JP2002250874A - 階段状に多面化された鏡を組み込んだ光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光スイッチに用いられる可動鏡の配置に必要と
される精度を低減すること。 【解決手段】Ｍ入力光路の集合およびＮ出力光路の集合
に編成された光路を備える光スイッチ。光スイッチはさ
らに、Ｍ入力光路のそれぞれに対応しＮ面を有する多面
鏡、及びＮ出力光路のそれぞれに対応しＭ面を有する多
面鏡を含む。さらに、光スイッチは、各々の多面鏡に接
続され、多面鏡をステップ移動させて多面鏡のファセッ
トのうち１つをこの多面鏡が関連付けられる光路のうち
１つへ選択的に整合させるための移動機構を備える。各
々の多面鏡のファセットは、光路の集合、すなわち入力
光路の集合または出力光路の集合のうちいずれか一方に
対応しており、他方の光路の集合、すなわち出力光路の
集合または入力光路の集合へ好ましく光を反射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光スイッチに関し、
さらに詳細には、階段状に多面化された鏡を用いて光信
号を切り換えるＭ×Ｎの光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＭＥＭＳを用いるＭ×Ｎの光スイ
ッチが光スイッチングシステムの用途に開発されてお
り、これらは、光ネットワークにおいて一方の光ファイ
バから他方の光ファイバへ光信号を切り替えるのに用い
られている。このような光スイッチでは、Ｍ入力ファイ
バのうち１つから受信した光信号は、第１の可動ミラー
へ照射される。第１の可動鏡は入力ファイバに関連付け
られ、光信号を第２の可動鏡へ向けむけて反射する。第
２の可動鏡はＮ出力ファイバのうち１つに関連付けら
れ、第１の可動鏡から受信した光信号を出力ファイバへ
反射する。（「Ｍ入力ファイバ」、「Ｎ出力ファイバ」
は、Ｍ個の入力用光ファイバ、Ｎ個の出力用光ファイバ
をそれぞれ指して用いている）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような光スイッチ
では、光信号を高い結合効率で入力ファイバから出力フ
ァイバへ接続するため、各々の可動鏡の角度は１／２¹³
のオーダの精度で精確に配置されなければならない。入
力および出力のファイバが二次元配列で配置される場
合、可動鏡の角度は直交する２つの軸の各々について必
要とされる精度で設定されなければならない。この精度
を獲得するためには、複雑な閉ループの位置決め機構が
必要とされる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｍ入力光路の
集合及びＮ出力光路の集合に編成された光路を含む光ス
イッチを提供する。この光スイッチは、Ｍ入力光路の各
々に対応しＮファセットを有する多面鏡（ファセットミ
ラー、またはファセット構造ミラーとも呼ばれる）、及
びＮ出力光路の各々に対応しＭファセットを有する多面
鏡とをさらに含む。最終的に、光スイッチは、多面鏡を
ステップ移動させて多面鏡のファセットの１つをその多
面鏡が関連付けられる光路の１つへ選択的に整合させる
ための、各々の多面鏡に結合された移動機構を含む。
（「Ｍ入力光路」、「Ｎ出力光路」は、Ｍ個の入力光
路、Ｎ個の入力光路をそれぞれ指して用いている。同様
に、「Ｎファセット」、「Ｍファセット」は、Ｎ個のフ
ァセット、Ｍ個のファセットをそれぞれ指して用いてい
る。）

【０００５】光路の集合、即ち入力光路の集合または出
力光路の集合のうちの一方に対応する各々の多面鏡のフ
ァセットは、光路の集合、即ち入力光路の集合または出
力光路の集合のうちの他方に対応する多面鏡のファセッ
トのうち異なるものへ光を反射するような角度が与えら
れる。

【０００６】本発明による光スイッチは、従来のＭＥＭ
Ｓで用いられる光スイッチのそれぞれの可動鏡を、階段
状に多面化された鏡に置きかえることにより、可動鏡の
高精確の配置を不要にしている。多面鏡のそれぞれのフ
ァセットは必要な精度の角度に加工されるが、鏡が単に
直線的に１方向または２方向へステップ移動又は回転的
に移動されるだけで、多面鏡の適当なファセットを入力
光路または出力光路に整合させる。多面鏡がステップ移
動されるのに必要な精度は、可動鏡の角度を設定するの
に必要とされる精度に比べてはるかに小さい。このこと
は、本発明による光スイッチの製造コストを節約及び削
減する。さらに、各々の多面鏡を移動するステップは互
いに等しくすることが可能である。このことは、移動機
構として簡易な静電式ステッピングモータを使用するこ
とを可能にし、従来の光スイッチに比較して本発明の光
スイッチのコストをさらに節約及び削減する。

【０００７】本発明はさらに、入力光路を介して受信さ
れた光信号を出力光路へ切り替えるための手段を提供す
る。入力光路はＭ入力光路の配列のうち任意の１つであ
り、出力光路はＮ出力光路の配列のうち任意の１つであ
る。本方法では、Ｍ入力光路のそれぞれに対応するＮフ
ァセットの多面鏡及びＮ出力光路のそれぞれに対応する
Ｍファセットの多面鏡が設けられる。各々のＮファセッ
トの多面鏡は、対応する入力光路のうち１つの対面に配
置される。各々のＭファセットの多面鏡は、対応する出
力光路のうち１つの対面に配置される。入力光路に対応
するＮファセットの多面鏡は、そのファセットのうち１
つを入力光路に整合させるようにステップ移動させられ
る。入力光路に整合させられたファセットは、出力光路
に対応するＭファセットの多面鏡へ向けて光信号を反射
するような角度が与えられる。出力光路に対応するＭフ
ァセットの多面鏡は、そのファセットのうち１つを出力
光路に整合させるようにステップ移動させられる。出力
光路に整合させられるファセットには、出力光路を介し
て受信される光を入力光路に対応するＮファセットの多
面鏡へ反射するような角度が与えられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による光スイッチ
の単純化された第１の実施例を示している。光スイッチ
は、Ｍ入力光路の集合１２、Ｎ出力光路の集合１４、Ｍ
入力光路のそれぞれに対応しＮファセットを含む多面
鏡、Ｎ出力光路のそれぞれに対応しＭファセットを含む
多面鏡、および、多面鏡のファセットの１つを多面鏡が
対応する光路に整合させるように多面鏡を直線的にステ
ップ移動させるための各々の多面鏡に接続された移動機
構からなる。

