CN1532574A

CN1532574A - 光开关及光开关系统

Info

Publication number: CN1532574A
Application number: CNA2004100022613A
Authority: CN
Inventors: 风间敦; 之; 福田和之; 也; 堀野正也; 博; 伊藤康博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: KR20040083341A; KR100593335B1; CN1265229C; US7233715B2; US20040184718A1

Abstract

提供了一种光开关以及光开关系统，该光开关具有：配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；配备了多个光学地连接着从上述平行光管阵列的第1平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；光学地连接着从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及光学地连接着从上述第2反射镜出射的光的上述平行光管阵列的第2平行光管，从上述第2反射镜出射的光经由上述第1反射镜和上述反射镜阵列而光学地连接着上述第2平行光管。从而将使用了微镜阵列的三维光矩阵开关小型化、薄型化。

Description

光开关及光开关系统

技术领域

本发明涉及可以切换在多路光纤中传送的光信号的连接的光开关以及具备光开关的光开关系统。

背景技术

在使用了光纤的光通信中，使用了N×N个光开关，即可以将在N个输入端口通过光纤传送来的光信号中的任意一个连接到N个输出端口中的一个上并可以切换它们的连接的装置。

在被称之为三维(或者空间型)光矩阵开关的开关的一般构成中，在输入侧和输出侧分别配置有阵列状地排列了多个用于将光信号变成光束后向空间射出的平行光管的平行光管阵列和阵列状地排列了使用通常的MEMS(Micro Electro-mechanical System)技术制造的多个可动微镜的微镜阵列的组。从输入侧的平行光管出射的光束通过2个微镜被控制方向并被引导到输出侧的任意的平行光管中。

关于具备光纤阵列和MEMS微镜阵列、在光程的中间点折返并配置了反射镜的形态，在特开2002-169107号公报已有所公开，以谋求通过构成的简易化来容易地完成光学元件的实际安装。此外，在2002年电子信息通信学会通信协会大会预约稿集B-12-4(p.444)『小型·简易安装三维MEMS光开关产品的开发』中，也对配置了屋顶型的折返反射镜的形态做了公开。

『专利文献1』

特开2002-169107号公报

『非专利文献1』

2002年电子信息通信学会通信协会大会预约稿集B-12-4(p.444)『小型·简易安装三维MEMS光开关产品的开发』

在上述现有技术中，没有能够充分地谋求光开关的小型化。为了做到三维光阵列开关的小型化，需要有效地配置构成开关的部件或用于光束传播的空间。

在三维光阵列开关的设计时，在由平行光管透镜的能力决定的最大光程长的限制和MEMS微镜部件的最大摆角的限制中，由于为了高效且较多地结合通路，在实际中谋求尽可能长地延长在光程的切换中使用的从作为光程区域的输入反射镜到输出反射镜的光程长度，因此，本发明小组讨论了作为怎样配置这部分光程空间的一个关键点。

此外，为了防止光的传送损失，光纤需要保持足够平缓的曲线(通常R为3cm以上)引出，且需要根据光纤的引出方向在其引出范围形成比较大的空间。

在上述的现有技术的三维光开关中，由于输入输出反射镜之间的光程和光纤的引出方向形成近似正交的构成，因而，如果要将其收纳在正方体的包装内则包装内的固定空间将变大。

发明内容

因此，本发明的目的就是克服上述这样的问题，高效地配置构成部件，提供小型或者薄型的光开关。

为了解决上述问题，本发明具有如下的构成。

由此，即便是在连接可三维地切换的多路输入输出光纤时也可以提供小型化·薄型化了的光开关。

(1)本发明的一种光开关，具有：配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；配备了多个光学地连接着从上述平行光管阵列的第1平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；光学地连接着从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及光学地连接着从上述第2反射镜出射的光的上述平行光管阵列的第2平行光管，从上述第2反射镜出射的光经由上述第1反射镜和上述反射镜阵列而光学地连接着上述第2平行光管。

(2)此外，本发明的一种光开关，具有：配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；配备了多个光学地连接着从上述平行光管阵列的第1平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；光学地连接着从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及光学地连接着从上述第2反射镜出射的光的上述平行光管阵列的第2平行光管，上述第1反射镜和第2反射镜之间的上述光的光程包含位于比上述平行光管的长度方向上的上述平行光管与上述光纤的连接部分更靠近上述光纤一侧的区域。

例如，可以相反且近乎于平行地配置输入平行光管阵列与反射镜阵列之间和第1反射镜与第2反射镜之间的光程。

另外，上述反射镜阵列与上述第1反射镜最好是位于比上述平行光管的长度方向上的上述平行光管和上述光纤的连接部分更靠近上述光平行光管侧。

(3)再有，本发明的光开关的特征是：从平行于上述反射镜阵列和上述第1反射镜之间的光程方向的方向看，上述第1反射镜和上述第2反射镜之间的光程形成于与上述平行光管阵列重叠的位置。

并且，较之上述反射镜阵列的可动反射镜和上述第1反射镜的光程，最好较长地形成上述第1反射镜和上述第2反射镜之间的光程。此外，较之上述平行光管和上述反射镜阵列的可动反射镜的光程，最好较长地形成上述第1反射镜和上述第2反射镜之间的光程。

(4)作为光开关系统，其具有电路板、在上述电路板上连接多条光纤并将从第1光纤输入的光输出到通过驱动可动反射镜而选择的第2光纤的上述任一个光开关、以及控制上述可动反射镜的倾斜度以使输入的光输出到被选择了的上述第2光纤的控制IC。

根据本发明，通过弯折光束的光程，可以减小框体内的固定空间，实现小型或者薄型的光开关。

例如，在本发明的光开关中，可以在平行光管阵列的任意的输入平行光管和任意的输出平行光管之间连接光束。从输入平行光管出射的光束被微镜阵列的对应的输入微镜反射，经由第1反射镜并由第2反射镜经由第1反射镜被微镜阵列的对应输出平行光管的输出微镜反射，入射到输出平行光管。可以分别控制角度，从而使输入微镜控制光束准确地入射到输出微镜，使输出微镜控制光束准确地入射到输出平行光管。

