JP2008536174A - ミラーエッジ回折作用を減らした光アドドロップ・マルチプレクサ構造 - Google Patents

Abstract

通過帯域に及ぼす回折の作用は、マイクロミラーのエッジを適当に改造することによって、又は切換軸の周りのマイクロミラーの回転による減衰を可能にすべく入力ポートと出力ポートのうちの少なくとも一方を改造することによって、又は所望レベルの減衰を得るべく減衰軸と切換軸の両軸の周りのマイクロミラーの回転を用いることによって、又は何れか又は全ての出力ポートに伝送されるマイクロミラーエッジ回折の規模を減らすべく焦点面かデバイス外部にアパーチャ（開口）を挿入することによって、又は構成スペクトルビーム内に多重チャネル光信号を分離すべく用いられる回折格子で角周波数を適当にフィルタリングすることによって減らし得る。ピーク結合は、切換軸と減衰軸の周りの同時回転を用いて一定減衰曲線に接する軸の周りにマイクロミラーをディザリングすることによって得ることができる。

Description

本出願は、概して波長分割多重化（ＷＤＭ)光ネットワークの光通信システムと方法に
関し、更により具体的には多重チャネル光信号のうちの個々のスペクトル・チャネルのパワーを切換え及び管理するのに最適化された光学性能を備えた波長選択スイッチシステムと方法に関する。

多重チャネル光信号は、通常、複数のスペクトル・チャネルを具備し、各々のスペクトル・チャネルは独特な中心波長と関連帯域幅を有する。隣接するチャネルの中心波長は、所定の波長又は周波数間隔で空けられ、複数のスペクトル・チャネルは、光ネットワークの複合多重チャネル信号を形成すべく、波長分割多重化され得る。各々のスペクトル・チャネルは、別個及び独立した情報を運ぶことができる。光ネットワークにおける種々の場所又はノードで、一つ以上のスペクトル・チャネルは、例えば再構成可能な光アドドロップ・マルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）を用いることによってのように、複合多重チャネル光信号から取り出されるか、複合多重チャネル光信号に追加され得る。再構成可能な光アドドロップ構造は、米国特許において開示される（例えば、特許文献１〜５参照）。これらの開示物は、本明細書の特許文献１〜５によって盛り込まれている。

光切換ノードは、ＡＤＤとＤＲＯＰモジュールのうちの少なくとも一方として構成される一つ以上の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を具備し得る。参照特許は、光信号の入出力ポートとして働く光ファイバ結合コリメータのアレイと、回折格子のような波長分離器と、ビーム集束器と、各々のスペクトル・チャネルに一つのマイクロミラーがあるチャネル・マイクロミラーのアレイとを具備する波長選択スイッチ装置と方法を開示する。作動中、入力ポート由来の複合多重波長光信号（本明細書において「多重チャネル光信号」とも呼ばれる）は、波長分離器に供給される。波長分離器は、自由空間多重波長光信号を構成スペクトル・チャネルの角スペクトル内に空間分離又は脱多重化し、ビーム集束器は、スペクトル・チャネルを対応するチャネル・マイクロミラーの一つの上に集束させる。チャネル・マイクロミラーは、各々のチャネル・マイクロミラーが割り当てられた分離スペクトル・チャネルビームの一つを受信するように配置される。マイクロミラーは、選択出力ポート内にスペクトル・チャネルビームを反射するために、個々に制御でき、更に連続回転できる（或いは回転できる）。これによって、各々のチャネル・マイクロミラーは、その対応するスペクトル・チャネルを任意の可能な出力ポートに方向付けることができ、それによって、スペクトル・チャネルを任意の所望出力ポートに切換えることができる。各々の出力ポートは、反射され、そのように方向付けられたスペクトル・チャネルを受信しないか、前記チャネルの一つ以上を受信し得る。スペクトル・チャネルは、チャネルを異なる出力ポートに切換えることによって、多重チャネル信号から選択的に取り出すことができ、新入力チャネルは、様々な多重波長複合信号を形成すべく、選択的に追加されるか、元のチャネルと組み合わされ得る。

また、幾つかの理由で、多重波長光信号のうちの個々のスペクトル・チャネルにおけるパワーを監視及び制御できることが望ましい。これには、特定のスペクトル・チャネルに含まれるパワーを完全にブロックする能力が包含される。チャネルにおけるパワーを制御する一つの理由は、入力スペクトル・チャネルビームを所望の出力ポートに方向付ける（「切換える」）べく、チャネル・マイクロミラーの再配置中の不都合なクロストークを最小限にするため、「ヒットレス」切換えを提供することである。再配置中、チャネル・マイクロミラーは、中間ポートを横切って、すなわち「ヒット」して、入力スペクトル・チャネルビームの出力先を変更し、これによって、不都合な光が中間ポート内に結合し、そ
してクロストークを招く。従って、不都合な光の結合を回避できるように、切換え中のビームにおけるパワーを完全にブロックするか、実質的に減衰するかの何れかが望ましい。チャネルの光パワーを監視及び制御する別の用途は、前記チャネルの減衰をある所定のレベルに提供することである。

上記の特許文献１〜５は、スペクトル・チャネルにおいて含まれるパワーを減衰するか、完全にブロックすべく、液晶画素アレイのような空間光変調器を用いるパワー管理及びヒットレス切換えについての一つの取組みを開示する。液晶アレイにおける各々の画素は、スペクトル・チャネルのうちの一つに関連し、別個の焦点面は、各々のチャネルに対応するスペクトル・スポットがその関連画素上に位置するように、液晶アレイの位置に作製される。画素に印加された電圧は、画素の光透過率を制御するので、画素は、適当な電圧を印加し、それによって、前記画素を通るスペクトル・チャネルにおけるパワーを減衰するか、完全にブロックすることによって透過性を少なくするか、光の透過性を不透明にさえすることができる。しかし、この取組みには、液晶アレイに焦点面を作製するための中継レンズ・システムと、液晶アレイそれ自体と、液晶アレイを制御するための電子回路とを含む、更に別の構成要素を必要とする不利点がある。そのような追加構成要素の追加経費に加えて、システムの外形寸法及び複雑性を増加させるこれらの構成要素を収容するために、より大きな物理的な空間が必要とされる。

特許文献１は、その切換軸（チャネル・マイクロミラーのアレイに平行な軸）の周りのチャネル・マイクロミラーの回転を制御することによって、その目的とする出力ポートに対して反射スペクトル・チャネルビームの空間位置を変化させる、スペクトル・チャネルのパワー管理についての別の取り組みを開示する。出力ポートに結合されたスペクトル・チャネルにおけるパワー量は、結合効率の関数なので、所望のパワーレベルは、所望の出力レベルに対応する量だけ減衰すべく、出力ポートに対して光ビームを分離するためチャネル・マイクロミラーを所定の角度回転させることによって、得ることができる。
米国特許第６，５４９，６９９号明細書 米国特許第６，６２５，３４６号明細書 米国特許第６，６６１，９４８号明細書 米国特許第６，６８７，４３１号明細書 米国特許第６，７６０，５１１号明細書

この後者の取組みの不利点は、スペクトル・チャネルビームの分離が、切換軸に沿ってビームを空間的に再配置することである。隣接する出力ポートの物理的間隔に依存して、ビームのうちの一部分は、隣接する出力ポート内に交差結合され得るので、ポート間の有害なクロストークを招き得る。交差結合を減らすべくポートの物理的間隔を増加させることは、デバイスの物理的サイズを不都合に増加させる。更に、以降に詳細に述べるように、この取組みを用いることによってスペクトル・チャネルのパワー出力レベルを正確に制御することは、切換軸の周りのチャネルミラーの回転に対する結合の感度のため難しい。これを克服するため、選択ビームのパワーを変化させるべく、個別の軸（本明細書において、減衰軸と呼ばれる）の周りのチャネル・マイクロミラーの回転を利用する波長選択スイッチが開発された。しかし、この取組みは、本明細書において「ウサギの耳」（ラビットイヤ）と呼ばれるサイドローブの形態の通過帯域の不均質性減衰をもたらし得る。これらの通過帯域を不均質にすることなく、個別のチャネルの正確な減衰を得ることができる波長選択スイッチを備えることが望ましくなり得る。

本発明の実施形態の対象とされるのは、これらの目的である。

本発明の実施形態は、入出力ポート間の様々な波長のスペクトル・チャネルを特徴とする多重チャネル光信号の構成要素を切換える光学スイッチにおける通過帯域を最適化するアプリケーションを見出す。光信号は、一つ以上の入力ポートからスペクトル・ビームに変換される。スペクトル・ビームは、構成スペクトル・チャネル内に空間分離される。分離されたスペクトル・チャネルは、対応チャネル・マイクロミラー上に集束され、前記チャネル・マイクロミラーは、焦束スペクトル・チャネルを一つ以上の選択出力ポートに切換える。各々のマイクロミラーは、スペクトル・チャネルのうちの一つを受信すべく配置される。各々のマイクロミラーは、切換軸の周りを回転することによって、スペクトル・チャネルを選択出力ポートに切換えることができる。各々のマイクロミラーはまた、減衰軸の周りを回転することによって、切換えられたスペクトル・チャネルの結合を選択出力ポートに変え、このような選択ポートでスペクトル・チャネル出力のパワーレベルを制御できる。

通過帯域を最適化し、更に通過帯域間の増加したパワーレベルを減らすため、マイクロミラーのエッジ由来のスペクトル・ビームの回折作用が減らされる。通過帯域間のこの増加したパワーレベルは、広帯域増幅器の挙動に不都合な作用をもたらし得る。回折作用は、マイクロミラーのエッジを適当に改造することによって、又は切換軸の周りのマイクロミラーの回転によって減衰を可能にすべく入力ポートと出力ポートのうちの少なくとも一方を改造することによって、又は所望レベルの減衰を得るべく減衰軸と切換軸の両軸の周りのマイクロミラーの回転を用いることによって、又は空間フィルタで角周波数を適当にフィルタリングすることによって、或いは上記方法の幾つか又は全ての組み合わせによって、減らし得る。ピーク結合は、切換軸と減衰軸の周りの同時回転を用いて一定減衰曲線に接する軸の周りにマイクロミラーをディザリング（dithering）させることによって、
得ることができる。

本発明の他のより具体的な面は、以下の説明及び特許請求の範囲において提示されることになる。
以下で考察される理由のため、ミラーのエッジ由来の回折は、減衰中に「ウサギの耳」として公知のサイドローブを生み出すようである。如何なる特定の理論に限定されることなく、回折によって誘発された空間通過帯域の不均質性が、減衰中に出力ポート内に方向付けられると考えられる。ミラーのエッジを変化させるか、エッジ上でパターンを作製することは、回折によって誘発された通過帯域の不均質性の方向及び振幅を変化させることができる。更に、信号を構成光チャネル内に分離すべく格子を用いるＷＳＳシステムにおいて、格子は、通過帯域の不均質性をフィルタするか減らし得るように、効率対入射角を有し得る。ミラーのエッジ改造によって誘発された通過帯域の不均質性はまた、システム・アパーチャ（aperture）から外に方向付けられ得る。通過帯域の不均質性はまた、出力光ファイバの受容角を適当に構成することによって排除し得る。通過帯域の不均質性はまた、空間フィルタリングシステムによって排除し得る。通過帯域の不均質性はまた、その切換軸の周りに単独又はその減衰軸の周りの回転と組み合わせてミラーを回転させることによって減少又は排除し得る。

上記のことを考慮して、光通過帯域におけるサイドローブは、１)チャネルミラーのエ
ッジ外形の改造、２）格子のブラッグ幅を適当に選択することによる効率フィルタリング、３）フーリエ変換面での空間フィルタリング、４）切換軸の周りの単独か、その減衰軸の周りの回転と組み合わせたミラーの回転、或いはこれらの幾つかの組み合わせによって減少し得る。

本発明の実施形態は、例えば、信号がネットッワークに容易に追加できるか、ネットワ
ークから容易に取り出せるように、ダイナミックネットワーク再構成を可能にし、更にパワーの管理又は多重波長（多重チャネル)光信号の個々のスペクトル・チャネルの減衰を
できるようにする再構成光アドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）において使用されるように、特に波長選択スイッチ（ＷＳＳ）に適用できる。そのようなスイッチのうちの一つ以上の構成要素は、一つのポートから別のポートに光信号を切換えるために使用されるマイクロミラーのエッジでの回折による通過帯域の不均質性を減らすべく構成される。しかし、これは、本発明の一つの有用性を例示するにすぎないことは明らかになるだろう。

図１は、本発明の実施形態に従う波長選択スイッチ１００のうちの一部分の構造を例示する線図である。図面において示し、ＡＤＤかＤＲＯＰモジュールとして構成されるような構造を備えた一つ以上の波長選択スイッチは、例えば、波長分割多重化（ＷＤＭ）光ネットワークのノードでＲＯＡＤＭに組み込まれ得る。図示するように、ＷＳＳ１００は、複数の光ファイバ１０４によってＷＳＳに入力され更にＷＳＳから出力される光信号の複数の入力ポートと出力ポートを提供する光ファイバ・コリメータ・アレイ１０２を具備し得る。入出力ポートは高速ポートを含み得る。高速ポートは、大部分の光がＷＳＳを通って伝送されるポートを指す。光ファイバ・コリメータ・アレイ１０２は、図示し、更に例えば、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１１及び図１２に関連してより詳細に後述するように、一つのコリメータが各々の光ファイバに連結される複数の個々の光ファイバ結合コリメータを具備し得る。ＷＳＳ１００は更に、図１において例示されるように光学的に配置されたＭＥＭＳマイクロミラー（例えば、図２において示すような）と、光ビーム拡大器と中継システム１１０と、好ましくは回折格子の波長分離器１１２と、ビーム集光レンズ１１６と、チャネル・マイクロミラー１１８のアレイとを具備し得る。コリメータ・アレイ１０２、ポートミラー・アレイ１０６、ビーム拡大器と中継システム１１０、ビーム集光レンズ１１６及びチャネル・マイクロミラー１１８のようなＷＳＳの構成要素は、以下に述べるようにマイクロミラーのエッジで有害な回折作用を減らすべく構成され得る。

一例として、更に本発明の範囲を制限することなく、波長分離器１１２は、市販の幾つかのタイプの自由空間ビーム分離器の何れかであり得る。好ましくは、波長分離器１１２は回折格子であるが、本発明の実施形態はそのような格子に限定されない。適切なタイプの回折格子には、ホログラフ的に形成された高空間周波数回折格子、機械切り格子であるエシェル回折格子のような低空間周波数回折格子及び様々なポリマーにホログラフ的に形成され得る透過型回折格子のような反射が含まれ得るが、それらに限定されない。回折格子が好適であるが、例えば、また、平面光回路のような他の波長分離器を波長分離器１１２のような回折格子の代わりに使用し得る。

