ミラーアレイ、ミラー素子およびミラーアレイのアライメント方法
【課題】より容易にアライメントを行うことができるミラーアレイ、ミラー素子およびアライメント方法を提供する。
【解決手段】基板５１上には、ミラー５２’の下面を押圧する突起５１ｂが設けられている。この突起５１ｂによりミラー５２’が予め所定の角度に傾向しているので、そのミラー５２’を所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給しなくてもＭＥＭＳミラーアレイのアライメントを行うことができる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【解決手段】基板５１上には、ミラー５２’の下面を押圧する突起５１ｂが設けられている。この突起５１ｂによりミラー５２’が予め所定の角度に傾向しているので、そのミラー５２’を所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給しなくてもＭＥＭＳミラーアレイのアライメントを行うことができる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーアレイ、ミラー素子およびアライメント方法に関し、特に、アライメントパタンを有するミラーアレイ、ミラー素子およびそのアライメント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野では、１つの波長に１つの光信号を対応させ、波長多重して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、１本の光ファイバにより大容量の光伝送を行うことが実現されている。このような光通信技術の発展に伴って、光信号を電気信号等に変換することなく経路を切り替える光スイッチが脚光を浴びている。この光スイッチを実現するための技術として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical system）技術によるマイクロミラーを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このマイクロミラーを用いた光スイッチの一例を、図１４に示す。
【０００３】
図１４に示す光スイッチは、入力ポート１０１と、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄと、レンズ１０３と、このレンズ１０３を介して入力ポート１０１から導入される信号光を偏向させ、レンズ１０３を介して任意の出力ポート１０２ａ〜１０２ｄに選択的に入射させるミラー１０４ａを備えたＭＥＭＳミラー素子１０４と、ミラー１０４ａの偏向角を制御する制御装置１０５とを備えている。この入力ポート１０１、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄおよびレンズ１０３は、スイッチング機能を持たない光デバイス群であり、説明の便宜上、スイッチング素子であるＭＥＭＳミラー素子と区別し、光学系と言うこととする。ここで、ＭＥＭＳミラー素子１０４は、ミラー１０４ａと、このミラー１０４ａに対向する駆動電極（図示せず）とから構成され、駆動電極に制御装置１０５から駆動電圧が印加されると、ミラー１０４ａと駆動電極との間の電位差により発生する静電引力によりミラー１０４ａを吸引して、ミラー１０４を任意の方向へ回動させる。
【０００４】
ＭＥＭＳミラー素子１０４は、制御装置１０５に電源が供給されていない状態において、入力ポート１０１から導入される信号光を入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも入射させない方向に偏向するように配置されている。ミラー１０４ａの初期傾斜角が設定されている。これにより、光スイッチの電源がオフの場合に、ハイパワーの光信号を伝搬している光ファイバを入力ポート１０１に接続しても、光信号が入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも到達しないので、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄに接続されているデバイスの破壊や通信障害等を防ぐことができる。
さらに、上記光学系からＭＥＭＳミラー１０４ａに入射する光の入射角を、ＭＥＭＳミラー１０４ａの駆動電極への印加電圧（Ｖ）と傾斜角（θ）との関係における二次微分係数ｄ2θ／ｄＶ2の符号と、光学系の光透過率（Ｌ：対数表示）とＭＥＭＳミラー１０４ａの傾斜角との関係における二次微分係数ｄ2Ｌ／ｄθ2の符号とが、互いに反対となるようにシフトさせることにより、ＭＥＭＳミラー駆動電極への印加電圧と光学系の光透過率との関係（Ｌ−Ｖ特性）の線形性を向上させ、より広い光透過率範囲にわたってＶＯＡ精度と安定性を高めることができる。
【０００５】
このような光スイッチを組み立てる場合、入力ポート１０１から導入される光は、ＭＥＭＳミラー素子１０４のミラー１０４ａを駆動しなければ、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも光結合しない。このため、ＡＳＥ光等のモニタ光を入力ポート１０１から導入して、ミラー１０４ａからの反射スペクトル形状を観察し、ＭＥＭＳミラー素子１０４の最適位置を確認するといった、簡便なアライメント手法を採ることは難しい。その一方で、入力ポート１０１から導入された光がミラー１０４ａの反射面からわずかでも外れて漏光を発生すると、光学系が先に述べたような光入射角のシフトを有していても、光学系を構成する各部品や周辺の構造物の間で迷光となり、予期しない反射を引き起こす。これらは、挿入損失の増加量としては０．５ｄＢに満たないレベルであって、クロストーク、損失リップル、群遅延特性など、様々な光学特性を劣化させる要因となる。このため、光スイッチの組み立てにおいては、信号光のビームがミラー１０４ａによってクリッピングされないように、ＭＥＭＳミラー素子１０４と他の光学系との高精度なアライメントを行うことが重要となる。
【０００６】
例えば、光スイッチの光学系が、図１５に示すように、ＭＥＭＳミラー素子１０４に対して上述したような光入射角のシフトを持たない場合は、入力ポート１０１から導入された光はミラー１０４ａで反射され、ミラー１０４ａが駆動されていない状態、すなわちＭＥＭＳミラー素子１０４に電圧が印加されていない状態では、入力ポート１０１と対抗する出力ポート１０２ｄに結合する。また、図１６に示すように、入力ポート１０１がレンズ１０３の光軸上に配置されている場合は、入力ポート１０１から導入された光は、そのまま戻って入力ポート１０１に結合する。
【０００７】
そこで、従来では、複数のＭＥＭＳミラー素子１０４を備えたＭＥＭＳミラーアレイの基部にアライメントパタンを設け、入力ポート１０１から導入した光をそのアライメントパタンに照射して、その反射光を所定の光ポートから出力させ、光スペクトルアナライザにより観察されるその反射光の光スペクトル形状に基づいてＭＥＭＳミラーアレイのアライメントを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４４７５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１０４０８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２２９９１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】H.Ishii, et al.，"Fabrication of optical MEMS swithes having multilevel mirror-drive electrodes"，Optical MEMS，2003 IEEE/LEOS International Conference on Digital Object Identifier，10.1109/OMEMS.2003.1233496 Publication Year 2003，Pages 121-122
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、光学系がＭＥＭＳミラー素子１０４に対して光入射角のシフトを有する場合、上述したようなＭＥＭＳミラーアレイの基部に設けられたアライメントパタンに光を照射しても、ミラー１０４ａからの反射光が入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも結合しないため、反射光の光スペクトル形状を指標として位置合わせを行うことは難しい。上述したようなアライメントパタンを、ＭＥＭＳミラーアレイの基部ではなく、ミラー１０４ａの反射面上に設けた場合も、ミラー１０４ａを駆動する電極に電圧を印加しない状態では、同様に反射光を結合させることができない。したがって、光学系とＭＥＭＳミラーの位置合わせを行うためには、ミラー１０４ａ上にアライメントパタンを設け、駆動電極に電圧を供給してミラー１０４ａを駆動し、入力ポート１０１または出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれかにアライメントパタンからの反射光を結合させる必要があった。このため、光スイッチを組み立てる際にも、ＭＥＭＳミラーアレイを制御装置１５と電気的に接続して電圧を供給しなければならず、組立装置に制御装置を組み込む必要があった。これにより、装置構成に制約が生じたり、装置全体が高額になるという問題があった。また、光学系の調芯工程の中で、アライメントパタンを設けらミラー１０４ａを駆動させ所定の光ポートに反射光を結合させる作業を実施するため、調芯に要する時間が増大する結果となっていた。
【００１１】
そこで、本願発明は、より容易にアライメントを行うことができるミラーアレイ、ミラー素子およびミラーアレイのアライメント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るミラーアレイは、複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、ミラーの少なくとも１つの第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、第２の基板上に設けられ、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
上記ミラーアレイにおいて、突起は、ミラーの回動中心を除く位置に当接するようにしてもよい。
【００１４】
また、上記ミラーアレイにおいて、ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、アライメントパタンは、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて波長分離方向の幅が変化しかつ第１の軸上に波長分離方向の幅の極値を有するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係るミラー素子は、基板と、この基板から離間して、回動可能に支持された板状のミラーと、基板上に設けられ、ミラーの基板と対向する一方の面を押圧する突起と、ミラーの他方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンとを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係るミラーアレイのアライメント方法は、複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、ミラーの少なくとも１つの第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、第２の基板上に設けられ、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起とを備えたミラーアレイのアライメント方法であって、ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて波長分離方向の幅が変化しかつ第１の軸上に波長分離方向の幅の極値を有するアライメントパタンに対して第１の軸方向に波長分離された光を照射する第１のステップと、アライメントパタンからの反射光の周波数帯域の幅を測定し、この幅が極値となるように第１の軸に直交し、入力光の光軸と交わる第２の軸の方向におけるミラーアレイの位置を調整する第２のステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起を備えることにより、この突起により当該ミラーが予め所定の角度に傾向しているので、そのミラーを所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給せずに、光学系とミラーアレイとのアライメントを行うことが可能となる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る波長選択型光スイッチの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る波長選択型光スイッチの構成を模式的に示す正面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るマイクロミラーアレイの構成を模式的に示す平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るアライメントパタンの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るＭＥＭＳミラーアレイをアライメントする際の装置構成を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係るＭＥＭＳミラーアレイのアライメント方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係るアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の波長スペクトルおよび帯域幅の変化を説明するための図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の波長スペクトルおよび帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１４】図１４は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜波長選択型光スイッチの構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係る偏向素子を備えた波長選択型光スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）は、光軸がＺ軸に沿って配設された光ファイバアレイ１と、マイクロレンズアレイ２と、回折格子３と、集光レンズ４と、上述した偏向素子として機能するＭＥＭＳミラーアレイ５とがこの順番でＺ軸に沿って配列されたものである。