此外，与从平行光管阵列到微镜阵列的光程相比或者与从微镜阵列到第1反射镜的光程相比，通过较长地配置从第1反射镜到第2反射镜的光程，可以抑制框体的高度，实现薄型的光开关，另外，还可以将从第1反射镜到第2反射镜的光程之下的、平行光管里面的空间活用为盘绕地捆光纤的空间。

根据本发明，可以提供小型或者薄型的光开关。

附图说明

图1所示是作为本发明之一实施形态的光开关的构成的断面原理图；

图2所示是比较例的光开关的构成的断面原理图；

图3所示是作为本发明之一实施形态的光开关中微镜没有动作状态下的光束光程的断面原理图；

图4所示是作为本发明之一实施形态的光开关中微镜没有动作状态下的光束光程的断面原理图；

图5所示是一例搭载了本发明的光开关的光开关系统的斜视原理图；

图6所示是一例作为本发明之一实施形态的光开关的装配构造的平面原理图；

图7是图5的A-A断面的断面原理图；

图8所示是一例作为本发明之一实施形态的光开关的装配构造的斜视原理图；

图9a所示是一例构成微镜阵列的反射镜基板的构造的平面原理图；

图9b所示是一例构成微镜阵列的反射镜基板的构造的断面原理图；

图10所示是一例构成微镜阵列的电极基板的构造的平面原理图；

图11所示是一例构成微镜阵列的隔垫基板的构造的平面原理图；

图12所示是一例构成微镜阵列的电极基板的构造的平面原理图；

图13所示是一例输入输出反射镜配置中的驱动电极配置的平面原理图；

图14所示是一例输入输出反射镜配置中的驱动电极配置的平面原理图；

图15所示是作为本发明之一实施形态的光开关的构成的断面原理图。

具体实施方式

下面利用附图对本发明的实施例进行说明。

这里，本说明书公开的内容只是一例，本发明并非仅限定于该公开形态。此外，本说明书并不妨碍对本发明附加众所周知的技术或者进行修正。

图1所示是本发明的第1实施例的断面原理图。本发明的光开关1具有排列多个可以将传播过光纤2的光变成光束后出射的平行光管3而成的平行光管阵列4、排列多个可以控制光束的反射方向的微镜5而成的微镜阵列6、第1固定反射镜7以及第2固定反射镜8，可以在平行光管阵列4的任意的2个平行光管间耦合光信号。为便于说明，如图1中所示的那样，设图面的纵深方向为X、高度方向为Y、长度方向为Z。图1的实施例给出的是在Y方向排列了2列平行光管3时的情况，在X方向也排列着多个平行光管3。例如，如果设有8列，则平行光管3的数目就是16。微镜阵列6的微镜5对应各个平行光管3排列在入射从平行光管3出射的光束的位置上。

本发明的光开关将平行光管阵列4中的任意的2个平行光管作为输入平行光管3a以及输出平行光管3b，是可以在输入平行光管3a和输出平行光管3b之间耦合光信号的装置。耦合通过从输入平行光管3a出射的光束9被对应于微镜阵列6的输入平行光管3a的输入、微镜5a反射，然后被第1固定反射镜7反射、被第2固定反射镜8反射并再次被第1固定反射镜7反射，进而被对应于微镜阵列6的输出平行光管3b的输入微镜5b反射，入射到输出平行光管3b达成。调节输入微镜5a的角度使光束准确地入射到微镜5b，进而，调节输出微镜5b的角度使光束准确地入射到输出平行光管3b。这里，图1中的输入输出平行光管的选择方法只是一个例子，也可以包含在X方向排列的平行光管做各种各样的选择。在前述这样的构成中，由于输入输出的组合较多，故可以对应多种的切换，但也可以是输入侧和输出侧的平行光管群已经确定了的构成。

这里，为了在中间点折返光程而设置了第2固定反射镜8，由此，可以分别将微镜以及平行光管作为输入输出一体化。

第1固定反射镜7通过进一步折曲从微镜阵列6到第2固定反射镜8的光程，可以将光程收纳在尽可能小的空间中。

图2所示是不具有相当于本发明的第1固定反射镜7的比较例的光开关101的断面原理图。由于在光束109的方向的切换中使用的是光程中输入微镜105a和输出微镜105b之间的部分，故在限定了的反射镜的最大摆动角和光程长度中，为了得到尽可能多的通路的耦合，最好尽可能地加长输入输出反射镜间的光程长而缩短其中的从平行光管103到微镜105的光程。在图2所示的比较例的光开关中，成为了希望取长光程的输入输出微镜间(微镜阵列106和折返固定反射镜107之间)的光程与平行光管103以及光纤102的轴方向正交了的设计。虽然将该构成收纳于框体内的设计有种种考虑，但如果想要在盒状的框体内进行收纳，则框体内产生的固定空间将变大，难以实现小型的光开关。

在图1所示的本发明的光开关中，通过利用第1固定反射镜7折曲光程，可以使从第1固定反射镜7到第2固定反射镜8的光的行进方向与从平行光管阵列4到微镜阵列6的光的行进方向大致逆向平行，从而减小光开关的框体10内的固定空间，实现小型的光开关。

第1固定反射镜7在被第1固定反射镜7反射的光束不接触平行光管阵列的范围配置在微镜阵列6的附近，通过加长第1固定反射镜7到第2固定反射镜8的光程，可以抑制框体10的高度构成薄型，此外，通过将平行光管阵列4的后面的空间用于光纤2的盘绕，可以束缚光纤2从一处将之引出到框体10外，且引出部的密封容易，光纤2的在光开关框体外部的盘绕也变得容易，如此等等，通过这些构成，可以有效地利用框体10内部的空间。

虽然只要采用上述这样的构成便可以任意配置平行光管阵列4、微镜阵列6、第1固定反射镜7的相对的位置关系，但如图3所示的那样，在微镜5不动作的状态下，通过确定位置使微镜5的光束的反射角度12约为90度，第1的固定反射镜的光束的反射角度13也约为90度，可以更自然地实现上述的光程。