複数のスペクトル・チャネルを具備する複合多重波長光信号は、光ファイバ・コリメータ・アレイ１０２の入力ポートに供給され、更にポートミラー・アレイ１０６のうちの対応ポートミラーによって、ビーム拡大器と中継システム１１０を通って回折格子１１２上に反射及び整列され得る。説明すべき理由から、本発明の特定の実施形態に従って、ビーム拡大器と中継システム１１０は、例えば、直交軸に沿って異なる倍率を提供するレンズのようなアナモルフィック・システムであり得る。回折格子１１２は、多重波長光信号の構成スペクトル・チャネルを角度分離し、更に、この実施例においてアナモルフィック・システムでもあるテレセントリック集光レンズ１１６は、アレイ１１８のうちの対応する一つのチャネル・マイクロミラー上のスペクトル・スポット内に個々のスペクトル・チャネルを集束させる。中心波長λ_ｉとλ_ｊを備えた二つのそのようなチャネルは、図面において示され、それぞれ対応するチャネル・マイクロミラー１２０，１２２上に集束される。チャネル・マイクロミラーは、各々のチャネル・マイクロミラーがスペクトル・チャネルのうちの一つを受信するように、回折格子及び集光レンズによって生じる複合多重波長
光信号のスペクトル・チャネルの空間的分離に従って、アレイにおいて空間的に配置される。スペクトル・チャネルは、マイクロミラーから光学システムを通って光ファイバ・コリメータ・アレイに後方反射される。チャネル・マイクロミラーは、後述するように、反射によって、スペクトル・チャネルが所望の結合効率又は減衰で光ファイバ・コリメータ・アレイのうちの所望の出力ポート内に方向付けられるように、すなわち切換えられるように、個々に制御できる。

各々の出力ポートは、任意数の反射スペクトル・チャネルを受信および出力し得る。従って、スペクトル・チャネルは、チャネルを一つ以上の「ドロップ」出力ポートに切換えることによって、複合多重チャネル信号から選択的に取り出せ、残りのチャネルを含む多重チャネル信号は、「パス・スルー」ポートから出力され得る。しかも、新入力チャネルは、異なる多重チャネル複合信号を形成すべく、元のスペクトル・チャネルのうちの一部と出力ポートで選択的に追加または結合され得る。多重チャネル光信号からチャネルを取り出すＷＳＳ−ＤＲＯＰモジュールと前記多重チャネル光信号にチャネルを挿入又は追加するＷＳＳ−ＡＤＤモジュールは共に、後述するように、図１に図示したものと類似の構造を用い得る。

一般的に、各々のスペクトル・チャネルには、アレイ１１８で個別のチャネル・マイクロミラーが存在し得る。典型的な多重チャネルＷＤＭ光信号は、例えば、４５か９６個のスペクトル・チャネルを具備し得る。従って、図１のアレイ１１８は、４５か９６個のチャネルマイロミラーを具備し得る。チャネル・マイクロミラーは、シリコン微小ミラー（ＭＥＭＳミラー）を具備することが好ましく、各々のマイクロミラーは、二つの直交軸の周りを独立して連続回転運動できる二軸デバイスであることが好ましい。間もなく、より詳細に説明するように、これによって、チャネルミラーは、対応スペクトル・チャネルを選択出力ポートに反射すべく、第一軸の周りを回転でき、更に前記出力ポートに結合されたパワー量を制御すべく、直交軸の周りを回転することができる。

図１のＷＳＳは更に、ポートミラー・アレイと、アナモルフィックビーム拡大器と中継システム１１０との間の光路において配置されたビームスプリッタ１２４と、ビームスプリッタから反射された光ビームを受信する位置敏感型検出器（ＰＳＤ）１２６と、ポートミラー・アレイ１０６のミラーを制御すべく、ＰＳＤ由来の信号に応答する関連制御電子回路１２８とを具備し得る。より詳細に後述するように、この配置は、ポートミラー由来のビームをチャネル・マイクロミラーの中心上に整列させることができるので、通過帯域の最適化及びＩＴＵ格子整列の維持に寄与する。

図２は、本発明の実施形態に従う二軸チャネル・マイクロミラーの典型的な構成を例示する。前記図面は、アレイ１１８の複数のマイクロミラーのうちの隣接する一対の二軸ＭＥＭＳチャネル・マイクロミラー１３０，１３１だけを示す。図面によって示唆されるように、アレイの残りのマイクロミラーは、切換軸Ｘに沿って水平に（図面において）延び、マイクロミラー間の側方間隔は実質的に同じである。アレイの全マイクロミラーは、同じ構成を備え得る。各々のチャネル・マイクロミラーは、水平な（図２において）「切換」軸Ｙの周りを回転すべく、内部ジンバルフレーム１３４上に回転支持される平面反射面１３２の組立体を具備し得る。ジンバルフレーム１３４は、「減衰」軸Ｘの周りを回転すべく、外フレーム１３６上で回転支持され得る。直交軸の周りの反射ミラー面１３２の回転運動は連続可変性であり、周知の方法で、対向する制御電極対（図示なし）に電圧を印加することによって静電駆動され得る。平面反射面はまた、より高い曲線因子を得るため、すなわち隣接ミラーの平面反射面のエッジ間の間隔を減らすため、ジンバルフレーム平面の上方の台座上に設置され得る。各々のチャネル・マイクロミラーは、減衰軸Ｘに実質的に平行な一つ以上のエッジ領域１３３を具備する。実質的に平行に関しては、エッジ領域１３３が減衰軸Ｘに平均してほぼ平行に向けられることを意味する。しかし、局所レベ
ルでは、エッジの境界又は末端１３５は、必ずしも常に減衰軸に平行に向けられなくてもよい。次の考察において明らかになるように、エッジ領域１３３での光の回折は、その波長の関数として光の減衰に及ぼす劇的作用を有することができる。

図２において示すように、チャネル・マイクロミラーの反射ミラー面１３２は、細長の、好ましくは方形の形状を具備し、水平の切換軸Ｙに沿ったそれらの狭い寸法、例えば幅と、垂直の減衰軸Ｘに沿ったそれらの長い寸法、例えば長さに適応し得る。この特定のマイクロミラーの輪郭と直交軸に対する方位には幾つかの理由がある。このデザインは、後に説明するように、低質量、高い共鳴周波数及び低い空力的相互作用のマイクロミラーを提供することによって、最適機械的性能を提供し、しかも高通過帯域のような光学性能を最適化し、更に減衰の正確な制御を提供する。図１に戻って参照すると、アレイ１１８のチャネル・マイクロミラーの切換軸Ｙは、図１の水平面に平行であるが、減衰軸Ｘは、図面の平面内に延びる。これはまた、マイクロミラー１２２上にビームの輪郭１４０を例示することによって、図１において図式的に示される。マイクロミラー上に集束されるスペクトル・チャネルビームの輪郭もまた、全体的にマイクロミラーの形状とサイズに従うべく、伸張及び方向付けられることが望ましい。好ましくは、ビームは、図示するように、全体的に楕円形の形状を有する。しかも、不都合なパワー損失を最小化し、更に通過帯域を最大化すべく、マイクロミラーサイズに対して対応するマイクロミラー上に集束されるチャネルビームのスポットサイズと位置を制御することが望ましい。

光ファイバ・コリメータ・アレイ１０２由来の平行入力ビームは、全般的に円形の断面を有する。従って、マイクロミラー上に制御されたビームの形状とサイズを提供するため、ビーム拡大器と中継システム１１０はアナモルフィックにされ、すなわちＸ方向とＹ方向に異なる倍率を提供する。図１において示すように、アナモルフィック・ビーム拡大器と中継システム１１０は、焦点距離がｆ_ｘとｆ’_ｘのレンズ１４２と１４３及び焦点距離がｆ_ｙとｆ’_ｙのレンズ１４４と１４５を含む一連のレンズ１４２〜１４５を具備し得る。レンズは、双円錐レンズ、円筒レンズ又はトロイダルレンズ、或いはアナモルフィック特性を備えたシステムを提供する他の構成要素であり得る。本発明の好適実施例において、回折格子１１２は、アナモルフィック・ビームの拡大がほとんどない、高回折効率と低偏光依存損失を備えるべく、選択された透過型回折格子であることが好しい。

回折格子１１２から分離された個々のスペクトル・チャネルに対応するビームは、同様にアナモルフィックであることが好ましい集光レンズ１１６によって、チャネル・マイクロミラー上に集束される。図示するように、集光レンズは、それぞれ焦点距離がＦ_ｘＦ_ｙとＦ’_ｘＦ’_ｙのレンズ・システム１４８と１４９を具備し得る。アナモルフィック・ビーム集光レンズは、チャネル・マイクロミラー上のビーム輪郭１４０によって示されるように回折格子由来のビーム輪郭スポットサイズと方位を最適サイズと適当な方位に変える。チャネルビームは、光学システムを介して光ファイバ・コリメータ・アレイに後方反射され、アナモルフィック光学レンズは、出力ポートでそれらの特性を測定する。チャネル・マイクロミラーのデザインが決定された後、アナモルフィック・ビーム拡大器と中継システム１１０及びアナモルフィック集光レンズ・システム１１６の光学特性が、チャネル・マイクロミラー及び出力ポートで所定のサイズ、形状及び特性を備えたスペクトル・チャネルビームを提供すべく選択され得る。後述するように、最適光学性能は主に、ビーム輪郭及びマイクロミラー上の整列を最適化すべく、光学システムを設計することによって提供される。

本明細書において記載される構造は、すでに公知なパワー管理の取組みに関連した難点及び不利点を回避し、一方では光学性能を最適化できる、個々のスペクトル・チャネルにおいてパワーを管理する簡易かつ有効な方法を提供する上で重要である。本発明の実施形態において、その減衰軸の周りのチャネル・マイクロミラーの回転は、対応スペクトル・
チャネルの結合効率を減らし、更に出力ポート内に結合される光の量を低下させる。減衰軸の周りのチャネル・マイクロミラーの回転量が増加すると、その結合は、光がもはや出力ポートに結合されなくなるまで減少し続ける。図３Ａは、その減衰軸Ｘの周りのチャネル・マイクロミラーの回転角の関数として結合における変動を代表する曲線である。チャネル・マイクロミラーは、最大結合状態に対応して０°の角度から正か負の何れかに回転するとき、その結合は急速に減少するので、約±２．５°の角度では実質的に光は出力光ファイバ内に結合されない。

図３Ｂは、その切換軸Ｙの周りのチャネル・マイクロミラーの回転に対する類似の代表的な結合曲線である。図示するように、二つの曲線において例示される特定のマイクロミラーのデザインでは、その切換軸の周りのチャネル・マイクロミラーの回転角の関数として結合効率は、その減衰軸の周りのチャネルミラーの回転に対する結合効率よりも約１０倍感受性が高い。妥当なサイズと機械的特性を備えたＭＥＭＳチャネル・マイクロミラーに対して、及び目的の波長範囲、例えば１５５０ｎｍにおける最適光学性能を提供すべく設計された光学システムでは、切換軸Ｙの周りのチャネル・マイクロミラーの回転に対する結合効率は、図３Ｂの曲線において示すようになり得る。しかし、図３Ｂの曲線において示すように、このマイクロミラーの切換軸Ｙの周りの回転角に対する結合効率の高い感度は、特に衝撃、振動、温度変動及び構成要素の経年劣化のような有害な環境条件下でこの軸を用いることによって、パワーレベルを正確かつ安定的に制御し難くする。むしろ、減衰軸Ｘに対して図３Ａにおいて示す程度に結合効率を脱感作することによって、パワーレベルを正常作動状態の範囲にわたってより安定的かつ正確に制御することができる。図２において示すような細長ミラー輪郭では、チャネル・マイクロミラーから反射された光の結合効率は、次に説明するように、主として図１のアナモルフィック・ビーム拡大器と中継システム１１０（ＷＳＳ）によって決定される。

光ファイバはチャネル・マイクロミラーに結合されているので、チャネル・マイクロミラーの回転は、光ファイバでビームの角状変位、従って結合変化を引き起こす。このように、チャネル・マイクロミラーの回転は、光ファイバでビームの角状変位、すなわち結合変化を招く。直交するＸ軸とＹ軸に沿って、それぞれの焦点距離ｆ_ｘ，ｆ_ｙが異なるアナモルフィック・システムでは、光ファイバでのビームの角状変位は、従って直交軸の周りの回転では異なることになる。チャネル・マイクロミラーの回転角Δθ_ｘとΔθ_ｙは、集光レンズの入口アパーチャ（entrance aperture）でΔθ_ｘｆ_ｘ＝ΔｘとΔθ_ｙｆ_ｙ=Δｙのビームの転位ΔｘとΔｙを引き起こす。これらの転位は、アナモルフィック・ビーム拡大器によって出力ポート・コリメータ上に中継され、これは、逆方向に作動する場合、拡大係数ＭｘとＭｙに逆比例する転位の脱拡大を引き起こす。出力ポート・コリメータは、角状変位がΔθ_{ｘｃｏｌｌ}＝（Δｘ／Ｍｘ)ｆ_ｃｏｌｌとΔθ_{ｙｃｏｌｌ}＝（Δｙ／Ｍｙ)ｆ_ｃｏｌｌで出力光ファイバ上に光を集束させる。通常、ｆ_ｘとｆ_ｙは１０％だけ異なり得るが、ＭｘとＭｙは１０倍以上異なる可能性がある。転位が異なるので、出力光ファイバ上への直交軸方向におけるビームの角度は異なることになる。これによって、図３Ａと図３Ｂに図示するように、チャネル・マイクロミラーの直交回転軸に対して異なる角感度が生じる。従って、アナモルフィック光学レンズの拡大係数を適切に選択することによって、直交切換軸に対する減衰軸の角感度の低下を得ることができ、正確な減衰の制御とパワーの等化及び安定な作動を提供する。

出力ポート内へのスペクトル・チャネルの結合を最適化するため、更に各々のスペクトル・チャネルのパワーレベルを正確に制御するため、本発明の実施形態は、チャネル・マイクロミラーの軸を制御すべく、サーボ式フィードバック制御システムを用い得る。前記制御システムは必ずしも必要ではないが、好ましくはチャネル・マイクロミラーとポートミラー・アレイのポートミラーの両方の両直交軸を制御すべく用いられ得る。図４は、両タイプのＭＥＭＳミラー・アレイの両軸を制御すべく用いられ得る本発明の実施形態に従
うフィードバック制御システム１６０の実施形態を例示する。図面において、光学モジュール１６２は、実質的に図１において示す波長選択スイッチＷＳＳの光学システムを具備し得る。光学モジュールは、入力される複合多重チャネル光信号を受信するための入力ポート１６４を備え、更にスペクトル・チャネルか他の多重チャネル光信号の何れかの出力用に複数の出力パススルーかドロップポート１６６を備えるＤＲＯＰモジュールを具備し得る。各々の出力ポートは、ポート上に光信号出力のパワーのうちの一部分、例えば２％をサンプリングする光ファイバ結合器（又はタップ)１７０を具備し得る。ポート由来の
光信号出力の試料は、光ファイバ１７４上に出力される複合多重チャネル信号を形成すべく、光学結合器において結合され得る。複合多重チャネル光信号は、各々のスペクトル・チャネルにおける光パワーを検出及び測定し、更にこの情報を電子回路モジュール１８０に提供する光チャネルモニタ（ＯＣＭ）１７６に供給され得る。電子回路モジュールは、適当な静電制御信号を生成すべくパワー測定値を使用し得る。前記制御信号は、それらの減衰軸と切換軸の周りのチャネル・マイクロミラーの運動並びにそれらのＸ軸とＹ軸の周りのポートミラーの運動を制御すべく、１８２で光モジュールにフィードバックされる。

