專利名稱：光部件及可動反射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)從第1光程向第2光程傳播的光的功率的光部件，以及在其光部件中被使用的可動反射裝置。
背景技術(shù)：
在光通信中，常常使用用于調(diào)節(jié)光信號的功率的光部件，例如可變光衰減器和光開關(guān)。這樣的光部件的一例，除C.Marxer撰寫的文獻外，還在“Micro-Opto-Mechanical 2x2 Switch for Single ModeFibers based on Plasma-Etched Silicon Mirror and ElectrostaticActuation”(preceding 11thIEEE Workshop onMicro-Electro-Mechanical System，1998年，233～237頁中)被公布。在該光部件中，通過在兩個光波導路徑之間的光程上配置反射鏡，并使該反射鏡移動，使發(fā)射光通量變化，這樣調(diào)節(jié)從一方的光波導通路向另一方的光波導通路傳播的光功率。
圖1是表示使用反射鏡的可變光衰減器的一例的概略平面圖?？勺児馑p器50具有平面光波電路(Planar Lightwave CircuitPLC)10，反射鏡20和反射鏡驅(qū)動裝置30。PLC10中的光波導通路11和12具有對于平面13鏡面對稱地被配置的端部。這些端部具有在同一平面上被對齊的端面11a和12a。反射鏡20具有與這些端面11a和12a平行的反射面20a。反射鏡驅(qū)動裝置30能夠沿著用箭頭32和33表示的方向使反射鏡20移動。來自光波導通路11的光若入射到反射面20a，那么就向光波導通路12反射。由此，光從光波導通路11傳播到光波導通路12。另一方面，當來自光波導通路11的光沒有入射到反射面20a的場合，該光沒有入射到光波導通路12。
如圖1所示那樣，反射面20a具有像伴隨反射鏡20的移動橫穿平面13那樣移動的邊緣20b。在邊緣20b中，由于繞射現(xiàn)象，入射光向各種方向被散射。為此，來自光波導通路11的光的一部分返回到光波導通路11，在光波導通路11內(nèi)再傳播。該光是向光波導通路11的返回(反饋)光。這樣的返回光往往使在光波導通路11內(nèi)傳播的信號光波形失真，引起通信錯誤。
因此，本發(fā)明將在調(diào)節(jié)從第1光程向第2光程傳播的光的功率的光部件中減小向第1光程的返回光作為課題。
圖2表示圖1所示的可變光衰減器50的反射鏡邊緣20b的位置和耦合效率的關(guān)系。當反射鏡邊緣位置是0μm時，邊緣20b位置在光波導通路11和12之間的平面13上。在圖2中實線表示從光波導通路11向光波導通路12行進的光的耦合效率，點劃線表示從光波導通路11向光波導通路11返回的光的耦合效率，雙點劃線表示從光波導通路12向光波導通路12返回的光的耦合效率。在圖2中，點劃線和雙點劃線重疊。如圖2所示那樣，在可變光衰減器50中，向光波導通路11和12的返回光的耦合效率大。因此，光波導通路中的信號光的波形比較容易失真。
作為防止信號光波形的失真的方法，人們考慮到，如圖3所示那樣，將單向波導管(isolator)51和52連接到光波導通路11和12。若在光波導通路11中傳播的信號光55通過反射鏡20被反射，那么就入射到光波導通路12，并在光波導通路12內(nèi)傳播。向通過在反射鏡20的邊緣20b的繞射產(chǎn)生的光波導通路11的返回光56通過被連接到光波導通路11的單向波導管51被遮斷。另外，被連接到光波導通路12的單向波導管52遮斷來自被連接到可變光衰減器50的外部設(shè)備的返回光57，防止向可變光衰減器50的入射。因此，也防止從光波導通路12向光波導通路12的返回光的發(fā)生。此外，返回光的耦合效率的典型的容許值是-45dB，但根據(jù)可變光衰減器所使用的系統(tǒng)不同，容許值也不相同。
若如上述那樣使用單向波導管，那么能夠在使用可變光衰減器的光通信系統(tǒng)內(nèi)抑制返回光給信號光帶來的影響。但是，由于產(chǎn)生將單向波導管連接到光波導通路的必要，因此在系統(tǒng)的構(gòu)造變得麻煩的同時，也增加系統(tǒng)的制造成本。因此，已設(shè)計出能減小返回光的其它的光部件和反射鏡。

發(fā)明內(nèi)容
在一個側(cè)面，本發(fā)明涉及具備具有第1光軸的第1光程，具有與第1光軸非平行的第2光軸的第2光程，以及橫穿第1光軸和第2光軸形成的角度的等分線并移動的反射鏡的光部件。在反射鏡的表面，設(shè)置了在從第1光程接收光時使該光向第2光程反射的反射部分。
