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公開番号2025149996
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024050621
出願日2024-03-27
発明の名称MEMS光スイッチの制御方法
出願人Orbray株式会社
代理人
主分類G02B 6/35 20060101AFI20251002BHJP(光学)
要約【課題】光出射ポートの多チャンネル化と4象限領域に亘る制御でも電圧制御を簡易とし、電圧パラメータ数が抑えられたMEMS光スイッチの制御方法を提供する。
【解決手段】MEMS光スイッチの制御方法が、MEMSミラーと、複数の光ファイバで構成される光出射ポートを有し、MEMSミラーの切り替え領域を、X軸及びY軸と、+方向と-方向に依る角度空間とし、光出射ポートの光ファイバの端面に角度空間を投影して、第一象限～第四象限に光ファイバの配置領域を分け、MEMSミラーの角度を所望の設定角度に制御する電圧を制御電圧とする。更にX軸とY軸の交点を、MEMSミラーの制御電圧に於ける0(V)に設定し、交点に1本の光ファイバの端面を対応させる。MEMSミラーで反射された光の光接続を光ファイバ間で切り替える際に、X軸とY軸のどちらか又は両方の+領域と-領域の切り替えに於いて、0(V)の設定を経由させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＭＥＭＳミラーと、複数の光ファイバで構成される光出射ポートを有し、
ＭＥＭＳミラーの切り替え領域を、互いに直交するＸ軸及びＹ軸の２つの揺動軸と、＋方向と－方向の揺動方向に依る角度空間とし、
光出射ポートを構成する光ファイバの端面に角度空間を投影して、Ｘ軸とＹ軸がそれぞれ＋領域と－領域に分けられた第一象限～第四象限の４つの象限に複数の光ファイバの配置領域を分けると共に、
ＭＥＭＳミラーに供給されてＭＥＭＳミラーの角度を所望の設定角度に制御する電圧を制御電圧とし、
Ｘ軸とＹ軸の交点を、ＭＥＭＳミラーの制御電圧に於ける０（Ｖ）に設定し、更に交点に光出射ポートの１本の光ファイバの端面を対応させ、
ＭＥＭＳミラーで反射された光の光接続を、ＭＥＭＳミラーを揺動して光ファイバ間で切り替える際に、Ｘ軸とＹ軸のどちらか又は両方の＋領域と－領域の切り替えに於いて、領域の符号が変わる軸方向では０（Ｖ）の設定を経由させて、
４つの象限の各領域にそれぞれ配置されている光出射ポートの光ファイバに光を入射させるＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記＋領域と前記－領域の切り替えに於いて、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸のどちらの軸方向でも前記０（Ｖ）の設定を経由させる請求項１に記載のＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。
【請求項３】
前記制御電圧として、前記光ファイバの光接続の切り替え前に前記ＭＥＭＳミラーに供給されている前記制御電圧をＶ１ａ（Ｖ）、所望の前記光ファイバに光接続を切り替える為に前記ＭＥＭＳミラーに供給される前記制御電圧をＶ１ｂ（Ｖ）とし、
Ｖ１ａ（Ｖ）未満又はＶ１ｂ（Ｖ）未満で且つ前記０（Ｖ）超である電圧Ｖ２（Ｖ）を、Ｖ１ａ（Ｖ）から前記０（Ｖ）に遷移する途中、又は、前記０（Ｖ）からＶ１ｂ（Ｖ）に遷移する途中の少なくともどちらかの遷移の途中で、前記ＭＥＭＳミラーに供給する請求項１又は２の何れかに記載のＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。
【請求項４】
前記Ｖ１ａ（Ｖ）から前記０（Ｖ）に遷移する途中、及び、前記０（Ｖ）から前記Ｖ１ｂ（Ｖ）に遷移する途中のどちらかの遷移の途中にも、前記Ｖ２（Ｖ）を前記ＭＥＭＳミラーに供給する請求項３に記載のＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。
【請求項５】