【０００９】図１に示される実施例において、入力光路
の集合１２は、ｘ方向に一次元配置として構成される３
つの入力光ファイバ２０、２１および２２からなり、同
様に、出力光路の集合１４は、ｘ方向に一次元配列とし
て構成される４つの出力光ファイバ３０、３１、３２お
よび３３からなる。出力光路の集合１４は、同一平面上
において入力光路の集合１２の対面に配置され、ｘ方向
およびｙ方向については入力光路の集合からずれてい
る。同一平面内に入力光路と出力光路を配置すること
は、多面鏡の設計を簡単にするが、本発明にとっては本
質的なことではない。

【００１０】入力光ファイバ２０、２１および２２の光
を放射する端部に対面して多面鏡４０、４１および４２
が、それぞれ配置されている。各々の多面鏡は、入力フ
ァイバのうち異なるものから光を受信するように配置さ
れているため、「入力ファイバに対応する」と前述し
た。この例では、出力光路の集合１４は４つの光ファイ
バから成るため、多面鏡４０−４２はそれぞれ４つのフ
ァセットを有する。

【００１１】出力ファイバ３０、３１、３２および３３
の端部の対面に、多面鏡５０、５１、５２および５３が
それぞれ配置されている。各々の多面鏡は、光が出力フ
ァイバから出力されたとき、出力ファイバのうち異なる
ものから光を受信するように配置されているため、「出
力ファイバに対応する」と前述した。この例では、入力
光路の集合１２は３つの光ファイバから成るため、多面
鏡５０−５３は、それぞれ３つのファセットを有する。

【００１２】上述したファセットの数は、最小の数であ
る。多面鏡は、上述した最小のファセット数より多くの
ファセットを有することが好ましい。例えば、入力光路
の数が出力光路の数と異なる場合、光路数の大きな集合
に対応する多面鏡を光路数の小さな集合に対して設ける
ことによって、出力光路と入力光路の両方に対応する同
一の鏡の設計が可能になる。このことはまた、入力光路
または出力光路の数を後から増加させることも可能にす
る。しかしながら、上述の最小数を超えるファセットは
使用されないであろう。

【００１３】入力光路の集合１２と出力光路の集合１４
とを構成するファイバ、多面鏡４０−４２、および多面
鏡５０−５３は、これらの互いの位置を精密に定める適
切なフレーム（図示せず）上に取り付けられる。

【００１４】図２Ａは、図１に示された多面鏡４０の第
１の実施例の拡大図である。多面鏡は、ｘ方向の一次元
配列に構成される４つのファセット６１、６２、６３お
よび６４が取り付けられるステージ６０を備えている。
このステージはｘ方向に自由に移動できるようにステー
タ６７上へ取りつけられるが、ステータはステージがｙ
方向及びｚ方向へ移動することを抑制している。例え
ば、高いアスペクト比の可撓性の湾曲部（図示せず）を
ステージとステータとの間に延ばすことにより、ステー
ジがｘ方向へは自由に移動するがｙ方向とｚ方向への移
動は抑制されることを可能にしている。

【００１５】多面鏡４１及び４２は多面鏡４０と同様に
構成され、同様にステージ６７に取り付けられる。多面
鏡５０−５３もまた同様に構成され、同様にステータ６
８に取り付けられる。

【００１６】ステージ６０とステータ６７との間には、
概略を７０で示す移動機構が設けられる。移動機構はス
テージ６０を動かし、したがって、ファセット６１−６
４は、矢印６９に示されるようにｘ方向について前後す
る。移動機構は、ステージを所定の位置間でｘ方向に移
動させるような高精度の静電式または電磁式のリニアス
テッピングモータであることが望ましい。各々の所定の
位置において、ファセット６１−６４のうち異なる入力
光路２０から出力される光に整合させられる。Ｈｏｅｎ
他による米国特許第５，９８６，３８１号に記載される
ような高精度の静電式リニアステッピングモータが好ま
しい。多面鏡ファセットの中心は、前記所定の位置間の
距離が等しくなるように、ｘ方向に等間隔で配置される
ことが望ましい。そして、このＨｏｅｎのステッピング
モータの電極は、ステッピングモータがステージを自動
的かつ精確に所定の位置へ移動させるようなピッチを有
するように製造することが可能である。

【００１７】あるいは、移動機構７０は、回転式モー
タ、好ましくは回転形ステッピングモータ、回転運動を
直線運動へ変換する適当な動力伝達装置等から構成でき
る。さらに別な方法としては、圧電アクチュエータ、圧
電ベンダー、または直線移動を生成する他の精密機構を
用いることもできる。これらの機構は、ステージ６０の
位置のフィードバック制御を行ってもよいし、行わなわ
なくてもよい。

【００１８】多面鏡４１、４２および５０−５３には、
それぞれ、移動機構７０に類似した移動機構が設けられ
る。

【００１９】多面鏡４０のファセット６１−６４は互い
に異なる角度を与えられており、それらのそれぞれは、
入力ファイバ２０から受信した光を、出力光路の集合１
４に対応する多面鏡５０−５３のうち異なるものへ反射
する。詳しく述べると、多面鏡のファセット６１、６
２、６３および６４は、入力光路２０から受信した光
を、出力ファイバ３１、３２、３３および３４のそれぞ
れに対応する多面鏡５０，５１、５２および５３へ向け
て反射するように、それぞれ角度を与えられている。

【００２０】多面鏡４１及び４２のファセットもまた、
今述べた条件に合致する角度を与えられている。しかし
ながら、多面鏡４１及び４２のそれぞれに対応する入力
ファイバ２１及び２２のｘ方向における位置は互いに異
なると共に、入力ファイバ２０の位置とも異なるため、
多面鏡４１及び４２のファセットの角度は、互いに異な
るとともに、多面鏡４０のファセットの角度とも異な
る。

