平面部２１ｂによって反射された後に進行する光路である。

回折格子７３は、成分光８９_１〜８９_５を合波して出力光信号８８を生成する。出力光信号８８は端部１５ａを通じて出力光ファイバ１５に入射する。出力光ファイバ１５は、この出力光信号８８を伝送し、端部１５ｂを通じて出射させる。

図２６に示される位置から矢印３３で示される方向に可動ミラー２１が移動すると、成分光８９_ｋは第２平面部２１ｃによって反射されるようになる。第２平面部２１ｃは成分光８９_ｋを受け取ると、光路５７_ｋから外れた方向に成分光８９_ｋを反射する。このため、成分光８９_ｋの光路５６_ｋから光路５７_ｋへの結合効率が低下する。これに応じて、回折格子７３によって生成される出力光信号８８中の成分光８９_ｋのパワーが低下する。

成分光８９_ｋが可動ミラー２１_ｋのエッジ２１ｄの付近に照射されるとき、成分光８９_ｋの一部は第１平面部２１ｂによって反射され、残りは第２平面部２１ｃによって反射される。第１および第２平面部２１ｂおよび２１ｃの受光量は、可動ミラー２１_ｋの光反射面２１ａの移動に応じて変化する。したがって、光路５６_ｋから光路５７_ｋへ伝播する光のパワーおよび出力光信号８８中の成分光８９_ｋのパワーを、可動ミラー２１_ｋの光反射面２１ａの移動に応じて連続的に変更することができる。可動反射装置９１_１〜９１_５は、可動ミラー２１_１〜２１_５の光反射面２１ａを個別に移動させる。したがって、可変光減衰器７００は、成分光８９_１〜８９_５のパワーを個別に変更することができる。このため、例えば入力光信号８７中の成分光８９_１〜８９_５のパワーが不均一な場合に、出力光信号８８において成分光８９_１〜８９_５のパワーを均一化することができる。

可変光減衰器７００は、成分光８９_１〜８９_５を可動ミラー２１_１〜２１_５で反射することにより、入力光信号８７の分波と成分光８９_１〜８９_５の合波を単一の回折格子７３で行う。このため、高価な回折格子を複数使用する必要がない。したがって、可変光減衰器７００は低コストで製造することができる。

可変光減衰器７００は、光アンプと組み合わせて使用するのに適している。可変光減衰器７００では入力光路５６_１〜５６_５の各々への戻り光が低減されるので、光アンプを用いて出力光信号を増幅したときに安定した伝送品質を得ることができる。

可変光減衰器７００を、光強度モニターおよび制御装置とともに実装して、一つのモジュールを構成してもよい。光強度モニターは、成分光８９_１〜８９_５の一部を取り出し、各々の強度を測定する。成分光の一部の取り出しには、ハーフミラーを用いてもよいし、回折格子７３による回折のうち光路５６_１〜５６_５の形成に利用される次数と異なる次数の回折を利用してもよい。制御装置は、光強度モニターで測定した各成分光の強度に従って、可変光減衰器７００における可動反射装置９１の動作を制御し、入力信号光の成分光のパワーを均一にする。可変光減衰器７００では入力光路５６_１〜５６_５の各々への戻り光が低減されるので、このモジュールは安定した伝送品質を達成することができる。なお、上記の光強度モニターは、モジュールの外部に設置されていてもよい。

本実施形態では、第１実施形態と同じ可動反射装置９１が使用されている。しかし、この代わりに、他の実施形態と同じ可動反射装置９２〜９５を使用してもよい。この場合、可動ミラー２２〜２５の平面部２２ｂ〜２５ｂは、光路５６から成分光８９を受け取ると、その成分光８９を光路５７へ反射する。この成分光８９は光路５７上を進行して集光レンズ７４に戻り、集光レンズ７４によって集束されながら回折格子７３へ向かう。このように、光路５７は、光路５６上を進行する成分光８９が平面部２２〜２５によって反射された後に進行する光路である。

本実施形態では光合分波器として透過型回折格子７３を使用するが、反射型回折格子や、他の光合分波器を使用してもよい。また、単一の光合分波器の代わりに、入力光信号８８を複数の成分光８９に分波する光分波器と、これらの成分光８９を合波する光合波器とを別個に用意してもよい。