図４において図示するように、光チャネルモニタ１７６は、光結合器から複合多重チャネル光信号を受信するコリメータ１９０と、多重チャネル光信号をその構成スペクトル・チャネル内に空間分離する回折格子１９２と、空間分離スペクトル・チャネルを、各々のスペクトル・成分における光パワーレベルを検出するフォト・ダイオード・アレイ（ＰＤＡ）１９６のような光センサ上内に画像化するレンズ・システム１９４とを具備し得る。ＰＤＡ１９６は、例えば、各々のスペクトル・チャネルが、異なるセットの所定数のフォトダイオード上内にレンズ・システムによって画像化されるように、空間配列された従来型の１×２５６か１×５１２配列のフォトダイオードを具備し得る。各々のスペクトル・チャネルに関連したフォトダイオードセットの出力電圧は、電子回路モジュール１８０に供給され、更に前記チャネルにおけるパワーの量を提供する。電子回路モジュールは、ＰＤＡ由来の光パワー測定値を処理すべく、更に光モジュール１６２においてチャネル・マイクロミラーとポートミラーを制御するため適当な制御信号を生成すべく、例えばファームウエアでマイクロプロセッサ、メモリ及び信号処理プログラムのような電子部品を具備し得る。

図４のフィードバック制御システム１６０は、それぞれの減衰軸の周りのチャネル・マイクロミラー１１８とポートミラー１０６の回転を制御でき、更に、出力ポートに結合された光信号のパワーレベルを管理し得る。ポートミラー減衰軸の周りの回転の作用は、特定のポートミラーに関連した出力ポートに向けられる全スペクトル・チャネルのパワーレベルを同時に制御することである。チャネル・マイクロミラー減衰軸の周りの回転の作用は、個々のスペクトル・チャネルのパワーレベルを制御することである。制御システム１６０を用いることによって、各々の出力ポートでの光信号に対してプリセットパワーレベルを維持し得る。電子回路モジュールにおけるメモリは、様々な動力レベルに相当する格納較正値の表を含有し得る。光チャネルモニタ１７６のＰＤＡ１９６から電子回路モジュール１８０に出力された、各々のチャネルにおけるパワーレベルを示す電圧は、電子回路モジュール内に入力された所望のチャネルパワーレベルに相当する設定点と比較され得る。電子回路モジュールは、パワー測定値及び設定点を用いることによって、各々のミラーの減衰軸に関連したチャネル・マイクロミラーとポートミラーの電極に適当な静電電圧を生成させ得る。これは、スペクトル・チャネル信号とその出力ポートの結合を変化させ、従ってポートでの出力パワーを変えるべく信号に印加される減衰を変化させる。制御システム１６０のフィードバックループは、チャネルのＰＤＡ由来のパワー測定値をパワーレベル設定点と比較し、更に所望パワーレベルを得る結合にマイクロミラーとポートミラーを駆動させるべく、関連するチャネル・マイクロミラーとポートミラーの減衰電極に印加される静電電圧を制御し得る。

制御システム１６０はまた、作動中、各々のチャネルの出力パワーレベルを監視し続けることができ、更に所望の減衰及びパワーレベルを維持すべく、チャネル・マイクロミラーとポートミラー電極に印加される電圧を連続して調整し得る。図３Ａにおいて図示するように、切換軸Ｙに対して脱感作される減衰軸Ｘの結合効率曲線を用いることによって、フィードバック制御システムは、衝撃と振動及び温度変動に起因する有害条件下であっても、各々のチャネルに対してプリセットパワー出力レベルを正確かつ安定的に維持することができる。しかも、まもなく述べるように、制御システムはプリセットパワーレベルを広範囲にわたってチャネルごとに設定及び維持することができる。

それらの減衰軸の周りのチャネル・マイクロミラーの運動を制御することに加えて、図４の制御システム１６０はまた、それらの切換軸Ｙの周りのチャネル・マイクロミラーの回転を制御し得る。電子回路モジュール１８０は、個々についてチャネル・マイクロミラーの切換軸にフィードバック制御を提供すべく、光チャネルモニタ１７６由来の光パワー測定値を使用することによって最適チャネル結合を維持し得る。これによって、最適通過帯域を維持することができる。

好ましくは、図４の制御システムは、入力から出力まで最適結合を獲得及び維持すべく、切換軸の周りのチャネル・マイクロミラーの回転位置を制御するための交互又は「ディザ」制御信号の方法を用いる。チャネル・マイクロミラー間に相互作用が存在しないので、チャネル・マイクロミラーは独立しており、各々の結合を最適化すべく、電子回路モジュール１８０における処理電子回路によって同時に制御され得る。各々のチャネル・マイクロミラーのうちの一つの軸はコサイン波形でディザリングされ得るが、直交軸は同じディザ周波数のサイン波形でディザリングされる。光チャネルモニタは、最大結合のマイクロミラー電圧を決定すべく、特定の波長チャネルにおけるディザとチャネルの出力を検出および測定することができる。これらの電圧は、システムの各々のポートの開ループ標的電圧として、電子回路モジュールにおいてフラッシュメモリのようなメモリ内に保存され得る。一つのポートから別のポートにスペクトル・チャネルを切換えることが望ましい場合、宛先ポートについてフラッシュメモリ内に記憶された電圧は、前記ポートで対応スペクトル・チャネル・マイクロミラーを初期位置調整するのに使用し得る。この開ループ切換えが完了すると、フィードバックループは再び可能になり、ディザ音が前記ポートとチャネルの最適ピーク結合を見つけるのに用いられ得る。最適結合を得ることは、各々のチャネルの挿入損失並びに隣接チャネル間のクロストークを最小化するのに重要である。

図４の制御システムは、チャネル・マイクロミラーの減衰軸と切換軸を別々に及び交互に制御するのが好ましい。今述べたように、一つのポートから別のポートにチャネルを切換え、更にディザ音を用いることによって結合を最適化した後、制御システムは上記のように、制御モードを例えば直線電圧フィードバックループに切換えることによって、所望パワーレベルにチャネル・マイクロミラーの減衰軸を制御し得る。制御システムはマイクロミラーの減衰軸を制御すべく、ディザリング方法を使用しないことが好ましい。何故なら、ディザ振幅はミラーの回転が最適結合から離れると増加し、不安定さをもたらす可能性があるためである。

ディザ周波数は、例えば約１００Ｈｚからおよそ２５０Ｈｚの範囲における低周波数音であることが好ましく、更に、例えば０．５％（０．０２ｄＢ)程度の光動力で小さな変
動を引き起こすのに十分な振幅を具備することが好ましい。チャネルの結合が最適でない場合、光はディザ音と同じ周波数で変調されることになる。しかし、最適結合が得られる場合、光はディザ音周波数の二倍で変調されることになる。電子回路モジュール１８０の処理電子回路は、光チャネルモニタによって生成されるチャネルパワーレベル信号に関する振幅変動を同期的に復調し得る。ディザ周波数の音がプリセットされると、電子回路は、切換軸電極にｄｃ制御電圧を生成することによって、光チャネルモニタ由来の信号がデ
ィザ周波数の二倍の周波数での変調のみを含む最適結合のポイントにチャネル・マイクロミラーを移動させ得る。

図４の制御システムの電子回路モジュールは、最適結合のためにチャネル・マイクロミラーの切換軸と、所望パワーレベルを維持すべくチャネル・マイクロミラーの減衰軸とを交互及び周期的に制御する制御プログラムとアルゴリズムを具体化し得る。制御システムは両軸を同時に制御しないことが好ましいが、両軸を同時に制御する能力を有する。また直ぐに述べるように、電子回路モジュールは、ノッチレス作動、個々のチャネルの完全なブロック及びヒットレス切換えを提供するアルゴリズムを用い得る。これらの概念を述べる前に、個々のスペクトル・チャネルのパワーを本発明の実施形態に従って管理し得る図５の方法を参照して、まず説明することにする。

上記で考察したように、マイクロミラーエッジでの光の回折は、それらの波長の関数として光信号の減衰において異常性を導く可能性がある。図５は、異なるレベルの減衰（挿入損失)について、５つの隣接スペクトル・チャネルに対応する１５５０ｎｍの波長帯域
の波長領域にわたる隣接チャネル・マイクロミラーから反射されたパワーを示す三つの異なる曲線を同じプロット上に例示する。曲線は、例えば広帯域レーザを用いることによって生成され得る。上方の曲線２００は、最適結合及びゼロｄＢ減衰で五つのチャネル・マイクロミラーから反射されたパワーを示す。図示するように、反射パワーは、各々のチャネル・マイクロミラーの比較的広い波長領域にわたって、約４．０ｄＢの挿入損失に相当するレベルで実質的に一定である。これは通過帯領域と呼ばれ、切換軸Ｙの方向におけるチャネル・マイクロミラーの幅の７５％にほぼ相当する。曲線２００はまた、各々のチャネル・マイクロミラー間の反射パワーレベルが低下する領域２０２を示す。この領域は「ノッチ」領域と呼ばれる。図５において示すように、ノッチ領域におけるパワーは、チャネル・マイクロミラーの中心での０ｄＢ減衰に相当するパワーレベルから約２．０ｄＢ下にあり得る。何故なら、マイクロミラーのエッジは、反射パワーがマイクロミラーの回転角にあまり依存しない、従って反射パワーが通過帯領域において平面ミラー面から減少するのと同じように、回転角の増加と共に減少しない回折を生むからである。これは更に、曲線２０６，２０８によって例示される。これらの曲線は、比較的多量（図面において約１４ｄＢ)のパワーレベルを減衰することによって、ノッチ領域が通過帯領域よりも多く
のパワーを伝達することを示す。このノッチ領域パワーは、図面において挿入損失レベルが約１１．０ｄＢのピーク２０６によって示される。ピーク２０６によって示されるパワーは、マイクロミラーのエッジ由来の回折のためである。ピーク間の通過帯領域２０８におけるパワーレベルは、約１８．０ｄＢである。

上に示すように、ピーク２０６（「ウサギの耳」と呼ばれることもある)は、波長選択
スイッチ１００によって切換えられた光信号が光通信ネットワークを通じて送信される場合、問題を示す可能性がある。具体的には、光通信ネットワークは、光信号がネットワークの種々の構成要素を通過するとき、遭遇する信号損失を補償すべく光増幅器を用いることがよくある。このような光増幅器は実際には広帯域であることが多く、すなわち、光増幅器は広帯域の波長にわたって光信号をほぼ無差別に増幅する。ピーク２０６によって示されるような「ウサギの耳」作用のため、通過帯域のエッジ付近の雑音は、通過帯域の中心部分由来の信号よりもずっと大きな程度に増幅され得る。このような高い信号強度は、ネットワークの構成要素を損傷し、更にネットワークを通して信号対雑音比を悪化させ得る。前記問題は、波長選択スイッチがカスケードされる場合に悪化する。

「ウサギの耳」作用は、動力レベルが比較的小量減衰される場合には著しくない。例えば、図５における中央の曲線２１０は、約８．０ｄＢの挿入損失に相当する約４．０ｄＢの減衰に対して、ノッチ領域におけるパワーレベルが通過帯領域におけるパワーレベルにほぼ相当することを示す。これによって、パワーレベルが、隣接するマイクロミラーに対
応する全波長領域にかけて実質的に一定である「ノッチレス」に近い作動状態が生じる。これは、任意の特定のＩＴＵ格子間隔に従わせなくてもよい恣意的に間隔をとった波長の伝送を可能にするので、特に有利である。従って、同じセットのチャネル・マイクロミラーを、５０，１００か２００ＧＨｚ−ＩＴＵ格子間隔並びに粗波長分割多重化システムにおいてよく見られる波長帯域で波長を伝送するのに用いることができる。ノッチレス作動はまた、有利なことに通過帯域の最適化を助け、更にチャネル対チャネルパワー変動のＩＴＵ規格を得る助けとなる。

図５から明らかなように、任意の特定のスペクトル・チャネルによって伝送されたパワーレベルは、前記チャネルに適用される減衰の量を制御することによって個々に制御され得る。スペクトル・チャネルの光の完全なブロックは、所望の消光比を得るのに必要とされる量だけ、その減衰軸の周りに対応チャネル・マイクロミラーを回転させることによって達成し得る。これは、例えばチャネルビームが一つのポートから他方のポートに切換えられるとき、切換回転を受けるマイクロミラーから反射されたスペクトル・チャネルにおけるパワーが完全にブロックされるか低レベルに減少され得る「ヒットレス」チャネル切換えにとって特に有用である。ヒットレス切換えは、不都合な光と中間ポートの結合及び切換え中の不都合なクロストークを回避又は最小化する。しかし、大幅な減衰が要求される場合、マイクロミラーエッジ１３３での回折による「ウサギの耳」現象は更に、上記のように重大な問題を引き起こし得る。本発明の実施形態は、ウサギの耳現象を扱う。

図５において例示するように示されるエッジ回折作用は、特定の仮説を立てると理解することができる。これらの仮説は、問題の性質を説明しようとするものであり、本発明の何れかの実施形態に限定することを意味しない。まず、図６Ａにおいて示すように平滑面での入射光では、反射角φ_ｒは入射角φ_ｉに等しいと仮定される。第二に、図６Ｂにおいて示すようにエッジ端での入射光では、入射面がその末端に平行な方向に沿っている場合に限り、反射角φ_ｒは入射角φ_ｉに等しいと仮定される。第三に、図６Ｃにおいて示すように、光が、末端の方向に垂直な平面における末端で回折することと、反射角が入射角の周りに分散されることとが仮定される。

上記の仮説が与えられると、観察された図５において示す「ウサギの耳挙動」を説明することができる。平面波挙動のため、光強度は、図７において実線減衰曲線７０１によって示されるように、切換軸の周りの比較的小さな回転角ではミラー表面上で、エッジに沿って急速に減衰する。例えば、切換軸の周りの約０．１°の回転は、数ｄＢの減衰を引き起こすには十分である。ビームがミラー面に入射する場合、図７における点線の減衰曲線７０３によって示されるように、切換軸の周りの回転に比較して急速ではないが、ミラーが減衰軸の周りを回転するとき、同様に比較的急速に減衰する傾向にある。光が、減衰軸に平行なエッジの近くでミラー面に入射する場合、減衰軸の周りのミラーの回転は、図７において破線の減衰曲線７０５によって示されるように、信号強度を有意に急速でなく減衰する傾向にある。