此外，作为其他的形态，上述微镜5的光束的反射角度可以不是90度的角度。例如，如图4所示那样，使平行光管3的光轴与微镜阵列6的相对角度14大于45度，使上述的反射角度12小于90度的角度。光束被微镜5反射后，如果考虑在第2反射镜8折返并返回到微镜阵列6时的光束在图4的X方向摆动的距离，则上述反射角度12越小光束的摆动距离越大，微镜5的摆动角也是同样。因而，为了以更小的微镜摆动角度连接端口之间，最好加大平行光管3的光轴与微镜阵列6的角度13。例如，通过使上述相对角度13为45度到60度，可以使光束在X方向的摆动距离增加约23％，因而比较理想。更好的做法是调节微镜阵列6的位置和角度使在微镜5处反射的光束不到达平行光管阵列4。

另外，为了抑制光开关的框体的高度，在不使微镜5动作的状态下，第1固定反射镜7与第2固定反射镜8之间的光程在平行光管3的光轴和制造误差的范围内最好是平行的。为达此目的，可以进行设置例如使微镜阵列6与第1固定反射镜7的相对角度15达到约90度，第2固定反射镜8呈与平行光管3的光轴垂直的姿势。

在微镜5中，可以使用利用MEMS(Micro ElectromechanicalSystem)技术制作的静电驱动反射镜等。在静电驱动反射镜的情况下，为了从外部对微镜阵列6的反射镜驱动用电极外加电压，可以使用如挠性配线板11从微镜阵列6电气地连接到设置在光开关框体外部的控制系统上。此外，可以在与光纤2的平行光管相反侧的端部安装用于连接通信系统的光连接器，对应于需要，还可以在连接于输出平行光管的光纤的前部连接用于部分地取出光束的光耦合器和用于检测光强的光电二极管，以监视光信号的强度。通过将监视到的信号强度信息反馈给微镜5的控制，还可以实时地、恒定地保持信号强度，实现无各个通路的信号强度分散的、信号强度稳定且可靠性高的光开关。

这样，最好配置成使前往第2反射镜的光和来自第2反射镜的光都经由第1反射镜。

例如，配备具有多个连接于光纤的光出射部(如平行光管)的输入部(如平行光管阵列)、具有多个照射从光出射部出射的光的可动反射镜(如微镜5)的反射镜阵列(如反射镜阵列6)、照射由该反射镜阵列输出的光的第1反射镜(如第1固定反射镜7)、照射从第1反射镜输出的光的第2反射镜(如第2固定反射镜)和具有多个连接于光纤的感光部的输出部，具有可以使从第2反射镜输出的光经由第1反射镜和反射镜阵列照射到从输出部中选择的感光部的配置形态。此外，作为具体的形态，可以通过配备具有多个连接于光纤2的平行光管3的平行光管阵列4、具有多个作为光学地连接从平行光管阵列4的某个第1平行光管出射的光的可动反射镜5的反射镜阵列6、作为光学地连接从反射镜阵列6的反射镜5出射的光的第1固定反射镜7、作为光学地连接从第1反射镜输出的光的第2反射镜的第2固定反射镜8和连接从第2反射镜输出的光的平行光管阵列4的第2平行光管，且采用从第2固定反射镜8输出的光经由第1固定反射镜7以至于反射镜阵列6光学地连接于上述第2平行光管所成的形态，对即便是连接有可三维地进行切换的多个输入输出光纤的场合也可以提供小型化·薄型化了的光开关。

规定输入反射镜输出反射镜间的光程要取得足够的距离。此外，输入输出光纤连接部需要有某种程度的空间。为此，最好经由反射镜使折返反射镜与输入输出透镜呈近似正交配置/经由反射镜使输入透镜与输出透镜呈近似正交配置。

不仅仅是可以明确地区别上述输出部和输入部的情况，也可以形成兼备输入部和输出部的功能的输入输出部。由此，即便是连接有可三维地进行切换的多个输入输出光纤的场合也可以提供小型化·薄型化了的光开关。

此外，作为第1反射镜的第1固定反射镜7和作为第2反射镜的第2固定反射镜8之间的光程，其形成最好能够包含较平行光管3的长度方向的平行光管3和光纤2的连接部位于光纤2侧的区域。另外，微镜阵列6和第1固定反射镜7最好是配置在较平行光管3的长度方向处平行光管3和光纤2的连接部位于平行光管侧的形态。

例如，可以配置成输入平行光管阵列与反射镜阵列间和第1反射镜与第2反射镜间的光程相反且近似于平行。具体言之，例如在微镜阵列的微镜不动作的状态下，使从上述平行光管阵列到上述微镜阵列的光束传播方向与从上述第1固定反射镜到第2固定反射镜的光束传播方向逆向且近似平行。所谓近似平行指的是包含制造误差所导致的偏离平行的程度的平行。

另外，通过使从上述平行光管阵列到上述微镜阵列的光束传播方向与从上述第1固定反射镜到第2固定反射镜的光束传播方向逆向且近似平行，可以在同一方向上整齐排列第1反射镜与第2反射镜间的光程和平行光管以及从平行光管引出的光纤，减小光开关框体内部的固定空间，实现小型的光开关。

如果改变观察方向，例如，如果从平行于微镜阵列6和第1固定反射镜7之间的光程方向观察，则在与上述平行光管阵列4重叠的位置形成第1反射镜7与第2反射镜8之间的光程比较理想。

再有，可以较作为微镜阵列6的可动反射镜的微镜5和第1固定反射镜7的光程更长地形成第1反射镜7与第2反射镜8之间的光程。

这里，可以基于各个反射镜间的最长光程测量该光程。

另外，也可以较平行光管和微镜阵列的可动反射镜的光程更长地形成第1固定反射镜和第2固定反射镜间的光程。

与从平行光管到微镜阵列以及从微镜阵列到第1固定反射镜的光程相比，通过较长地配置从第1固定反射镜到第2固定反射镜的光程，可以抑制框体的高度实现薄型的光开关，也可以将从第1固定反射镜到第2固定反射镜的光程下的、平行光管里面的空间灵活应用为盘绕地捆住光纤的空间。