【００２１】
光ファイバアレイ１は、各々の光軸をＺ軸方向に沿わせたＮ＋１本の光ファイバをＺ軸と直交するＹ軸の方向に並設し、そのうちの１本を入力ポート、他を出力ポート、または、１本を出力ポート、他を入力ポートとする。これにより、１ｘＮのＤｒｏｐ型ＷＳＳまたはＮｘ１のＡｄｄ型ＷＳＳとして使用することができる。なお、図１，図２においては、光ファイバアレイ１は、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂ〜１ｅとを備えたＤｒｏｐ形ＷＳＳの場合を例に説明する。
【００２２】
このような光ファイバアレイ１は、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅのＸ軸方向の位置が、集光レンズ４の光軸からΔＸだけずれるように配置されている。ここで、Ｘ軸とは、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸である。
【００２３】
マイクロレンズアレイ２は、複数のマイクロレンズ２ａ〜２ｅをＹ軸の方向に並設したものである。このようなマイクロレンズアレイ２は、図１に示すように光ファイバアレイ１に対してＺ軸方向の正の側に、各マイクロレンズ２ａ〜２ｅが対応する光入出力ポートと対向するように配設される。各マイクロレンズ２ａ〜２ｅは、それぞれに対応する光入出力ポートの光ファイバ１ａ〜１ｅと共に、光コリメータとして機能する。
【００２４】
回折格子３は、入射光を空間的に所定の周波数帯域毎に所定のチャネルに分波する公知の回折格子から構成される。本実施の形態において、回折格子３は、入射光をＸ軸方向に分波する。
【００２５】
集光レンズ４は、焦点距離ｆの公知の凸レンズから構成され、Ｚ軸方向において回折格子３とＭＥＭＳミラーアレイ５との間に配設される。
【００２６】
ＭＥＭＳミラーアレイ５は、図１〜図３および図４Ａ〜図４Ｃに示すように、例えばシリコン基板などから構成され、長辺がｘ軸、短辺がこのｘ軸と直交するｙ軸に平行な平面視略矩形の電極基板５１と、ｘ軸およびｙ軸に直交するｚ軸の方向に電極基板５１から離間して電極基板５１と略平行に対向配置され、例えばＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板などから構成される電極基板５１と同等の平面形状のミラー基板５２とを備えている。このようなＭＥＭＳミラーアレイ５は、ミラー基板５２の一方の面が集光レンズ４の焦点面に位置するように集光レンズ４と対向配置されている。このミラー基板５２における集光レンズ４と対向配置された側の面を「上面」と言う。
なお、ＭＥＭＳミラーアレイ５の構成をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる座標系、波長選択型光スイッチの構成をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる座標系で説明するが、これらは同一であってもよいことは言うまでもない。
【００２７】
電極基板５１は、ミラー基板５２と対向する面上に、ｘ軸方向に複数の電極５１ａが配設されている。これらの電極５１ａのうちｘ軸方向の最も負の側に位置する電極５１ａの隣には、ミラー基板５２に向かって突出した突起５１ｂが形成されている。
【００２８】
ミラー基板５２は、長辺がｘ軸に平行な平面視略矩形の開口が形成されており、その開口内には、ｘ軸方向にミラーピッチＰｃｈで均等に配列された平面視略矩形の複数のミラー５２ａが形成されている。このミラー５２ａは、可撓性を有するばね（図示せず）によりミラー基板５２に連結されており、これによりｘ軸およびｙ軸回りに回動可能にとなっている。本実施の形態において、各ミラー５２ａの中心（ｙ軸方向の長さの中点）は、ｘ軸に沿った同一直線上に位置している。
【００２９】
複数のミラー５２ａのうち、ｘ軸方向の最も負の側に位置するミラー５２ａ’を除くミラー５２ａは、電極基板５１上に設けられた少なくとも１つの電極５１ａと対向配置されており、この電極５１ａとともに１つのＭＥＭＳミラー素子５３を構成する。
また、ｘ軸方向の最も負の側に位置するミラー５２ａ’は、電極基板５１上に設けられた突起５１ｂと対向配置されており、この突起５１ｂとともにアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４を構成している。そのミラー５２ａ’の上面には、アライメントパタン６が形成されている。
【００３０】
ここで、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａは、その上面に、例えば金やアルミなどの高い反射率を有する材料が全体に亘って形成されている。このようなミラー５２ａは、対向配置された電極５１ａに電圧を印加することで生じる静電引力によって、ｘ軸およびｙ軸回りに回動させられる。したがって、ミラー５２ａをｘ軸回りに回動させると、ミラー５２ａに入射してそのミラー５２ａの上面により反射された反射光の光軸がｙ軸方向に変化する。また、ミラー５２ａをｙ軸回りに回動させると、ミラー５２ａの上面による反射光の光軸がｘ軸方向に変化する。
なお、各ＭＥＭＳミラー素子５３におけるばねの構造や配置については、例えば特許文献３に記載されているので、本明細書ではさらなる詳細な説明を省略する。また、ＭＥＭＳミラー素子５３の駆動機構は、上述した平行平板型に限定されず、例えば、垂直櫛歯構造などを適用することもできる。また、アッテネーションレベルの制御としては、ｙ軸回りの回動に限定されず、ｘ軸回りの回動によって制御するようにしてもよい。
【００３１】
また、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４の突起５１ｂは、電極基板５１上のミラー５２ａ’と対向する位置、具体的には、ミラー５２ａ’の回動中心を除く位置に配設される。例えば、突起５１ｂのｚ軸方向の長さ（電極５１ａの表面からの高さ）が、電極基板５１とミラー基板５２との距離よりも長く形成されている場合、ＭＥＭＳミラーアレイ５を組み立てて、電極基板５１とミラー基板５２とを所定の距離に対向配置した際、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、突起５１ｂの開放端がミラー５２ａ’の下面に接触してそのミラー５２ａ’を押圧するので、ミラー５２ａ’が所定の角度に傾くこととなる。そこで、突起５１ｂの長さおよび電極基板５１上の位置は、ミラー５２ａ’に入射した光を反射させて、この反射光を出力させるポートの位置に応じて適宜設定される。本実施の形態において、突起５１ｂは、図１に示すように、入力ポート１ａから入力されアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４に導入された光が、再び入力ポート１ａから出力されるように、ミラー５２ａ’がｙ軸回りに所定の角度だけ回動するように、その位置および長さが設定されている。
【００３２】
なお、突起５１ｂのｚ軸方向の長さは、必ずしも電極基板５１とミラー基板５２との距離より長くする必要はない。例えば、突起５１ｂの表面が絶縁体で覆われていない場合、アライメントパタン６が形成されているミラー５２ａ’に、設計した最大回転角度を超えて回動するレベルの電圧を印加することにより、ミラー５２ａ’を意図的にプルインさせ、突起５１ｂと固着させて、ミラー５２ａ’がｙ軸回りに所定の角度だけ傾くようにすることも可能である。この場合、ミラー５２ａ’が所定の角度に傾いたときに突起５１ｂが接触すればよいため、突起５１ｂのｚ軸方向の長さは、電極基板５１とミラー基板５２との距離より短くすることができる。
【００３３】
アライメントパタン６は、例えば金やアルミなど周囲の材料よりも反射率が高い材料からなり、例えば菱形に形成されている。この菱形は、図５に示すように、その対角線の一方がｘ軸、他方がｙ軸に平行で、これらの対角線の交点に対して点対称に形成されている。また、そのｘ軸に平行な対角線は、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と同一直線上に位置している。なお、ミラー５２ａの上面におけるアライメントパタン６の周囲には、このアライメントパタン６よりも反射率が低い低反射領域６ａが形成されている。この低反射領域６ｂは、例えばＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｃｒなどアライメントパタン６よりも低い反射率を有する材料で形成されている。
なお、アラインメントパタン６は、必ずしも周囲の材料よりも反射率が高い材料からなる必要はなく、周囲の材料よりも反射率が低い材料でパターン形成してもよい。この場合、アライメントパタン６の周囲には、のような反射率が高い材料で高反射率領域を形成すれば、ｙ軸に沿ってｘ軸方向の幅が変化するため、先に示した高反射率材料からなるアラインメントパタン６と同様の効果が得られる。
【００３４】
このようなＭＥＭＳミラーアレイ５は、特許文献１−３および非特許文献１に記載された公知のＭＥＭＳ技術やフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。なかでも、突起５１ｂについては、例えば、非特許文献１に記載されている駆動電極を作成するメッキ工程により、駆動電極とともに作成することができる。突起５１ｂのｚ軸方向の長さが駆動電極５１ａより高くなる場合は、駆動電極５１ａをメッキ工程で形成した後に、電極基板５１全体をフォトレジストやポリイミドからなる有機膜で覆い、その有機膜が駆動電極５１ａの表面から所定の高さを有する膜厚となるように形成する。このような成膜は、スピンコート法などの公知の技術で可能である。次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて上記の有機膜をパターニングし、突起を形成する箇所の有機膜を取り除き、メッキの鋳型を形成する。続いて、有機膜を除去した箇所をメッキで埋め込み、最後に公知のフォトリソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いて、鋳型である有機膜層を除去することにより、駆動電極５１ａより所定の高さだけ突き出した突起を形成することができる。
また、厚膜のレジストやポリイミド、シリコンを高アスペクト比でエッチングする技術、Ｘ線リソグラフィとメッキを組み合わせたＬＩＧＡプロセス、他成分ガラスの陽極接合等により、作成することもできる。
また、アライメントパタン６は、公知のフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。本実施の形態において、アライメントパタン６は、ミラー５２ａ’の上面に高い反射率を有する材料を菱形に配置することによって形成される。この場合、アライメントパタン６は、その高い反射率を有する材料が配置された領域から構成され、低反射領域６ｂは、ミラー５２ａの下地、すなわちその高い反射率を有する材料が配置されていない、ミラー基板５２の構成材料が露出した領域から構成される。なお、アライメントパタン６の製造方法はこれに限定されず、各種方法を定義自由に適用することができる。例えば、金やアルミなどの高い反射率を有する材料が全体に亘って形成されたミラー５２ａの上面に、上述した低い反射率を有する材料を所定のパタンで形成することにより製造してもよい。
【００３５】
＜波長選択型光スイッチの動作＞
このような波長選択型光スイッチにおいて、所定の周波数帯域毎に所定のチャネル数だけ波長分離されたＷＤＭ信号光がファイバアレイ１の入力ポート１ａに入力されると、そのＷＤＭ信号光は、マイクロレンズ２ａにより平行光とされて回折格子３に到達し、この回折格子３を通過する際に周波数に応じてＸ軸方向に分波され、集光レンズ４により互いに平行な光軸を有する信号光群となり、ＭＥＭＳミラーアレイ５上にビームウェストを形成する。したがって、分波された信号光のビームウェストの配列と、各周波数帯域に対応して適切なピッチでｘ軸方向に配列された各ＭＥＭＳミラー素子５３およびアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４とが空間的に一致している状態で、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａをｘ軸およびｙ軸回りに所定の角度だけ傾動させると、そのミラー５２ａに到達した信号光は、このミラーの角度に応じて反射され、集光レンズ４により収束されて回折格子３により合波された後、その少なくとも一部がマイクロレンズ２ｂ〜２ｅにより収束されて何れかの出力ポート１ｂ〜１ｅより出力されるか、または、マイクロレンズ２ｂ〜２ｅに到達しない。
【００３６】