「ウサギの耳」ピークは非対称であると観察されることが多く、すなわち一つのピークがもう一方のピークよりも高いことが知られている。非対称性は通常、ミラーが減衰軸に対して時計回りに回転されるか反時計回りに回転されるかに依存する。この非対称性は、ビーム方向に僅かに回転した減衰軸に平行なエッジ由来の、僅かに大きな回折領域のためであると考えられる。ビームから僅かに離れて回転する他方のエッジもまた、ビームに面する僅かに小さな回折領域を有する。

エッジ回折作用は、幾つかの様々な方法で減らすことができる。例えば、本発明の特定の実施形態に従って、減衰は、チャネルミラー・アレイとポートミラー・アレイの何れか又は両方の減衰軸の周りの回転と切換軸の周りの回転を組み合わせることによってもたら
され得る。切換軸の周りの回転がビームを強力に減衰し、更にエッジ回折に比較的反応しないので、エッジ回折の有害な作用とその関連「ウサギの耳」現象を減らすか、排除さえもする方法で二つの回転を組み合わせることができる。

本発明の実施形態に従って、マイクロミラーチャネル・アレイ１１８において用いられるマイクロミラー１３０のエッジ領域１３３を適当に構成することによって、回折を減らし得る。特に、一つの可能な構成は、ミラーが減衰軸の周りを回転するとき、切換軸の周りのエッジ回転の作用を引き起こす形状の構築を含む。例えば図８Ａから図８Ｃはそれぞれ、鋸歯状エッジ１３３Ａを備えたマイクロミラー１３０Ａの実施例の平面図、端面図及び側面図を示す。エッジ１３３Ａは、鋸歯幅ｄと鋸歯角αを特徴とする。局所的に末端１３５Ａは減衰軸に平行であり得ないとしても、平均して、エッジ１３３Ａは減衰軸に平行である。

しかし、鋸歯状の形状は、図８Ａと図８Ｂに図示するように、エッジ１３３Ａに末端１３５Ａを与え、エッジベクタＥは、切換軸Ｙに平行に方向付けられた成分をもつ。従って、ミラー１３０Ａが角度θで減衰軸の周りを回転するとき、エッジベクタＥは、図８Ｃにおいて例示されるように、角度δで切換軸の周りを回転するのと同等の回転を経験する。角度δは以下のようにαとθに関連している。
δ＝ｃｏｓ^−１（ｓｉｎ^２α) （ｃｏｓθ−１)＋１）
これは、また以下のように書き得る。
α＝ｓｉｎ^−１｛ｓｑｒｔ［（ｃｏｓδ−１）／（ｃｏｓθ−１)］｝
式中、ｓｑｒｔは、角括弧内の量の平方根をとる演算を示す。

従って、鋸歯状エッジ１３３Ａは、減衰軸の周りの回転と切換軸の周りの回転の組み合わせと等価の回転を生成する。鋸歯角は、約５°〜約８５°の間であり得る。本発明者は、約６°〜約１５°の間の鋸歯角αに等価の切換軸の周りの回転と減衰軸の周りの回転の組み合わせが、ウサギの耳の作用を有意に減らすのに十分であることを実験により測定した。これらの測定は、高さが約５００ミクロンで幅が約１００ミクロンの方形ミラー上で行われた。切換軸と減衰軸の周りの回転は、それぞれ約０．１５°と０．７°であった。

一例として、二つ以上のそのようなミラー１３０Ａ，１３０Ｂを、図８Ｄにおいて示すように一緒に配列し得る。隣接するマイクロミラー１３０Ａ，１３０Ｂは、適切な間隔、例えば６μによって分離される適合鋸歯エッジを備え得るが、大なり小なりの間隔を使用し得る。ミラー１３０Ａ，１３０Ｂは、一般に定義される切換軸Ｙと、個々に定義される減衰軸Ｘ１とＸ２の周りを回転し得る。

図８Ａ〜図８Ｄにおいて図示する構成に関して多くの変形物が存在する。具体的には、角度α、エッジ１３３Ａ内への鋸歯の刻み目数、鋸歯刻み目の形状は全て変化し得る。従って、本発明の実施形態は、図８Ａにおいて例示される特定の鋸歯構成に限定されない。例えば図８Ｅにおいて示されるように、マイクロミラーは、減衰軸Ｘ２に実質的に平行なエッジ１３３Ｅを具備し得る。エッジは、幾つかの鋭いピークＰと谷間Ｖを特徴とする末端１３５Ｅを具備し、末端１３５Ｅの路長の実質的部分が切換軸Ｙ２に沿って方向付けられる。

図８Ｆにおいて示す更に別の実施形態において、マイクロミラーは、末端１３５Ｆに直近のエッジに沿って間隔をとって置かれた三次元突起物１３８を備えたエッジ１３３Ｆを具備し得る。突起物１３８は各々、末端１３５Ｆからの奥行きｄ、高さｈ及び幅ｗを特徴とし得る。隣接する突起物は、距離ｕの間隔をとって置かれ得る。突起物は、エッジ１３３Ｆでの異なる光反射が互いに相殺されやすいように、突起物から反射する光学波面と、突起物の間の空間から反射する波面との間に干渉を生成するようなサイズ及び形状にされ
得る。一例として、高さｈは、ミラー１３０Ｆから反射する光の４分の１波長にほぼ等しくなるように選択され得る。従って、突起物１３３Ｆ間の空間から反射する光は、突起物１３８から反射する光と比較して２分の１波長の余分な距離を移動する。２分の１波長差は、突起物１３８から反射する光波と、突起物１３８間の隙間から反射する光波の間に破壊的干渉を生成することができる。三次元突起物１３８は、その代わりに反対の様式で、すなわち、その上の突起物よりはむしろ周囲の表面の下方の刻み目として適用できることは明らかである。また、図８Ｆにおいてｕ＝０の限定において、突起物（または刻み目）は、高さ（又は奥行き)ｈと幅ｄの連続ストリップを形成すべく結合することは明らかで
ある。

エッジ回折を減らす別の方法が存在する。例えば図８Ｇは、先行実施形態に関する変形物を示す。この実施形態において、マイクロミラー１３０Ｇは、可変反射性を特徴とするエッジ１３３Ｇを具備する。エッジ１３３Ｇでの反射性は、末端１３５Ｇに向かって減少する。マイクロミラー１３０Ｇの表面の大部分は、高い反射性を具備する。反射性は、末端から更に離れたエッジ１３３Ｇの領域よりも末端１３５Ｇで少ない。また、例えばエッジの輪郭を丸くすることによってエッジにより大きな湾曲半径を与えることによって、散乱体の立体角を増加させるエッジでの回折を減らすことができる。

図８Ｆの実施形態に関する更に別の変形物において、エッジから回折する光の破壊的干渉は、位相マスクによって達成することができる。図８Ｈにおいて図示するように、マイクロミラー１３０Ｈは、末端１３５Ｈ近くのエッジ１３３Ｈに沿って配置された一つ以上の多重層領域１３７から構築された位相マスクを具備することができる。図８Ｈにおける差込図において図示するように、各々の多重層領域１３７は、二つ以上の層、例えばそれぞれ異なる屈折率ｎ_１，ｎ_２を特徴とする上層と下層を含む。二つの層の間の界面１３９から反射する光は、ｎ_１とｎ_２の値に依存する反射によって位相変化を受け得る。ｎ_１がｎ_２よりも小さい場合、光は、反射によって１８０°の位相変化を受けることになる。ｎ_１がｎ_２よりも大きな場合、光は、反射による位相変化を受けない。光はまた、上層ｎ_１と、屈折率がｎ_３（例えば、空気か真空）の周囲媒体との間の上方界面１４１から反射し、更にｎ_３に依存した位相変化を受け得る。ｎ_１＞ｎ_２及びｎ_１＞ｎ_３の場合、上方界面１４１から反射する光は反射によって１８０°の位相変化を受けるが、界面１３９から反射する光は反射によって位相変化を受けない。上層の厚さが光の波長と比較して十分に小さい場合、二つの位相変化は、エッジ１３３Ｈから反射する光の相殺を起しやすい。

マイクロミラー１３０のエッジ１３３を構成することに加えて、該エッジでの回析の効果を低減する他の方法がある。例えば、ミラーを部分的に減衰軸周りに、および、部分的に切換軸周りに回転することによって減衰を行なうことが可能である。図９Ａ〜９Ｃは、図１に示される種類のＷＳＳを使用する切換軸および減衰軸回転の異なる組合せについての、波長に対する減衰を図示している。図９Ａ〜９Ｃのそれぞれは、最適な結合のために配位された切換軸および減衰軸回転を伴う曲線９０２を含んでいる。比較のために、図９Ａ〜９Ｃのそれぞれは、更に、減衰軸周りの回転だけを通じて達成された１５ｄＢの減衰の効果を示す曲線９０４を含んでいる。曲線９０４における「ウサギの耳」現象を注記しておく。図９Ａの曲線９０６Ａは、切換軸Ｂ周りの回転（この場合、０．１０１度の回転に対応している）による８ｄＢの減衰、および減衰軸Ａ周りの回転（この場合、約０．７２７度の回転に対応している）による７ｄＢの減衰の効果を示している。ウサギの耳現象は、特に曲線９０６Ａの右側では低減されるが完全には排除されないことを注記しておく。

図９Ｂの曲線９０６Ｂは、切換軸Ａを周りの回転（この場合、０．１２７度の回転に対応している）による８ｄＢの減衰、および減衰軸Ｂ周りの回転（この場合、約０．６７２度の回転に対応している）による７ｄＢの減衰の効果を示している。再び、ウサギの耳現
象は、特に曲線９０６Ｂの左側においては、曲線９０４と比較して低減されているが完全には排除されてはいない。

図９Ｃの曲線９０６Ｃは、切換軸Ａ周りの回転（この場合、０．１４５度の回転に対応している）による１０ｄＢの減衰、および減衰軸Ｂ（この場合、約０．５６２度の回転に対応している）周りの回転による５ｄＢの減衰効果を示している。この場合、ウサギの耳現象は実際に除去されている。

図９Ａおよび９Ｂで見られるように、反対方向への回転よりもウサギの耳現象の大きさを低減する減衰軸周りの回転の好ましい方向がある（つまり、反時計周りの回転に対して時計回りの回転）。最良の回転方向は、光学システムでのエッジ回析の相互作用、および該システムでのレンズの中心と端のうちの少なくとも一方に関する特定のスペクトル・チャネルの位置に依存するであろう。加えて、（図９Ａおよび９Ｂで見られるように）ウサギの耳現象の大きさを最小化する切換および減衰軸周りの回転方向の好ましい組合せがある。本発明の実施の形態のアーキテクチャは、最良の減衰軸回転方向と、切換軸および減衰軸回転方向とのうちの少なくとも一方の最良の組合せが、光学的減衰を実施する目的のために選択されることができるように十分に柔軟性がある。

両方の軸周りの混合回転での１０ｄＢと１５ｄＢの減衰で得られたデータは、ウサギの耳が切換軸周りの回転による減衰の割合の増加につれて減少することを示している。現在のディザリング手法は、結合効率を最適化するためのチャネルミラーの切換軸周りの回転と、減衰させるための減衰軸周りの回転とを使用する。

しかしながら、減衰を行なうために切換および減衰軸の両方を使用することは、減衰ポイントが、もはや切換軸に沿った結合効率曲線のピークの近傍にないため、結合効率を最適化するための切換軸の使用を非常に危険に晒す。

図９Ｄの減衰等高線図は、その問題の性質を示している。１２ｄＢの減衰が減衰軸周りの回転によって単独で達成され、結合を最適化するミラーのディザリングが切換軸周りの回転によって単独で行なわれるときには、結果として生じる結合効率９０１は、上側の差し込み図に示されるように結合効率曲線におけるピーク９０３の近傍において変化する。しかしながら、１２ｄＢの減衰が、仮に、減衰軸周りの回転による８ｄＢおよび切換軸周りの回転による４ｄＢで達成されるときには、減衰ポイントが下側の差し込み図に示されるような切換軸周りの回転のための結合効率曲線９０１におけるピーク９０３から遠過ぎるので、切換軸周りの回転によるディザリングは、結合を最適化することができない。

この問題の解決策は、図９Ｅに示されるような減衰ポイントでの固定された減衰の等高線のほぼ接線であるディザリング軸ｅ_ｔ周りにマイクロミラーをディザリングすることである。ミラー動作が一定の減衰の等高線に十分に接線である軸周りの場合には、ディザリングは、ディザリング軸ｅ_ｔ周りの回転に対する減衰曲線におけるピークに接近するであろう。その結果、結合は、最適化されることができる。ディザリング軸ｅ_ｔ周りにマイクロミラーを回転することは、切換および減衰軸回転を相互に結合することを含んでおり、その結果、ミラーは、切換軸および減衰軸の両方周りに同時に回転する。そのような結合回転は、減衰ポイントで最適化するために結合効率９０７におけるローカル・ピーク９０５を生じさせる。結合回転は、電子回路モジュール１８０におけるハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのうちの少なくとも一つの適切な構成によって生じさせることができる。

切換および減衰軸周りの回転を通じたウサギの耳現象の低減は、切換軸周りの回転を通じてどれくらいの減衰を得るべきか、また、減衰軸周りの回転を通じてどれくらい得るべ
きであるかを選択することが大部分の問題である。減衰の量を変更する際には、２つの異なる減衰間の任意の経路を取ることが可能である。好ましいアプローチは、最大の信号が達成されるまでｅ_ｔ方向に沿った連続する結合効率信号を提供するために同時に両方の軸周りにマイクロミラーを回転することである。その後、減衰は、所望のパワー・レベルまたは減衰が達成されるまで最大の結合のポイントからｅ_ｎ軸に沿って進むことによって得られる。

図９Ｆ〜９Ｈは、切換および減衰軸回転の異なる組合せのいくつかの例を示している。図９Ｆ〜９Ｈのためのデータは、カリフォルニア州サンノゼのカペラフォトニクス社からのモデル、ＷＰ４５００のａｄｄモジュールを使用して得られた。マイクロミラーの寸法は、約１００ミクロン×５５０ミクロンであった。図９Ｆ〜９Ｈにおいては、曲線９０８は、減衰を示していない。図９Ｆにおいては、曲線９１０，９１２，９１４，９１６，および９１８は、それぞれ、２ｄＢ，４ｄＢ，６ｄＢ，８ｄＢおよび１０ｄＢの減衰が減衰軸周りの回転のみによって得られた後の結果を示している。曲線９１０，９１２，９１４，９１６，９１８におけるウサギの耳ピークに留意する。

図９Ｇにおいては、曲線９２０は、切換軸周りのみで回転することによる２ｄＢの減衰に対する通過帯域曲線を示している。曲線９２２は、切換軸周りに回転することによる２ｄＢの減衰、および減衰軸周りに回転することによる２ｄＢに対する、合計４ｄＢの減衰に対する通過帯域曲線を示している。曲線９２４は、切換軸周りに回転することによる２ｄＢ、および減衰軸周りに回転することによる４ｄＢの減衰に対する、合計６ｄＢの減衰に対する通過帯域曲線を示している。曲線９２６は、切換軸周りに回転することによる２ｄＢ、および減衰軸周りに回転することによる６ｄＢの減衰に対する、合計８ｄＢの減衰の通過帯域曲線を示している。曲線９２８は、切換軸周りに回転することによる２ｄＢ、および減衰軸周りに回転することによる８ｄＢの減衰に対する、合計１０ｄＢの減衰の通過帯域曲線を示している。曲線９２８の右手側でのウサギの耳ピークに留意する。