また、波長多重光の分波および波長成分光の合波の代わりに、波長とは別の特性が異なる複数の成分光を含む多重光をそれらの成分光に分解し、その後、それらの成分光を合成して多重光を生成してもよい。つまり、光合波器は、異なる特性を有する複数の成分光を含む多重光をそれらの成分光に分解する光分解器の一例であり、光分波器は、それらの成分光を合成して多重光を生成する光合成器の一例である。他の例を挙げれば、光分解器は、異なる偏波面を有する複数の成分光を含む偏波多重光をそれらの成分光に分解してもよいし、光合成器は、それらの成分光を合成して偏波多重光を生成してもよい。

言うまでもないことだが、成分光および可動反射装置９１の数は本実施形態における５に限られず、２以上の任意の整数から選択できる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

第１実施形態の可変光減衰器１００は、可動ミラー２１の代わりに、図１８（ａ）に示される可動ミラー８１を有していてもよい。可動ミラー８１は、光反射面８１ａを有しており、その光反射面８１ａは、互いに接続された第１平面部８１ｂおよび第２平面部８１ｃから構成されている。第１平面部８１ｂと第２平面部８１ｃとの接続部（境界）はエッジ８１ｄを形成している。第１平面部８１ｂは、可動ミラー２１の第１平面部２１ｂと同じである。第１平面部８１ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行に配置される。第２平面部８１ｃと可動ミラー２１の第２平面部２１ｃとは、第１平面部８１ｂを含む平面に対して鏡面対称である。第２平面部８１ｃは、第１平面部８１ｂから反時計回りにθ１の角度を第１平面部８１ｂとの間に成している。第１実施形態と同様に、角度θ１は１７５°≦θ１＜１８０°を満たしている。

同様に、第２実施形態の可変光減衰器２００は、可動ミラー２２の代わりに、図１８（ｂ）に示される可動ミラー８２を有していてもよい。可動ミラー８２は、光反射面８２ａを有しており、その光反射面８２ａは、互いに接続された平面部８２ｂおよび曲面部８２ｃから構成されている。平面部８２ｂと曲面部８２ｃとの接続部（境界）はエッジ８２ｄを形成している。平面部８２ｂは、可動ミラー２２の平面部２２ｂと同じである。平面部８２ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行に配置される。曲面部８２ｃと可動ミラー２２の曲面部２２ｃとは、平面部８２ｂを含む平面に対して鏡面対称である。エッジ８２ｄにおける曲面部８２ｃの接平面は、平面部８２ｂから反時計回りにθ２の角度を平面部８２ｂとの間に成している。第２実施形態と同様に、角度θ２は１７５°≦θ２＜１８０°を満たしている。

さらに、第３実施形態の可変光減衰器３００は、可動ミラー２３の代わりに、図１８（ｂ）に示される可動ミラー８３を有していてもよい。可動ミラー８３は、光反射面８３ａを有しており、その光反射面８３ａは、互いに接続された平面部８３ｂおよび曲面部８３ｃから構成されている。平面部８３ｂは、可動ミラー２３の平面部２３ｂと同じである。平面部８３ｂは、光導波路１１および１２の端面１１ａおよび１２ａと平行に配置される。曲面部８３ｃと可動ミラー２２の曲面部２３ｃとは、平面部８３ｂを含む平面に対して鏡面対称である。可動ミラー８３は、θ２＝１８０°の可動ミラー８２に相当する。曲面部８３ｃは平面部８３ｂに滑らかに接続されている。また、第４実施形態と同様に、曲面部８３ｃにおいて平面部８３ｂの反対側に位置する端部に別の平面部が曲面部８３ｃに滑らかに接続されていてもよい。

第４および第５実施形態では、第２平面部２４ｄが曲面部２４ｃに滑らかに接続されている。言い換えると、第２平面部２４ｄは、曲面部２４ｃの第２平面部２４ｄに接続された端部における接平面と１８０°の角度を成している。しかし、第２平面部２４ｄは曲面部２４ｃに滑らかに接続されていなくてもよい。第２平面部２４ｄが曲面部２４ｃの第２平面部２４ｄに接続された端部における接平面から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ３≦１８０°を満たす角度θ３をその接平面との間に成していれば、上記の角度θ２と同様の理由により、光路５６および第１光導波路１１への戻り光ならびに光路５７および第２光導波路１２への戻り光の少なくとも一方を大きく低減することができる。