反射部分可以具有包含被配置在對于等分線實質(zhì)上垂直的平面上的直線部分的邊緣。直線部分對于包含第1和第2光軸的平面的法線傾斜。希望直線部分和法線形成的銳角大于等于5°?；蛘撸瓷洳糠挚梢跃哂邪慌渲迷趯τ谏鲜龅确志€實質(zhì)上垂直的平面上的曲線部分的邊緣。
除此以外，反射部分還具有包含被配置在對上述的等分線實際上垂直的平面上的部分的邊緣，在該部分中，可以在用下述的式子Rav(X)＝∫R(X，Y)·Ф(Y)dY/∫Ф(Y)dY(此處，X是沿著包含第1和第2光軸的平面和反射部分之間的交線延伸的X軸方向的坐標，Y是在反射部分上與X軸垂直延伸的Y軸方向的坐標，R(X，Y)是XY平面上的反射率分布，Ф(Y)是從第1光程入射到反射部分的光的Y方向強度分布)所定義的函數(shù)Rav(X)的值不同的兩個X坐標之間至少從10％到90％進行變化。
希望函數(shù)Rav(X)從10％到90％變化的兩個X坐標的間隔是大于等于從第1光程入射到反射部分的光的X方向的模場直徑的3％。
本發(fā)明的光部件還可以具備在光學上與第1光程耦合的光波導通路和在光學上與第2光程耦合的光波導通路的至少一方。該光波導通路可以是平面波導通路，也可以是光纖。
在另外的側(cè)面，本發(fā)明涉及具備反射面和能沿著預定的移動路徑使反射面移動的驅(qū)動裝置的可動反射裝置。移動路徑對實質(zhì)上垂直地橫跨反射面的平面平行地延伸。反射面具有與沿著移動路徑的反射面的移動相應(yīng)，一面與該平面交叉，一面移動的邊緣。邊緣可以包含對該平面的法線傾斜的直線部分。希望直線部分和法線形成的銳角是大于等于5°。或者，邊緣可以包含曲線部分。


圖1是表示可變光衰減器的一例的概略平面圖。
圖2是表示圖1所示的反射鏡的邊緣的位置和耦合效率的關(guān)系的圖。
圖3是表示減小反射光的一種方法的概略圖。
圖4是表示笫1實施形態(tài)的可變光衰減器的概略平面圖。
圖5是表示第1實施形態(tài)的反射鏡的概略斜視圖。
圖6是表示從與圖5不同的角度看到的反射鏡的反射面的圖。
圖7是放大表示圖1所示的反射鏡的概略斜視圖。
圖8是表示與邊緣角度相應(yīng)的返回光的耦合效率的圖。
圖9是表示第2實施形態(tài)的反射鏡的概略斜視圖。
圖10是表示第3實施形態(tài)的反射鏡的概略斜視圖。
圖11是表示函數(shù)Rav(X)的圖。
圖12是表示與(邊緣寬度/X方向的MFD)相應(yīng)的返回光的耦合效率的圖。
圖13是表示第3實施形態(tài)的反射鏡的一例的概略斜視圖。
具體實施例方式
第1實施形態(tài)圖4是表示第1實施形態(tài)的光部件的概略平面圖。該光部件是可變光衰減器100。可變光衰減器100具有平面光波電路(PlanarLightwave CircuitPLC)10，反射鏡21和反射鏡驅(qū)動裝置30。反射鏡21和反射鏡驅(qū)動裝置30構(gòu)成可動反射裝置40。
PLC10具有2條光波導通路11和12。光波導通路11和12是在圖4的紙面上平行地延伸的平面波導通路。光波導通路11和12，例如由石英玻璃構(gòu)成?？拷獠▽?1和12的反射鏡21一側(cè)的端部可以相互地交叉重疊，也可以相互地隔開。
反射鏡21是具有反射面21a的光反射器。反射面21a實質(zhì)上是平坦的，對于在光波導通路11和12中傳播的預定波長的光具有極高的反射率(例如大于等于90％)。反射面21a實質(zhì)上具有均勻的反射率。反射面21a被設(shè)置在反射鏡21的表面，在圖4的紙面上，向垂直的方向延伸。反射鏡21使反射面21a與光波導通路11和12的端面對峙那樣進行移動。在反射面21a和它們的端面的間隙中可以填充折射率匹配材料。反射鏡21的詳細情況將后述。
反射鏡驅(qū)動裝置30，如用箭頭32和33所示那樣，實際上與ZX平面平行地使反射鏡21移動。與它相應(yīng)，反射鏡21的反射面21a沿著移動路徑46移動。反射鏡21的移動是可逆的。移動路徑46對實質(zhì)上垂直地橫穿反射面21a的平面(例如，圖4的紙面)平行地延伸。在本實施形態(tài)中，移動路徑46實際上是向X方向延長的直線形狀。因此，在光波導通路11和12的端面附近，如用箭頭32和33所示那樣，反射面21a實質(zhì)上與光波導通路11和12的端面平行地移動。反射鏡驅(qū)動裝置30的一例是在C.Marxer等人的上述文獻中所示那樣的靜電激勵器。