図９Ｈにおいては、曲線９３２は、切換軸周りの回転だけによる４ｄＢの減衰に対する通過帯域曲線を示している。曲線９３４は、切換軸周りの回転による４ｄＢ、および減衰軸周りの回転による２ｄＢの減衰に対する、合計６ｄＢの減衰の通過帯域曲線を示している。曲線９３６は、切換軸周りの回転による４ｄＢ、および減衰軸周りの回転による４ｄＢの減衰に対する、合計８ｄＢの減衰の通過帯域曲線を示している。曲線９３８は、切換軸周りの回転による４ｄＢ、および減衰軸周りの回転による６ｄＢの減衰に対する、合計１０ｄＢの減衰の通過帯域曲線を示している。ウサギの耳ピークが図９Ｇの曲線９２２，９２４，９２６および９２８におけるよりも、曲線９３２，９３４，９３６および９３８において、はるかに顕著ではないことを注記しておく。

図９Ｆ〜９Ｈから分かるように、この例においては、部分的に切換軸周りの回転を減衰することは、切換軸回転による約２ｄＢおよび約４ｄＢの間の減衰を要求するように見える。クロストークおよび感度の配慮事項から、切換軸を使用した減衰の量を最小化することが一般には望ましい。

クロストーク配慮事項の例示として、図９Ｉは、２つの異なるポート用の波長に対する信号のデータを示している。両方のポートへの光学信号は、切換軸周りの回転による約４ｄＢの減衰を使用して減衰されている。実線の曲線によって示される第１の信号９４２は、第１のポートに結合され、破線の曲線によって示される第２の信号９４４は、第２のポートに結合されている。第１の曲線９４２および第２の曲線９４４の重複部分は、クロストークを示している。或るレベルのクロストークが光スイッチ中に通常存在するが、容認可能なクロストークの量は変化する。例えば、図９Ｉにおけるクロストークのレベルは、約３８ｄＢである。当該用途のために指定された最大のクロストークが４０ｄＢである場
合には、３８ｄＢは容認可能ではないことがある。図９Ｉにおいては、４ｄＢの減衰は、切換軸を使用して達成された。クロストークを容認可能なレベルに維持するために、約３．５ｄＢに切換軸の減衰を制限することが必要な場合がある。与えられた状況に対して機能する切換軸の減衰の量は、実験により決定されることができる。

別の代替のエッジの修正は、図１のＷＳＳ１００におけるファイバ・コリメータ・アレイ１０２の入力および出力ポートを修正することであろう。ポート間隔が十分に大きい場合には、減衰を得てウサギの耳現象を回避するように切換軸周りの回転を使用することができる。

上述のように、別の代替は、空間フィルタリングを通じて通過帯域における「ウサギの耳」の極大部分を低減することである。回折次数の空間分離は、フーリエ変換システムによってもたらされることが可能であり、その結果、空間フィルタのアパーチャは、回折をもたらされたサイド・ローブを低減することと、前記サイド・ローブと比較して通過帯域の中心部分の忠実性を増加させることとのうちの少なくとも一方のために、フーリエ変換面に適用されることができる。そのような空間フィルタリングは、例えばＷＳＳ１００内の焦点面でのチャネル・マイクロミラー１１８のエッジでの回析の効果を排除するように選択された大きさ、形状および位置を有する、例えばＷＳＳ１００におけるアパーチャと共に実施されることが可能である。

多くの可能性のある空間フィルタの構成がある。図１３は、図１に関して図示および記述されたものと同様のＷＳＳ４００の例を図示している。上述した構成要素に加えて、ＷＳＳ４００は、ポート・ミラー・アレイ１０６と、光ビーム拡大器と中継システム１１０との間に位置する空間フィルタ・リレー４０２を備えている。空間フィルタ・リレー４０２は、一対のリレー・レンズ４０４，４０６と、アパーチャ４０８とを備えている。レンズ４０４，４０６は、それらが共通の焦点面（この例においては、フーリエ面）を共有するように配置される。アパーチャ４０８は、共通の焦点面に位置している。

これに代えて、空間フィルタのアパーチャは、コリメータ・アレイ１０２とポート・ミラー・アレイ１０６との間に位置することができる。例えば、図１４は、図１のＷＳＳ１００と同様のＷＳＳ５００を図示している。上述した構成要素に加えて、ＷＳＳ５００は、コリメータ・アレイ１０２とポート・ミラー・アレイ１０６との間に位置する空間フィルタ・リレー５０２を備えている。空間フィルタ・リレー５０２は、それらの共通の焦点面での２つのリレー・レンズ５０４，５０６間に位置するアパーチャ５０８を備えている。図１３および１４においては、空間フィルタリングは、１つのみのポート（例えば、エクスプレス・ポート）に選択的に適用されることが可能である。これに代えて、個々の空間フィルタは、出力ポートのうちのいくつか（例えば、エクスプレス・ポートのみ）あるいはそれらのすべてに配置されることができる。

いくつかの実施の形態においては、空間フィルタのアパーチャは、ＷＳＳの外部に配置されることが可能である。例えば、図１５は、図１に関して図示および記述されたものと同様のＷＳＳ６００を図示している。上述した構成要素に加えて、ＷＳＳ６００は、一端で出力ポートのいずれかに（例えば、ファイバ・コリメータ・アレイ１０２を介して）接続されたマルチモード・ファイバ６０１を備えている。マルチモード・ファイバ６０１の他端は、第２のコリメータ・レンズ６１２に光学的に結合された第１のコリメータ・レンズ６０４に結合されている。空間フィルタ・リレー６０２は、第１および第２のコリメータ・レンズ６０４，６１２間に光学的に結合されている。空間フィルタ・リレー６０２は、それらの共通の焦点面での２つのリレー・レンズ６０４，６０６間に位置するアパーチャ６０８を備えている。このシステムの利点は、それが、内部の光学機器を再構成する必要なしに、図１に示されるようなＷＳＳに対する非均一の通過帯域の減衰の効果を低減す
ることができることである。更に、空間フィルタリングは、非均一な減衰の低減を要求するそれらのポートにのみ選択的に適用されることができる。

図１６は、ＷＳＳ７００における空間フィルタリングの代替の多重ポートの実施を図示している。上述した構成要素に加えて、ＷＳＳ７００は、ポート・ミラー・アレイ１０６と光ビーム拡大器と中継システム１１０との間に位置する空間フィルタ・リレー７０２を備えている。空間フィルタ・リレー７０２は、一対のリレー・レンズ・アレイ７０４，７０６と、アパーチャ・アレイ７０８とを備えている。差し込み図に示されるように、レンズ・アレイ７０４，７０６のそれぞれは、小型レンズのアレイからなる。第１および第２のレンズ・アレイにおける対応する小型レンズは、それらが共通の焦点面を共有するように配置されている。アパーチャ・アレイ７０８におけるアパーチャは、共通の焦点面に位置している。空間フィルタリングは、チャネル・マイクロミラーを反射したスペクトル・ビームにとって、より重要である。したがって、出力ポートに対応するアパーチャは、入力ポートに対応するアパーチャよりも小さい直径を有することが可能である。

図１７は、ＷＳＳ８００における空間フィルタリングの別の代替の多重ポートの実施を図示している。図１に記述された構成要素に加えて、ＷＳＳ８００は、光ビーム拡大器と中継システム１１０と波長分離器１１２との間に位置する空間フィルタ・リレー８０２を備えている。空間フィルタ・リレー８０２は、一対のリレー・レンズ・アレイ８０４，８０６およびアパーチャ・アレイ、または対向するナイフ・エッジ、または適切な位相マスク８０８を備えている。レンズ・アレイ８０４，８０６のそれぞれは、小型レンズのアレイあるいはｙ軸円柱レンズからなることが可能である。第１および第２のレンズ・アレイにおける対応する小型レンズあるいは対応するｙ軸円柱レンズは、それらが共通の焦点面を共有するように配置される。アパーチャ・アレイ８０８におけるアパーチャは、楕円の形状であり、共通の焦点面に位置している。空間フィルタリングは、チャネル・マイクロミラーを反射したスペクトル・ビームにとって、より重要である。したがって、出力ポートに対応するアパーチャは、入力ポートに対応するアパーチャよりも小さい直径を有することが可能である。

「ウサギの耳」効果の低減は、より小さい直径のアパーチャに対してより顕著となる。「ウサギの耳」効果を低減することにおける空間フィルタリングの有効性は、コンピュータ・モデル化した通過帯域、図１８Ａおよび１８Ｂにおいて見ることができる。図１８Ａは、空間フィルタリング無しで−２０ｄＢの減衰を伴う、図１に示される種類のＷＳＳ用の通過帯域を図示している。通過帯域のエッジで顕著な「ウサギの耳」に留意する。図１８Ｂは、０．００５２ｍｍ半径のアパーチャを備えた空間フィルタを有する同様のＷＳＳ用の通過帯域を図示している。図１８Ａのものと比較して、図１８Ｂにおける通過帯域のエッジでずっと大きい減衰があることを注記しておく。

空間フィルタリングに加えて、ＷＳＳの通過帯域のサイド・ローブの不均一を低減するために使用されることがある他の可能性のあるフィルタ技術がある。例えば、角周波数と、チャネル・マイクロミラーからの散乱光とのうちの少なくとも一方は、入射角の関数として格子１１２の回折効率（時折、「角度ブラッグ幅」と呼ばれる）によって或る程度フィルタリングされることが可能であり、ここでは、入射角が大きいほど回折効率が低くなる。この効果は、回折または散乱光が格子によって効率的に回折されないことから格子１１２によって事実上フィルタリングされることを意味することができる。したがって、いくつかの実施の形態においては、格子１１２の角度ブラッグ幅は、格子１１２が「ウサギの耳」のサイド・ローブに寄与する、より高い角周波数を低減またはフィルタリングすることを可能にすることがある。減衰中のサイド・ローブの振幅のそのような低減は、チャネル・マイクロミラー１１８のエッジの修正と組み合わせることが可能である。

本発明のいくつかの実施の形態においては、無瞬断切換え用に構成されたＷＳＳを使用することが望ましい。そのような無瞬断切換えは、上述したような回析によって「ウサギの耳」効果を低減する本発明の実施の形態と組み合わせることが可能である。一例として、図１０Ａ〜１０Ｃは、ＡＤＤマルチプレクサ・モジュール２２０との関連で無瞬断切換えを例示し、ここでは、スペクトル・チャネルは、複数の入力ポート上のモジュールに入力され、出力ポートでの信号に加えられる（つまり、該信号と組み合わせられる）ことが可能である。図１０Ａ〜１０Ｂは、概して、図１のＷＳＳ１００の単純化した概略側面図を表わし、ここでは、図１の要素は、明瞭さのために省略されていると確信する。

図１０Ａ〜１０Ｂに示されるように、ＡＤＤマルチプレクサ２２０は、５つの入力ポートと、１つの出力ポートとを有する５×１の装置を備えることが可能である。したがって、ファイバ・コリメータ・アレイ１０２は、図に示されるように、６つのコリメータを備えている。出力ポート２２２は、例えば、示されるように第４のコリメータ・ポートであることが可能である。図１０Ａにおいては、第１の（最上部）コリメータ・ポート２２４は、回析格子１１２上のアナモルフィック・ビーム拡大システム１１０によって集光されるスペクトル・チャネルλ_ｉを入力することが可能である。回析格子は、スペクトル・チャネルλ_ｉを他の波長チャネルから空間的に分離し、分離したスペクトル・チャネルを、スペクトル・チャネルを対応するチャネル・マイクロミラー２２８に集光させるアナモルフィック集光レンズ・システム１１６に供給する。チャネル・マイクロミラーは、図１０Ａに示されるように、入力したスペクトル・チャネルλ_ｉを、光学システムを通じて出力ポート２２２に反射する（切り換える）ために、適切な角度位置にその切換軸周りに回転されることが可能である。

入力したスペクトル・チャネルλ_ｉを入力ポート２２４から出力ポート２２２に切り換えることは、無瞬断の方法でなされることが可能である。無瞬断切換えで、ポート２２４での光入力は、チャネル・マイクロミラーがビームをポート２２２に切り換わるように回転するように、中間ポート２３０および２３２に亘っては走査されない。むしろ、無瞬断切換えにおいて、光は、切換中に実質的に減衰または遮蔽される。これを達成するために、チャネル・マイクロミラー２２８の切換軸を制御するサーボ制御ループがまず解放される。制御電圧は、遮蔽に要求される量だけその減衰軸周りにマイクロミラーを回転するようにチャネル・マイクロミラーに印加されることが可能であり、その後、チャネル・マイクロミラーは、図４の制御システムの電子回路モジュール・メモリにおける較正テーブルに記憶された予め設定された制御電圧を切換軸に印加することによって入力したスペクトル・チャネルを出力ポート２２２に反射するために、その切換軸周りに回転されることが可能である。次に、マイクロミラー２２８は、通常の最適結合状態にその減衰軸周りに回転し戻されることが可能であり、その後、切換軸を制御するサーボ制御ループは、最適な結合効率を達成するようにマイクロミラーを制御すべく再度関与することが可能である。

図１０Ｃは、光が入力ポート２２４から出力ポート２２２に切り換えられるときの処理を概略的に示している。入力チャネルを遮蔽状態に減衰することは、図１０Ｃにおいて矢符２４０で表わされている。マイクロミラー２２８を回転することによる入力チャネルのポート２２２への切換えは、光が入力ポート２２４と出力ポート２２２との間で切り換えられるときに光が中間ポート２３０および２３２間にはまったく結合されないことを示す矢符２４２で表わされている。矢符２４４は、その減衰軸周りのチャネル・マイクロミラーの回転による公称最適結合状態に光を増加し戻すことを表わしている。

図１０Ｂは、ポート２３０上のＡＤＤマルチプレクサに入り、その対応するマイクロミラー２４６によって出力ポート２２２に切り換えられる異なる波長λ_ｉでの第２のスペクトル・チャネルを示している。この切換えは、同様に無瞬断であり、図１０Ａに関して上述したものと同様の方法で得られることが可能である。したがって、図１０Ｂにおけるポ
ート２２２上の光学信号出力は、ポート２２４上のλ_ｉ入力と、ポート２３０上のλ_ｊ入力との組合せを備えることが可能である。同様の方法で、他の波長は、他の入力／ａｄｄポート上に入力され、合成マルチチャネル信号を形成するために出力ポート２２２に切り換えられることが可能である。