【００２１】出力光路の集合１４に対応する多面鏡５０
−５３のファセットには、出力ファイバ３０−３３から
光が出力されたとき、各々のファセットがこの光を多面
鏡４０−４２のうち何れか１つへ向けて反射するような
角度が、それぞれ与えられる。今述べた条件に合致する
角度が与えられる場合、多面鏡５０−５３のそれぞれの
ファセットは、多面鏡４０−４２のうち何れか１つから
受信した光を前記多面鏡５０−５３に対応する出力光路
内へ反射する。

【００２２】図１は、光スイッチ１０が、入力ファイバ
２０から出力ファイバ３２へ光信号を切り換えるように
構成される実施例を示している。移動機構７０は、多面
鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させてファセッ
ト６３と入力ファイバ２０とを整合させる。ファセット
６３は、入力ファイバ２０から受信した光信号を、出力
光路の集合１４のうち出力ファイバ３２に対応する多面
鏡５２へ向けて反射する。

【００２３】多面鏡５２に接続された移動機構８２は、
この移動式多面鏡をｘ方向に直線的にステップ移動させ
てファセット９１と出力ファイバ３２とを整合させる。
入力ファイバ２０を介して受信され、多面鏡４０によっ
て反射される光信号は、多面鏡５２のファセット９１へ
入射する。ファセット９１は、この光信号を出力光路３
２内へ反射するように角度を与えられている。

【００２４】図３Ａは、光スイッチ１０が入力ファイバ
２０から出力ファイバ３０へ光信号を切り換えるように
再構成された実施例を示している。移動機構７０は、多
面鏡４０をｘ方向に直進的にステップ移動させてファセ
ット６１を入力ファイバ２０に整合させる。移動機構８
０は、出力ファイバ３０に対応する多面鏡５０をｘ方向
に直線的にステップ移動させてファセット９２と出力フ
ァイバ３０とを整合させる。

【００２５】多面鏡４０のファセット６１は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を多面鏡５０へ向け
て販社する。多面鏡５０において、光信号は、光信号を
出力ファイバ３０内へ反射するような角度を与えられた
ファセット９２に入射する。

【００２６】図３Ｂは、光スイッチ１０が入力ファイバ
２０から出力ファイバ３１へ光信号を切り換えるように
再構成された実施例を示している。移動機構７０は、多
面鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させてファセ
ット６２を入力ファイバ２０に整合させる。移動機構８
１は、出力ファイバ３１に対応する多面鏡５１をｘ方向
に直進的にステップ移動させてファセット９３を出力フ
ァイバ３１に整合させる。

【００２７】多面鏡４０のファセット６２は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を多面鏡５１へ向け
て反射する。多面鏡５１において、光信号は、光信号を
出力ファイバ３１内へ反射するような角度を与えられた
ファセット９３に入射する。

【００２８】図３Ｃは、光スイッチ１０が入力ファイバ
２０から出力ファイバ３３へ光信号を切り換えるように
再構成された実施例を示している。移動機構７０は、多
面鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させて多面鏡
４０のファセット６４を入力ファイバ２０に整合させ
る。移動機構８３は、出力ファイバ３３に対応する多面
鏡５３をｘ方向に直線的にステップ移動させてファセッ
ト９４を出力ファイバ３３に整合させる。

【００２９】多面鏡４０のファセット６４は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を多面鏡５３へ向け
て反射する。多面鏡５３において、光信号は、光信号を
出力ファイバ３３内へ反射するような角度を与えられた
ファセット９４に入射する。

【００３０】図４Ａは、スイッチ１０が、図１に示され
る状態から、光信号を入力ファイバ２１から出力ファイ
バ３２へ切り替えるように再構成される途中にある状態
を示す実施例である。入力ファイバ２１に対応する多面
鏡４１の移動機構７１は、多面鏡４１をｘ方向に直線的
にステップ移動させてファセット９５を入力ファイバ２
１に整合させる。ファセット９５は、入力ファイバ２１
を介して受信した光信号を出力ファイバ３２に対応する
多面鏡５２へ向けて反射する。しかしながら、この光信
号は、図１に示される入力ファイバ２０を介して受信し
たときの光信号の入射角とは異なる角度で多面鏡５２の
ファセット９１へ入射する。したがって、ファセット９
１は、入力ファイバ２１を介して受信した光信号を、出
力ファイバ３２から外れてしまうような角度で反射する
ことになる。

【００３１】図４Ｂは、入力ファイバ２１から出力ファ
イバ３２へ光信号を切り換えるように完全に再構成され
た光スイッチ１０を示している。移動機構８２が、多面
鏡５２をｘ方向に直線的にステップ移動させ、ファセッ
ト９６を出力ファイバ３２に整合させている。ファセッ
ト９６には、多面鏡４１のファセット９５から受信した
光信号を出力ファイバ３２内へ反射するような角度が与
えられている。

【００３２】光スイッチ１０は、多面鏡４０〜４２及び
５０〜５３のうち任意の１つを横方向にステップ移動さ
せることにより再構成され、図３Ａ〜３Ｃ、４Ａ及び４
Ｂに例示した切り替え動作と同様の方法で、Ｍ入力ファ
イバのうちいずれか１つを介して受信される光信号をＮ
出力ファイバのうちいずれか１つへ切り替えることが可
能であることは、当業者には明らかであろう。また、本
明細書で開示される単純化された実施例を、もっと大き
な入力ファイバ及び出力ファイバの配列、およびこれに
対応するもっと多くのファセットを有するもっと大きな
多面鏡の配列を用いて実施するように容易に拡張できる
ことも、当業者には明らかであろう。

【００３３】図５は、本発明による光スイッチの単純化
された第２の実施例１５０示している。図１に示される
実施例１０の構成要素に対応する第２の実施例１５０の
構成要素は、同一の参照番号で示され、ここで再び説明
は行わない。この光スイッチは、Ｍ入力光路の集合１
２、Ｎ出力光路の集合１４、Ｍ入力光路のそれぞれに対
応するとともにＮファセット有する多面鏡、Ｎ出力光路
のそれぞれに対応するとともにＭファセットを有する多
面鏡、及びそれぞれの多面鏡に接続されて多面鏡を回転
方向にステップ移動させ、多面鏡のファセットのうち１
つをこの多面鏡が対応する光路に整合させる移動機構か
らなる。