ここで、図１に示すように、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅの光軸は、Ｘ軸方向において、集光レンズ４の光軸およびＭＥＭＳミラーアレイ５のｘ軸方向における中央に位置するＭＥＭＳミラー素子５３の回動軸の交点からΔＸだけずれるように設定されている。これにより、入力ポート１ａから入射された信号光は、ミラー５２ａ，５２ａ’の法線に対して斜めに入射されることになる。
【００３７】
このとき、ＭＥＭＳミラー素子５３では、電極５１ａに駆動電圧を印加していないと、ミラー５２ａで反射された光が、図１の点線で示す方向に進み、出力ポート１ｂ〜１ｅには結合されない。電極５１ａに駆動電圧を印加して、ミラー５２ａをＹ軸に対して反時計回りに回動させてゆくと、ミラー５２ａで反射された光は、出力ポート１ｂ〜１ｅに結合してゆき、光透過率が増大してゆくこととなる。
【００３８】
一方、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４では、ミラー５２ａ’により反射された光が入力ポート１ａに結合するように、突起５１ｂによりミラー５２ａ’が所定の角度に傾向させられている。したがって、ＭＥＭＳミラー素子５３の電極５１ａに駆動電圧を印加しているか否かに関わらず、ミラー５２ａで反射された光は、入力ポート１ａに結合することとなる。これにより、波長選択型光スイッチを組み立てる際、駆動電圧を供給しなくても、後述するＭＥＭＳミラーアレイ５のアライメントを行うことができる。
【００３９】
＜アライメント方法＞
次に、図６，図７を参照して、ＭＥＭＳミラーアレイ５と光学系とのアライメント方法を説明する。
【００４０】
まず、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＸ軸方向およびＹ軸方向のアライメントを行うには、図６に示すように、入力光ファイバ１ａに対してＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）による広帯域光（以下、「ＡＳＥ光」と言う。）や所定の波長帯域の光を出力する光源７と、ＭＥＭＳミラーアレイ５を保持するホルダならびにこのホルダをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させるステージを備えた調心ステージ８と、その入力光ファイバ１ａから出力される光のスペクトルを測定するスペクトルアナライザ９とを用意する。
【００４１】
次に、Ｘ軸方向のアライメントを行うために、図７に示すように、光源７からＡＳＥ光を波長選択型光スイッチに入力し、ＭＥＭＳミラー素子５３からの反射光のスペクトルをスペクトルアナライザ９により観測する（ステップＳ１）。このとき、光源７から入力ポート１ａを介して入力されたＡＳＥ光は、マイクロレンズアレイ２を介して回折格子３に入射し、この回折格子３によって周波数分離され、Ｘ軸に平行な帯状の光となってＭＥＭＳミラーアレイ５のＭＥＭＳミラー素子５３およびアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４に照射される。上述したように、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４のミラー５２ａ’は、突起５１ｂによって、集光レンズ４を介して入射する光を入力ポート１ａに向けて反射する角度に傾けられている。一方、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａは、電極５１ａに電圧が印加されていないので、図１の点線で示すように、集光レンズ４を介して入射した光を反射させた反射光が、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅに結合されない角度となっている。したがって、ＭＥＭＳミラーアレイ５に照射された帯状の光のうち、ミラー５２ａ’による反射光だけが、集光レンズ４、回折格子３およびマイクロレンズアレイ２を介して、入力ポート１ａに入射するので、光スペクトルアナライザ９では、その反射光の光スペクトル形状が観測されることとなる。
【００４２】
光スペクトルアナライザ９では、周波数軸と光強度軸とから構成される座標平面上において、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４によって反射される光の周波数にピークを持つ矩形状のスペクトル形状が観測される。この矩形状のスペクトルは、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＸ軸方向に移動させると、周波数軸方向に移動する。したがって、矩形状のスペクトルの中央が所望する周波数位置に一致するように、調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５をＸ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向のＭＥＭＳミラーアレイ５の位置を調整する（ステップＳ２）。これにより、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＸ軸方向のアライメントが完了する。
なお、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向のアライメントは、上述したように反射光のスペクトル形状を観測し、その通過帯域が広くなるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向の位置を調整することにより行うことができる。このとき、一般的に波長選択スイッチの光学系において、信号光のビーム径は、通過帯域を確保するために、Ｘ軸方向に小さく絞られている、すなわち、Ｙ軸方向のビーム径がＸ軸方向のビーム径よりも大きくされている。したがって、上述したように反射光の通過帯域が広くなるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向の位置を調整することにより、信号光のＹ軸方向のビーム径も自ずと最良点にアライメントされることとなる。
【００４３】
Ｘ軸方向のアライメントを完了すると、Ｙ軸方向のアライメントを行うために、光源７から入力光を入力ポート１ａに入力させ、光スペクトルアナライザ９によりアライメントパタン６によって反射された反射光の光スペクトル形状を観察しながら、その反射光の周波数帯域の幅（以下、「帯域幅」と言う。）が極大となるように調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を調整する（ステップＳ３）。このとき、光源７からは、ＡＳＥ光に替えて、所定の周波数帯域毎に所定のチャネル数だけ波長分離されたＷＤＭ信号光が入力される。この信号光には、アライメントパタン６が形成されたミラー５２ａ’の位置に対応する周波数帯域が含まれている。このような信号光は、回折格子３によって周波数分離され、集光レンズ４を介してそのアライメントパタン６上に、長軸がＹ軸方向に沿い、短軸がＸ軸上に位置する楕円状のビームウェストを形成する。このビームウェストを形成した入力光はアライメントパタン６により反射され、この反射光が集光レンズ４、回折格子３およびマイクロレンズアレイ２を介して入力ポート１ａに入射し、光スペクトルアナライザ９によってその光スペクトル形状が出力される。光スペクトルアナライザ９では、周波数軸と光強度軸とから構成される座標平面上において、アライメントパタン６によって反射された光の周波数にピークを持つスペクトル形状となって観測される。そこで、このスペクトル形状に基づいて、アライメントパタン６からの反射光の帯域幅が最大となるように、そのスペクトル形状を観察しながらＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向のアライメントを行う。
このようなＹ軸方向のアライメントを行う原理について、図８を参照して説明する。なお、図８は、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させたときの、ビームウェストとアライメントパタン６との位置関係、このときの各波長の光強度および帯域幅を示すグラフである。
【００４４】
ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させると、アライメントパタン６に照射されるビームウェストの位置関係に伴って、そのアライメントパタン６による反射光のスペクトル形状が変化する。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストのＸ軸方向における長さの変化に伴って、そのアライメントパタン６による反射光の帯域幅が変化する。これは、回折格子３による波長分離方向がＸ軸方向であるので、反射光の帯域幅がアライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さに依存するためである。なお、アライメントパタン６に照射されるビームウェストの面積の変化に伴って、そのアライメントパタン６による反射光の光強度も変化する。
【００４５】
図８に示すように、例えば、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン６のｘ軸に平行な対角線上に位置する場合、そのビームウェストＢは、ほとんど全ての領域（領域６−２）がアライメントパタン６に照射される。この場合において、光スペクトルアナライザ９により測定される反射光のスペクトル形状６−２’は、領域６−２のＸ軸方向の長さに対応する帯域幅に亘って所定の光強度を示すものとなる。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さが極大となるので、反射光の帯域幅（ｗ２，６−２”）も極大となる。なお、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢの面積も極大となるので、上述した反射光のスペクトル形状６−２’は、その帯域幅に亘って高い値を示すものとなっている。
【００４６】
一方、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン６のｘ軸に平行な対角線上に位置しない場合、そのビームウェストＢは、一部がアライメントパタン６に照射され（領域６−１，６−３）、残りが低反射領域６ａを含むアライメントパタン６以外の領域に照射される。この場合においても、光スペクトルアナライザ９により測定される反射光のスペクトル形状６−１’、６−３’は、領域６−１，６−３のＸ軸方向の長さに対応する帯域幅に亘って所定の光強度を示すものとなる。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さは、上述した領域６−２の場合よりも小さくなるので、反射光の帯域幅（ｗ１，６−１”；ｗ３，６−３”）も、領域６−２の場合よりも小さくなる。
【００４７】
上述したように、菱形のアライメントパタン６における一方の対角線は、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と、ｘ軸に平行な同一直線上に位置するように形成されている。このため、アライメントパタン６による反射光の帯域幅が極大になるとき、すなわち、その一方の対角線がＸ軸上に位置するとき、ＭＥＭＳミラーアレイ５に含まれる各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心も、Ｘ軸上に位置することとなる。そこで、本実施の形態では、調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させ、スペクトルアナライザ９によりこのときの波長スペクトル形状における帯域幅を観察し、この帯域幅が最大となるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を調整することにより、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向のアライメントを実現することができる。
【００４８】
Ｙ軸方向のずれ量と帯域幅の変化との関係は、アライメントパタン６の形状とアライメントパタン６に照射される光ビームのプロファイルに依存する。本実施の形態においては、アライメントパタン６が菱形に形成されており、かつ、このアライメントパタン６に照射されるビームウェストのビームプロファイルが楕円形であるので、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させたとき、アライメントパタン６に照射されるビームプロファイルにおけるＸ軸方向の長さの変化は、急峻なものとなる。このため、図８の符号αで示す曲線のように、帯域幅の変化も急峻なものとなる。具体的には、アライメントパタン６の一方の対角線がＸ軸上に位置したときが極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれてその極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に下に凸の二次関数のように減少する、いわゆる裾広がり状に変化することとなる。このように、帯域幅が極大値に向かって鋭く変化するので、その極大値を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ミラー５２’の下面を押圧する突起５１ｂを備えることにより、この突起５１ｂによりミラー５２’が予め所定の角度に傾向しているので、そのミラー５２’を所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給しなくてもＭＥＭＳミラーアレイ５のアライメントを行うことができる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、突起５１ｂにより、ミラー５２ａ’をｙ軸回りに傾ける場合を例に説明したが、ミラー５２ａ’を傾ける方向はｙ軸回りに限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、突起５１ｂを、ミラー５２ａ’の回動中心を通るｘ軸およびｙ軸に沿った直線上を除く位置に設けることにより、ミラー５２ａ’をｘ軸およびｙ軸に対して斜めに傾けるようにしてもよい。これにより、ＭＥＭＳミラー素子が２次元的に配列されたＭＥＭＳミラーアレイを用いた場合であっても、ミラー５２ａ’による反射光を所望するポートに結合させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、１つの突起５１ｂを設ける場合を例に説明したが、その突起５１ｂの数量は１つに限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、２つの突起５１ｂ−１，５１ｂ−２を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、菱形のアライメントパタン６を設ける場合を例に説明したが、そのアライメントパタン６と同様、Ｘ軸上に位置するときにアライメントパタンやこのアライメントパタンの周囲による反射光の帯域幅がピークとなるアライメントパタンであるならば、その形状は菱形に限定されず、適宜自由に設定することができる。言い換えると、Ｘ軸方向に平行な所定の軸から離れるにつれて波長分離方向の長さが短くなる形状であれば、アライメントパタンの形状を適宜自由に設定することができる。その変形例について以下に示す。