出力ポートでの第１の減衰状態から第２の異なる減衰状態に切り換えるために、図１０Ａ〜１０Ｂに示されるような光学信号を制御することは、異なる方法によって達成されることが可能である。第１の方法によれば、入力ポートに入る光は、最大の結合状態（つまり、最大パワー）であることが可能である。次に、入力ポートから出力ポートへの無瞬断切換えは、図１０Ｃにおいて表わされるように、最大の減衰に対して減衰軸を使用することによって達成されることが可能である一方、入力ビームは、上述したような出力ポートに無瞬断に切り換えられる。一旦ビームが出力ポートにあれば、減衰軸は、零減衰に対応する最大パワーに戻されるように制御されることができる。その後、結合効率は、最大パワー状態で、また、最適な結合を達成する際に、最適化されることが可能であり、ビームは、所望の出力パワー・レベルを提供するためにその減衰軸周りにチャネル・マイクロミラーの動作を制御することによって減衰される。

第２の方法は、まずは最大の結合効率への非減衰なしに、入力ポートでのオリジナルの減衰状態から、出力ポートでの所望の減衰状態へ直接移ることである。この方法は、減衰軸周りの回転角度の関数（例えば、静電電圧）として各々のチャネル・マイクロミラーに対する減衰レベルを指定する制御システムの電子回路モジュールのメモリ内のルックアップ・テーブルに記憶される較正された電圧を利用する。

無瞬断切換えのための第３の、そして好ましい方法は、パワーを最小化するための減衰軸周りの回転によって、入力ポートでの減衰状態からそのポートでの低い光の状態になることである。次に、所望の目的地ポートへの無瞬断切換えは、最小パワー（例えば、遮蔽状態）で保持された減衰軸と共に行なわれる。その後、目的地ポートに達する際に、チャネル・マイクロミラーは、むしろ最大パワーに戻るのではなく、低い光のレベル（例えば、−２０ｄＢ）になるように減衰軸周りに回転され、その後、低い光のレベルでの結合効率は、チャネル・マイクロミラー（そして、好ましくは、直後に記述される方法で、図１に示される対応するポート・ミラー１０６も）の切換軸を使用して最適化されることが可能である。その後、最適な結合効率を達成する際に、チャネル・マイクロミラーは、所望のパワー・レベルのためにその減衰軸周りに回転されることが可能である。

チャネル・マイクロミラーのその切換軸周りの回転を制御することによって結合効率を制御することに加えて、更に、各々のチャネルのスペクトル・ビームがその対応するチャネル・マイクロミラーに集光される位置を制御することが望ましい。高通過帯域および高データ転送レートを提供可能にするためには、チャネルの中心波長が、チャネル・マイクロミラーの中心に位置合わせされなければならない。同様に、他のチャネルの中心波長は、それらの対応するマイクロミラーの中心に位置合わせされなければならない。チャネル間隔は、ＩＴＵグリッド仕様によって指定され、チャネル・マイクロミラーは、入力したマルチチャネル光学信号のＩＴＵ格子間隔に従ってアレイにおいて横方向に離隔される。したがって、それは、すべてのチャネルの中心波長がシステムの通過帯域を最大化するためにそれらの対応するマイクロミラーに集中され続けるように、ＩＴＵアラインメントを維持するのが望ましい。

上述したような本発明の実施の形態を組み込んだＷＳＳシステムは、不都合な動作状態でのＩＴＵアラインメントを確立および維持するように構成されることが可能である。前述したように、図１のＷＳＳ１００は、ポート・ミラー・アレイ１０６とアナモルフィック・ビーム・エクスパンダおよびリレーシステム１１０との間の光学ビーム経路内に位置
するビーム・スプリッタ１２４を備えることが可能である。基準光（例えば、発光ダイオード（図示せず）からの１３１０ｎｍの波長）は、ファイバ・コリメータ・アレイの入力ポートでの合成多重波長光学システムへ結合されることが可能である。ビーム・スプリッタは、優先的に、ＰＳＤ１２６に１３１０ｎｍ波長のビームを反射し、スペクトル・チャネル波長（例えば、Ｃバンドでの）をアナモルフィック・システム１１０に通すように形成されることが可能である。ＰＳＤは、４つの四象限光検出器（つまり、「４分割セル」）の形態に配置された複数の光電セルを備えることが可能である。ＰＳＤ上へビーム・スプリッタを反射した１３１０ｎｍの基準光は、ＰＳＤに突き当たる基準光ビームの重心位置を判断するために使用されることができる各々のＰＳＤ象限において電位を生じさせる。重心位置は、ビームのアラインメントを判断するために使用されることができる。

入力コリメータ１０２が指す方向は、温度の関数として変化することがあり、入力スペクトル・ビームがマイクロミラーに集光する位置をマイクロミラーの中心から逸れさせ、ＩＴＵミスアラインメントを生じさせ、チャネル通過帯域を狭くする。加えて、他の熱機械的効果は、回析格子角度、チャネル・マイクロミラーの位置、および光学機器の焦点距離の変化を生じさせることがある。これらの効果のそれぞれは、更に、ＩＴＵミスアラインメントおよび通過帯域を狭くすることに帰着する場合がある。ＩＴＵミスアラインメントを補正するために、ポート・ミラーは、チャネル中心波長をチャネル・マイクロミラーの中心に再び位置決めするように回転されることが可能である。

図１に示されるＷＳＳの実施の形態において、ポート・ミラーの角度位置は、テレセントリック集光光学機器の入口アパーチャに中継され、ポート・ミラーの位置の変化によるテレセントリック光学システムへの入力での角度変化は、焦点面でのスポット位置の変化に並行移動される。したがって、ポート・ミラーの回転は、チャネルをその関連するチャネル・マイクロミラーに亘って走査させる。チャネルの中心波長がチャネル・マイクロミラーの中心に位置決めされるとき、ＩＴＵアラインメントに対応して、ビーム・スプリッタ１２４を反射した基準光ビームは、所定の位置でＰＳＤに突き当たるであろう。ＰＳＤの４つの象限によって生じた電圧（ビーム・アラインメントを表わす）は、制御電子機器１２８のメモリに記憶されたプリセット基準電圧と比較され、ビームをチャネル・マイクロミラーに集中させるようにポート・ミラーを制御するためのフィードバック信号として制御電子機器によって使用されることが可能である。

コリメータまたは他の前述した要素の一または複数の指向が、システム温度などの変化によって変わる場合には、ＰＳＤ上の新しいポート・ミラー角度および基準光ビーム位置（ｘ１，ｙ１）は、ＩＴＵアラインメントを維持するために必要になるであろう。したがって、較正ポイントの組は、ＩＴＵアラインメントを維持するための温度の関数としての要求されたＰＳＤスポット位置と、制御電子機器１２８のメモリ内のテーブルに記憶された較正ポイントに対して生成されることが可能である。温度センサは、温度変化をモニタするためにＷＳＳモジュール内に配置されることが可能であり、較正テーブルからの温度情報および設定ポイント情報は、ＩＴＵアラインメントを維持するアレイのポート・ミラーのすべてを制御するために、制御電子機器のフィードフォワード・サーボシステムに供給される。ヒステリシスによるばらつきを説明するために、例えば、較正情報が、増加および低下温度条件の両方のためのテーブルに記憶されることが可能である。

本発明の実施の形態のアーキテクチャの別の利点は、図１０Ａ〜１０Ｂに（または、直後に記述される図１１および１２に）示されるようなＡＤＤモジュールの様々な出力もしくは通過ポート、またはＤＲＯＰモジュールの出力もしくはｄｒｏｐポートにおける波長の分布を確認する能力を提供可能にすることである。波長の識別は、ポート・マイクロミラーを反射した光学信号上の小さい振幅で低周波数のディザリング変調を誘引し（例えば、ポート・マイクロミラーの小さい振幅のディザリング回転を生じさせることによってな
ど）、図４のフィードバック制御システムにおける変調を検出することによって達成されることが可能である。

ディザリングは、ポート・マイクロミラーのいずれかの回転軸周りに行使されることが可能である。ディザリングは、そのポート・マイクロミラーによって反射される特定の出力または通過ポートに関連する光学信号を変調する。変調は、好ましくは、図４の光学チャネル・パワー・モニタ１７６におけるフォト・ダイオード・アレイ１９６のピクセルで約０．０５ｄＢの精度の信号におけるパワー変動を生じさせる。このパワー変動は、電子信号に変換され、ディザリング回転中のポート・ミラーによって出力または通過ポートに向けられる光学信号の波長を示すために電子回路モジュール１８０における制御ソフトウェアに供給されることが可能である。ポート・ミラーのディザリング周波数は、好ましくは、重要な雑音または混乱を生じさないように光学信号によって送信される電気通信信号の周波数と比較して低周波数（約１００〜２００Ｈｚ）である。

典型的な環状ネットワークにおいては、同時動作するいくつかの波長選択的切換モジュールを有することが可能である。環状ネットワークにおける各々の波長選択的切換モジュールがポートを通過する波長を示す同一のディザリング周波数を利用する場合には、電気通信信号においてディザリング周波数での顕著な雑音の蓄積があることがある。したがって、ネットワーク・リングにおける各々のモジュールに対して異なるディザリング周波数を使用することが望ましい場合がある。これを達成するために、各々のＷＳＳモジュールは、ユニークなディザリング周波数（好ましくは、リングにおける他のＷＳＳモジュールの周波数から少なくとも５Ｈｚは異なるもの）を割り当てられることが可能である。周波数割当て処理は、一例として、既に使用中のディザリング周波数の電子的捜索を行ない、次に、利用されていない周波数を割り当てることによって、自動化されることが可能である。

図１０Ａ〜１０Ｂに示されるＡＤＤモジュール２２０の５×１（Ｎ×Ｍ）のアーキテクチャは、ＡＤＤモジュールにとっては典型的なものであり、ここでは、中心波長λ_ｉ〜λ_ｎを有する光学チャネル信号は、Ｎ個の入力およびａｄｄポートを通じた任意の組合せに入り、１つの（Ｍ＝１）出力ポートを通じて出ることができる。このアーキテクチャにおけるｉｎおよびａｄｄポートの数（Ｎ）または波長の数に理論的な限定はない。しかしながら、特定の波長λ_ｉが１つのポートのみから入ることができることに制約はある。複数のλは、これらのλが互いに異なる限り、入力またはａｄｄポートのいずれかから入ることができる。

図１１は、先の限定を回避するＡＤＤモジュール３００のアーキテクチャの別の実施の形態を示す簡略図である。（複数のマイクロミラーは、紙面に入る方向に存在している。）示されるように、この実施の形態は、奇数を付されたポート（３０１，３０３，３０５，３０７および３０９）が入力／ａｄｄポートであり、偶数を付されたポート（３０２，３０４，３０６，３０８および３１０）が出力ポートであるように配置された５つの入力またはａｄｄポート（ＩＮ１〜ＩＮ５）および５つの出力ポートを有した５×１および１×５のモジュールである。しかしながら、この配置においては、すべてのポートは、最下の（本図において）ポート，ＯＵＴ３１０以外は、これらのポートに行く光が消えることを意味する「ダーク」ポートである。図１１の構成の利点は、特定の波長λ_ｉの光学チャネルが複数の入力またはａｄｄポートから入ることを可能にすることである。しかしながら、波長λ_ｉのチャネルのうちの１つだけが、ＯＵＴポート３１０を通じて出るであろう。これは、波長λ_ｉに関連するチャネル・マイクロミラー３１２の角度が、ビームが反射する方向を決定するからである。これは、換言すれば、その波長λ_ｉが通って出る出力ポートを決定する。すべての他の波長λ_ｉは、或る他のダーク出力ポートを通じて、または、自由空間へ出るであろう。例えば、ポート３０３を通じて入っていく波長λ_ｉの第２の
信号は、チャネル・マイクロミラー３１２によってポート３０８に向けられるであろう。図１１に示される構成は、一例として、光学電気通信システムにおける多数の用途を有し、ここでは、波長の複数の入力群を、それらが共にいかなる複製波長無しに波長の単一の出力群を形成するように組合せることが望ましい。

図１２は、図１１に示されるＡＤＤモジュール３００の実施の形態と機能が同様の５×１のＡＤＤモジュール３４０の別の実施の形態を示している。ＡＤＤモジュール３４０は、５つの入力またはａｄｄポート３４１〜３４５と、１つのＯＵＴポート３４６とを備えることが可能である。それは、特定の波長λ_ｉが入力またはａｄｄポート３４１〜３４５のうちの複数のものから入ることができるという点で、ＡＤＤモジュール３００と同様の利点を有している。しかしながら、波長λ_ｉに関連するチャネル・マイクロミラー３４８の角度に依存して、波長λ_ｉの入っていくチャネルのうちの１つのみが、ＯＵＴポート３４６を通じて出るであろう。他の入っていく波長λのすべては、自由空間に出ていくであろう。図１１および１２の、先の２つのＡＤＤモジュール構成間の主な違いは、異なる物理的なレイアウトである。２つの動作は、実質的に同一である。

図４のフィードバック制御配置において示されたＷＳＳ光学モジュール１６２は、ＤＲＯＰモジュールの代表であり、ここでは、１つの入力ポートと、複数の出力またはｄｒｏｐポートがある。ＤＲＯＰモジュールにおいて、出力光学チャネルのパワー・マネージメントは、図４に示されるように、各々の出力またはｄｒｏｐポートの外向きファイバからの光の割合をサンプリングすることによって、また、所望のパワー・レベルを得るために各々のチャネルの光強度を測定および制御すべく前述されたような制御システムにおけるサンプルを使用することによって、図４に示されるように実施されることが可能である。

図１０Ａ〜１０Ｃおよび図１１〜１２に例示されるようなＡＤＤモジュールの場合には、前述したような出力チャネルのチャネル・アラインメントおよびパワー・レベル制御についての同一の方法が採用されることも可能である。しかしながら、ＡＤＤモジュールにおいて、パワー・マネージメントは、入力およびａｄｄポートに入る光学チャネルに付加的に適用されることが可能である。これは、入力およびａｄｄポートのそれぞれに入るスペクトル・チャネルからの光の割合をサンプリングすることによって、図４に関連して記述したように、同一方法における合成マルチチャネル信号へのサンプルを組合せることによって、そして、入力光学信号のために所望のパワー・レベルを得るチャネル・マイクロミラーを制御するために、図４に関連して記述したように、光学チャネル・モニタおよび制御システムに合成光学信号を供給することによって、達成されることが可能である。

ＡＤＤモジュールについては、入力および出力チャネルの両方のパワー・レベル制御は、２つの異なるアプローチのいずれかによって実施されることが可能である。１つのアプローチは、別個の光学チャネル・モニタを採用することが可能である（１つは、入力およびａｄｄファイバにおける光のパワー用、そして、１つは、出力およびｄｒｏｐファイバからの光用）。２つのチャネル・モニタは、図４に示され、また、記述されたものと実質的に同一のものであることが可能であり、そして、チャネル・マイクロミラーの減衰軸を制御する同一または別個の電子回路モジュールのいずれかを採用することが可能である。これは、入力および出力スペクトル・チャネルの両方のパワーの同時モニタリングおよび制御を可能にするであろう。