此外，虽然在前面已经言及，但较为理想的是配置好上述平行光管阵列、上述微镜阵列、上述第1固定反射镜以及上述第2反射镜，以便使在上述微镜阵列以及上述第1固定反射镜处光束以约90度的角度反射，在上述第2固定反射镜处光束以约180度的角度反射(可以形成在微镜阵列的微镜不动作的状态下进行测量的构成)。

这里，在上述实施例中，我们给出了来自反射镜阵列的光经由第1反射镜到达第2反射镜，来自第2反射镜的光再次经由第1反射镜到达反射镜阵列的形态，但出现了复杂化的不利点，从减小微镜阵列的可动反射镜的摆动角幅度的观点考虑，也可以分开设置输入侧平行光管和输出侧平行光管，从第2反射镜经由代替第1反射镜的第3反射镜到达微镜阵列这样进行形成。

例如，可以如图4的原理图所示的那样构成包含了上述这样的周边部件的光开关系统20。实际安装用于控制微镜的控制IC21或放大器IC22等，并在带有连接这些IC元件的配线的电路板24上搭载光开关25，也可以进一步安装光耦合器26或光电二极管27，在一块电路板24上实现系统。光纤28可以经由光连接器29连接于光通信系统。此外，可以从外部连接电源供给线30、高压电源供给线31、控制信号线32等。这里，图4的例子给出的是2×2开关的情况，但通路数并非只限于这些。另外，可以通过替代光耦合器26以及光电二极管27使用一体化了两者的分接器来提高集成度。

在上位的光通信系统中搭载上述这样的光开关系统20时，可以考虑并列地在光通信系统的台架上配置电路板。此时，通过降低电路板上的部件的高度，可以增加能够搭载于台架的电路板的片数。在光开关系统中，由于考虑到光开关1与其他的部件相比相对较高，故希望光开关1能尽可能采用薄型的。

这样，在使用了MEMS反射镜的开关系统中，配备有实际安装了用于驱动MEMS反射镜的控制IC或放大器等的电路板。此外，为了检测光输出进行反馈控制，有时候也需要安装光电检波器(PD)或光耦合器等。通过使用本实施例的光开关，也可以在这样的电路板上搭载光开关本体的壳体而在一块电路板上较好地构筑系统。如果此时只有光开关本体是具有高度的壳体，则虽然其占有可以搭载本电路板的上位系统的台架的空间，但仅此一点便可以通过使用本实施例的光开关来容易地形成薄型的壳体。

这样，作为光开关系统，通过配备电路板、在上述电路板上连接多个光纤并将从第1光纤输入的光输出到通过驱动可动反射镜而所选择的第2光纤的前述的任意的光纤、以及为将输入的光输出到所选择的上述第2光纤而控制上可动反射镜的倾斜度的控制IC，通过配备具有前述的形态的光开关，可以形成能够谋求小型化或者薄型化的光开关系统。

更好的是如前述那样，配备分离并取出输入的光或者输出的光的一部分的光耦合器26和接收感光被光耦合器26分离开的上述光的光电二极管27，为校正反射镜的倾斜度，控制IC基于来自光电二极管27的信号进行外加电压等的控制。

本实施例给出的形态如前述的那样适合于实现薄型的光开关。进而，通过不均一地配置二维地排列了的平行光管3的2个方向的排列数，使排列数少的方向一致于被微镜阵列6反射了的光束的前进方向，可以实现更薄型的光开关。在图1中，相对于X方向的排列数减小Y方向的排列数。进一步所期望的是通过使减小的一侧的排列数为2乃至于1，可以实现例如约10mm前后高度的光开关。

下面对本发明实施例的光开关的具体的装配方法进行说明。图5所示是一例本发明光开关的装配构造的平面原理图。此外，图6示出了图5的断面图A-A处的断面原理图。在本例中，通过在作为用于保持平行光管并形成平行光管阵列6的构造部件的平行光管阵列模块40上直接设置微镜阵列6以及第1固定反射镜7，确定平行光管3、微镜5以及第1固定反射镜7之间的相对位置并进行固定。如图5的平面图所示的那样，平行光管阵列模块40中央部排列平行光管3，在周边部分进行与微镜阵列6、第1固定反射镜7的位置确定。如图6的断面图所示的那样，在平行光管阵列模块40上，具有用于搭接微镜阵列6以确定其面方向的第1斜面41和同样地用于搭接第1固定反射镜7以确定其面方向的第2斜面42。

必须确定微镜阵列6的各个微镜5的位置，以使从平行光管阵列4的对应的各平行光管3出射的光束能够准确地入射。在本例中，使用引导管脚43确定两者的位置。因此，在微镜阵列6上形成有重合位置用贯通孔44，通过在该确定位置用贯通孔44中穿过引导管脚43进行位置确定。微镜阵列6的固定可以由具有搭接微镜阵列6的第3斜面的挤压模块45和平行光管阵列模块40挟住微镜阵列6，通过在引导管脚43的前端形成螺纹并使用螺母46予以拧紧等实现。引导管脚43被设置在与平行光管3的光轴相同方向上，因而，相对于引导管脚43，微镜阵列6以例如45度等的角度倾斜地进行位置重合。利用该构成，由于引导管脚43或螺母46的原因而没有光开关的固定变高之类的情况。此外，由于可以容易地进行微镜阵列6的位置配合，故也可以在与微镜阵列6垂直的方向上设置引导管脚43。