此外，移動路徑46可以是曲線形狀。若移動路徑46的曲率半徑充分大，那么就能夠在光波導通路11和12的端面附近實質(zhì)上使反射面21a向X方向移動。
圖4中，為說明方便，描繪了XYZ正交坐標系。X軸沿著包含波導通路11和12的雙方的光軸的平面和反射面21a之間的交線延伸。Y軸在垂直于波導通路11和12的雙方的光軸形成的角度的等分線的平面內(nèi)對X軸垂直地延伸。Z軸與其等分線平行地延伸。
以下，參照圖5和圖6，更詳細地說明反射鏡21。圖5是表示反射鏡21的概略斜視圖。圖6是表示從與圖5不同的角度看到的反射鏡21的反射面21a的圖。
如圖5所示那樣，可變光衰減器100具有用于經(jīng)由反射鏡21向光波導通路12傳送來自光波導通路11的光的光程26和27。光程26和27在光學上分別與光波導通路11和12耦合。反射鏡21的反射面21a像與光程26交叉那樣進行移動。光程26和27在光波導通路11、12的端面和反射面21a之間延伸。從光波導通路11出射的光41向反射鏡21在光程26上行進，在反射面21a被反射，并向光波導通路12在光程27上行進。光程26和27分別具有光軸16和17。光軸16和17被配置在與圖4的紙面平行的平面上。光軸16和17是非平行的，以角度θ交叉。角度θ的等分線18在包含光軸16和17的平面上延伸。圖5中的符號14表示包含光軸16和17的平面。以下，將平面14叫做基準平面。基準平面14實質(zhì)上與反射面21a的移動路徑46平行，另外，實際上垂直地橫穿反射面21a。
如圖5所示那樣，反射鏡21的反射面21a形成梯形形狀。反射面21a具有像隨著反射鏡21的移動橫穿等分線18那樣進行移動的直線形狀的邊緣21b。邊緣21b與沿著移動路徑46的反射面21a的移動相應(yīng)，一邊與基準平面14交叉一邊進行移動。反射面21a和邊緣21b實質(zhì)上位于XY平面上。另外，如上述那樣，等分線18與Z軸平行。因此，邊緣21b被配置在實質(zhì)上對等分線18垂直的平面上。邊緣21b對基準平面14的法線傾斜，在與法線15之間形成銳角φ。
此外，為了經(jīng)由反射面21a在光波導通路11和12之間使光高效率地耦合，希望反射面21a和邊緣21b對等分線18完全垂直。但是，實際上，向等分線18的反射面21a上的投影線和等分線18形成的角度若是大于等于85°，小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么能夠得到充分高的耦合效率。
若反射面21a從光波導通路11接收沿著光程26的光軸16行進的光41，那么就沿著光程27的光軸17反射該光41。結(jié)果，來自光波導通路11的光41沿著光軸17入射到光波導通路12，并在光波導通路12內(nèi)傳播。另一方面，在來自光波導通路11的光沒有入射到反射面21a的場合，該光沒有入射到光波導通路12。
在圖6中，放大描繪了入射光41的光束44的截面。如圖6所示那樣，當從光波導通路11入射到反射面21a的光分布在邊緣21b時，由于繞射現(xiàn)象，在邊緣21b入射光被散射。散射光的一部分與光波導通路12耦合，并在光波導通路12內(nèi)傳播。若從圖6所示的位置，反射鏡21向箭頭32的方向移動，那么由于入射光就會通過反射面21a上的更狹窄的部分被反射，因此從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率降低。相反，反射鏡21從圖6所示的位置向箭頭33的方向進行移動，那么由于入射光就會通過反射面21a上的更寬的部分被反射，因此從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率增加。從而，能夠與反射鏡21的移動相應(yīng)變更從光波導通路11向光波導通路12傳播的光的功率。這就是可變光衰減器100的動作原理。
在邊緣21b的散射光的一部分返回到光波導通路11。它就是向光波導通路11的返回(反饋)光。在本實施形態(tài)中，由于邊緣21b對基準平面14的法線傾斜，因此返回光減小。以下，參照圖5和圖7，一邊與圖1所示的反射鏡20比較，一邊說明本實施形態(tài)的反射鏡21的返回光的減小。