【００３４】入力ファイバ２０、２１および２２の光を
放出する端部に対面して多面鏡１４０、１４１および１
４２が、それぞれ配置されている。多面鏡のそれぞれ
は、入力ファイバのうち異なるものから光を受信するよ
うに配置されるため、「入力ファイバに対応する」と述
べた。図の例では、出力光路の集合１４は４つの光ファ
イバからなるため、多面鏡１４０−１４２のそれぞれは
４つのファセットを有する。

【００３５】出力ファイバ３０、３１、３２および３３
の端部に対面して多面鏡１５０、１５１、１５２および
１５３が、それぞれ配置されている。多面鏡のそれぞれ
は、光が出力ファイバに導かれたとき出力ファイバのう
ち異なるものから光を受信する位置に配置されるため、
「出力ファイバに対応する」と述べた。図の例では、入
力光路の集合１２は３つの光ファイバからなるため、多
面鏡１５０−１５３のそれぞれは３つのファセットを有
する。

【００３６】上述したファセットの数は、上述したよう
に最小の数である。

【００３７】図６Ａおよび６Ｂは、図５に示される光ス
イッチ１５０の多面鏡１４０の実施例を拡大した立面図
及び平面図である。多面鏡は、４つのファセット６１、
６２、６３および６４が取り付けられるステージ１６０
を備える。このステージは、ステータ１６７に設けられ
た軸６８に回転するように取りつけられ、所定の角度位
置間を自由に回転できるが横方向への移動は抑制されて
いるようになっている。多面鏡１４１及び１４２は、同
様に構成されて同様にステータ１６７へ取りつけられて
いる。ファセット１５０−１５３も同様に構成され、同
様に回転可能にステータ１６８へ取りつけられている。

【００３８】ステージ１６０とステータ１６７の間に
は、概略を１７０で示されている移動機構が配置されて
いる。この移動機構は、ステージ１６０すなわちファセ
ット６１−６４を、矢印１６９で示されるように軸６８
を中心に回転方向へ移動させる。移動機構は、前記軸を
中心にステージを回転させ所定の回転位置間を移動させ
る高精度な回転形の静電式または電磁式のステッピング
モータが好ましい。所定の回転位置のそれぞれにおい
て、ファセット６１−６４のうちいずれか１つが、入力
光路２０によって出力される光に整合させられる。Ｈｏ
ｅｎ他による米国特許第５，９８６，３８１号に記載さ
れる類の高精度な回転形の静電式ステッピングモータが
好ましい。ファセットの中心は、所定の回転位置間の角
度が等しくなるように、前記軸を中心に同じ角度で間隔
を空けて配置されることが望ましい。Ｈｏｅｎの回転形
ステッピングモータの電極は、ステッピングモータがス
テージを自動的かつ精確に所定の回転位置のそれぞれに
移動させることができるピッチを持つように製造するこ
とができる。

【００３９】あるいは、移動機構１７０は、電磁的回転
モータ、好ましくは回転形ステッピングモータから構成
することができる。さらに別の方法としては、圧電アク
チュエータまたは圧電ベンダー、および直線運動を回転
運動に変換する適当な伝達機構または回転移動を生成す
る他の精密機構を用いることができる。このような機構
は、ステージ１６０の回転位置のフィードバック制御を
行うこともできるし、行わないようにもできる。これら
の機構は、所定の回転位置を定めるための機械的な回転
止めを備えることもできるし、備えなくてもよい。

【００４０】多面鏡１４１、１４２及び１５０−１５３
は、それぞれ、移動機構１７０に類似した回転移動機構
を備えることができる。

【００４１】光路の集合の一方に対応する多面鏡のそれ
ぞれのファセットは、上述したように光路の集合の他方
に対応する多面鏡のうち異なるものから光を反射するよ
うな角度を与えられている

【００４２】図５は、光スイッチ１５０が、入力ファイ
バ２０から出力ファイバ３２へ光信号を切り換えるよう
に構成される実施例を示している。移動機構１７０は、
軸６８の回りに多面鏡１４０を回転方向にステップ移動
させてファセット６３を入力ファイバ２０に整合させ
る。ファセット６３は、入力ファイバ２０から受信した
光信号を出力光路の集合１４の出力ファイバ３２に対応
する多面鏡１５２へ向けて光を反射させる。

【００４３】多面鏡１５２に接続された移動機構１８２
は、その軸の回りに移動多面鏡を回転方向にステップ移
動させてファセット１９１を出力ファイバ３２に整合さ
せる。入力ファイバ２０を介して受信され多面鏡１４０
によって反射された光信号は、多面鏡１５２のファセッ
ト１９１へ入射する。ファセット１９１は、この光信号
を出力光路３２内へ反射するような角度を与えられてい
る。

【００４４】光スイッチ１５０は、多面鏡１４０−１４
２及び１５０−１５３のうち適当な１つを回転させるこ
とにより再構成され、図３Ａ〜３Ｃ、４Ａ及び４Ｂに例
示した切り替え動作と同様の方法で、Ｍ入力ファイバの
うちいずれか１つを介して受信された光信号をＮ出力フ
ァイバのうちいずれか１つへ切り替えることが可能であ
ることは、当業者には明らかであろう。また、本明細書
で開示される単純化された実施例を、もっと大きな入力
ファイバ及び出力ファイバの配列、およびこれに対応す
るもっと多くのファセットを有するもっと大きな多面鏡
の配列を用いて実施するように容易に拡張できること
も、当業者には明らかであろう。

【００４５】図１及び図５に示される本発明による光ス
イッチの実施例において、出力光路の集合１４は、入力
光路の集合１２に対面して取り付けられており、ｘ方向
およびｙ方向については入力光路の集合からずれてい
る。多面鏡４０−４２または１４０−１４２は、入力光
路の集合１２に対面して取り付けられており、ｙ方向に
ついて入力光路の集合からずれている。多面鏡５０−５
２または１５０−１５２は、出力光路の集合１４に対面
して取り付けられており、ｙ方向について出力光路の集
合からずれている。