在使用例如静电驱动反射镜时，微镜阵列6可以通过分别堆叠形成有可动的微镜构造的反射镜基板47、配置了用于驱动微镜的电极的电极基板48和用于形成微镜和电极之间的间隙的隔垫基板49来进行构成。微镜5可以采用能够使光束在X、Y两个方向摆动地围绕2个轴的周围旋转的构造。虽然在Y方向的排列数为1时理论上讲只用X方向1轴可动的微镜即可，但为了在即使产生因位置配合误差或热变形等导致的光程的偏离等时也能够准确地控制光束方向，故希望使用在Y方向也可以摆动的2轴可动的微镜。关于静电驱动反射镜的具体构成例在特愿2002-114099中已详细记载。反射镜基板47、电极基板48和隔垫基板49分别形成位置配合用贯通孔44并相对于引导管脚43进行位置确定。

在不适用本实施例的形态的三维光矩阵开关中，大多需要边观察光束的入射位置边主动地调整微镜阵列和平行光管阵列，但在本发明的光开关中，可以利用上述的位置确定方法被动地确定位置。由于通过减小高度方向(Y方向)的排列数不但可以形成薄型，而且还可以减小平行光管3和微镜5之间的距离的最大值，故能够缓和对二者位置配合精度的要求，同时还具有能够容易地适用上述这样的被动的位置配合方法的效果。

第1固定反射镜7只要用于在任意的通路间实现结合的微镜5的摆动角度不超过其最大摆动角度的能力程度地配合面的角度位置即可，在设置的位置方面不需要高精度。因此，只要设置成可以搭接第2斜面42即可，可以在第2斜面42上直接进行粘接等固定之。

第2固定反射镜8如图6所示的那样，可以通过搭接固定反射镜安装模块50并在共用的基座51上设置该固定反射镜安装模块50和平行光管阵列模块40进行位置确定。第2固定反射镜8的面方向只要用于在任意的通路间实现结合的微镜的摆动角度不超过其最大摆动角度的能力程度地进行位置配合即可，例如，可以通过在形成在基座51上的第1压接面52以及第2压接面53上压接平行光管阵列模块40以及固定反射镜安装模块50进行位置确定。也可以根据需要边观察光束的光程边有源地进行位置确定。

从防止由热变形引起的插入损失低下的观点看，平行光管阵列模块40、固定反射镜安装模块50、基座51的材质最好选择与微镜阵列6以及平行光管透镜3的材质线膨胀系数接近的材质。最为理想的是介于两者之间的线膨胀系数。例如，微镜阵列6的材质是单晶硅，平行光管透镜3的材质是石英或者光学玻璃等。平行光管阵列模块40、固定反射镜安装模块50、基座51方面适用例如42合金、科瓦铁镍钴合金、石英等材质。

在第1固定反射镜7和第2固定反射镜8之间的光程空间的正下方，通过有效地利用平行光管阵列4的光束出射方向相反一侧的空间，可以进一步提高本发明的光开关的方便性。

首先，从平行光管3引出的光纤2可以在上述空间进行盘绕束缚并引出到框体外部。包装光纤的框体可以使用设置在下面的基座51和例如覆盖侧面以及上面的壳罩54构成。限于微镜5的动作的稳定性，希望进行密封以便不使灰尘或水分侵入到框体内部。光纤2可以从设置在壳罩54或者基座51上的光纤取出口55引出到框体54外部。通过从一处位置进行引出，可以容易地进行光纤取出口55的密封，此外，在框体外部的光纤2的盘绕也将变得容易。在取出口55，例如在形成有排列光纤用的沟槽的板状中排列光纤，用另外的板作盖并用树脂或者金属进行密封。在密封部，通过去除光纤的树脂被覆可以进一步提高耐湿性。

进而，如图5以及图6所示的那样，可以在上述空间中配置作为用于从框体外部供给驱动微镜5的电压的电气接口的连接器芯针56。通过做成连接器芯针56从基座51的下面突出的构成，因可以直接将本光开关插入配线板或接插件，故实际安装将变得容易，有利于构成图4所示那样的光开关系统。如果连接器芯针56的排列间隙采用符合标准的例如2.54mm或1.27mm等则方便性好。在图6所示那样地分割了排列区域时，最好将两者之间的间隙做成2.54mm或1.27mm的整数倍。为了避免基座51是金属时与连接器芯针56发生短路，例如，可以让连接器芯针56通过较在基座51上开出的连接器芯针外形大的直径的贯通孔并利用密封部件58密封间隙。作为密封部件58的材质，例如可以使用低融点玻璃。连接器芯针56和微镜阵列6的电极基板48之间的电气的连接可以使用如挠性配线板57并通过形成在平行光管阵列模块40的下面的间隙进行连接。

这样，配备了基座51和作为设置在基座51上的第1支撑体配备了平行光管阵列模块40。在该第1支撑体上可以设置配备了多个平行光管3的平行光管阵列和微镜阵列6。由此，可以简便地、精度良好地进行作为需要高精度的位置配合的平行光管阵列和反射镜阵列的位置配合的配合。进而，最好在上述第1支撑体上设置作为第1反射镜的第1固定反射镜7。进一步，还可以在基座51上设置第1支撑体和另外个体的第2支撑体。作为该第2支撑体有如固定反射镜安装模块，可以设置作为第2反射镜的第2固定反射镜8。采用这样的做法，可以抑制因存在距离而使构造体变得复杂的问题，构成简易的构造。

此外，最好能够阵列状地排列平行光管，并根据反射镜阵列和第1反射镜之间的光程方向的个数，增多与之正交的方向的个数。

另外，希望在第1支撑体和第2支撑体之间的区域的基座51上设置多个从外部对反射镜施加电压的连接器。例如，多个连接器可以经由间隔配置成多个连接器组，在各个连接器组之间的区域上配置连接于上述平行光管的光纤。再有，最好能够配置反射镜阵列与连接器的连接通道使之经过第1支撑体和基座间的间隙。

图7给出了一例上述的本发明的光开关的装配构造的斜视图。图7中省略了挠性配线板57和光纤2的大部分以及壳罩54。平行光管阵列模块40做成挖去了中央部的形状，以便不影响第1固定反射镜7到第2固定反射镜8之间的光程。

图7的例子是平行光管3的X方向排列数为9、Y方向排列数为2，共计形成了18通路时的例子。在本例的光开关中，可以任意地将18通路分开为输入通路和输出通路，例如，可以用同一的构造实现8×8(预备2)、1×16(预备1)、2×16、2×2的4基(预备2)、1×2的9基等各种各样构成的光开关。