圖7是表示圖1所示的反射鏡20的概略斜視圖。反射鏡20的反射面20a具有邊緣20b。邊緣20b是與基準平面14的法線15平行的直線部分。就是說，邊緣20b對基準平面14垂直。在理論上，若光沿著實質(zhì)上與邊緣20b垂直的基準平面14上的光軸16入射到邊緣20b，那么光散射將在該平面14內(nèi)產(chǎn)生，散射光43沿著平面14行進。之所以在平面14外沒有散射光產(chǎn)生，是因為在圖7中，在位于基準平面14的上側(cè)的反射面20a的部分被反射的光成分和在位于基準平面14的下側(cè)的反射面20a的部分被反射的光成分按照惠更斯原理相互抵消的緣故。若在與邊緣20b垂直的平面14內(nèi)發(fā)生光散射，那么散射光43的一部分在相同的平面14上比較容易與具有光軸16的光波導通路11耦合。這樣一來，產(chǎn)生向光波導通路11的返回光。
另一方面，如圖5所示那樣，本實施形態(tài)的反射鏡21具有對基準平面14的法線15傾斜的邊緣21b。因此，基準平面14不是與邊緣21b垂直。為此，即使光沿著基準平面14上的光軸16入射到邊緣21b，光散射在與基準平面14非平行的面內(nèi)也將發(fā)生。由于由此降低向散射光的光波導通路11的耦合效率，因此能夠減小向光波導通路11的返回光。
以下，一邊參照圖8，一邊確認本實施形態(tài)的效果。圖8對于光軸16和17的交叉角度θ的各種值示出了邊緣21b的傾斜角度φ和向光波導通路11的返回光的耦合效率的關(guān)系。此處，假定入射光在真空具有1.55μm的波長，是具有以光軸16為中心的高斯分布的光束。入射光41的橫向的MFD(模場直徑)為20μm，縱向的MFD為10μm。此處，橫方向和縱方向表示圖6所示的入射光光束的橢圓形截面44的長軸方向和短軸方向，它們分別相當于X方向和Y方向。假定在光波導通路11、12的端面和反射面21a的間隙中填充了折射率為1.45折射率匹配材料。
如圖8所示那樣，即使在任何θ值下，在與邊緣21b的傾斜角度φ的增加的同時也降低返回光的耦合效率。另外，θ越大耦合效率的降低效果越大。尤其，在θ大于等于45°時，在大于等于5°的傾斜角度φ之下，能將返回光的耦合效率大大地抑制為小于等于-40dB。
與光波導通路11和12的反射鏡21對峙的端部彼此之間形成的角度根據(jù)光軸16和17之間的角度θ決定。如本實施形態(tài)那樣，當作為光波導通路11和12使用平面波導通路時，若θ大，那么往往光波導通路11和12的曲率變大。在該場合，光在光波導通路11和12的彎曲部分被漏出，產(chǎn)生損耗的危險大。雖然也依據(jù)使用可變光衰減器100的系統(tǒng)的構(gòu)成，但在有必要特別抑制漏光的場合，角度θ小于等于30°是妥當?shù)模⑾Ｍ吘?1b的傾斜角度φ大于等于10°。另外，在沿著實際上與基準平面14平行的移動路徑46移動反射鏡21a的本實施形態(tài)中，希望傾斜角度φ小于等于75°。為了隨著角度φ變大，只變更預定量的從光波導通路11向光波導通路12傳播的光的功率，必要的反射面21a的移動距離也變大。因此，若角度φ太大，那么可變衰減器100的小型化是困難的。
另外，為了通過反射面21a高效率地對光41進行反射，希望邊緣21 b的長度比沿著入射光41的邊緣21b的方向的MFD大。
第2實施形態(tài)以下，一邊參照圖4和圖5，一邊說明本發(fā)明的第2實施形態(tài)。圖9是表示在第2實施形態(tài)中所使用的反射鏡22的概略斜視圖。本實施形態(tài)的光部件是在圖4所示的可變光衰減器100中通過用反射鏡22置換反射鏡21所得到的可變光衰減器。本實施形態(tài)的可變光衰減器，除反射鏡外，具有與可變光衰減器100同樣的構(gòu)成。
反射鏡22是具有反射面22a的光反射鏡。反射面22a實質(zhì)上是平坦的，并對于在光波導通路11和12中傳播的預定波長的光具有極高的反射率(例如大于等于90％)。反射面22a具有實質(zhì)上均勻的反射率。反射鏡22像反射面22a與光波導通路11和12的端面對峙那樣進行移動。在反射面22a和這些端面的間隙中可以填充折射率匹配材料。
如圖9所示那樣，反射面22a具有曲線形狀的邊緣22b。邊緣22b像伴隨反射鏡22的移動橫穿等分線那樣移動。反射面22a和邊緣22b實質(zhì)上位于XY平面內(nèi)。另外，如上述那樣，等分線18與Z軸平行。因此，邊緣22b被配置在對于等分線18實質(zhì)上垂直的平面上。當然，邊緣22b與基準平面14的法線15是非平行的。
此外，為了經(jīng)由反射面22a在光波導通路11和12之間使光高效率地耦合，希望反射面22a和邊緣22b對于等分線18完全垂直。但是，實際上，如果向等分線18的反射面22a上的投影線和等分線18形成的角度大于等于85°小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么能夠得到充分高的耦合效率。