【００５３】
＜第１の変形例＞
図１１に示すアライメントパタン１０は、周囲よりも低い反射率の材料から構成され、菱形に形成されている。この菱形のアライメントパタン１０における一方の対角線は、ｘ軸に平行に形成されるとともに、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と同一直線上に位置するように形成されている。また、アライメントパタン１０の周囲には、アライメントパタン１０よりも反射率が高い材料から構成される矩形の高反射領域１０ａが形成されている。このような構成を採ることによっても、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させると、アライメントパタン１０に照射されるビームウェストの位置関係に伴って、反射光のスペクトル形状が変化する。このとき、アライメントパタン１０に照射されるビームウェストのＸ軸方向における長さの変化に伴って、反射光の帯域幅も変化する。
【００５４】
例えば、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン１０におけるｘ軸に平行な対角線上に位置する場合、ビームウェストＢの外縁部（領域１０−２）のみが高反射領域１０ａに照射される。このため、その高反射領域１０ａによる反射光のスペクトル形状１０−２’は、ビームウェストＢの周波数帯域における中央部において光強度が検出されず、その中央部の両脇に光強度が検出される２つの山状のプロファイルとなる。このとき、高反射領域１０ａに照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さが極小となるので、反射光の帯域幅も極小となる。
一方、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン１０におけるｘ軸に平行な対角線上に位置しない場合、そのビームウェストＢは、外縁部以外の部分も高反射領域１０ａに照射される（領域１０−１，１０−３）。このため、反射光のスペクトル形状１０−１’、１０−３’は、スペクトル形状１０−２’の場合よりも、ビームウェストＢの周波数帯域における中央部寄りに光強度が検出されることとなる。このとき、高反射領域１０ａに照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さは、上述した領域１０−２の場合よりも大きな値となるので、反射光の帯域幅もその領域１０−２の場合よりもよりも大きな値となる。
【００５５】
したがって、光スペクトルアナライザ９により測定される高反射領域１０ａによる反射光の帯域幅は、図１１の符号βで示す曲線のように、アライメントパタン１０の一方の対角線がＸ軸上に位置したときが極小となり、この極小値からＹ軸方向の正負それぞれの側に上に凸の二次関数のように増大することとなる。言い換えると、図６の符号αで示したアライメントパタン６による反射光の帯域幅と上下逆の曲線を描くように変化する。このように帯域幅が極小値に向かって鋭く変化するので、その極小値を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５６】
＜第２の変形例＞
また、図１２に示すアライメントパタン１１は、周囲よりも高い反射率の材料から構成され、五角形に形成されている。このアライメントパタン１１の周囲には、アライメントパタン１１よりも低い反射率の材料から構成された矩形の低反射領域１１ａが形成されている。このような構成を採ると、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させたとき、光スペクトルアナライザ９により測定されるアライメントパタン１１による反射光の帯域幅は、図１２の符号γで示す曲線のように、アライメントパタン１１に照射されるビームウェストのＸ軸方向の長さが極大となるときに極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれて、その極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に非対称に減少することとなる。このように、アライメントパタンをＸ軸に対称な形状とすることによっても、帯域幅が極大に向かって鋭く、かつ、Ｙ軸方向に非対称に変化するので、その極大を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５７】
＜第３の変形例＞
また、図１３に示すアライメントパタン１２は、周囲よりも高い反射率の材料から構成され、半円形またはかまぼこ型に形成されている。このアライメントパタン１１の周囲には、アライメントパタン１２よりも低い反射率の材料から構成された矩形の低反射領域１２ａが形成されている。このような構成を採ると、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させたとき、光スペクトルアナライザ９により測定されるアライメントパタン１２による反射光の帯域幅は、図１３の符号γで示す曲線のように、アライメントパタン１２に照射されるビームウェストのＸ軸方向の長さが極大となるときが極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれてその極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に非対称に減少することとなる。このようにＹ軸に非対称な形状とすることによっても、帯域幅が極大に向かって鋭く変化するので、その極大を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５８】
なお、上述したアライメントパタン１０〜１２は、ビームウェストの短軸が、各アライメントパタンが形成されたミラー５２ａの中心を通るときに、そのアライメントパタンによる反射光の帯域幅が最大または最小となるように形成されることは言うまでもない。このとき、ＭＥＭＳミラーアレイ５に含まれる各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心は、アライメントパタン１０〜１２が形成されたミラー５２ａの中心と同一直線上に位置するように形成されている。
【００５９】
また、本実施の形態では、ｘ軸方向に配列された複数のＭＥＭＳミラー素子のうち、一端のＭＥＭＳミラー素子にアライメントパタン６を設ける場合を例に説明したが、ＭＥＭＳミラーアレイ５に設けられたＭＥＭＳミラー素子５３であるならばアライメントパタン６を設ける位置は端部のＭＥＭＳミラー素子５３に限定されず、適宜自由に設定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、アライメントパタンをＭＥＭＳミラー素子５４に設ける場合を例に説明したが、そのアライメントパタンを設ける位置はＭＥＭＳミラー素子５４に限定されず、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイ５の基部５１に設けるようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ミラー５２ａの表面に高反射領域または低反射領域からなるアライメントパタンと、この周囲に設けられた高反射領域または低反射領域とを備える場合を例に説明したが、Ｙ軸上に帯域幅のピークが形成されるのであればアライメントパタン等の構成はそのような構成に限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、全面が高反射領域からなるミラー５２ａの外形自体を、上述したような菱形や五角形などに形成するようにしてもよい。また、ミラー５２ａに開口を設け、この開口を低反射領域として用いるようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラーアレイ５に適用した場合を例に説明したが、例えば透過型および反射型液晶スイッチアレイなど、他の微小スイッチアレイを用いたＷＳＳにも適用することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー素子５３が一次元に配列されたＭＥＭＳミラーアレイ５について説明したが、二次元に配列されたＭＥＭＳミラーアレイについても適用できることは言うまでもない。この場合、回折格子により分波されたチャネルの何れかの位置に上述したアライメントパタンを配置することにより、本実施の形態と同等の作用効果を実現することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、波長選択型光スイッチに適用した場合を例に説明したが、波長分離された入力光を偏向する素子やこの素子を備える光学系であるならば、適宜自由に適用できることは言うまでもない。また、その素子は、所定の軸回りに回動可能であるか否かを問わず、適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、波長分離された入力光を偏向する素子やこの素子を備える各種光学系に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…光ファイバアレイ、１ａ…入力ポート、１ｂ〜１ｅ…出力ポート、２…マイクロレンズアレイ、２ａ〜２ｅ…マイクロレンズ、３…回折格子、４…集光レンズ５…ＭＥＭＳミラーアレイ、６，１０〜１２…アライメントパタン、６ａ，１１ａ，１２ａ…低反射領域、１０ａ…高反射領域、６−１〜６−３，１０−１〜１０−３…領域、６−１’〜６−３’，１０−１’〜１０−３’…スペクトル形状、６−１”〜６−３”，ｗ１〜ｗ３…帯域幅、７…広帯域光源、８…調心ステージ、９…スペクトルアナライザ、４１…第１レンズ、４２…第２レンズ、４３…回折格子、５１…電極基板、５１ａ…電極、５１ｂ，５１ｂ−１，５１ｂ−２…突起、５２…ミラー基板、５２ａ，５２ａ’…ミラー、５３…ＭＥＭＳミラー素子、５４…アライメント用ＭＥＭＳミラー素子、Ｂ…ビームウェスト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーアレイ、ミラー素子およびアライメント方法に関し、特に、アライメントパタンを有するミラーアレイ、ミラー素子およびそのアライメント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野では、１つの波長に１つの光信号を対応させ、波長多重して伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術により、１本の光ファイバにより大容量の光伝送を行うことが実現されている。このような光通信技術の発展に伴って、光信号を電気信号等に変換することなく経路を切り替える光スイッチが脚光を浴びている。この光スイッチを実現するための技術として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical system）技術によるマイクロミラーを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このマイクロミラーを用いた光スイッチの一例を、図１４に示す。
【０００３】
図１４に示す光スイッチは、入力ポート１０１と、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄと、レンズ１０３と、このレンズ１０３を介して入力ポート１０１から導入される信号光を偏向させ、レンズ１０３を介して任意の出力ポート１０２ａ〜１０２ｄに選択的に入射させるミラー１０４ａを備えたＭＥＭＳミラー素子１０４と、ミラー１０４ａの偏向角を制御する制御装置１０５とを備えている。この入力ポート１０１、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄおよびレンズ１０３は、スイッチング機能を持たない光デバイス群であり、説明の便宜上、スイッチング素子であるＭＥＭＳミラー素子と区別し、光学系と言うこととする。ここで、ＭＥＭＳミラー素子１０４は、ミラー１０４ａと、このミラー１０４ａに対向する駆動電極（図示せず）とから構成され、駆動電極に制御装置１０５から駆動電圧が印加されると、ミラー１０４ａと駆動電極との間の電位差により発生する静電引力によりミラー１０４ａを吸引して、ミラー１０４を任意の方向へ回動させる。
【０００４】