特别地，最好是二维地排列平行光管阵列的平行光管，配置使等于从上述微镜到上述第1固定反射镜的光束传播方向的方向排列数小于与之正交的方向的排列数。

此外，作为一个例子，可以二维地排列平行光管阵列的平行光管，使等于从上述微镜到上述第1固定反射镜的光束传播方向的方向排列数为1或者2。

下面对构成微镜阵列6的反射镜基板47、电极基板48以及隔垫基板49的具体构造例进行说明。

图9a以及图9b所示是一例反射镜基板47的构成的平面原理图以及断面原理图。这里，为了方便，我们使用2×4列的例子进行说明。如图9b的断面图所示的那样，反射镜基板47可以加工第1硅层84和第2硅层85经由硅氧化膜层86堆叠的SOI(Silicon OnInsulator)形成。在第2硅层85上形成反射镜构造，通过在包含反射镜构造的区域除去第1硅层84以及硅氧化膜层86形成空腔91，断开反射镜构造。反射镜构造如图9a所示的那样，可动反射镜87经由第1扭矩梁88连接于可动框架89，而可动框架89则经由第2扭矩梁90形成连接在周边部上的构成。可动反射镜87以第1扭矩梁88为旋转轴，而可动框架89则可以以第2扭矩梁90为旋转轴旋转，通过其组合，可动反射镜87可以在2轴周围旋转。在反射镜基板47的两端形成用于确定位置的贯通孔92，通过在此穿过位置确定芯针43，可以确定位置。

可动反射镜87以空腔91侧的面作为反射光束的面。其相反侧的面作为电极面，在与驱动电极之间产生静电引力。为此，在反射镜基板47的两面形成金属薄膜。为了减小由金属薄膜的内部应力导致的可动反射镜87的弯曲，希望表里形成的金属薄膜使用同样的材料以及厚度。例如，通过溅射形成Ti/Au薄膜。

图10所示是一例电极基板48的构造平面原理图。虽然省去了断面图，但可以通过在单一的硅基板上形成硅氧化膜，在其上形成电极膜并制作图案进行构成。相对于反射镜基板47的各个反射镜，配置了用于驱动可动反射镜87的2个第1驱动电极93和用于驱动可动框架89的2个第2驱动电极94共计4个电极。为了对各个电极供给电压，各个电极利用配线96与配置在电极基板48周边部的外部连接用电极95进行了连接。由于在相邻电极间形成的硅氧化膜的暴露部存在会随时间变化而蓄积电荷的现象，故即便是恒定地保持驱动电极的电压也会出现反射镜角度缓慢地变动的情况。因此，希望尽可能小地形成第1驱动电极93、第2驱动电极94以及配线96之间的间隔。即，通过采用展宽了第1驱动电极93以及第2驱动电极94的构成，可以减小上述间隔使之达到在上述间隔之间不产生短路的程度。在电极基板48的两端，与反射镜基板47同样地形成确定位置用的贯通孔97，通过在此穿过位置确定芯针43可以进行位置确定。

图11所示是一例隔垫49的构造的平面原理图。其可以以硅基板为材料进行加工，为了按照反射镜调节器的设计在反射镜基板47和电极基板48之间制作适当高度的间隔，可以使用如硅的湿法腐蚀等来调整厚度。在本例中，对应于反射镜基板47以及电极基板48的2个确定位置用贯通孔，采用了配置2个形成有确定位置用贯通孔98的隔垫的构成。通过在确定位置用贯通孔98穿过确定位置芯针进行位置确定。但是，因为隔垫49的水平方向位置不需要高精度地进行配合，故确定位置用贯通孔98的尺寸精度可以低于形成在反射镜基板47以及电极基板48上的确定位置用贯通孔。

关于反射镜的驱动方法，可以如使所有的可动反射镜87以及可动框架89保持在接地电位，通过选择性地对第1驱动电极93或者第2驱动电机94供给适当的电压，可以个别地控制各个反射镜的角度。作为可动反射镜87以及可动框架89接地的方法，如图10所示的那样，在电极基板48上确定位置用贯通孔的周围配置用配线96连接了外部连接用电极95之一的反射镜基板连接用电极99，且在隔垫49的表面形成导电膜。由于反射镜基板47的表面全部被金属膜所覆盖，故所有的可动反射镜87以及可动框架89可以经由隔垫49和反射镜基板连接用电极99连接于外部连接用电极95之一。

电极基板48的外部连接用电极95可以经由如挠性配线板等连接于控制系统。例如，在图8的光开关的构成例中，从电极基板引出的挠性配线板穿过平行光管模块40和基座51之间，通过将另一端的电极连接于连接器芯针56上，经由连接器芯针56在控制基板等上进行实际安装。

另外，为了减少驱动电极93的个数，也可以进行如图12所示那样的电极配置。在光开关结合任意的端口间时，由于调整反射镜的角度使反射的光束达到其他的任意的反射镜，故基本上不存在倾斜反射镜使光束跳出到反射镜排列区域外侧这样的方向。即在本例的2段Y方向的情况的例中，相对于排列在下段的反射镜用于使可动框架倾斜向下方的驱动电极以及相对于排列在上段的反射镜用于使可动框架倾斜向上方的驱动电极是原本不需要的电极。但是，在实际中，由于装配产生误差，故也有需要上述的驱动电极的情况。因此，通过相互连接上述驱动电极并预先加上恒定的电压，可以预先在反射镜排列区域的外侧摆动光束。利用这种做法，即使产生了装配误差，也可以通过使光束朝向反射镜排列区域的内侧的驱动电极达到使光束朝向所有的反射镜的目的。上述这样预先加上电压的电极称之为预充电电极。图12给出了上段、下段分别设置了预充电电极的例子。其就是这样形成了位于并列的电极阵列的外周侧的电极的。例如，形成多个控制反射镜的共用电极。在下段设置连接了用于向下摆动可动框架的4个驱动电极的第1预充电电极120，并利用配线与一个外部连接用电极121相连接。在上段设置连接了用于向上摆动可动框架的4个驱动电极的第2预充电电极122。在上段，由于为了盘绕配线而不能象下段那样地连接直接电极，故使用驱动电极间连接配线123连接电极之间并连接于一个外部连接用电极124。通过采用这种做法，可以将8个电极归结为2个，使电极数减少6个。X方向的反射镜排列数越多便越增加可减少的电极数。通过减少电极数，可以减少用于控制电压的多通路的放大器IC或数字/模拟变换IC等的个数，还可以在降低制造成本的同时也减小控制基板。