【００４６】応用例として、入力光路と出力光路とを共
通の平面内に配置すること、及び、多面鏡４０−４２ま
たは１４０−１４２と多面鏡５０−５２または１５０−
１５２とを共通の平面内に取りつけることは、さらに有
益である。図７は、本発明による光スイッチの第３の実
施例２００を示している。この例では、出力光路の集合
１４が入力光路の集合１２と同じ平面内に配置され、か
つｘ方向について入力光路とずらしてあり、またｙ方向
について多面鏡が光路からずらしてあり、ｘ方向につい
て多面鏡５０−５３が多面鏡４０−４２からずらしてあ
るように、図１に示される光スイッチ１０の構成要素が
再構成されている。図５に示される実施例も、同様に再
構成することができる。図１に示される実施例の構成要
素に対応する図７の実施例の構成要素は、同じ参照番号
で示されており、ここでは再び説明は行わない。

【００４７】光スイッチ２００は、さらに、入力光路の
集合１２と出力光路の集合１４との間に配置され、多面
鏡が配置される面に対面する共通の鏡１６を備えてい
る。

【００４８】図７は、光スイッチ２００が、入力ファイ
バ２０から出力ファイバ３２へ光信号を切り換えるよう
に構成される実施例を示している。移動機構７０は、多
面鏡４０をｘ方向に直線的に歩進させてファセット６３
を入力ファイバ２０に整合させる。ファセット６３は、
入力ファイバ２０から受信した光信号を共通の鏡１６上
の点７５へ向けて反射させる。光信号は、共通の鏡が光
信号を出力光路の集合１４の出力ファイバ３２に対応す
る多面鏡５２に向けて反射するような入射角度で共通の
鏡１６上の点７５へ入射する。

【００４９】多面鏡５２に接続されている移動機構８２
は、移動多面鏡をｘ方向に直線的にステップ移動させて
ファセット９１を出力ファイバ３２に整合させる。入力
ファイバ２０を介して受信され、多面鏡４０及び共通の
鏡１６上の点７５によって反射された光信号は、多面鏡
５２のファセット９１へ入射する。ファセット９１は、
この光信号を出力光路３２へ反射するような角度を与え
られている。

【００５０】図８Ａは、光スイッチ２００が、入力ファ
イバ２０から出力ファイバ３０へ光信号を切り換えるよ
うに再構成された実施例を示している。移動機構７０
は、多面鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させて
ファセット６１を入力ファイバ２０に整合させる。移動
機構８０は、出力ファイバ３０に対応する多面鏡５０を
ｘ方向に直線的にステップ移動させてファセット９２を
出力ファイバ３０に整合させる。

【００５１】多面鏡４０のファセット６１は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を共通の鏡１６上の
点７６へ向けて反射する。光信号は、共通の鏡が多面鏡
５０に向けて光信号を反射するような入射角度で共通の
鏡の点７６へ入射する。多面鏡５０において、共通の鏡
によって反射された光信号は、光信号を出力ファイバ３
０内へ反射するような角度を与えられているファセット
９２へ入射する。

【００５２】図８Ｂは、光スイッチ２００が、入力ファ
イバ２０から出力ファイバ３１へ光信号を切り換えるよ
うに再構成された実施例を示している。移動機構７０
は、多面鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させて
ファセット６２を入力ファイバ２０に整合させる。移動
機構８１は、出力ファイバ３１に対応する多面鏡５１を
ｘ方向に直線的にステップ移動させてファセット９３を
出力ファイバ３１に整合させる。

【００５３】多面鏡４０のファセット６２は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を共通の鏡１６上の
点７７へ向けて反射する。光信号は、共通の鏡が多面鏡
５１に向けて光信号を反射するような入射角度で点７７
へ入射する。多面鏡５１において、共通の鏡によって反
射された光信号は、光信号を出力ファイバ３１内へ反射
するような角度を与えられているファセット９３に入射
する。

【００５４】図８Ｃは、光スイッチ２００が、入力ファ
イバ２０から出力ファイバ３３へ光信号を切り換えるよ
うに再構成された実施例を示している。移動機構７０
は、多面鏡４０をｘ方向に直線的にステップ移動させて
多面鏡４０のファセット６４を入力ファイバ２０に整合
させる。移動機構８３は、出力ファイバ３３に対応する
多面鏡５３をｘ方向に直線的にステップ移動させてファ
セット９４を出力ファイバ３３に整合させる。

【００５５】多面鏡４０のファセット６４は、入力ファ
イバ２０によって出力された光信号を共通の鏡１６上の
点７８へ向けて反射する。光信号は、共通の鏡が光信号
を多面鏡５３へ向けて反射するような入射角度で共通の
鏡の点７８に入射する。多面鏡５３において、共通の鏡
によって反射された光信号は、光信号を出力ファイバ３
３に反射するような角度を与えられたファセット９４へ
入射する。

【００５６】次に、図９を参照して、入力光路を介して
出力光路に受信される光信号を切り換える本発明による
方法１００を説明する。入力光路はＭ入力光路の配列の
うちいずれか１つであり、出力光路はＮ出力光路の配列
のうちいずれか１つである。

【００５７】処理１０２において、Ｍ入力光路のそれぞ
れに対応するＮ多面鏡が設けられる。（「Ｎ多面鏡」
は、Ｎ個のファセットを有する多面鏡を指して用いてい
る）

【００５８】処理１０４において、Ｎ出力光路のそれぞ
れに対応するＭ多面鏡が設けられる。（「Ｍ多面鏡」
は、Ｍ個のファセットを有する多面鏡を指して用いてい
る）

【００５９】処理１０６において、Ｎ多面鏡のそれぞれ
は、それが対応する入力光路の１つに対面して配置され
る。

【００６０】処理１０８において、Ｍ多面鏡のそれぞれ
は、それが対応する出力光路の１つに対面して配置され
る。

【００６１】処理１１０において、入力光路の対面に配
置されたＮ多面鏡は、ステップ移動させられてそのファ
セットの１つを入力光路に整合させられる。入力光路に
整合させられたファセットは、出力光路の対面に配置さ
れたＭ多面鏡へ向けて光信号を反射するような角度を与
えられる。