若反射面22a從光波導通路11接收沿著光程26的光軸16行進的光41，那么使該光沿著光程27的光軸17進行反射。結(jié)果，來自光波導通路11的光41沿著光軸17入射到光波導通路12，并在光波導通路12內(nèi)傳播。另一方面，在來自光波導通路11的光沒有入射到反射面22a的場合，該光沒有入射到光波導通路12。
當從光波導通路11入射到反射面22a的光分布在邊緣22b上的時候，由于繞射現(xiàn)象，入射光在邊緣22b內(nèi)散射。散射光的一部分與光波導通路12耦合，在光波導通路12內(nèi)傳播。若反射鏡22從圖9所示的位置行箭頭32的方向移動，那么由于入射光就會通過反射面22a上的更狹窄部分被反射，因此降低從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率。相反，若反射鏡22從圖6所示的位置向箭頭33的方向移動，那么由于入射光就會通過反射面22a上的更寬的部分被反射，因此將增加從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率。從而，能夠根據(jù)反射鏡22的移動變更從光波導通路11向光波導通路12傳播的光的功率。這就是本實施形態(tài)的可變光衰減器的動作原理。
如圖9所示那樣，曲線形狀的邊緣22b不是與基準平面14垂直。為此，即使光沿著基準平面14上的光軸16入射到邊緣21b，光散射在與基準平面14非平行的面內(nèi)也會發(fā)生。由此，由于降低向散射光的光波導通路11的耦合效率，因此能夠減小向光波導通路11的返回光。
若更一般地敘述，那么在與等分線18垂直的平面內(nèi)曲線形狀地延伸的反射鏡的邊緣不管其邊緣的具體形狀如何，必定包含向與基準平面非垂直的方向延伸的部分。因此，光散射的至少一部分就會在與基準平面非平行的面內(nèi)發(fā)生。為此，具有曲線形狀的邊緣的反射鏡比具有只由與基準平面14垂直的直線所構(gòu)成的邊緣20b的反射鏡20更難使在邊緣產(chǎn)生的散射光與光波導通路11耦合。因此，通過使用具有曲線形狀的反射鏡，能夠降低返回光的耦合效率。
第3實施形態(tài)以下，一邊參照圖4和圖10，一邊說明本發(fā)明的第3實施形態(tài)。圖10是表示在第3實施形態(tài)中所使用的反射鏡23的概略平面圖。本實施形態(tài)的光部件是在圖4所示的可變光衰減器100中通過用圖10所示的反射鏡23置換反射鏡21所得到的可變光衰減器。本實施形態(tài)的可變光衰減器，除反射鏡外，具有與可變光衰減器100同樣的構(gòu)成。
反射鏡23是具有反射面23a的光反射器。反射面23a實質(zhì)上是平坦的，并對于在光波導通路11和12中傳播的預定波長的光具有極高的反射率(例如大于等于90％)。反射面23a具有實質(zhì)上均勻的反射率。反射鏡23像反射面23a與光波導通路11和12的端面對峙那樣移動。在反射面23a和這些端面的間隙中可以填充折射率匹配材料。
如圖10所示那樣，反射面23a具有鋸齒形狀的邊緣23b。邊緣23b具有交互地與直線部分23c和23d連接的構(gòu)成。在圖10中直線部分23c向右下延伸，直線部分23d向右上延伸。相互鄰接的直線部分23c和直線部分23d形成的角度的等分線與X軸平行。
邊緣23b像伴隨反射鏡23的移動橫穿光軸16和17形成的角度的等分線18那樣移動。反射面23a和邊緣23b實質(zhì)上位于XY平面上。另外，等分線18與Z軸平行。因此，邊緣23b被配置在對于等分線18實質(zhì)上垂直的平面上?；鶞势矫?4的法線15與Y軸平行。構(gòu)成邊緣23b的直線部分23c和23d都對基準平面14的法線15傾斜。這些直線部分23c和23d在與法線15之間形成銳角φ。
此外，為了經(jīng)由反射面23a在光波導通路11和12之間使光高效率地耦合，希望反射面23a和邊緣23b對于等分線18完全垂直。但是，實際上，如果向等分線18的反射面23a上的投影線和等分線18形成的角度是大于等于85°小于等于90°，更希望大于等于89°小于等于90°，那么就能夠得到充分高的耦合效率。
在圖10中，用符號23e分別表示反射面23a的鋸齒。各鋸齒23e沿著X方向具有高度H。這些鋸齒23e沿著Y方向以間隔D被配置。
若反射面23a從光波導通路11接收沿著光程26的光軸16行進的光41，那么就使該光41沿著光程27的光軸17反射。結(jié)果，來自光波導通路11的光41沿著光波導通路12的光軸17入射到光波導通路12，并在光波導通路12內(nèi)傳播。另一方面，在來自光波導通路11的光41沒有入射到反射面23a的場合，該光41沒有入射到光波導通路12。