第５実施形態と同様に、第１実施形態の可変光減衰器１００は、第２平面部２１ｃによって反射された光を受光する光導波路をさらに有していてもよい。第２平面部２１ｃによる反射光をその光導波路内で伝播させることにより、その反射光が可変光減衰器１００を含む光学システム中の他の光部品に結合することを防ぐことができる。

上記実施形態では、２本の光導波路の端部が基準平面に対して対称に配置されている。しかし、本発明の光部品では、２本の光導波路が特定の基準平面に対して対称に配置されてなくてもよい。例えば、図１９（ａ）に示される光部品では、光導波路１１および１２の端部が平面１３との間に異なる角度α１およびα２を成している。また、図１９（ｂ）に示されるように、２本の光導波路１１および１２の端部は、互いに交差して重なり合っていてもよい。

上記の実施形態では、可動ミラーの平面部に平行な方向に可動ミラーが直線的に移動する。しかし、可動ミラーおよびその光反射面の移動は直線的でなくてもよい。例えば、まっすぐな棒状のアームの一端に可動ミラーを固定し、アームの他端を中心にアームを旋回させることにより可動ミラーを移動させてもよい。この場合、可動ミラーおよび光反射面が動く軌跡は、略円弧状の曲線となる。

上記実施形態では、本発明の光部品の一例として可変光減衰器が挙げられている。しかし、本発明は、一つの光導波路または光路から別の光導波路または光路へ伝播する光のパワーを変更する他の任意の光部品であってもよい。例えば、上記実施形態の可変光減衰器は、可動ミラーを移動させることにより、一つの光導波路から別の光導波路へ伝播する光のパワーをほぼ０にすることが可能である。したがって、これらの可変光減衰器は、光導波路中を伝播する光をオンオフする１×１光スイッチとして使用することができる。また、第５実施形態の可変光減衰器５００は、光反射面２４ａの位置に応じて、光導波路６２からの光を光導波路６１または光導波路６３に選択的に伝送する１×２光スイッチとして使用することができる。

本発明の光部品において、可動ミラーの光反射面に垂直な方向の厚みは任意である。例えば、可動ミラーは、光反射面に垂直な方向に均一な厚みを有していてもよい。

本発明の光部品において、可動ミラーまたはミラー駆動装置は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて製造されたものが好ましい。ミラー駆動装置の例としては、静電アクチュエータや、電磁力を利用する電磁アクチュエータや、熱変形を利用するアクチュエータが挙げられる。例えば、静電アクチュエータは、可動電極部と固定電極部を有しており、可動電極部にミラーが設置される。両電極間に静電気力を発生させることで可動電極部が動かされ、それに応じてミラーが移動する。

第１〜第６実施形態の光部品が有する光導波路１１および１２は、ＰＬＣ１０上に設けられた平面導波路である。しかし、平面導波路に代えて、光ファイバなど、他の光導波路を使用してもよい。また、第１〜第６実施形態では、光路５６および５７を形成する光学素子としてＰＬＣ１０が使用されている。しかし、他の光学素子（例えば、第７実施形態における集光レンズ７４）によって光路５６および５７が形成されてもよい。

第１実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 可動ミラーの第１平面部による光の反射を示す概略平面図である。 可動ミラーの第２平面部による光の反射を示す概略平面図である。 第２平面部の角度と戻り光の結合効率との関係を示す図である。 第２実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 第３実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 可動ミラーの曲面部による光の反射を示す概略平面図である。 可動ミラーの移動量と結合効率との関係を示す図である。 可動ミラーの移動量と結合効率との関係を示す図である。 可動ミラーの移動量と結合効率との関係を示す図である。 可動ミラーの曲面部による光の反射を示す概略平面図である。 第４実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 可動ミラーの移動量と結合効率との関係を示す図である。 第５実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 第６実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 第６実施形態の可動ミラーを示す概略斜視図である。 可動ミラーの移動量と結合効率との関係を示す図である。 可動ミラーの他の例を示す概略平面図である。 光導波路の他の例を示す概略平面図である。 可変光減衰器の一例を示す概略平面図である。 可動ミラーのエッジの位置と結合効率との関係を示す図である。 戻り光を低減する一つの方法を示す概略図である。 曲面部の曲率と戻り光の結合効率との関係を示す図である。 図２３に示されるグラフ上の代表的な数値を示す図である。 第７実施形態の可変光減衰器を示す概略平面図である。 第７実施形態の可変光減衰器を示す概略側面図である。