ＭＥＭＳミラー素子１０４は、制御装置１０５に電源が供給されていない状態において、入力ポート１０１から導入される信号光を入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも入射させない方向に偏向するように配置されている。ミラー１０４ａの初期傾斜角が設定されている。これにより、光スイッチの電源がオフの場合に、ハイパワーの光信号を伝搬している光ファイバを入力ポート１０１に接続しても、光信号が入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも到達しないので、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄに接続されているデバイスの破壊や通信障害等を防ぐことができる。
さらに、上記光学系からＭＥＭＳミラー１０４ａに入射する光の入射角を、ＭＥＭＳミラー１０４ａの駆動電極への印加電圧（Ｖ）と傾斜角（θ）との関係における二次微分係数ｄ2θ／ｄＶ2の符号と、光学系の光透過率（Ｌ：対数表示）とＭＥＭＳミラー１０４ａの傾斜角との関係における二次微分係数ｄ2Ｌ／ｄθ2の符号とが、互いに反対となるようにシフトさせることにより、ＭＥＭＳミラー駆動電極への印加電圧と光学系の光透過率との関係（Ｌ−Ｖ特性）の線形性を向上させ、より広い光透過率範囲にわたってＶＯＡ精度と安定性を高めることができる。
【０００５】
このような光スイッチを組み立てる場合、入力ポート１０１から導入される光は、ＭＥＭＳミラー素子１０４のミラー１０４ａを駆動しなければ、出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも光結合しない。このため、ＡＳＥ光等のモニタ光を入力ポート１０１から導入して、ミラー１０４ａからの反射スペクトル形状を観察し、ＭＥＭＳミラー素子１０４の最適位置を確認するといった、簡便なアライメント手法を採ることは難しい。その一方で、入力ポート１０１から導入された光がミラー１０４ａの反射面からわずかでも外れて漏光を発生すると、光学系が先に述べたような光入射角のシフトを有していても、光学系を構成する各部品や周辺の構造物の間で迷光となり、予期しない反射を引き起こす。これらは、挿入損失の増加量としては０．５ｄＢに満たないレベルであって、クロストーク、損失リップル、群遅延特性など、様々な光学特性を劣化させる要因となる。このため、光スイッチの組み立てにおいては、信号光のビームがミラー１０４ａによってクリッピングされないように、ＭＥＭＳミラー素子１０４と他の光学系との高精度なアライメントを行うことが重要となる。
【０００６】
例えば、光スイッチの光学系が、図１５に示すように、ＭＥＭＳミラー素子１０４に対して上述したような光入射角のシフトを持たない場合は、入力ポート１０１から導入された光はミラー１０４ａで反射され、ミラー１０４ａが駆動されていない状態、すなわちＭＥＭＳミラー素子１０４に電圧が印加されていない状態では、入力ポート１０１と対抗する出力ポート１０２ｄに結合する。また、図１６に示すように、入力ポート１０１がレンズ１０３の光軸上に配置されている場合は、入力ポート１０１から導入された光は、そのまま戻って入力ポート１０１に結合する。
【０００７】
そこで、従来では、複数のＭＥＭＳミラー素子１０４を備えたＭＥＭＳミラーアレイの基部にアライメントパタンを設け、入力ポート１０１から導入した光をそのアライメントパタンに照射して、その反射光を所定の光ポートから出力させ、光スペクトルアナライザにより観察されるその反射光の光スペクトル形状に基づいてＭＥＭＳミラーアレイのアライメントを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４４７５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１０４０８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２２９９１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】H.Ishii, et al.，"Fabrication of optical MEMS swithes having multilevel mirror-drive electrodes"，Optical MEMS，2003 IEEE/LEOS International Conference on Digital Object Identifier，10.1109/OMEMS.2003.1233496 Publication Year 2003，Pages 121-122
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、光学系がＭＥＭＳミラー素子１０４に対して光入射角のシフトを有する場合、上述したようなＭＥＭＳミラーアレイの基部に設けられたアライメントパタンに光を照射しても、ミラー１０４ａからの反射光が入力ポート１０１および出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれにも結合しないため、反射光の光スペクトル形状を指標として位置合わせを行うことは難しい。上述したようなアライメントパタンを、ＭＥＭＳミラーアレイの基部ではなく、ミラー１０４ａの反射面上に設けた場合も、ミラー１０４ａを駆動する電極に電圧を印加しない状態では、同様に反射光を結合させることができない。したがって、光学系とＭＥＭＳミラーの位置合わせを行うためには、ミラー１０４ａ上にアライメントパタンを設け、駆動電極に電圧を供給してミラー１０４ａを駆動し、入力ポート１０１または出力ポート１０２ａ〜１０２ｄのいずれかにアライメントパタンからの反射光を結合させる必要があった。このため、光スイッチを組み立てる際にも、ＭＥＭＳミラーアレイを制御装置１５と電気的に接続して電圧を供給しなければならず、組立装置に制御装置を組み込む必要があった。これにより、装置構成に制約が生じたり、装置全体が高額になるという問題があった。また、光学系の調芯工程の中で、アライメントパタンを設けらミラー１０４ａを駆動させ所定の光ポートに反射光を結合させる作業を実施するため、調芯に要する時間が増大する結果となっていた。
【００１１】
そこで、本願発明は、より容易にアライメントを行うことができるミラーアレイ、ミラー素子およびミラーアレイのアライメント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るミラーアレイは、複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、ミラーの少なくとも１つの第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、第２の基板上に設けられ、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
上記ミラーアレイにおいて、突起は、ミラーの回動中心を除く位置に当接するようにしてもよい。
【００１４】
また、上記ミラーアレイにおいて、ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、アライメントパタンは、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて波長分離方向の幅が変化しかつ第１の軸上に波長分離方向の幅の極値を有するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係るミラー素子は、基板と、この基板から離間して、回動可能に支持された板状のミラーと、基板上に設けられ、ミラーの基板と対向する一方の面を押圧する突起と、ミラーの他方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンとを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係るミラーアレイのアライメント方法は、複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、ミラーの少なくとも１つの第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、第２の基板上に設けられ、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起とを備えたミラーアレイのアライメント方法であって、ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて波長分離方向の幅が変化しかつ第１の軸上に波長分離方向の幅の極値を有するアライメントパタンに対して第１の軸方向に波長分離された光を照射する第１のステップと、アライメントパタンからの反射光の周波数帯域の幅を測定し、この幅が極値となるように第１の軸に直交し、入力光の光軸と交わる第２の軸の方向におけるミラーアレイの位置を調整する第２のステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アライメントパタンが設けられたミラーの他方の面を押圧する突起を備えることにより、この突起により当該ミラーが予め所定の角度に傾向しているので、そのミラーを所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給せずに、光学系とミラーアレイとのアライメントを行うことが可能となる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る波長選択型光スイッチの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る波長選択型光スイッチの構成を模式的に示す正面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るマイクロミラーアレイの構成を模式的に示す平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子の構成を模式的に示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るアライメントパタンの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るＭＥＭＳミラーアレイをアライメントする際の装置構成を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係るＭＥＭＳミラーアレイのアライメント方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係るアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の波長スペクトルおよび帯域幅の変化を説明するための図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の実施の形態に係るアライメント用ＭＥＭＳミラー素子における突起の構成の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の波長スペクトルおよび帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る変形例のアライメントパタンとビームウェストの位置関係による反射光の帯域幅の変化を説明するための図である。
【図１４】図１４は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、波長選択型光スイッチの一構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜波長選択型光スイッチの構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係る偏向素子を備えた波長選択型光スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）は、光軸がＺ軸に沿って配設された光ファイバアレイ１と、マイクロレンズアレイ２と、回折格子３と、集光レンズ４と、上述した偏向素子として機能するＭＥＭＳミラーアレイ５とがこの順番でＺ軸に沿って配列されたものである。
【００２１】
光ファイバアレイ１は、各々の光軸をＺ軸方向に沿わせたＮ＋１本の光ファイバをＺ軸と直交するＹ軸の方向に並設し、そのうちの１本を入力ポート、他を出力ポート、または、１本を出力ポート、他を入力ポートとする。これにより、１ｘＮのＤｒｏｐ型ＷＳＳまたはＮｘ１のＡｄｄ型ＷＳＳとして使用することができる。なお、図１，図２においては、光ファイバアレイ１は、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂ〜１ｅとを備えたＤｒｏｐ形ＷＳＳの場合を例に説明する。
【００２２】
このような光ファイバアレイ１は、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅのＸ軸方向の位置が、集光レンズ４の光軸からΔＸだけずれるように配置されている。ここで、Ｘ軸とは、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸である。
【００２３】
マイクロレンズアレイ２は、複数のマイクロレンズ２ａ〜２ｅをＹ軸の方向に並設したものである。このようなマイクロレンズアレイ２は、図１に示すように光ファイバアレイ１に対してＺ軸方向の正の側に、各マイクロレンズ２ａ〜２ｅが対応する光入出力ポートと対向するように配設される。各マイクロレンズ２ａ〜２ｅは、それぞれに対応する光入出力ポートの光ファイバ１ａ〜１ｅと共に、光コリメータとして機能する。
【００２４】
回折格子３は、入射光を空間的に所定の周波数帯域毎に所定のチャネルに分波する公知の回折格子から構成される。本実施の形態において、回折格子３は、入射光をＸ軸方向に分波する。
【００２５】
集光レンズ４は、焦点距離ｆの公知の凸レンズから構成され、Ｚ軸方向において回折格子３とＭＥＭＳミラーアレイ５との間に配設される。
【００２６】
