JP2002526803A - フレクシブル・モジュラ・コンパクト光ファイバスイッチ - Google Patents

フレクシブル・モジュラ・コンパクト光ファイバスイッチ

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Abstract

(57)【要約】 光ファイバー（１０６）の端部（１０４）を受容して、固定する光ファイバ・スイッチングモジュール（１００）が光ファイバスイッチ（４００）に備わる。このモジュール（１００）には、対として選ばれ、光ビーム（１０８）を一対の光ファイバ（１０６）間に連結できる多数の反射光ビームデフレクタ（１７２）が備わる。また、モジュール（１００）は各デフレクタ（１７２）から、その向きを表示する向き信号を生成する。スイッチ（４００）にはポートカード（４０６）が備わってい、少なくとも一つのデフレクタ（１７２）を向き付け（配向す）るための駆動信号をモジュール（１００）に供給する。また、そのデフレクタ（１７２）により生成される向き信号を、デフレクタ（１７２）の向きを特定する座標と共にポートカード（４０６）が受信する。ボートカード（４０６）は受信座標を、デフレクタ（１７２）から受信する向き信号と比較し、モジュール（１００）に供給される駆動信号を調整し、受信座標と向き信号との間に差が有れば、それを少なくする。また、スイッチ（４００）は光学的アラインメントを採用して、光ビーム（１０８）を光ファイバ間に連結するデフレクタ（１７２）対を正確に向き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に光ファイバの技術分野、特に自由空間・反射ＮｘＮ光ファイバ
スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年に見る遠隔通信の劇的な増大はインターネット通信に大きく帰因するもの
と云えようが、光ファイバ電話通信において多数の技術革新の急速な導入と商業
的適合を要求して来ている。例えば近時、光ファイバ遠隔通信システムが導入さ
れ、単一の光ファイバに沿って伝搬する４、１６、３２、６４又は１２８個の異
なる光波長上で同時にディジタル通信を送信するのに設置されようとしている。
多波長光ファイバ遠隔通信は単一光ファイバの帯域幅を劇的に増大するが、この
帯域幅の増大は光ファイバの両端で、例えば二つの町の間で利用できるに過ぎな
い。光ファイバの一端に送入された光がこの光ファイバの他端に着くとき、光フ
ァイバの一端で受信された光を更に他の目的地に運ぶために、この光を数個の異
なる光ファイバの選ばれた一つに自動的に送れる適応性の高い、モジュール化さ
れた、コンパクトなＮｘＮ光ファイバスイッチは今のところ存在しない。
【０００３】 歴史的に見ると、遠隔通信が銅導線の対を介して電気信号により送信される場
合、かっては電話交換手と呼ばれる人間が手動動作の交換機に座り、プラグに取
り付けられた一対の銅導線上で受信する電話呼を手動作で、ソケットに取り付け
られた他の一対の銅導線に接続して電話回線を完成していた。回路電話を設定す
るために二つの電話から来る導線の対を手動で相互接続する交換手のタスクは先
ず、電話ダイアル回し信号に応答して交換手の手動タスクを自動化した、クロス
バー交換機と呼ばれる電気機械式装置により置き換えられた。この電気遠隔通信
のための電気機械式クロスバー交換機は過去４０年の間に、電子交換システムに
置き換えられている。
【０００４】 現在、光ファイバ電話通信のため、電気遠隔通信用クロスバー交換機や電子交
換システムが行うのと類似又は同一の機能を行う光ファイバ電話通信スイッチが
有る。だが、現在利用可能な光ファイバスイッチは理想とは程遠い。即ち、現存
の光ファイバ遠隔通信技術には電子交換システムが行うのと同じの光通信機能を
、多数の光ファイバに対して行えるスイッチが無い。
【０００５】 光ファイバ遠隔通信に２５６ｘ２５６スイッチを設けるのに用いられる一つの
手法では、入り光ファイバから受信する光ビームが先ず電気信号に変換され、こ
の電気信号が電子スイッチング回路網を通して送信される。次いで、その電子ス
イッチング回路網からの出力信号を用いて出力光ファイバに入る第２の光ビーム
を発生する。電子工学及び光ファイバ遠隔通信（通信）に通じている人々の認め
るように、２５６ｘ２５６光ファイバスイッチを設ける上記の手法は物理的に極