前記Ｖ２（Ｖ）を１つの電圧値とする請求項３に記載のＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳミラーの揺動軸が、90°に直交する２つのＸ軸とＹ軸であり、
前記ＭＥＭＳミラーの揺動軸であるＸ軸及びＹ軸と、前記光出射ポートの配置領域を設定する前記Ｘ軸と前記Ｙ軸の各軸方向を、それぞれ一致させる請求項１に記載のＭＥＭＳ光スイッチの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ光スイッチの制御方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、ミラー等の揺動部を有するＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）が知られている。
【０００３】
ミラーを備えるＭＥＭＳの応用の一つとして、例えばＭＥＭＳ光スイッチが挙げられる。ＭＥＭＳ光スイッチは、１つ若しくは複数の光入射ポートと、同じく１つ若しくは複数の光出射ポートを有する。更にこれら光入出射ポート間の光路に、ＭＥＭＳによる制御機構を備える可動式のミラー（ＭＥＭＳミラー）が配置され、光入射ポートと光出射ポートを光学的に結合させる。
【０００４】
この様なＭＥＭＳ光スイッチでは、制御機構を通じて制御電圧をＭＥＭＳに供給する事によりミラーの傾きを変え、光入射ポートと光出射ポートの光学的な結合を変化させ、光の伝搬路を切り替えている（例えば、特許文献１に於ける図２を参照）。
【０００５】
また前記ＭＥＭＳ光スイッチに搭載されるＭＥＭＳミラーとして、例えば櫛歯型電極を備え静電引力により駆動する、静電櫛歯型のＭＥＭＳミラーが特許文献２に開示されている。特許文献２には、Ｘ－Ｘ’軸及びＹ－Ｙ’軸の二軸周りに制御が可能なＭＥＭＳミラーが開示されている。
【０００６】
特許文献２記載のＭＥＭＳミラーの様に、Ｘ－Ｘ’軸及びＹ－Ｙ’軸の二軸周りに制御可能にＭＥＭＳミラーが構成される事で、ＭＥＭＳミラーの可動範囲が拡大し、複数の光入射ポートと光出射ポートのポート数を増加させる事が出来る。
【０００７】
例えば、特許文献１の図７に示すＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチの制御方法では、複数の光パスの配置位置にＸ軸とＹ軸の二軸を設定している。更にその二軸に亘って所要の角度が設定可能な特許文献１のＭＥＭＳミラーや、特許文献２のＭＥＭＳミラーを使用する事で、特許文献１の図７に示す光パス（光出射ポート）に於いて、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ所要の角度を設定して、光を入射させる事が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００４－２１９４６９号公報
特開２０１３－０２９８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人及び本発明者の検証に依ると、ＭＥＭＳミラーの揺動軸をＸ軸及びＹ軸共に＋（プラス）方向のみの＋Ｘ軸と＋Ｙ軸の二方向に限定しても、例えば図１６に示す様にＭＥＭＳ光スイッチの光出射ポート数100が15ポート以内であれば、図１７に示す様に簡易なステップ電圧制御での揺動が可能である事が確認された。図１６では、１つのポートは光入射ポートであり、残りの15ポートが光出射ポートである。図１７内の、実線がＭＥＭＳミラーのＸ軸制御電圧（Ｘ電圧）Ｖ（＋Ｘ）（Ｖ）、破線がＭＥＭＳミラーのＹ軸制御電圧（Ｙ電圧）Ｖ（＋Ｙ）（Ｖ）である。更に、制御用の電圧パラメータ数が膨大とならない事も確認された。
【００１０】
なお図１６では、最下層の光ファイバアレイの最も左側に配列されている光ファイバから、最上層の光ファイバアレイの最も右側に配列されている光ファイバへと光接続状態を切り替える一例を表している。
（【００１１】以降は省略されています）

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