【００６２】最後に処理１１２において、出力光路の対
面に配置されたＭ多面鏡は、ステップ移動させられてそ
のファセットの１つを出力光路に整合させられる。出力
光路に整合させられたファセットは、出力光路を介して
受信する光を入力光路に対面して配置されたＮ多面鏡へ
向けて光を反射するような角度を与えられる。

【００６３】この方法は、さらに、図３Ａを参照して上
述された処理を用いることが可能であり、例えば、入力
光路を介して受信された光信号が切り替えられる先の出
力光路を変更する処理である。図９において、出力光路
は、第１の出力光路と呼ぶ出力光路から第２の出力光路
へ変更される。第２の出力光路は、第１の出力光路とは
異なる出力光路のうちの１つである。

【００６４】この方法は、さらに、図４Ａ及び４Ｂを参
照して上述された処理を用いることが可能であり、例え
ば、図９に示すように入力光路から受信される光信号が
経由してくる元の入力光路を、第１の入力光路と呼ぶ入
力光路から第２の入力光路へ変更する処理である。第２
の入力光路は、第１の入力光路とは異なる入力光路のう
ちの１つである。

【００６５】本発明は、入力光路の集合１２及び出力光
路の集合１４が、それぞれｘ方向に一次元配列で設けら
れた光路からなる実施例を参照して説明してきた。しか
しながら、入力光路の集合及び出力光路の集合のいずれ
か一方あるいは両方の光路は、ｘ方向とは異なる方向
に、例えば、ｚ方向に配置された一次元配置でもあって
もよい。光路がｘ方向に一次元配列で配置される場合、
多面鏡のファセットはｚ軸に対して角度を与えられる。
光路がｚ方向に一次元配列で配置されて場合、多面鏡の
ファセットはｘ軸に対して角度を与えられる。図１、図
５及び図７に示されるように、それぞれの光路に対応す
る多面鏡は、光路の配置とは無関係に光路の対面に配置
される。

【００６６】さらに別な実施例としては、入力光路の集
合１２及び出力光路の集合１４のいずれかあるいは両方
の光路は、二次元配列で配置することもできる。光路が
二次配列で配置される場合、多面鏡もまた二次元配列で
配置され、図１、図５及び図７に示されるように、光路
のそれぞれに対応する多面鏡は、それぞれの光路の対面
に配置される。光路が二次元配列で配置される場合、多
面鏡のファセットは、２つの軸に対して角度を与えられ
る。例えば、光路は、ｘ軸に平行な列及びｚ軸に平行な
行からなる二次元配列に配置することが可能であり、こ
の場合、多面鏡のファセットはｚ軸及びｘ軸に対して角
度を与えられる。

【００６７】本発明は、また、図２Ａに示されるよう
な、各々がｘ方向に配置された１つ以上の反射面を有す
る多面鏡の実施例を参照して説明されてきた。反射面の
それぞれは、多面鏡４０のファセット６１−６４のうち
１つを提供する。多面鏡は、別な例として、図２Ｂに示
されるように構成されることもできる。この例では、多
面鏡４０は、ｘ−ｙ面に一次元配列で配置されたファセ
ット６１−６４を提供するように形成される単一の反射
面６５からなる。

【００６８】本発明は、多面鏡４０のような多面鏡のフ
ァセットがｘ方向の一次元配列で配置される実施例を参
照して説明されてきた。しかしながら、別な例として、
多面鏡のファセットは、ｘ−ｚ平面内にｘ方向以外の方
向で配置することもできる。例えば、ファセットはｚ方
向に配置することができる。この場合、移動機構７０
は、ファセットが配置されている方向と平行な方向に多
面鏡を移動することが好ましい。例えば、ファセットが
ｚ方向に配置される場合、移動機構は多面鏡をｚ方向へ
移動させる。

【００６９】さらに別の実施例として、多面鏡のファセ
ットは、二次元配列で配置することもできる。例えば、
ファセットは、ｘ方向に平行な列及びｚ方向に平行な行
からなる二次元配列で配置することができる。明らか
に、図２Ｂに示される単一の反射面６５は、ｚ方向へ拡
張した二次元配列のファセットを提供するように形成さ
れることができる。別の実施例として、ファセットの二
次元配列は、図２Ａに６１−６４で示される反射面をｚ
方向へ拡張し、各々の反射面をｚ方向に配列したファセ
ットの一次元配列に分割することにより得ることができ
る。

【００７０】多面鏡のファセットが二次元配列で配置さ
れる実施例では、移動機構７０は、図１と図７に示され
ている単一の方向の代わりに２つの方向へステージ６０
をステップ移動させる。ファセットがｘ方向に平行な列
及びｚ方向に平行な行からなる二次元配列で配置される
場合、移動機構は、図示されているｘ方向に加えてｚ方
向へもステージをステップ移動させる。

【００７１】本発明は、多面鏡のファセット６１−６４
のように、平坦な表面を有するファセットの実施例を参
照して説明されてきた。しかしながら、ファセットは、
さらに、入力光路と出力光路の間の結合効率を最適化す
るため、ファセットによって反射される光を焦点調節さ
せるような形状に形成することもできる。それぞれのフ
ァセットを含む入力光路と出力光路間の光路長は異なる
ので、それぞれのファセットは、ファセットによって反
射される光を、ファセットが配置される光路の長さに対
して最適に焦点調節させるような個別の形状に形成され
ることが好ましい。

【００７２】多面鏡のファセットの角度の精度は、入力
光路と出力光路との間を結合する効率を決定する。各々
の多面鏡のファセットの角度は、いったん設計時に決定
されると、光スイッチ１０の動作中には変化しない。し
たがって、光スイッチの結合効率は、多面鏡が設計及び
製造されるときの精度によってほとんど決定されてしま
う。設計プロセスにより、低コスト及び高繰り返し精度
で多面鏡を大量生産するのに用いられる適切なツールが
生み出される。多面鏡またはそれらの構成要素は、完成
された適切に管理された製造プロセスを用いて製造可能
である。例えば、多面鏡またはそれらの構成要素は、微
細加工処理によってシリコン単結晶から、あるいは、成
型によって適当なプラスチック材料から製造できる。同
様のプロセスが、各々の多面鏡の移動機構を製造するの
にも応用することができる。