當從光波導通路11入射到反射面23a的光分布在邊緣23b上時，由于繞射現(xiàn)象，入射光在邊緣23b散射。散射光的一部分與光波導通路12耦合，并在光波導通路12內(nèi)傳播。此處，假定入射光的光束被照射在圖10所示的XYZ坐標系原點的周圍。若反射鏡23從圖10所示的位置向箭頭32的方向移動，那么由于入射光就會通過反射面23a上的更狹窄部分被反射，因此降低從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率。相反，若反射鏡23從圖10所示的位置向箭頭33的方向移動，那么由于入射光就會通過反射面23a上的更寬的部分被反射，因此增加從光波導通路11向光波導通路12的耦合效率。從而，能夠根據(jù)反射鏡23的移動變更從光波導通路11向光波導通路12傳播的功率。這就是本實施形態(tài)的可變光衰減器的動作原理。
與第1實施形態(tài)相同，由于邊緣23b由對于ZX平面，即基準平面14的法線15傾斜的直線部分23c和23d構(gòu)成，因此能夠減小向光波導通路11的返回光。但是，由于在多個直線23c和23d中產(chǎn)生的散射光相互干涉，因此為達到充分減小返回光所要求的條件與第1實施形態(tài)不同。
因此，以下從另外的觀點說明本發(fā)明的返回光的減小。在該說明中，使用用下式Rav(X)＝∫R(X，Y)·Ф(Y)dY/∫Ф(Y)dY(1)被定義的函數(shù)Rav(X)。如圖5所示那樣，X是沿著基準平面14和反射鏡的反射面的交線延伸的X軸方向的坐標，Y是沿著在與反射鏡的反射面平行的平面上與X軸垂直的方向的坐標。R(X，Y)是在XY平面內(nèi)的反射率分布。此處，將在反射面23a存在的XY坐標中的反射率設(shè)定為100％，將在反射面23a不存在的XY坐標中的反射率設(shè)定為0％。Ф(Y)是從光波導通路11向反射面23a入射的光的Y軸方向強度分布。
函數(shù)Rav(X)用入射光光束的Y方向的分布表示平均化了的反射面的反射率分布。對于使用該Rav(X)的返回光抑制的解釋，不管反射鏡的邊緣的形狀如何，根據(jù)Rav(X)的分布決定返回光。因此，首先使用圖5的反射鏡21進行說明。在圖11中表示關(guān)于在將Ф(Y)設(shè)定為MFD(模場直徑)10μm的高斯分布，將直線部分21b的傾斜角度φ設(shè)定為0°、20°、以及45°時的反射鏡21(參照圖5)的Rav(X)。在圖11中，將Rav(X)變?yōu)?0％的位置作為X坐標的原點。
如圖11所示那樣，在φ＝0°的場合，當X＞0時，Rav(X)＝0％，當X＜0時，Rav(X)為100％。就是說，在X坐標的原點，Rav(X)是非連續(xù)的。在φ＝0°時，邊緣21b已經(jīng)對于基準平面14的法線15不傾斜，如圖7所示的邊緣20b那樣變成與法線15平行的直線。另一方面，在φ＝0°和45°的場合，Rav(X)在X坐標的原點是連續(xù)的，并在原點附近平滑地變化。
如圖11所示那樣，在X坐標的原點附近的Rav(X)的變化隨著傾斜角度φ變大而變得緩慢。因此，若考慮與φ＞0°對應(yīng)的邊緣21b比φ＝0°對應(yīng)的邊緣21b的一方返回光少，那么與為減小返回光所必要的條件一般被認為是Rav(X)緩慢地進行變化。在φ＝0°的場合，在X＝0的單一的X坐標中Rav從0％變化到100％。因此，本發(fā)明者已考慮，若在Rav(X)不同的兩個X坐標之間至少從0％變化到90％，更希望從0％變化到100％，那么與具有邊緣20b的反射鏡20比較，能充分減小向光波導通路11的返回光。
此外，只要Rav(X)的變化比φ＝0°的場合緩慢就充分，因此Rav(X)不一定連續(xù)地變化。例如，即使是Rav(X)在兩個X坐標之間階段形狀地從10％到90％變化的場合，也能夠充分地得到返回光的減小效果。但是，更希望階段越細，返回光的減小效果也將變大。
以下，決定將Rav(X)從10％到90％變化的X方向的寬度叫做邊緣寬度。若將上述已說明的圖8的橫軸置換成邊緣寬度/入射光光束的X方向的MFD，那么圖8變成圖12。此處，入射光光束具有高斯分布，其X方向的MFD為20μm，Y方向的MFD為10μm。
對于使用Rav(X)的返回光的抑制的解釋，與反射鏡的邊緣的形狀無關(guān)，根據(jù)Rav(X)的分布決定返回光。因此，圖8是關(guān)于圖5所示的形狀的邊緣21b所得到的曲線圖，但改變它后的圖12對于其它形狀的邊緣也能適用。