第２のアプローチは、結合器１７２のような別個の結合器（１つは、入力およびａｄｄチャネル用、１つは出力およびｄｒｏｐ用）と、入力または出力結合器のいずれかからの合成信号を選択する１×２のスイッチと、スイッチの位置に依存して入射光または出射光をモニタおよび制御するであろう単一の光学チャネル・モニタおよび電子回路モジュールとを採用することであろう。特定の減衰レベルが求められる場合には、入射光および通過
光がモニタリングされることがあり、また、特定のパワー・レベルが望まれる場合には、出射光がモニタリングされることがある。

本発明の或る実施の形態によれば、ＡＤＤおよびＤＲＯＰモジュールの両方におけるＩＴＵグリッド・アラインメント用のそれらの関連するチャネル・マイクロミラーに集中したチャネル・ビームを維持する方法は、図１に関して先に記述したものと同様であることが可能である。ＡＤＤモジュールにおいては、基準光は、記述したように、１つの入力ファイバからの入力光に注入され（組み合わせられ）、単一の４分割セルに集光されることが可能である。しかしながら、他のａｄｄポートが他の入力スペクトル・チャネルを含むことも可能であるので、それらのスペクトル・チャネルのアラインメントにおけるいかなる変化も、ａｄｄポートに関連するポート・ミラー・アレイのマイクロミラーのそれぞれの一方または両方の軸周りの回転の較正された量によって補正されることが可能である。つまり、ａｄｄポートに関連するポート・ミラー・アレイにおけるマイクロミラーは、入力ポートに関連するポート・ミラー・アレイにおけるマイクロミラーに追従することが可能であり、その結果、すべての入力およびａｄｄポートのマイクロミラーは、入力ポートの制御に基づいて共に制御されることが可能である。

先のことから、本発明の実施の形態にかかる再構成可能な光学ａｄｄ−ｄｒｏｐシステムおよび方法は、多数の利点を有する単純化および一体化されたアーキテクチャを提供可能にすることが分かる。とりわけ、これらは、チャネル対チャネル・ベースでの個々のスペクトル・チャネルのパワー・マネージメントの、効果的であり、柔軟性があり、そして高精度な方法と、クロストークおよび中間チャネルへの干渉を回避するチャネルの無瞬断切換えと、チャネルに亘るパワーの正確な管理および様々な波長格子間隔での動作を可能にするノッチレス動作と、高通過帯域およびＩＴＵチャネル・アラインメントに帰着する光学的特徴の最適化と、モジュールおよびマイクロミラーのような構成要素の両方の最適な機械的特徴とを含んでいる。

先の記述が本発明の特定の実施の形態を参照している一方で、当業者にとっては当然のことながら、変更が本発明の精神および原理（その範囲は、添付の請求の範囲に定義されている）から逸脱せずにこれらの実施の形態においてなされることが可能である。

上記のものが本発明の好ましい実施の形態の完全な記述を備えている一方で、様々な代替物、修正物および均等物を使用することが可能である。したがって、本発明の範囲は、上の記述を参照して判断されるべきではないが、代わりに、それらの均等物の全体の範囲を伴う添付の請求の範囲を参照して判断されるべきである。いかなる特徴も、好ましかろうとそうでなかろうとも任意の他の特徴と組み合わせることが可能である。次の請求の範囲においては、不定冠詞「Ａ」、または「Ａｎ」は、明らかに述べている場合以外は、冠詞に続く一または複数の事項の個数を参照している。添付の請求の範囲は、そのような限定が「する手段」の語句を使用して所定の請求項で明示的に詳述されていない限り、ミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むように解釈されるものではない。

ＲＯＡＤＭのＡＤＤかＤＲＯＰモジュールにおいて用いられ得る、本発明の実施形態に従う波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の構造を例示する線図。 図１の波長選択スイッチにおいて用いられ得るマイクロミラー・アレイのうちの隣接する一対の二軸チャネル・マイクロミラー。 図２の二軸チャネル・マイクロミラーの直交する減衰軸と切換軸の周りの回転の関数として結合効率における差異を示す代表的曲線。 図２の二軸チャネル・マイクロミラーの直交する減衰軸と切換軸の周りの回転の関数として結合効率における差異を示す代表的曲線。 マイクロミラーから反射された多重チャネル光信号のスペクトルチャネルのパワーレベルと結合効率を管理するそれらの切換軸と減衰軸の周りのチャネル・マイクロミラーの回転を制御すべく用いられ得るサーボ制御システムの線図。 ノッチレス作動を提供するためのチャネルパワーの制御を例示する、幾つかの隣接チャネル・マイクロミラーの波長領域にわたる波長の関数としてパワーレベル（挿入損失として示される）のプロット。 図６Ａ〜図６Ｃはマイクロミラーの表面とエッジ由来の光の回折を例示する三次元略図。 光がミラーに突き当たる場所及びミラーが切換軸の周りを回転するか、または減衰軸の周りを回転するどうかへの減衰依存性を例示する、ミラーの様々な部分から反射する光の減衰曲線を示すグラフ。 図８Ａ〜図８Ｈは、本発明の実施形態に従うエッジ散乱の作用を減らすべく構成されたマイクロミラーの略図。 本発明の実施形態に従うエッジ回折作用の低下を例示する減衰対波長のグラフ。 本発明の実施形態に従うエッジ回折作用の低下を例示する減衰対波長のグラフ。 本発明の実施形態に従うエッジ回折作用の低下を例示する減衰対波長のグラフ。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転に起因する光信号の減衰量を例示する減衰等高線図。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転に起因する光信号の減衰量を例示する減衰等高線図。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転を種々に組み合わせた結果として、エッジ回折作用における差異を例示する波長選択スイッチにおける信号強度対波長のグラフ。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転を種々に組み合わせた結果として、エッジ回折作用における差異を例示する波長選択スイッチにおける信号強度対波長のグラフ。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転を種々に組み合わせた結果として、エッジ回折作用における差異を例示する波長選択スイッチにおける信号強度対波長のグラフ。 減衰軸と切換軸の周りのマイクロミラーの回転によって、エッジ回折作用が減少した波長選択スイッチにおける二つの異なるポートに対する信号強度対波長のグラフ。 ＡＤＤモジュールの第一実施形態において本発明の実施形態に従うヒットレス切換えを例示する線図。 ＡＤＤモジュールの第一実施形態において本発明の実施形態に従うヒットレス切換えを例示する線図。 ＡＤＤモジュールの第一実施形態において本発明の実施形態に従うヒットレス切換えを例示する線図。 本発明の実施形態において用いられ得るＡＤＤモジュールの第二実施形態の線図。 本発明の実施形態において用いられ得るＡＤＤモジュールの第三実施形態の線図。 本発明の実施形態に従う空間フィルタを備えた波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の線図。 本発明の別の実施形態に従う空間フィルタを備えた波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の線図。 本発明の別の実施形態に従う外部供給空間フィルタを備えた波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の線図。 本発明の別の実施形態に従う全ポートに対して内部空間フィルタを備えた波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の線図。 本発明の別の実施形態に従って全ポートに対して内部空間フィルタを備えた波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の線図。 図１８Ａ〜図１８Ｂは、波長選択切換システムの光通過帯域上に及ぼす空間フィルタリングの作用を示すグラフ。

Claims (74)