ＭＥＭＳミラーアレイ５は、図１〜図３および図４Ａ〜図４Ｃに示すように、例えばシリコン基板などから構成され、長辺がｘ軸、短辺がこのｘ軸と直交するｙ軸に平行な平面視略矩形の電極基板５１と、ｘ軸およびｙ軸に直交するｚ軸の方向に電極基板５１から離間して電極基板５１と略平行に対向配置され、例えばＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板などから構成される電極基板５１と同等の平面形状のミラー基板５２とを備えている。このようなＭＥＭＳミラーアレイ５は、ミラー基板５２の一方の面が集光レンズ４の焦点面に位置するように集光レンズ４と対向配置されている。このミラー基板５２における集光レンズ４と対向配置された側の面を「上面」と言う。
なお、ＭＥＭＳミラーアレイ５の構成をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる座標系、波長選択型光スイッチの構成をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる座標系で説明するが、これらは同一であってもよいことは言うまでもない。
【００２７】
電極基板５１は、ミラー基板５２と対向する面上に、ｘ軸方向に複数の電極５１ａが配設されている。これらの電極５１ａのうちｘ軸方向の最も負の側に位置する電極５１ａの隣には、ミラー基板５２に向かって突出した突起５１ｂが形成されている。
【００２８】
ミラー基板５２は、長辺がｘ軸に平行な平面視略矩形の開口が形成されており、その開口内には、ｘ軸方向にミラーピッチＰｃｈで均等に配列された平面視略矩形の複数のミラー５２ａが形成されている。このミラー５２ａは、可撓性を有するばね（図示せず）によりミラー基板５２に連結されており、これによりｘ軸およびｙ軸回りに回動可能にとなっている。本実施の形態において、各ミラー５２ａの中心（ｙ軸方向の長さの中点）は、ｘ軸に沿った同一直線上に位置している。
【００２９】
複数のミラー５２ａのうち、ｘ軸方向の最も負の側に位置するミラー５２ａ’を除くミラー５２ａは、電極基板５１上に設けられた少なくとも１つの電極５１ａと対向配置されており、この電極５１ａとともに１つのＭＥＭＳミラー素子５３を構成する。
また、ｘ軸方向の最も負の側に位置するミラー５２ａ’は、電極基板５１上に設けられた突起５１ｂと対向配置されており、この突起５１ｂとともにアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４を構成している。そのミラー５２ａ’の上面には、アライメントパタン６が形成されている。
【００３０】
ここで、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａは、その上面に、例えば金やアルミなどの高い反射率を有する材料が全体に亘って形成されている。このようなミラー５２ａは、対向配置された電極５１ａに電圧を印加することで生じる静電引力によって、ｘ軸およびｙ軸回りに回動させられる。したがって、ミラー５２ａをｘ軸回りに回動させると、ミラー５２ａに入射してそのミラー５２ａの上面により反射された反射光の光軸がｙ軸方向に変化する。また、ミラー５２ａをｙ軸回りに回動させると、ミラー５２ａの上面による反射光の光軸がｘ軸方向に変化する。
なお、各ＭＥＭＳミラー素子５３におけるばねの構造や配置については、例えば特許文献３に記載されているので、本明細書ではさらなる詳細な説明を省略する。また、ＭＥＭＳミラー素子５３の駆動機構は、上述した平行平板型に限定されず、例えば、垂直櫛歯構造などを適用することもできる。また、アッテネーションレベルの制御としては、ｙ軸回りの回動に限定されず、ｘ軸回りの回動によって制御するようにしてもよい。
【００３１】
また、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４の突起５１ｂは、電極基板５１上のミラー５２ａ’と対向する位置、具体的には、ミラー５２ａ’の回動中心を除く位置に配設される。例えば、突起５１ｂのｚ軸方向の長さ（電極５１ａの表面からの高さ）が、電極基板５１とミラー基板５２との距離よりも長く形成されている場合、ＭＥＭＳミラーアレイ５を組み立てて、電極基板５１とミラー基板５２とを所定の距離に対向配置した際、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、突起５１ｂの開放端がミラー５２ａ’の下面に接触してそのミラー５２ａ’を押圧するので、ミラー５２ａ’が所定の角度に傾くこととなる。そこで、突起５１ｂの長さおよび電極基板５１上の位置は、ミラー５２ａ’に入射した光を反射させて、この反射光を出力させるポートの位置に応じて適宜設定される。本実施の形態において、突起５１ｂは、図１に示すように、入力ポート１ａから入力されアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４に導入された光が、再び入力ポート１ａから出力されるように、ミラー５２ａ’がｙ軸回りに所定の角度だけ回動するように、その位置および長さが設定されている。
【００３２】
なお、突起５１ｂのｚ軸方向の長さは、必ずしも電極基板５１とミラー基板５２との距離より長くする必要はない。例えば、突起５１ｂの表面が絶縁体で覆われていない場合、アライメントパタン６が形成されているミラー５２ａ’に、設計した最大回転角度を超えて回動するレベルの電圧を印加することにより、ミラー５２ａ’を意図的にプルインさせ、突起５１ｂと固着させて、ミラー５２ａ’がｙ軸回りに所定の角度だけ傾くようにすることも可能である。この場合、ミラー５２ａ’が所定の角度に傾いたときに突起５１ｂが接触すればよいため、突起５１ｂのｚ軸方向の長さは、電極基板５１とミラー基板５２との距離より短くすることができる。
【００３３】
アライメントパタン６は、例えば金やアルミなど周囲の材料よりも反射率が高い材料からなり、例えば菱形に形成されている。この菱形は、図５に示すように、その対角線の一方がｘ軸、他方がｙ軸に平行で、これらの対角線の交点に対して点対称に形成されている。また、そのｘ軸に平行な対角線は、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と同一直線上に位置している。なお、ミラー５２ａの上面におけるアライメントパタン６の周囲には、このアライメントパタン６よりも反射率が低い低反射領域６ａが形成されている。この低反射領域６ｂは、例えばＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｃｒなどアライメントパタン６よりも低い反射率を有する材料で形成されている。
なお、アラインメントパタン６は、必ずしも周囲の材料よりも反射率が高い材料からなる必要はなく、周囲の材料よりも反射率が低い材料でパターン形成してもよい。この場合、アライメントパタン６の周囲には、のような反射率が高い材料で高反射率領域を形成すれば、ｙ軸に沿ってｘ軸方向の幅が変化するため、先に示した高反射率材料からなるアラインメントパタン６と同様の効果が得られる。
【００３４】
このようなＭＥＭＳミラーアレイ５は、特許文献１−３および非特許文献１に記載された公知のＭＥＭＳ技術やフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。なかでも、突起５１ｂについては、例えば、非特許文献１に記載されている駆動電極を作成するメッキ工程により、駆動電極とともに作成することができる。突起５１ｂのｚ軸方向の長さが駆動電極５１ａより高くなる場合は、駆動電極５１ａをメッキ工程で形成した後に、電極基板５１全体をフォトレジストやポリイミドからなる有機膜で覆い、その有機膜が駆動電極５１ａの表面から所定の高さを有する膜厚となるように形成する。このような成膜は、スピンコート法などの公知の技術で可能である。次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて上記の有機膜をパターニングし、突起を形成する箇所の有機膜を取り除き、メッキの鋳型を形成する。続いて、有機膜を除去した箇所をメッキで埋め込み、最後に公知のフォトリソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いて、鋳型である有機膜層を除去することにより、駆動電極５１ａより所定の高さだけ突き出した突起を形成することができる。
また、厚膜のレジストやポリイミド、シリコンを高アスペクト比でエッチングする技術、Ｘ線リソグラフィとメッキを組み合わせたＬＩＧＡプロセス、他成分ガラスの陽極接合等により、作成することもできる。
また、アライメントパタン６は、公知のフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。本実施の形態において、アライメントパタン６は、ミラー５２ａ’の上面に高い反射率を有する材料を菱形に配置することによって形成される。この場合、アライメントパタン６は、その高い反射率を有する材料が配置された領域から構成され、低反射領域６ｂは、ミラー５２ａの下地、すなわちその高い反射率を有する材料が配置されていない、ミラー基板５２の構成材料が露出した領域から構成される。なお、アライメントパタン６の製造方法はこれに限定されず、各種方法を定義自由に適用することができる。例えば、金やアルミなどの高い反射率を有する材料が全体に亘って形成されたミラー５２ａの上面に、上述した低い反射率を有する材料を所定のパタンで形成することにより製造してもよい。
【００３５】
＜波長選択型光スイッチの動作＞
このような波長選択型光スイッチにおいて、所定の周波数帯域毎に所定のチャネル数だけ波長分離されたＷＤＭ信号光がファイバアレイ１の入力ポート１ａに入力されると、そのＷＤＭ信号光は、マイクロレンズ２ａにより平行光とされて回折格子３に到達し、この回折格子３を通過する際に周波数に応じてＸ軸方向に分波され、集光レンズ４により互いに平行な光軸を有する信号光群となり、ＭＥＭＳミラーアレイ５上にビームウェストを形成する。したがって、分波された信号光のビームウェストの配列と、各周波数帯域に対応して適切なピッチでｘ軸方向に配列された各ＭＥＭＳミラー素子５３およびアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４とが空間的に一致している状態で、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａをｘ軸およびｙ軸回りに所定の角度だけ傾動させると、そのミラー５２ａに到達した信号光は、このミラーの角度に応じて反射され、集光レンズ４により収束されて回折格子３により合波された後、その少なくとも一部がマイクロレンズ２ｂ〜２ｅにより収束されて何れかの出力ポート１ｂ〜１ｅより出力されるか、または、マイクロレンズ２ｂ〜２ｅに到達しない。
【００３６】
ここで、図１に示すように、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅの光軸は、Ｘ軸方向において、集光レンズ４の光軸およびＭＥＭＳミラーアレイ５のｘ軸方向における中央に位置するＭＥＭＳミラー素子５３の回動軸の交点からΔＸだけずれるように設定されている。これにより、入力ポート１ａから入射された信号光は、ミラー５２ａ，５２ａ’の法線に対して斜めに入射されることになる。
【００３７】
このとき、ＭＥＭＳミラー素子５３では、電極５１ａに駆動電圧を印加していないと、ミラー５２ａで反射された光が、図１の点線で示す方向に進み、出力ポート１ｂ〜１ｅには結合されない。電極５１ａに駆動電圧を印加して、ミラー５２ａをＹ軸に対して反時計回りに回動させてゆくと、ミラー５２ａで反射された光は、出力ポート１ｂ〜１ｅに結合してゆき、光透過率が増大してゆくこととなる。
【００３８】
一方、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４では、ミラー５２ａ’により反射された光が入力ポート１ａに結合するように、突起５１ｂによりミラー５２ａ’が所定の角度に傾向させられている。したがって、ＭＥＭＳミラー素子５３の電極５１ａに駆動電圧を印加しているか否かに関わらず、ミラー５２ａで反射された光は、入力ポート１ａに結合することとなる。これにより、波長選択型光スイッチを組み立てる際、駆動電圧を供給しなくても、後述するＭＥＭＳミラーアレイ５のアライメントを行うことができる。
【００３９】
＜アライメント方法＞
次に、図６，図７を参照して、ＭＥＭＳミラーアレイ５と光学系とのアライメント方法を説明する。
【００４０】
まず、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＸ軸方向およびＹ軸方向のアライメントを行うには、図６に示すように、入力光ファイバ１ａに対してＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）による広帯域光（以下、「ＡＳＥ光」と言う。）や所定の波長帯域の光を出力する光源７と、ＭＥＭＳミラーアレイ５を保持するホルダならびにこのホルダをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させるステージを備えた調心ステージ８と、その入力光ファイバ１ａから出力される光のスペクトルを測定するスペクトルアナライザ９とを用意する。
【００４１】