如圖12所示那樣，在光軸16和17之間的角度θ大于等于45°時，當圖12的橫軸的值，即(邊緣寬度/X方向的MFD)大于等于0.03時，能將返回光的耦合效率大大地抑制為小于等于-40dB。在圖10所示的鋸齒形狀的邊緣23b中，邊緣寬度大致等于鋸齒23e的高度H。因此，若鋸齒23e的高度H大于等于X方向的MFD的3％，那么能大大地抑制返回光。
此外，如本實施形態(tài)那樣，在光波導通路11和12是平面波導通路的場合，若θ大，那么光波導通路11和12的曲率往往變大。在特別有必要抑制光波導通路的漏光的場合，角度θ小于等于30°是妥當?shù)?，希望邊?1b的傾斜角度φ大于等于10°。這時，希望邊緣寬度大于等于X方向的MFD的6％。
以下，一邊參照圖13，一邊說明關(guān)于上述實施形態(tài)的反射鏡的制造方法。圖13是表示反射鏡23的例子的概略斜視圖。
如圖13(a)所示那樣，反射鏡23通過將基片23f的一個端部加工成鋸齒形狀，之后，將高反射率的材料23g涂敷在基片23f的上面而制造。關(guān)于其它的反射鏡21和22也同樣通過將基片端部加工成希望的形狀后將高反射率的材料涂敷在基片上面能進行制造。
另外，如圖13(b)所示那樣，反射鏡23通過在基片23h的上面像具有鋸齒形狀的端部那樣涂敷高反射率的材料23i也能制造。關(guān)于其它的反射鏡21和22也同樣通過在基片的上面像具有希望的形狀那樣涂敷高反射率的材料也能制造。此外，在制造方法中，在基片的上面存在沒有用高反射率材料覆蓋的部分。為減小在該部分中的反射，希望在基片的上面施行防止反射涂敷后再涂敷高反射率材料，或者在具有與基片相同程度的折射率的折射率匹配材料中使反射鏡移動。
以上，根據(jù)該實施形態(tài)詳細地說明了本發(fā)明。但是，本發(fā)明不應(yīng)受上述實施形態(tài)限定。本發(fā)明在不脫離其要旨的范圍能進行各種變形。
在上述實施形態(tài)中，作為本發(fā)明的光部件的一例列舉了可變光衰減器。但是，本發(fā)明可以是變更從一個光程向其它光程傳播的光的功率的其它任意的光部件。例如，上述實施形態(tài)的可變光衰減器通過使反射鏡移動，能將從光波導通路11向光波導通路12傳播的光的功率大致變?yōu)?。因此，這些可變光衰減器能夠作為對從光波導通路11向光波導通路12傳播的光進行ON/OFF的1×1光開關(guān)而使用。
上述實施形態(tài)的光部件作為光程具有光波導通路。但是，本發(fā)明的光部件可以具備通過棱鏡等任意的光學系統(tǒng)在媒質(zhì)(例如空氣)中被形成的光程以替代光波導通路。另外，作為光程被使用的光波導通路不限于上述實施形態(tài)的平面波導通路，可以是其它任意的光波導通路，例如光纖。
在上述的實施形態(tài)中，反射鏡的反射面是平坦的。但是，本發(fā)明可以采用包含曲面部分的反射面。
在上述的實施形態(tài)中，反射鏡在與等分線18正交的方向直線地進行移動。但是，反射鏡的移動可以不是直線的。例如，可以通過在筆直的棒狀的杠桿的一端將反射鏡固定，以杠桿的另一端為中心使杠桿旋轉(zhuǎn)，使反射鏡移動。在該場合，反射鏡的移動路徑變成大致圓弧形狀的曲線。若移動路徑的曲線半徑充分大，那么移動路徑近似地變成直線。
在本發(fā)明的光部件中，與反射鏡的反射面垂直方向的厚度是任意的。例如，反射鏡可以在與反射面垂直的方向具有均勻的厚度。
在本發(fā)明的光部件中，反射鏡或反射鏡驅(qū)動裝置可以使用微電機系統(tǒng)(MEMS)制造。作為反射鏡驅(qū)動裝置的例子，能列舉靜電激勵器，利用電磁力的電磁激勵器和利用熱變形的激勵器。例如，靜電激勵器具有可動電極部分和固定電極部分，反射鏡被設(shè)置在可動電極部分。通過在兩個電極之間產(chǎn)生靜電力，使可動電極轉(zhuǎn)動，與此相應(yīng)移動反射鏡。
在第3實施形態(tài)中，多個鋸齒具有相同的高度和寬度。但是，反射鏡的反射面可以具有高度或?qū)挾龋蛘咂潆p方互不相同的多個鋸齒。
在上述實施形態(tài)中，通過具有均勻的反射率的反射面的邊緣的適當形狀能得到希望的Rav(X)。但是，可以通過反射面上的反射率的分布達成希望的Rav(X)以替代它。例如，可以通過根據(jù)位置使被涂敷在反射面上的高反射率材料的厚度變動，實現(xiàn)反射率的分布。
權(quán)利要求