【００７３】また、結合効率に影響を及ぼすのは、多面
鏡のファセットを入力光路または出力光路に整合させる
精度である。移動機構は、多面鏡を１方向または２方向
または回転方向へステップ移動させる場合、必要な結合
をもたらすファセットのみが入力光路または出力光路に
整合されることを保証するだけの精度が必要とされる。
移動機構に必要とされる精度は、従来のＭＥＭＳを用い
る光スイッチにおいてそれぞれの鏡の角度が少なくとも
一次元について動的に調整されなければならないことに
伴う精度よりも数次数分大きいオーダで済ませることが
できる。本発明による光スイッチの多面鏡の角度は設計
の段階で予め定められており、容易な機械制御と長期間
にわたる安定性をもつ低損失の切り換えを提供する。

【００７４】本明細書の開示は、本発明の実施例を詳細
に説明しているが、本発明が、記載された実施例に厳密
に制限されるわけではなく、付加した特許請求の範囲に
よって定義される本発明の範囲内において様々な変形が
可能であることは理解されるであろう。

【００７５】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．Ｍ入力光路の集合及びＮ出力光路の集合に編成され
た光路と、前記Ｍ入力光路のそれぞれ１つに対応し、Ｎ
ファセットを有する多面鏡と、前記Ｎ出力光路のそれぞ
れ１つに対応し、Ｍファセットを有する多面鏡と、前記
多面鏡の前記ファセットのうちの１つを前記多面鏡が対
応する前記光路のうちの１つに選択的に整合させるよう
に前記多面鏡をステップ移動させるための、それぞれの
前記多面鏡に接続される移動機構と、からなる光スイッ
チ。 ２．前記光路の集合の一方に対応するそれぞれの前記多
面鏡の前記ファセットが、前記光路の集合の他方に対応
する多面鏡のうち異なるものへ光を反射する角度で設け
られる、項番１の光スイッチ。 ３．前記光路の集合の一方において前記光路が一次元配
列で構成され、前記光路の集合の一方における前記光路
のそれぞれ１つに対応する前記多面鏡の前記ファセット
が、１つの軸に関して角度を成す、項番１の光スイッ
チ。 ４．前記光路の集合の一方において前記光路が二次元配
列で構成され、前記光路の集合の一方における前記光路
のそれぞれ１つに対応する前記多面鏡の前記ファセット
が、２つの軸に関して角度を成す、項番１の光スイッ
チ。 ５．前記２つの軸が互いに直交する、項番４の光スイッ
チ。 ６．前記多面鏡の前記ファセットが配列方向を有する一
次元配列で構成され、前記移動機構が前記多面鏡を前記
配列方向に対して平行な方向に移動させる、項番１の光
スイッチ。 ７．前記移動機構が静電式リニアステッピングモータを
含む、項番６の光スイッチ。 ８．前記多面鏡の前記ファセットが２つの配列方向を有
する二次元配列で構成され、前記移動機構が前記配列方
向のうちいずれか１つに対して平行な方向へ前記多面鏡
を移動させる、項番１の光スイッチ。 ９．前記移動機構が二次元的な静電式リニアステッピン
グモータを含む、項番１の光スイッチ。 １０．前記多面鏡の前記ファセットが、前記ファセット
により反射される光を焦点調節するように曲面で形成さ
れる、項番１の光スイッチ。 １１．前記入力光路の１つから前記出力光路の１つへ前
記多面鏡の前記ファセットの１つを含む光路を経由して
光が通過し、その光路長が前記入力光路の１つの識別及
び前記出力光路の１つの識別に依存し、前記ファセット
の１つが、前記光路に前記光を焦点調節するように個別
の曲面で形成される、項番１０の光スイッチ。 １２．前記移動機構が前記多面鏡を直線的にステップ移
動させる、項番１の光スイッチ。 １３．前記移動機構が前記多面鏡を回転的にステップ移
動させる、項番１の光スイッチ。 １４．前記光スイッチがさらに、前記入力光路と前記出
力光路との間に設けられ前記多面鏡の対面に配置された
共通の鏡を有し、前記光路の集合の一方に対応するそれ
ぞれの前記多面鏡の前記ファセットは、前記共通の鏡が
前記光路の集合の他方に対応する前記多面鏡のうち異な
るものへ光を反射させるような角度の入射角で、前記光
を前記共通の鏡へ入射させるように反射するための角度
が与えられる、項番１の光スイッチ。 １５．Ｍ入力光路の配列のうち任意の１つを介して受信
される光信号を、Ｍ出力光路の配列のうち任意の１つへ
切り替えるための方法であって、前記Ｍ入力光路のそれ
ぞれ１つに対応するＮ多面鏡、及び前記Ｎ出力光路のそ
れぞれ１つに対応するＭ多面鏡を設けるステップと、前
記Ｎ多面鏡のそれぞれを、前記入力光路のうち対応する
１つの対面に配置するステップと、前記Ｍ多面鏡のそれ
ぞれを、前記出力光路のうち対応する１つの対面に配置
するステップと、前記入力光路に対応する前記Ｎ多面鏡
をステップ移動させて、前記出力光路に対応する前記Ｍ
多面鏡へ向けて前記光信号を反射する角度を成している
前記Ｎ多面鏡のファセットの１つを前記入力光路に整合
させるステップと、前記出力光路に対応する前記Ｍ多面
鏡をステップ移動させて、前記出力光路を介して受信さ
れる光を前記入力光路に対応するＮ多面鏡へ向けて反射
する角度を成している前記Ｍ多面鏡のファセットの１つ
を前記出力光路に整合させるステップと、からなる方
法。 １６．前記Ｎ多面鏡及び前記Ｍ多面鏡を設けるステップ
において、前記光路の集合の一方に対応する前記多面鏡
のそれぞれの前記ファセットが、前記光路の集合の他方
に対応する前記多面鏡の異なるものへ光を反射する角度
を成すように設けられる、項番１５の方法。 １７．前記入力光路を第１の入力光路としたとき、前記
光信号が媒介されて受信される元である前記入力光路
を、前記第１の入力光路から前記第１の入力光路とは異
なる第２の入力光路へ変更するため、前記第２の入力光
路に対応する前記Ｎ多面鏡をステップ移動させて、前記
Ｎ多面鏡の前記ファセットのうち前記光信号を前記出力
光路に対応する前記Ｍ多面鏡へ向けて反射する角度を成
している１つの前記ファセットを、前記第２の入力光路
に整合させるステップと、前記出力光路に対応する前記
Ｍ多面鏡をステップ移動させて、前記Ｍ多面鏡の前記フ
ァセットのうち前記出力光路を介して受信される光を前
記第２の入力光路に対応する前記Ｎ多面鏡へ向けて反射
する角度を成しているいずれか１つの前記ファセット
を、前記出力光路に整合させるステップと、をさらに含
む項番１５の方法 １８．前記出力光路が第１の出力光路であって、前記光
信号が切り替えられる前記出力光路を、前記第１の出力
光路から前記第１の出力光路とは異なる前記出力光路の
１つである第２の出力光路へ変更するために、前記入力
光路に対応する前記Ｎ多面鏡をステップ移動させて、前
記Ｎ多面鏡の前記ファセットのうち前記光信号を前記第
２の出力光路に対応する前記Ｍ多面鏡へ向けて反射する
角度を成しているいずれか１つの前記ファセットを、前
記入力光路に整合させるステップと、前記第２の出力光
路に対応する前記Ｍ多面鏡をステップ移動させて、前記
Ｍ多面鏡の前記ファセットのうち前記第２の出力光路か
ら受信される光を前記入力光路に対応する前記Ｎ多面鏡
へ向けて反射する角度を成している１つの前記ファセッ
トを、前記第２の出力光路へ整合させるステップと、と
をさらに含む項番１５の方法。 １９．前記Ｎ多面鏡をステップ移動させるステップにお
いて前記Ｎ多面鏡が直線的に移動され、前記Ｍ多面鏡を
ステップ移動させるステップにおいて前記Ｍ多面鏡が直
線的に移動される、項番１５の方法。 ２０．前記Ｎ多面鏡をステップ移動させるステップにお
いて前記Ｎ多面鏡が回転的に移動され、前記Ｍ多面鏡を
ステップ移動させるステップにおいて前記Ｍ多面鏡が回
転的に移動される、項番１５の方法。 ２１．前記方法が、共通の鏡を設けるステップと、前記
入力光路の配列と前記出力光路の間に、前記多面鏡に対
面させる方向で前記共通の鏡を配置するステップと、を
さらに含み、前記Ｎ多面鏡及び前記Ｍ多面鏡を設けるス
テップは、前記光路の集合の一方に対応するそれぞれの
前記多面鏡の前記ファセットが、前記共通の鏡が前記光
路の集合の他方に対応する前記多面鏡の異なるものへ光
を反射させるような入射角で、前記光を前記共通な鏡へ
反射させるように角度を成していること、を含む、項番
１５の方法。