次に、Ｘ軸方向のアライメントを行うために、図７に示すように、光源７からＡＳＥ光を波長選択型光スイッチに入力し、ＭＥＭＳミラー素子５３からの反射光のスペクトルをスペクトルアナライザ９により観測する（ステップＳ１）。このとき、光源７から入力ポート１ａを介して入力されたＡＳＥ光は、マイクロレンズアレイ２を介して回折格子３に入射し、この回折格子３によって周波数分離され、Ｘ軸に平行な帯状の光となってＭＥＭＳミラーアレイ５のＭＥＭＳミラー素子５３およびアライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４に照射される。上述したように、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４のミラー５２ａ’は、突起５１ｂによって、集光レンズ４を介して入射する光を入力ポート１ａに向けて反射する角度に傾けられている。一方、ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａは、電極５１ａに電圧が印加されていないので、図１の点線で示すように、集光レンズ４を介して入射した光を反射させた反射光が、入力ポート１ａおよび出力ポート１ｂ〜１ｅに結合されない角度となっている。したがって、ＭＥＭＳミラーアレイ５に照射された帯状の光のうち、ミラー５２ａ’による反射光だけが、集光レンズ４、回折格子３およびマイクロレンズアレイ２を介して、入力ポート１ａに入射するので、光スペクトルアナライザ９では、その反射光の光スペクトル形状が観測されることとなる。
【００４２】
光スペクトルアナライザ９では、周波数軸と光強度軸とから構成される座標平面上において、アライメント用ＭＥＭＳミラー素子５４によって反射される光の周波数にピークを持つ矩形状のスペクトル形状が観測される。この矩形状のスペクトルは、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＸ軸方向に移動させると、周波数軸方向に移動する。したがって、矩形状のスペクトルの中央が所望する周波数位置に一致するように、調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５をＸ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向のＭＥＭＳミラーアレイ５の位置を調整する（ステップＳ２）。これにより、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＸ軸方向のアライメントが完了する。
なお、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向のアライメントは、上述したように反射光のスペクトル形状を観測し、その通過帯域が広くなるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向の位置を調整することにより行うことができる。このとき、一般的に波長選択スイッチの光学系において、信号光のビーム径は、通過帯域を確保するために、Ｘ軸方向に小さく絞られている、すなわち、Ｙ軸方向のビーム径がＸ軸方向のビーム径よりも大きくされている。したがって、上述したように反射光の通過帯域が広くなるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＺ軸方向の位置を調整することにより、信号光のＹ軸方向のビーム径も自ずと最良点にアライメントされることとなる。
【００４３】
Ｘ軸方向のアライメントを完了すると、Ｙ軸方向のアライメントを行うために、光源７から入力光を入力ポート１ａに入力させ、光スペクトルアナライザ９によりアライメントパタン６によって反射された反射光の光スペクトル形状を観察しながら、その反射光の周波数帯域の幅（以下、「帯域幅」と言う。）が極大となるように調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を調整する（ステップＳ３）。このとき、光源７からは、ＡＳＥ光に替えて、所定の周波数帯域毎に所定のチャネル数だけ波長分離されたＷＤＭ信号光が入力される。この信号光には、アライメントパタン６が形成されたミラー５２ａ’の位置に対応する周波数帯域が含まれている。このような信号光は、回折格子３によって周波数分離され、集光レンズ４を介してそのアライメントパタン６上に、長軸がＹ軸方向に沿い、短軸がＸ軸上に位置する楕円状のビームウェストを形成する。このビームウェストを形成した入力光はアライメントパタン６により反射され、この反射光が集光レンズ４、回折格子３およびマイクロレンズアレイ２を介して入力ポート１ａに入射し、光スペクトルアナライザ９によってその光スペクトル形状が出力される。光スペクトルアナライザ９では、周波数軸と光強度軸とから構成される座標平面上において、アライメントパタン６によって反射された光の周波数にピークを持つスペクトル形状となって観測される。そこで、このスペクトル形状に基づいて、アライメントパタン６からの反射光の帯域幅が最大となるように、そのスペクトル形状を観察しながらＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向のアライメントを行う。
このようなＹ軸方向のアライメントを行う原理について、図８を参照して説明する。なお、図８は、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させたときの、ビームウェストとアライメントパタン６との位置関係、このときの各波長の光強度および帯域幅を示すグラフである。
【００４４】
ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させると、アライメントパタン６に照射されるビームウェストの位置関係に伴って、そのアライメントパタン６による反射光のスペクトル形状が変化する。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストのＸ軸方向における長さの変化に伴って、そのアライメントパタン６による反射光の帯域幅が変化する。これは、回折格子３による波長分離方向がＸ軸方向であるので、反射光の帯域幅がアライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さに依存するためである。なお、アライメントパタン６に照射されるビームウェストの面積の変化に伴って、そのアライメントパタン６による反射光の光強度も変化する。
【００４５】
図８に示すように、例えば、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン６のｘ軸に平行な対角線上に位置する場合、そのビームウェストＢは、ほとんど全ての領域（領域６−２）がアライメントパタン６に照射される。この場合において、光スペクトルアナライザ９により測定される反射光のスペクトル形状６−２’は、領域６−２のＸ軸方向の長さに対応する帯域幅に亘って所定の光強度を示すものとなる。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さが極大となるので、反射光の帯域幅（ｗ２，６−２”）も極大となる。なお、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢの面積も極大となるので、上述した反射光のスペクトル形状６−２’は、その帯域幅に亘って高い値を示すものとなっている。
【００４６】
一方、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン６のｘ軸に平行な対角線上に位置しない場合、そのビームウェストＢは、一部がアライメントパタン６に照射され（領域６−１，６−３）、残りが低反射領域６ａを含むアライメントパタン６以外の領域に照射される。この場合においても、光スペクトルアナライザ９により測定される反射光のスペクトル形状６−１’、６−３’は、領域６−１，６−３のＸ軸方向の長さに対応する帯域幅に亘って所定の光強度を示すものとなる。このとき、アライメントパタン６に照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さは、上述した領域６−２の場合よりも小さくなるので、反射光の帯域幅（ｗ１，６−１”；ｗ３，６−３”）も、領域６−２の場合よりも小さくなる。
【００４７】
上述したように、菱形のアライメントパタン６における一方の対角線は、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と、ｘ軸に平行な同一直線上に位置するように形成されている。このため、アライメントパタン６による反射光の帯域幅が極大になるとき、すなわち、その一方の対角線がＸ軸上に位置するとき、ＭＥＭＳミラーアレイ５に含まれる各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心も、Ｘ軸上に位置することとなる。そこで、本実施の形態では、調心ステージ８によりＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させ、スペクトルアナライザ９によりこのときの波長スペクトル形状における帯域幅を観察し、この帯域幅が最大となるようにＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を調整することにより、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向のアライメントを実現することができる。
【００４８】
Ｙ軸方向のずれ量と帯域幅の変化との関係は、アライメントパタン６の形状とアライメントパタン６に照射される光ビームのプロファイルに依存する。本実施の形態においては、アライメントパタン６が菱形に形成されており、かつ、このアライメントパタン６に照射されるビームウェストのビームプロファイルが楕円形であるので、ＭＥＭＳミラーアレイ５をＹ軸方向に移動させたとき、アライメントパタン６に照射されるビームプロファイルにおけるＸ軸方向の長さの変化は、急峻なものとなる。このため、図８の符号αで示す曲線のように、帯域幅の変化も急峻なものとなる。具体的には、アライメントパタン６の一方の対角線がＸ軸上に位置したときが極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれてその極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に下に凸の二次関数のように減少する、いわゆる裾広がり状に変化することとなる。このように、帯域幅が極大値に向かって鋭く変化するので、その極大値を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ミラー５２’の下面を押圧する突起５１ｂを備えることにより、この突起５１ｂによりミラー５２’が予め所定の角度に傾向しているので、そのミラー５２’を所定の角度に傾向させるための駆動電圧を供給しなくてもＭＥＭＳミラーアレイ５のアライメントを行うことができる。この結果、簡易な装置構成でアライメントを容易に行うことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、突起５１ｂにより、ミラー５２ａ’をｙ軸回りに傾ける場合を例に説明したが、ミラー５２ａ’を傾ける方向はｙ軸回りに限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、突起５１ｂを、ミラー５２ａ’の回動中心を通るｘ軸およびｙ軸に沿った直線上を除く位置に設けることにより、ミラー５２ａ’をｘ軸およびｙ軸に対して斜めに傾けるようにしてもよい。これにより、ＭＥＭＳミラー素子が２次元的に配列されたＭＥＭＳミラーアレイを用いた場合であっても、ミラー５２ａ’による反射光を所望するポートに結合させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、１つの突起５１ｂを設ける場合を例に説明したが、その突起５１ｂの数量は１つに限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、２つの突起５１ｂ−１，５１ｂ−２を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、菱形のアライメントパタン６を設ける場合を例に説明したが、そのアライメントパタン６と同様、Ｘ軸上に位置するときにアライメントパタンやこのアライメントパタンの周囲による反射光の帯域幅がピークとなるアライメントパタンであるならば、その形状は菱形に限定されず、適宜自由に設定することができる。言い換えると、Ｘ軸方向に平行な所定の軸から離れるにつれて波長分離方向の長さが短くなる形状であれば、アライメントパタンの形状を適宜自由に設定することができる。その変形例について以下に示す。
【００５３】
＜第１の変形例＞
図１１に示すアライメントパタン１０は、周囲よりも低い反射率の材料から構成され、菱形に形成されている。この菱形のアライメントパタン１０における一方の対角線は、ｘ軸に平行に形成されるとともに、各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心と同一直線上に位置するように形成されている。また、アライメントパタン１０の周囲には、アライメントパタン１０よりも反射率が高い材料から構成される矩形の高反射領域１０ａが形成されている。このような構成を採ることによっても、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させると、アライメントパタン１０に照射されるビームウェストの位置関係に伴って、反射光のスペクトル形状が変化する。このとき、アライメントパタン１０に照射されるビームウェストのＸ軸方向における長さの変化に伴って、反射光の帯域幅も変化する。
【００５４】
例えば、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン１０におけるｘ軸に平行な対角線上に位置する場合、ビームウェストＢの外縁部（領域１０−２）のみが高反射領域１０ａに照射される。このため、その高反射領域１０ａによる反射光のスペクトル形状１０−２’は、ビームウェストＢの周波数帯域における中央部において光強度が検出されず、その中央部の両脇に光強度が検出される２つの山状のプロファイルとなる。このとき、高反射領域１０ａに照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さが極小となるので、反射光の帯域幅も極小となる。