符号の説明

１０…平面光波回路（ＰＬＣ）、１１および１２…光導波路、１３…基準平面、１４…入力光ファイバ、１５…出力光ファイバ、１６および１７…光軸、２１〜２５…可動ミラー、２１ａ〜２５ａ…光反射面、３０…ミラー駆動装置、３２および３３…可動ミラーの移動方向、５６および５７…光路、７３…回折格子、７４…集光レンズ、７６…ミラーの移動経路、８７…入力光信号、８８…出力光信号、８９…成分光、９１〜９５…可動反射装置、１００…可変光減衰器。

Claims (6)

1. 互いに非平行な第１の光路と第２の光路と、
   所定の経路に沿って移動可能な光反射面と、
   前記光反射面を移動させる駆動装置と、
   を備え、
   前記光反射面は、前記第１の光路から光を受け取るとその光を前記第２の光路へ反射する第１の平面部と、前記第１平面部に接続された第２の平面部とを有しており、
   前記駆動装置は、前記第１平面部と前記第２平面部とでエッジを形成する接続部が、前記第１の光路の光軸を横切って移動するよう前記光反射面を移動させ、
   前記第２平面部は、前記第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ１＜１８０°を満たす角度θ１を前記第１平面部との間に成している、
   光部品。
2. 前記第２平面部によって反射された光を受光する光導波路を更に備える請求項１に記載の光部品。
3. 前記第１の光路に光学的に結合された光導波路および前記第２の光路に光学的に結合された光導波路の少なくとも一方をさらに備える請求項１に記載の光部品。
4. 各々が互いに非平行な第１の光路と第２の光路からなる第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の光路対と、
   所定の経路に沿って移動する第１〜第ｎの光反射面と、
   第１〜第ｎの光反射面を移動させる第１〜第ｎの駆動装置と、
   異なる特性を有する第１〜第ｎの成分光を含む多重光を前記第１〜第ｎの成分光に分解する光分解器と、
   分解された前記第１〜第ｎの成分光を合成して多重光を再生する光合成器と、を備え、
   分解された前記第ｋ（ｋは１以上ｎ以下の整数）の成分光は、前記第ｋの光路対の第１の光路を進行し、
   前記第ｋの光反射面は、前記第ｋの光路対の第１の光路から前記第ｋの成分光を受け取るとその第ｋの成分光を前記第ｋの光路対の第２の光路へ反射する第１の平面部と、前記第１平面部に接続された第２の平面部とを有しており、
   前記第ｋの駆動装置は、前記第ｋの光反射面の前記第１平面部と前記第２平面部とでエッジを形成する接続部が、前記第ｋの光路対の第１の光路の光軸を横切って移動するよう前記第ｋの光反射面を移動させ、
   前記第２平面部は、前記第１平面部から時計回りまたは反時計回りに１７５°≦θ１＜１８０°を満たす角度θ１を前記第１平面部との間に成しており、
   前記光合成器は、前記第１〜第ｎの光路対の第２の光路をそれぞれ進行する前記第１〜第ｎの成分光を合成する、
   光部品。
5. 前記第１〜第ｎの成分光は、互いに異なる波長を有しており、
   前記多重光は、前記第１〜第ｎの成分光を含む波長多重光であり、
   前記光分解器は、前記波長多重光を前記第１〜第ｎの成分光に分波する光分波器であり、
   前記光合成器は、前記第１〜第ｎの成分光を合波して波長多重光を生成する光合波器である、請求項４に記載の光部品。
6. 前記第１の光路に光学的に結合された第１の光導波路と、
   前記第２の光路に光学的に結合された第２の光導波路と、
   前記第２の光導波路を出射し前記第２の平面部によって反射されて前記第１の光路及び第２の光路とは別の光路を進行した光を受光する第３の光導波路と、
   を更に備える請求項１に記載の光部品。
   

Images