【００７６】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成することに
より、光スイッチの可動鏡の配置について従来必要とさ
れていた高い精度を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光スイッチの単純化された第１の
実施例を示す概略図である。入力光路２０から出力光路
３２へ光信号を切り換えるように構成された光スイッチ
が示されている

【図２Ａ】図１に示される光スイッチの多面鏡の第１の
実施例を示す拡大略側面図である。

【図２Ｂ】図１に示される光スイッチの多面鏡の第２の
実施例を示す拡大略側面図である。

【図３Ａ】図１に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３０へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図３Ｂ】図１に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３１へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図３Ｃ】図１に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３３へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図４Ａ】本発明による光スイッチが、入力光路２１か
ら出力光路３２へ光信号を切り替えるように途中まで再
構成されたところを示す単純化された実施例を示す概略
図である。

【図４Ｂ】本発明による光スイッチが、入力光路２１か
ら出力光路３２へ光信号を切り替えるように完全に再構
成されたところを示す単純化された実施例を示す概略図
である。

【図５】本発明による光スイッチの単純化された第２の
実施例を示す概略図である。

【図６Ａ】図５に示される光スイッチの一実施例の拡大
略立面図である。

【図６Ｂ】図５に示される光スイッチの一実施例の拡大
略平面図である。

【図７】本発明による光スイッチの単純化された第３の
実施例を示す概略図である。入力光路２０から出力光路
３２へ光信号を切り換えるように構成された光スイッチ
が示されている。

【図８Ａ】図７に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３０へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図８Ｂ】図７に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３１へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図８Ｃ】図７に示される光スイッチが、入力光路２０
から出力光路３３へ光信号を切り替えるように再構成さ
れたところを示す単純化された実施例を示す概略図であ
る。

【図９】本発明による光信号を切り換える方法を示す系
統線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョン・シー・フィリップ アメリカ合衆国カリフォルニア州95476, ソノマ，イースト・ナパ・ストリート・ 344 (72)発明者 イアン・ハードキャッスル アメリカ合衆国カリフォルニア州94087, サニーベイル，アリソン・ウェイ・814 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB13 AB14 AB15 AC01 AC08 AZ02 AZ03 AZ05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｍ入力光路の集合及びＮ出力光路の集合に
   編成された光路と、 前記Ｍ入力光路のそれぞれ１つに対応し、Ｎファセット
   を有する多面鏡と、 前記Ｎ出力光路のそれぞれ１つに対応し、Ｍファセット
   を有する多面鏡と、 前記多面鏡の前記ファセットのうちの１つを前記多面鏡
   が対応する前記光路のうちの１つに選択的に整合させる
   ように前記多面鏡をステップ移動させるための、それぞ
   れの前記多面鏡に接続される移動機構と、 からなる光スイッチ。