一方、ビームウェストＢの短軸が、菱形に形成されたアライメントパタン１０におけるｘ軸に平行な対角線上に位置しない場合、そのビームウェストＢは、外縁部以外の部分も高反射領域１０ａに照射される（領域１０−１，１０−３）。このため、反射光のスペクトル形状１０−１’、１０−３’は、スペクトル形状１０−２’の場合よりも、ビームウェストＢの周波数帯域における中央部寄りに光強度が検出されることとなる。このとき、高反射領域１０ａに照射されるビームウェストＢのＸ軸方向の長さは、上述した領域１０−２の場合よりも大きな値となるので、反射光の帯域幅もその領域１０−２の場合よりもよりも大きな値となる。
【００５５】
したがって、光スペクトルアナライザ９により測定される高反射領域１０ａによる反射光の帯域幅は、図１１の符号βで示す曲線のように、アライメントパタン１０の一方の対角線がＸ軸上に位置したときが極小となり、この極小値からＹ軸方向の正負それぞれの側に上に凸の二次関数のように増大することとなる。言い換えると、図６の符号αで示したアライメントパタン６による反射光の帯域幅と上下逆の曲線を描くように変化する。このように帯域幅が極小値に向かって鋭く変化するので、その極小値を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５６】
＜第２の変形例＞
また、図１２に示すアライメントパタン１１は、周囲よりも高い反射率の材料から構成され、五角形に形成されている。このアライメントパタン１１の周囲には、アライメントパタン１１よりも低い反射率の材料から構成された矩形の低反射領域１１ａが形成されている。このような構成を採ると、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させたとき、光スペクトルアナライザ９により測定されるアライメントパタン１１による反射光の帯域幅は、図１２の符号γで示す曲線のように、アライメントパタン１１に照射されるビームウェストのＸ軸方向の長さが極大となるときに極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれて、その極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に非対称に減少することとなる。このように、アライメントパタンをＸ軸に対称な形状とすることによっても、帯域幅が極大に向かって鋭く、かつ、Ｙ軸方向に非対称に変化するので、その極大を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５７】
＜第３の変形例＞
また、図１３に示すアライメントパタン１２は、周囲よりも高い反射率の材料から構成され、半円形またはかまぼこ型に形成されている。このアライメントパタン１１の周囲には、アライメントパタン１２よりも低い反射率の材料から構成された矩形の低反射領域１２ａが形成されている。このような構成を採ると、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置を変化させたとき、光スペクトルアナライザ９により測定されるアライメントパタン１２による反射光の帯域幅は、図１３の符号γで示す曲線のように、アライメントパタン１２に照射されるビームウェストのＸ軸方向の長さが極大となるときが極大となり、Ｙ軸方向のずれが大きくなるにつれてその極大からＹ軸方向の正負それぞれの側に非対称に減少することとなる。このようにＹ軸に非対称な形状とすることによっても、帯域幅が極大に向かって鋭く変化するので、その極大を容易に識別することが可能となり、結果として、ＭＥＭＳミラーアレイ５のＹ軸方向の位置についてより正確なアライメントを実現することができる。
【００５８】
なお、上述したアライメントパタン１０〜１２は、ビームウェストの短軸が、各アライメントパタンが形成されたミラー５２ａの中心を通るときに、そのアライメントパタンによる反射光の帯域幅が最大または最小となるように形成されることは言うまでもない。このとき、ＭＥＭＳミラーアレイ５に含まれる各ＭＥＭＳミラー素子５３のミラー５２ａの中心は、アライメントパタン１０〜１２が形成されたミラー５２ａの中心と同一直線上に位置するように形成されている。
【００５９】
また、本実施の形態では、ｘ軸方向に配列された複数のＭＥＭＳミラー素子のうち、一端のＭＥＭＳミラー素子にアライメントパタン６を設ける場合を例に説明したが、ＭＥＭＳミラーアレイ５に設けられたＭＥＭＳミラー素子５３であるならばアライメントパタン６を設ける位置は端部のＭＥＭＳミラー素子５３に限定されず、適宜自由に設定することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、アライメントパタンをＭＥＭＳミラー素子５４に設ける場合を例に説明したが、そのアライメントパタンを設ける位置はＭＥＭＳミラー素子５４に限定されず、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイ５の基部５１に設けるようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ミラー５２ａの表面に高反射領域または低反射領域からなるアライメントパタンと、この周囲に設けられた高反射領域または低反射領域とを備える場合を例に説明したが、Ｙ軸上に帯域幅のピークが形成されるのであればアライメントパタン等の構成はそのような構成に限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、全面が高反射領域からなるミラー５２ａの外形自体を、上述したような菱形や五角形などに形成するようにしてもよい。また、ミラー５２ａに開口を設け、この開口を低反射領域として用いるようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラーアレイ５に適用した場合を例に説明したが、例えば透過型および反射型液晶スイッチアレイなど、他の微小スイッチアレイを用いたＷＳＳにも適用することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー素子５３が一次元に配列されたＭＥＭＳミラーアレイ５について説明したが、二次元に配列されたＭＥＭＳミラーアレイについても適用できることは言うまでもない。この場合、回折格子により分波されたチャネルの何れかの位置に上述したアライメントパタンを配置することにより、本実施の形態と同等の作用効果を実現することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、波長選択型光スイッチに適用した場合を例に説明したが、波長分離された入力光を偏向する素子やこの素子を備える光学系であるならば、適宜自由に適用できることは言うまでもない。また、その素子は、所定の軸回りに回動可能であるか否かを問わず、適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、波長分離された入力光を偏向する素子やこの素子を備える各種光学系に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…光ファイバアレイ、１ａ…入力ポート、１ｂ〜１ｅ…出力ポート、２…マイクロレンズアレイ、２ａ〜２ｅ…マイクロレンズ、３…回折格子、４…集光レンズ５…ＭＥＭＳミラーアレイ、６，１０〜１２…アライメントパタン、６ａ，１１ａ，１２ａ…低反射領域、１０ａ…高反射領域、６−１〜６−３，１０−１〜１０−３…領域、６−１’〜６−３’，１０−１’〜１０−３’…スペクトル形状、６−１”〜６−３”，ｗ１〜ｗ３…帯域幅、７…広帯域光源、８…調心ステージ、９…スペクトルアナライザ、４１…第１レンズ、４２…第２レンズ、４３…回折格子、５１…電極基板、５１ａ…電極、５１ｂ，５１ｂ−１，５１ｂ−２…突起、５２…ミラー基板、５２ａ，５２ａ’…ミラー、５３…ＭＥＭＳミラー素子、５４…アライメント用ＭＥＭＳミラー素子、Ｂ…ビームウェスト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、
この第１の基板と対向配置され、前記ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、
前記ミラーの少なくとも１つの前記第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、
前記第２の基板上に設けられ、前記アライメントパタンが設けられた前記ミラーの他方の面を押圧する突起と
を備えることを特徴とするミラーアレイ。
【請求項２】
前記突起は、前記ミラーの回動中心を除く位置に当接する
ことを特徴とする請求項１記載のミラーアレイ。
【請求項３】
前記ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、
前記アライメントパタンは、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて前記波長分離方向の幅が変化しかつ前記第１の軸上に前記波長分離方向の幅の極値を有する
ことを特徴とする請求項１記載のミラーアレイ。
【請求項４】
基板と、
この基板から離間して、回動可能に支持された板状のミラーと、
前記基板上に設けられ、前記ミラーの前記基板と対向する一方の面を押圧する突起と、
前記ミラーの他方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと
を備えることを特徴とするミラー素子。
【請求項５】
複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、前記ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、前記ミラーの少なくとも１つの前記第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、前記第２の基板上に設けられ、前記アライメントパタンが設けられた前記ミラーの他方の面を押圧する突起とを備えたミラーアレイのアライメント方法であって、
前記ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、
波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて前記波長分離方向の幅が変化しかつ前記第１の軸上に前記波長分離方向の幅の極値を有する前記アライメントパタンに対して前記第１の軸方向に波長分離された光を照射する第１のステップと、
前記アライメントパタンからの反射光の周波数帯域の幅を測定し、この幅が極値となるように前記第１の軸に直交し、前記入力光の光軸と交わる第２の軸の方向における前記ミラーアレイの位置を調整する第２のステップと
を有することを特徴とするミラーアレイのアライメント方法。
【請求項１】
複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、
この第１の基板と対向配置され、前記ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、
前記ミラーの少なくとも１つの前記第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、
前記第２の基板上に設けられ、前記アライメントパタンが設けられた前記ミラーの他方の面を押圧する突起と
を備えることを特徴とするミラーアレイ。
【請求項２】
前記突起は、前記ミラーの回動中心を除く位置に当接する
ことを特徴とする請求項１記載のミラーアレイ。
【請求項３】
前記ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、
前記アライメントパタンは、波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて前記波長分離方向の幅が変化しかつ前記第１の軸上に前記波長分離方向の幅の極値を有する
ことを特徴とする請求項１記載のミラーアレイ。
【請求項４】
基板と、
この基板から離間して、回動可能に支持された板状のミラーと、
前記基板上に設けられ、前記ミラーの前記基板と対向する一方の面を押圧する突起と、
前記ミラーの他方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと
を備えることを特徴とするミラー素子。
【請求項５】
複数の板状のミラーが配列され、当該ミラーを回動可能に支持する第１の基板と、この第１の基板と対向配置され、前記ミラーと対向する位置に少なくとも１つの電極が設けられた第２の基板と、前記ミラーの少なくとも１つの前記第２の基板と対向しない一方の面に設けられ、周囲と異なる反射率を有するアライメントパタンと、前記第２の基板上に設けられ、前記アライメントパタンが設けられた前記ミラーの他方の面を押圧する突起とを備えたミラーアレイのアライメント方法であって、
前記ミラーは、波長に応じて分離された入力光を偏向するミラーであり、
波長分離方向に平行な所定の第１の軸から、この第１の軸と直交しかつ入力光の光軸と交わる第２の軸に沿って離れるにつれて前記波長分離方向の幅が変化しかつ前記第１の軸上に前記波長分離方向の幅の極値を有する前記アライメントパタンに対して前記第１の軸方向に波長分離された光を照射する第１のステップと、
前記アライメントパタンからの反射光の周波数帯域の幅を測定し、この幅が極値となるように前記第１の軸に直交し、前記入力光の光軸と交わる第２の軸の方向における前記ミラーアレイの位置を調整する第２のステップと
を有することを特徴とするミラーアレイのアライメント方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−８３８５５（Ｐ２０１３−８３８５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４６４５（Ｐ２０１１−２２４６４５）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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