也可以连接上段和下段的预充电电极做成一个电极。此外，相对于X方向的两端的反射镜，可以说关于用于在反射镜排列区域的外侧摆动可动反射镜的驱动电极也是同样的，也可以相互连接形成预充电电极。另外，在确定使所排列的反射镜中哪一个反射镜为输入时，可以省去用于使光束朝向输出侧的全体反射镜所不需要的驱动电极。例如，在装配时，在不驱动反射镜的状态下照射了光束时，对光束返回到邻接的反射镜列侧的情况，在预充电电极上施加修正值。如果因反射镜而程度不同，则配合程度大的反射镜。如果驱动预充电电极进行调整，则可以使反射光束到达照射的光束最初遇到的反射镜。更为理想的情况是设定偏置使反射光束较光束最初遇到的反射镜列更靠近外侧(与存在邻接的反射镜列一侧相反的一侧)。在驱动光开关之际，在动作其他的电极使反射镜驱动时也使预充电电极动作。由此，可以减少电极数，形成简单的构成。

图13以及图14给出的是形成8列2段的反射镜排列构成8列输入8列输出的光开关时的驱动电极配置的原理图。在本构成中，为了切实地减小可动反射镜的最大摆角，最好如图13所示的那样，以中央的8个作为输入反射镜群130，以周围的8个作为输出反射镜群131(或者输入输出相反)。由此，由于两端的反射镜同时输出，故可以相互不进行连接，最远的连接在X方向为6个反射镜左右。此时，虽然输入反射镜群130需要左右同时摆动，但因为输出反射镜群的反射镜只需要朝向内侧摆动，故可动反射镜驱动电极用的驱动电极中的一方可以作为非驱动电极132。非驱动电极132与地连接，最好能够总是加在接地电位上。此外，如所述的那样，上段的上侧和下段的下侧的电极可以做成预充电电极133。通过以上做法，在本例中，通过导入预充电电极，可以减少14个电极和省去非驱动电极的8个电极共计22个电极。

图14所示是左右分割配置了输入反射镜群130和输出反射镜群131的情况。此时需要连接两端的反射镜同类，反射镜的最大摆角较图13的例子大。另一方面，由于输入反射镜群130和输出反射镜群131可以同时以驱动可动反射镜的驱动电极中的一方为非驱动电极，故非驱动电极为16电极，合并因预充电电极的导入的14个电极，共计可以减少30个电极。

如果施加在预充电电极上的电压变大，则在对相对的驱动电极施加电压使反射镜旋转时，将对反射镜的两侧施加较大的驱动电压，反射镜的整体嵌入变大，存在不能获得足够的反射镜摆动角度的危险。为了降低预充电电极的电压，希望减小装配误差。作为解决该问题的良策，有效的做法是控制平行光管透镜的光轴偏离。一般地，平行光管透镜具有某种程度的对外形轴的光轴的偏离。如图8所示的那样，在对整个阵列模块40插入平行光管透镜3时，需要设置平行光管透镜3光轴偏离方向使光束朝向反射镜区域的外侧。即，如果是上段则使光束朝向上侧。通过这样整理光轴方向，可以预先通过预充电减小摆动反射镜的角度，也可以减小预充电电极的电压。

此外，同样地，通过使光轴偏离的方向重合于对对应的反射镜的要求摆角最大的方向，可以减小对反射镜的要求摆角。例如在图14的例子中，最好配合平行光管透镜的朝向进行设置，使对应输入反射镜群130的透镜让光束倾向输出反射镜群131的方向，同样地，使对应输出反射镜群131的透镜让光束倾向输入反射镜群130的方向。

为了更大地取得上述效果，也可以特意地准备光轴偏离大的平行光管透镜。但是，希望能够调节反射镜位置或者在反射镜的尺寸上留出余量等，以不使光束从反射镜溢出而使插入损失显著变坏。

图15所示是本发明第2实施例的断面原理图。在图1所示的第1实施例中，是在光程的中间点使用第2固定反射镜折返了光程，但在本实施例的光开关60中则是不折返光程地在输出侧也设置平行光管阵列、微镜阵列和固定反射镜。即，结合输入平行光管阵列61的任意的输入平行光管62和输出平行光管阵列63的任意的输出平行光管64之间时的光程采用的构成是：从输入平行光管63输出的光束65在对应输入微镜阵列66的输入微镜67处被反射，接着被输入固定反射镜68反射、被输出固定反射镜69反射，最后被对应于输出微镜阵列70的输出平行光管64的输出微镜71反射并入射到输出平行光管64。在本构成中，与第1实施例相比较，在最大光程长、平行光管的排列、微镜的最大摆动角等相同时，可以增加可结合的通路数。另一方面，光开关不能在Z方向扩大尺寸或者在一方平行光管阵列内的2个平行光管间进行结合。

在本构成中，也可以实施有关第1实施例所说明过的装配构造。即，可以分别在输入输出方面使用平行光管阵列模块配合·固定平行光管阵列、微镜阵列和固定反射镜的位置，将输入输出的平行光管阵列模块压贴在形成在共同的基座上的压贴面等进行位置配合。关于光纤，也可以在输入平行光管阵列和输出平行光管阵列间的空间中进行盘绕，一并捆束输入光纤72和输出光纤73并引出到框架74外部。此外，为了从外部外加微镜驱动用电压，可以使用挠性配线板75并引出到框架74外部，但在输入平行光管阵列61和输出平行光管阵列63之间的空间内设置突出到框架下面的连接器芯针并分别用挠性配线板75连接连接器芯针和输入输出各自的微镜阵列，也可以由连接器芯针外加反射镜驱动用的电压。