1. 互いに異なる波長のスペクトル・チャネルを有する複数のマルチチャネル光学信号を切り換えるための光学装置であって、前記光学装置は、
   一または複数の前記スペクトル・チャネルを有する光学信号用の複数の入力ポートおよび出力ポートと、
   一または複数の前記入力ポートから複数の前記光学信号を受信するように構成される光学ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムであって、アナモルフィック・システムは複数の前記光学信号を所定の伸長ビーム・プロファイルを有する複数のスペクトル・ビームに変換するように形成されることと、
   複数の前記スペクトル・ビームを複数の構成スペクトル・チャネルに向けて空間的に分離する波長分離器と、
   複数のチャネル・マイクロミラーのアレイであって、前記アレイの各々のチャネル・マイクロミラーは前記構成スペクトル・チャネルのうちの１つを受信するように位置し、前記１つのスペクトル・チャネルを１つの選択された出力ポートに切り換えるべく前記マイクロミラーの各々は切換軸周りに回転可能であることと
   を備え、
   各々のチャネル・マイクロミラーは、そのような前記選択されたポートにおける前記スペクトル・チャネルの出力パワー・レベルを制御すべく、前記切り換えられたスペクトル・チャネルの結合を前記選択された出力ポートに変えるように減衰軸周りに回転可能であり、前記減衰軸は前記切換軸とは異なり、
   前記チャネル・マイクロミラー、前記入力ポートまたは出力ポート、及び前記波長分離器のうちの少なくとも一つは、一または複数の前記マイクロミラーのエッジからのスペクトル・ビームの回析によって前記装置の通過帯域の非均一な減衰を低減するように構成され、前記エッジは前記減衰軸と実質的に平行であることを特徴とする光学装置。
2. 前記エッジは、該エッジから反射したスペクトル・ビームの回析の効果を低減するように構成されている請求項１記載の装置。
3. 前記エッジの少なくとも一部は、前記切換軸に沿ったベクトル成分を有している請求項２記載の装置。
4. 前記エッジの一部は鋸歯形状を有している請求項３記載の装置。
5. 前記鋸歯形状は、前記減衰軸に対して約５度と約８５度の間の鋸歯角度によって特徴づけられている請求項４記載の装置。
6. 前記エッジは、マイクロミラー面の一平面上に突出することと、前記マイクロミラー面の前記平面下に埋もれることとのうちの少なくとも一つを有する一または複数の特徴を備える請求項２記載の装置。
7. 前記特徴のそれぞれは、前記ミラーに突き当たると思われる光の４分の１波長とほぼ等しい距離だけ、または、前記マイクロミラー面のエッジ領域からの回析を排除または低減するような方法によって前記特徴と前記マイクロミラー面の存在によって有害な光学干渉が生じる量だけ、前記マイクロミラー面の前記平面上に突出しているかあるいは前記平面下に埋もれている請求項６記載の装置。
8. 前記エッジは、前記エッジの終点から遠い領域よりも前記終点に近い領域において、より低い反射率によって特徴づけられるグレースケール・マスクを備えている請求項２記載の装置。
9. 前記エッジは第１の反射領域および第２の反射領域を有する位相マスクを備え、前記第１および第２の反射領域を反射した光が打ち消される傾向が生じるように、前記第１および第２の反射領域を反射する光は反射の際に異なる位相シフト分布を呈する請求項８記載の装置。
10. 前記エッジは光の散乱の立体角を増加させるように構成されている請求項２記載の装置。
11. 前記エッジは、丸みを帯びた、または成形されたプロファイルによって特徴づけられている請求項１０記載の装置。
12. 前記マイクロミラーを部分的に前記切換軸周りに回転することと、前記減衰軸周りに部分的に回転することとによって、前記エッジを反射した前記スペクトル・ビームの回析の効果が低減されるように、前記入力ポートと出力ポートのうちの少なくとも一方は十分に離隔している請求項１記載の装置。
13. 前記減衰軸周りのチャネル・マイクロミラーの回転の方向は、減衰状態におけるエッジ回析効果を最小化すべく、反時計回りまたは時計回りに選択される請求項１記載の装置。
14. 前記装置は更に、アパーチャを有する空間フィルタを備え、前記アパーチャは、前記エッジから反射したスペクトル・ビームの回析によって前記通過帯域の非均一な減衰の効果を低減すべく選択された大きさ、位置、および形状によって特徴づけられる請求項１記載の装置。
15. 前記空間フィルタは第１および第２のリレー・レンズを備え、前記アパーチャは前記第１および第２のリレー・レンズの間のフーリエ変換面に位置している請求項１４記載の装置。
16. 前記入力ポートと前記出力ポートのうちの少なくとも一方は前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムに光学的に結合されたポート・ミラー・アレイを備え、前記空間フィルタは前記ポート・ミラー・アレイと前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムとの間の光学経路に沿って位置している請求項１５記載の装置。
17. 前記入力ポートおよび出力ポートはエクスプレス・ポートを備え、前記空間フィルタは前記エクスプレス・ポートに光学的に結合されている請求項１６記載の装置。
18. 前記空間フィルタは複数の前記出力ポートのうちのいずれか一つまたはすべてに光学的に結合されている請求項１６記載の装置。
19. 前記第１のリレー・レンズは複数の小型レンズの第１のアレイの形態をなし、前記第２のリレー・レンズは複数の小型レンズの第２のアレイの形態をなし、前記第１のアレイの各々の小型レンズは対応する出力ポートに光学的に結合され、前記第２のアレイの各々の小型レンズは前記第１のアレイの対応する小型レンズに光学的に結合され、前記空間フィルタはアパーチャのアレイを備え、各々のアパーチャは前記第１および第２の小型レンズ・アレイの前記対応する小型レンズのフーリエ変換面に位置している請求項１８記載の装置。
20. 前記入力および出力ポートはポート・ミラー・アレイに光学的に結合されたファイバ・コリメータ・アレイを更に備え、前記ポート・ミラー・アレイは前記ビーム・エクスパン
    ダおよびリレーシステムに光学的に結合され、前記空間フィルタは前記ファイバ・コリメータと前記ポート・ミラー・アレイとの間の光学経路に沿って位置している請求項１５記載の装置。
21. 前記装置は更に、
    前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムおよび前記入力および出力ポートに光学的に結合されたポート・ミラー・アレイと、
    各々のシングルモード光ファイバが第１端および第２端を有し、前記第１端は対応する出力ポートに光学的に結合されている、一または複数のマルチモード光ファイバと、
    各々のコリメータ・レンズ対が前記一または複数のマルチモード光ファイバの対応する１つの前記第２端に光学的に結合された第、１および第２のコリメータ・レンズを有する一または複数のコリメータ・レンズ対と
    を備え、
    前記空間フィルタは前記第１および第２のコリメータ・レンズ間に位置している請求項１５記載の装置。
22. 前記切換および減衰軸周りの前記チャネル・マイクロミラーの回転の組合せは、それぞれ減衰状態でのエッジ回析効果を最小化するように反時計回りまたは時計回りに選択される請求項１記載の装置。
23. 前記光学機器は、前記光学信号を所定の伸長ビーム・プロファイルを有するスペクトル・ビームに変換するように構成されたアナモルフィック・システムを備えている請求項１記載の装置。
24. 前記チャネル・マイクロミラーのそれぞれは、前記ビーム・プロファイルに対応する伸長形状を有している請求項１記載の装置。
25. 各々のポートへの最適な結合効率を維持し、最適なＩＴＵグリッド・アラインメントを維持する２軸ポート・マイクロミラーのアレイを更に備える請求項１記載の装置。
26. 前記波長分離器は回析格子であり、該格子は、通過帯域の非均一な減衰に寄与する、より高い角周波数をフィルタリングまたは低減するように構成されている請求項１記載の装置。
27. 前記スペクトル・チャネルの無瞬断切換えを実施する手段を更に備える請求項１記載の装置。
28. 前記ポート・ミラーのそれらの回転軸の一方または両方周りの回転の組合せは、減衰状態でのエッジ回析効果を最小化するように選択される請求項２５記載の装置。
29. 入力および出力ポート間の異なる波長の構成スペクトル・チャネルを有するマルチチャネル光学信号の光学信号を切り換える光学装置における通過帯域を最適化する方法であって、前記方法は、
    前記入力ポートのうちの１つからの前記マルチチャネル光学信号を前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームに空間的に分離することと、
    前記分離したスペクトル・チャネルを対応するチャネル・マイクロミラーに集光させることであって、前記チャネル・マイクロミラーは、前記集光したスペクトル・チャネルを一または複数の選択された出力ポートに切り換え、前記伸長スポットの形状および大きさと互換性を持つ伸長された形状および大きさを有しており、前記集光させることは、前記対応するマイクロミラーに集中される前記伸長スポットを位置決めすることを含むことと
    、および、
    一または複数の前記マイクロミラーのエッジを反射したスペクトル・ビームの回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することと
    を含む方法。
30. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、前記減衰軸周りに部分的に、および前記減衰軸とは異なる切換軸周りに部分的に一または複数の前記マイクロミラーを回転することを含んでいる請求項２９記載の方法。
31. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、前記エッジを反射したスペクトル・ビームの回析の効果を低減すべく、一または複数の前記マイクロミラーのエッジを構成することを含んでいる請求項２９記載の方法。
32. 前記エッジの少なくとも一部は、前記切換軸に沿ったベクトル成分を有している請求項３１記載の方法。
33. 前記エッジの一部は鋸歯形状を有している請求項３２記載の方法。
34. 前記鋸歯形状は、前記減衰軸に対して約５度と約８５度の間の鋸歯角度によって特徴づけられている請求項３３記載の方法。
35. 前記エッジは、前記マイクロミラー面の一平面上に突出と前記平面下に埋もれることとのうちの少なくとも一方の一または複数の特徴を備えている請求項３４記載の方法。
36. 前記特徴のそれぞれは、前記ミラーに突き当たると思われる光の４分の１波長とほぼ等しい距離だけ、または、前記通過帯域に対する前記エッジ回析効果を除去または低減するように前記特徴および前記マイクロミラー面の存在によって光学干渉を生じる量だけ、前記マイクロミラー面の前記平面上と前記平面下のうちの少なくとも一方に突出している請求項３５記載の方法。
37. 前記エッジは、前記エッジの終点から遠い領域よりも前記終点に近い領域において、より低い反射率によって特徴づけられるグレースケール・マスクを備えている請求項３１記載の方法。
38. 前記エッジは第１の反射領域および第２の反射領域を有する位相マスクを備え、前記第１および第２の反射領域を反射した光が打ち消される傾向が生じるように、前記第１および第２の反射領域を反射する光は反射の際に異なる位相シフトを呈する請求項３１記載の方法。
39. 前記エッジを構成することは、前記エッジにおける光の回析の立体角を増加させることを含んでいる請求項３１記載の方法。
40. 前記エッジは丸みを帯びたプロファイルによって特徴づけられている請求項３９記載の方法。
41. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、大きさ、位置、および形状によって特徴づけられるアパーチャにおいて一または複数の前記スペクトル・ビームを空間的にフィルタリングすることを含み、前記アパーチャの大きさ、位置、および形状は、前記アパーチャが前記エッジを反射したスペクトル・ビームの回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減するように選択される請求項
    ２９記載の方法。
42. 一または複数の前記スペクトル・ビームを空間的にフィルタリングすることは、前記第１および第２のリレー・レンズの使用を含み、前記アパーチャは前記第１および第２のリレー・レンズ間の焦点面に位置している請求項４１記載の方法。
43. 前記入力ポートと出力ポートのうちの少なくとも一方は前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムに光学的に結合されたポート・ミラー・アレイを備え、前記空間フィルタは前記ポート・ミラー・アレイと前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムとの間の光学経路に沿って位置している請求項４２記載の方法。
44. 前記入力ポートおよび出力ポートはエクスプレス・ポートを備え、前記空間フィルタは前記エクスプレス・ポートに光学的に結合されている請求項４３記載の方法。
45. 前記空間フィルタは前記出力ポートに光学的に結合されている請求項４３記載の方法。
46. 前記第１のリレー・レンズは複数の小型レンズの第１のアレイの形態をなし、前記第２のリレー・レンズは複数の小型レンズの第２のアレイの形態をなし、前記第１のアレイの各々の小型レンズはそれぞれ対応する出力ポートに光学的に結合され、前記第２のアレイの各々の小型レンズは前記第１のアレイの対応する小型レンズに光学的に結合され、前記空間フィルタはアパーチャのアレイを備え、各々の前記アパーチャは、前記第１および第２の小型レンズ・アレイの前記対応する小型レンズのフーリエ面に位置している請求項４５記載の方法。
47. 前記入力および出力ポートはポート・ミラー・アレイに光学的に結合されたファイバ・コリメータ・アレイを更に備え、前記ポート・ミラー・アレイは前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムに光学的に結合され、前記空間フィルタは前記ファイバ・コリメータと前記ポート・ミラー・アレイとの間の光学経路に沿って位置している請求項４２記載の方法。
48. 前記方法は更に、
    前記ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムと前記入力および出力ポートに光学的に結合されたポート・ミラー・アレイと、
    各々のシングルモード光ファイバが第１端および第２端を有し、前記第１端は対応する出力ポートに光学的に結合されている、一または複数のマルチモード・モード光ファイバと、
    各々のコリメータ・レンズ対が一または複数のマルチモード光ファイバの対応する１つの前記第２端に光学的に結合された第１および第２のコリメータ・レンズを有する、一または複数のコリメータ・レンズ対と
    を備え、
    前記空間フィルタは前記第１および第２のコリメータ・レンズの間に位置している請求項４１記載の方法。
49. 前記マルチチャネル光学信号を前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームに空間的に分離することは、前記光学信号を前記一または複数の入力ポートから直交方向にアナモルフィックにビームを拡大することによる所定の伸長ビーム・プロファイルを有したスペクトル・ビームに変換すること、および、前記スペクトル・ビームを構成スペクトル・チャネルに空間的に分離することを含んでいる請求項２９記載の方法。
50. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、前記マ
    ルチチャネル光学信号を前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームへの前記入力ポートのうちの１つから空間的に分離するための回析格子の前記使用を含み、前記回析格子は、通過帯域の非均一な減衰に寄与する、より高い角周波数をフィルタリングまたは低減するように構成されている請求項２９記載の方法。
51. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、第１の軸周りに部分的にと、前記第１の軸とは異なる第２の軸周りに部分的にとのうちの少なくとも一方に、一または複数の前記ポート・ミラーを回転することを含んでいる請求項４２記載の方法。
52. 異なる波長のスペクトル・チャネルを有するマルチチャネル光学信号を切り換える光学装置であって、前記光学装置は、
    一または複数の前記スペクトル・チャネルを有する光学信号用の複数の入力および出力ポートと、
    一または複数の前記入力ポートから光学信号を受信するように構成される光学ビーム・エクスパンダおよびリレーシステムであって、アナモルフィック・システムは前記光学信号を所定の伸長ビーム・プロファイルを有するスペクトル・ビームに変換するように形成されることと、
    前記スペクトル・ビームを構成スペクトル・チャネルに空間的に分離する波長分離器と、
    チャネル・マイクロミラーのアレイであって、各々のチャネル・マイクロミラーは前記構成スペクトル・チャネルのうちの１つを受信するように位置し、前記１つのスペクトル・チャネルを選択された出力ポートに切り換えるように前記マイクロミラーは切換軸周りに回転可能なことと
    を備え、
    そのような選択されたポートにおける前記スペクトル・チャネルの出力のパワー・レベルを制御するために、前記切り換えられたスペクトル・チャネルの結合を前記選択された出力ポートに変えるように各々のチャネル・マイクロミラーは減衰軸周りに回転可能であり、前記減衰軸は前記切換軸とは異なり、
    一または複数の前記マイクロミラーのエッジからのスペクトル・ビームの回析によって前記装置の通過帯域の非均一な減衰を低減するのに十分な前記切換軸周りの回転と前記減衰軸周りの回転の組合せを通じて前記パワー・レベルを減衰するように各々のチャネル・マイクロミラーは構成され、前記エッジは前記減衰軸と実質的に平行であり、
    各々のチャネル・マイクロミラーは、前記切換軸および前記減衰軸周りに同時に回転することによって一定の減衰の等高線に対して実質的に接線をなす軸に対してディザリンングするように構成されることを特徴とする光学装置。
53. 前記エッジを反射したスペクトル・ビームの前記回析の効果が、前記マイクロミラーを前記切換軸周りに部分的に、且つ前記減衰軸周りに部分的に回転させることによって低減されるように、前記入力ポートと出力ポートのうちの少なくとも一つは十分に離隔している請求項５２記載の装置。
54. 前記切換および減衰軸周りの前記チャネル・マイクロミラーの回転の組合せは、それぞれ減衰状態でのエッジ回析効果を最小化するように、反時計周りまたは時計周りに選択される請求項５２記載の装置。
55. 前記光学機器は、前記光学信号を所定の伸長ビーム・プロファイルを有するスペクトル・ビームに変換するように構成されたアナモルフィック・システムを備えている請求項５２記載の装置。
56. 前記チャネル・マイクロミラーのそれぞれは、前記ビーム・プロファイルに対応する伸長形状を有している請求項５２記載の装置。
57. 各々のポートへの最適な結合効率を維持し、最適なＩＴＵグリッド・アラインメントを維持する２軸ポート・マイクロミラーのアレイを更に備える請求項５２記載の装置。
58. それらの回転軸の一方または両方周りの前記ポート・ミラーの回転の組合せは、減衰状態でのエッジ回析効果を最小化するように選択される請求項５７記載の装置。
59. 前記波長分離器は回析格子であり、該格子は、通過帯域の非均一な減衰に寄与する、より高い角周波数をフィルタリングまたは低減するように構成されている請求項５２記載の装置。
60. 前記スペクトル・チャネルの無瞬断切換えを実施する手段を更に備える請求項５２記載の装置。
61. 入力および出力ポート間の異なる波長の構成スペクトル・チャネルを有するマルチチャネル光学信号の光学信号を切り換える光学装置における通過帯域を最適化する方法であって、前記方法は、
    前記入力ポートのうちの１つからの前記マルチチャネル光学信号を前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームに空間的に分離することと、
    前記分離したスペクトル・チャネルを対応するチャネル・マイクロミラー上に集光させることであって、前記チャネル・マイクロミラーは、前記集光したスペクトル・チャネルを一または複数の選択された出力ポートに切り換えることと、
    一または複数の前記マイクロミラーのエッジを反射したスペクトル・ビームの回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することと
    を含み、
    前記エッジは前記減衰軸と実質的に平行である方法。
62. 一または複数の前記マイクロミラーを部分的に前記減衰軸周りに、および、前記減衰軸とは異なる切換軸周りに部分的に回転することは、前記ミラーを前記切換軸周りに約２ｄＢ以上の減衰を生じるのに十分な量だけ回転することを含んでいる請求項６１記載の方法。
63. 一または複数の前記マイクロミラーを部分的に前記減衰軸周りに、および、前記減衰軸とは異なる切換軸周りに部分的に回転することは、前記ミラーを約２ｄＢと約４ｄＢの間の減衰で生成するのに十分な量だけ前記切換軸周りに回転することを含んでいる請求項６１記載の方法。
64. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、一または複数の前記マイクロミラーを部分的に前記減衰軸周りに、および、前記減衰軸とは異なる切換軸周りに部分的に回転することを含んでいる請求項６１記載の方法。
65. 通過帯域の非均一な減衰を低減することは、前記切換軸および前記減衰軸の両方周りの少なくとも１つのマイクロミラーの回転の組合せを通じて減衰ポイントに前記パワー・レベルを減衰することを含み、前記回転の組合せは、前記通過帯域の前記非均一な減衰を低減するための前記切換軸周りの十分な回転を含んでいる請求項６４記載の方法。
66. 前記装置は更に、前記切換軸および前記減衰軸周りに同時に前記ミラーを回転することによって一定の減衰の等高線に対して実質的に接線をなす軸に対して前記少なくとも１つ
    のミラーをディザリングすることを含み、
    前記一定の減衰の等高線は前記減衰ポイントを通過する請求項６５記載の方法。
67. 前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームに前記マルチチャネル光学信号を空間的に分離することは、前記一または複数の入力ポートからの光学信号を、前記ビームを直交方向にアナモルフィックに拡大することによって所定の伸長ビーム・プロファイルを有しているスペクトル・ビームに変換することと、前記スペクトル・ビームを構成スペクトル・チャネルに空間的に分離することとを含んでいる請求項６１記載の方法。
68. 回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減することは、一または複数の前記ポート・ミラーを部分的に第１の軸周りに回転させることと、前記第１の軸とは異なる第２の軸周りに部分的に回転させることとのうちの少なくとも一方を含んでいる請求項６１記載の方法。
69. 入力および出力ポート間の異なる波長の構成スペクトル・チャネルを有するマルチチャネル光学信号の切換えにおける通過帯域を最適化する装置であって、前記装置は、
    前記構成スペクトル・チャネルに対応するスペクトル・ビームに前記入力ポートのうちの１つからの前記マルチチャネル光学信号を空間的に分離する手段と、
    一または複数の選択された出力ポートに前記集光したスペクトル・チャネルを切り換える対応するチャネル・マイクロミラー上に前記分離したスペクトル・チャネルを集光する手段と、
    一または複数の前記マイクロミラーのエッジを反射したスペクトル・ビームの回析の効果によって前記光学装置の通過帯域の非均一な減衰を低減する手段と
    を備え、
    前記エッジは前記減衰軸と実質的に平行である装置。
70. 前記通過帯域の非均一な減衰を低減する手段は、一または複数の前記マイクロミラーを部分的に前記減衰軸周りに、および、前記減衰軸とは異なる切換軸周りに部分的に回転する手段を備えている請求項６９記載の装置。
71. 少なくとも１つのチャネル・マイクロミラーは、前記切換軸および前記減衰軸の両方周りの回転の組合せを通じて減衰ポイントに前記パワー・レベルを低減し、前記回転の組合せは、前記通過帯域の前記非均一な減衰を低減するための前記切換軸周りの十分な回転を含む請求項７０記載の装置。
72. 前記装置は更に、前記切換軸および前記減衰軸周りに同時に前記ミラーを回転することによって、一定の減衰の等高線に対して実質的に接線をなす軸に対して前記少なくとも１つのミラーをディザリングする手段を備え、
    前記一定の減衰の等高線は前記減衰ポイントを通過する請求項７１記載の装置。
73. 前記回転の組合せは、２ｄＢ以上の減衰を生じるための前記切換軸周りの十分な回転を含む請求項７１記載の装置。
74. 前記回転の組合せは、約２ｄＢと約４ｄＢの間の減衰を生じるための前記切換軸周りの十分な回転を含む請求項７１記載の装置。

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