1.一種光部件，具備具有第1光軸的第1光程；具有與所述第1光軸非平行的第2光軸的第2光程；以及橫穿所述第1光軸和第2光軸形成的角度的等分線而移動的反射鏡，其特征在于，在所述反射鏡的表面設(shè)置了若從所述第1光程接收光就使該光向所述第2光程反射的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在對于所述等分線實質(zhì)上垂直的平面上的直線部分的邊緣，所述直線部分對于包含所述第1和第2光軸的平面的法線傾斜。
2.如權(quán)利要求1記載的光部件，其特征在于，所述直線部分和所述法線形成的銳角大于等于5°。
3.如權(quán)利要求1記載的光部件，其特征在于，還具備在光學上與所述第1光程耦合的光波導通路和在光學上與所述第2光程耦合的光波導通路的至少一個。
4.一種光部件，具備具有第1光軸的第1光程；具有與所述第1光軸非平行的第2光軸的第2光程；以及橫穿所述第1光軸和第2光軸形成的角度的等分線而移動的反射鏡，其特征在于，在所述反射鏡的表面設(shè)置了若從所述第1光程接收光就使該光向所述第2光程反射的實質(zhì)上平坦的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在對于所述等分線實質(zhì)上垂直的平面上的曲線部分的邊緣。
5.如權(quán)利要求4記載的光部件，其特征在于，還具備在光學上與所述第1光程耦合的光波導通路和在光學上與所述第2光程耦合的光波導通路的至少一個。
6.一種光部件，具備具有第1光軸的第1光程；具有與所述第1光軸非平行的第2光軸的第2光程；以及橫穿所述第1光軸和第2光軸形成的角度的等分線而移動的反射鏡，其特征在于，在所述反射鏡的表面設(shè)置了若從所述第1光程接收光就使該光向所述第2光程反射的實質(zhì)上平坦的反射部分，所述反射部分具有包含被配置在對于所述等分線實質(zhì)上垂直的平面上的部分的邊緣，在被配置在對于所述等分線實質(zhì)上垂直的平面上的部分中，用下述式子Rav(X)＝∫R(X，Y)·Φ(Y)dY/∫Φ(Y)dY所定義的函數(shù)Rav(X)的值在不同的兩個X坐標之間至少從10％到90％進行變化，式中，X是沿著包含所述第1和第2光軸的平面和所述反射部分的交線延伸的X軸方向的坐標，Y是在所示反射部分上與X軸垂直地延伸的Y軸方向的坐標，R(X，Y)是XY平面上的反射率分布，Φ(Y)是從所述第1光程入射到所述反射部分的光的Y方向強度分布。
7.如權(quán)利要求6記載的光部件，其特征在于，所述函數(shù)Rav(X)的值從10％到90％變化的兩個X坐標的間隔大于等于從所述第1光程入射到所述反射部分的光的X方向的模場直徑的3％。
8.如權(quán)利要求6記載的光部件，其特征在于，還具備在光學上與所述第1光程耦合的光波導通路和在光學上與所述第2光程耦合的光波導通路的至少一個。
9.一種可動反射裝置，具備反射面；以及沿著預定的移動路徑能使所述反射面移動的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述移動路徑對于實質(zhì)上垂直地橫截所述反射面的平面平行地延伸，所述反射面具有根據(jù)沿著所述移動路徑的所述反射面的移動而一邊與所述平面交叉一邊移動的邊緣，所述邊緣包含對于所述平面的法線傾斜的直線部分。
10.如權(quán)利要求9記載的可動反射裝置，其特征在于，所述直線部分和所述法線形成的銳角大于等于5°。
11.一種可動反射裝置，具備反射面；以及沿著預定的移動路徑能使所述反射面移動的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述移動路徑對于實質(zhì)上垂直地橫截所述反射面的平面平行地延伸，所述反射面具有根據(jù)沿著所述移動路徑的所述反射面的移動而一邊與所述平面交叉一邊移動的邊緣，所述邊緣包含曲線部分。
全文摘要
本發(fā)明提供光部件及可動反射裝置。可變光衰減器具備第1和第2光程，以及在與這些光程的光軸形成的角度的等分線交叉的方向移動的反射鏡。在反射鏡表面設(shè)置了在從第1光程接收光時使該光向第2光程反射的反射部分。反射部分具有包含被配置在對于等分線實質(zhì)上垂直的平面上的直線部分的邊緣。直線部分對于包含第1和第2光程的光軸的平面的法線傾斜。
文檔編號G02B6/26GK1664630SQ20051005182
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者鹽崎學, 片山誠 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社