这样，在没有设置折返反射镜时，希望在输入侧具有配备了多个连接于光纤的平行光管的输入侧平行光管阵列、配备了多个光学地连接从上述平行光管阵列的第1平行光管输出的光的可动反射镜的反射镜阵列和光学地连接从上述反射镜阵列的反射镜输出的光的第1反射镜，在输出侧具有配备了多个连接于光纤的平行光管的输出侧平行光管阵列、配备了多个光学地连接。上述平行光管阵列的第2平行光管的可动反射镜的反射镜阵列和光学地连接上述反射镜阵列的反射镜的第2反射镜，进行的配置可以使通过上述第1反射镜的光能够照射在第2反射镜上。

此外，希望形成的第1反射镜和第2反射镜之间的上述光的光程能够包含较位于上述输入侧或者输出侧的平行光管长度方向的上述平行光管和上述光纤的连接部处于上述光纤侧的区域。

另外，如果从平行于输入侧的反射镜阵列和上述第1反射镜之间的光程方向的方向看，最好上述第1反射镜和上述第2反射镜间的光程能够形成在与上述平行光管阵列重叠的位置上。

再有，希望形成的构成能使上述第1反射镜与上述第2反射镜间的光程长于输入侧的上述反射镜阵列的可动反射镜与上述第1反射镜的光程。

如图5-7那样，输入侧或者输出侧的模块具有基座和设置在上述基座上的第1支撑体那样的输入侧用以及输出侧用的各个支撑体，可以在上述第1支撑体上设置上述平行光管阵列和上述反射镜阵列。分别在输入侧和输出侧设置这样的支撑体。进而，更为理想的是采用在输入侧的支撑体上搭载第1反射镜、在输出侧的支撑体上搭载第2反射镜的形态。

此外，还希望在两支撑体间的区域的基座上设置从外部对反射镜外加电压的多个连接器。

这样，在在光程的中间点不折返光束地采用分别在输入输出方面设置平行光管阵列、微镜阵列以及固定反射镜的组的构成的构成中，与前述的构成相比较，在最大光程长、平行光管的排列、微镜的最大摆动角等相同时，可以增加可结合的通路数。此外，在本构成中，也可以与前述的构成同样地实现小型或者薄型的光开关。

Claims

1.一种光开关，具有：

配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；

配备了多个光学地连接着从上述平行光管阵列的第1平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；

光学地连接着从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；

光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及

光学地连接着从上述第2反射镜出射的光的上述平行光管阵列的第2平行光管，

从上述第2反射镜出射的光经由上述第1反射镜和上述反射镜阵列而光学地连接于上述第2平行光管。

2.一种光开关，具有：

配备了多个连接于光纤的光出射部件的输入部件；

配备了多个被照射从上述光出射部件出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；

被照射从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；

被照射从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及

配备了多个连接于光纤的光接收部件的输出部件，

从上述第2反射镜出射的光经由上述第1反射镜和上述反射镜阵列照射于在上述输出部件中的所选择的光接收部件。

3.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：上述第1反射镜和上述第2反射镜是固定反射镜。

4.一种光开关，具有：

配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；

光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及

上述第1反射镜和第2反射镜之间的上述光的光程包含位于比上述平行光管的长度方向上的上述平行光管与上述光纤的连接部分更靠近上述光纤一侧的区域。

5.根据权利要求4所述的光开关，其特征在于：上述反射镜阵列和上述第1反射镜位于比上述平行光管的长度方向上的上述平行光管与上述光纤的连接部分更靠近上述平行光管一侧的位置。

6.一种光开关，具有：

配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；

光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及

从平行于上述反射镜阵列和上述第1反射镜之间的光程方向看，上述第1反射镜和上述第2反射镜之间的光程包含与上述平行光管阵列重叠的区域。

7.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：与上述反射镜阵列的可动反射镜和上述第1反射镜之间的光程相比，上述第1反射镜和上述第2反射镜之间的光程长。

8.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：具有基座和配置在上述基座上的第1支撑体，并在上述第1支撑体上配置了上述平行光管阵列和上述反射镜阵列。

9.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：与沿着从上述反射镜阵列到配置了上述第1反射镜的方向而配置的上述平行光管的排列数相比，沿着与上述方向垂直的方向配置的上述平行光管的排列数多。

10.根据权利要求8所述的光开关，其特征在于：具有配置在上述基座上的第2支撑体，并在上述第2支撑体上配置上述第2反射镜，在第1支撑体和第2支撑体之间的区域的基座上配置了从外部向反射镜施加电压的多个连接器。

11.一种光开关系统，包括：

电路板；

将多个光纤连接在上述电路板上，并将从上述第1光纤输入的光向通过驱动可动反射镜而选择的第2光纤输出的光开关；以及

控制上述可动反射镜倾斜度，以便将输入的光输出到所选择的上述第2光纤的控制IC，

上述光开关包含：

配备了多个连接于光纤的平行光管的平行光管阵列；

配备了多个光学地连接着从连接于上述第1光纤的第1平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；

光学地连接着从上述第1反射镜出射的光的第2反射镜；以及

光学地连接着从上述第2反射镜出射的光的连接于上述第2光纤的第2平行光管，

从上述第2反射镜出射的光经由上述第1反射镜和上述反射镜阵列而光学地连接于上述主平行光管。

12.一种光开关，包括：

配置了多个连接于光纤的平行光管的第1平行光管阵列；

配置了多个光学地连接着从上述平行光管阵列的平行光管出射的光的可动反射镜的反射镜阵列；

光学地连接着从上述反射镜阵列的反射镜出射的光的第1反射镜；以及

连接着从上述第1反射镜出射的光并配置了多个连接于光纤的平行光管的第2平行光管阵列的平行光管，

上述反射镜阵列配置了驱动上述多个可动反射镜的公共电极。