めて大型となり、極めて高速の電子信号処理が必要になり、極めて高価なものと
なる。
【０００６】 複雑な電子回路と光ー電気信号間の変換を回避する試みとして、光ビームを一
つの光ファイバから他の光ファイバに直接連結する（つなぐ）光ファイバスイッ
チを組み立てる種々の提案が有る。光ファイバスイッチ（交換器）を提供する初
期の一つ試みは交換手の動作を、銅導線に対してではなく、光ファイバでと機械
で模倣するものである。米国特許４８８６３３５「光ファイバスイッチシステム
」（１９８９年１２月１２日発行）では、光ファイバの端部にフェルールを取り
付け、これを移動させるコンベアが設けられる。コンベヤはフェルールを選ばれ
たアダプタに移動し、フェルールをアダプタに備わるカプラ／デカプラに差し込
む。フェルールがカプラ／デカプラに差し込まれた後、フェルールに保持された
光ファイバとアダプタに固定された光ファイバとの間を光が通る。
【０００７】 米国特許５８６４４６３「小型１ｘＮ電気機械式光学スイッチ及び可変アテニ
ュエータ」（１９９９年１月２６日発行、以下４６３特許）には、一つの光ファ
イバと多数の光ファイバの一つを選択的に連結する、他の機械式システムが記載
されている。この特許の記載する一つの光ファイバと多数の光ファイバの一つと
の選択的連結は、一つの光ファイバの端部を他の光ファイバの端部の線形アレイ
に沿って機械的に移動させることによりなされる。１ｘＮスイッチが機械的アク
チュエータを用いて、この一つの光ファイバの端部を１０μｍ以内で他の光ファ
イバの選ばれた一つに粗軸合わせする。１ｘＮスイッチが選ばれた光ファイバの
直隣接端部から移動光ファイバに反射して戻った光を用い、次いで入力光ファイ
バの端部を他の光ファイバにより正確に軸合わせする。米国特許５６９９４６３
「機械式光ファイバスイッチ」（１９９７年１２月１６日発行）では、一つの光
ファイバの端部が線形アレイとしての他の数個の光ファイバの一つに軸合わせす
るが、二つの光ファイバの間にレンズを介在させている。
【０００８】 米国特許５５２４１５３「光ファイバスイッチングシステム及びその使用方法
」（１９９６年６月４日発行、以下、１５３特許）では、二つの光学的に反対な
光ファイバスイッチングユニットの群が互いに近接して配設される。各スイッチ
ングユニットはその光ファイバのどの一つをも、光学的に反対なスイッチングユ
ニット群の光ファイバの何れか一つに軸合わせすることができる。スイッチング
ユニット内では、各光ファイバの一端がビーム形成レンズに近接して位置付けら
れ、２軸圧電ベンダー（曲げ機械）に受容されている。２軸圧電ベンダーはファ
イバを曲げて、このファイバから放出される光が光学的に反対なスイッチングユ
ニット群の特定な光ファイバの方向に向くようにすることができる。各光ファイ
バに随伴する放射線（電磁線）放出装置（ＲＥＤ）により発生されたパルス光が
、ファイバから反対群の選ばれた光ファイバに向かって進む。反対群の選ばれた
光ファイバに受容されているＲＥＤからのパルス光が処理されて信号が作られ、
この信号が圧電ベンダーにフィードバックされて、光ファイバからの光が直接、
選ばれた光ファイバの方向に向くようにされる。
【０００９】 一つの光ファイバから他の光ファイバへの光ビームの方向付けを、一または両
光ファイバを移動させたり、曲げたりして機械的に行うのではない光スイッチも
提案されている。これは微細加工された移動ミラーを用いて、入力光ファイバか
ら放出された光を出力光ファイバに連結するものである。１９９９年２月２１〜
２６日に開催されたＯＦＣ／ＩＯＯＣに提出された論文には、図１に図式で示す
３段から成る完全無閉塞光ファイバスイッチの製作に用い得る素子が記載されて
いる。この光ファイバスイッチの用いる移動ミラーアレイでは、各ポリシリコン
ミラーが光を９０°の角度で選択的に反射できるようにしてある。この提案によ
る光ファイバスイッチでは、比較的小さい３２ｘ６４の光スイッチングアレイの
行５２ａｉ（ｉ＝１、２、・・・・３２）及び行５２ｂｋ（ｋ＝１、２、・・・
・３２）が光を３２の入力光ファイバ５４ａｎから受信して、３２の出力光ファ
イバ５４ｂｎに送っている。６４の光ファイバ５６ａｌ，ｍ及び５６ｂｌ、ｍの
３２群が３２ｘ６４光スイッチングアレイ５２ａｉ、５２ｂｋの各々と３２ｘ３
２光スイッチングアレイ５８ｊ（ｊ＝１、２，・・・・６４）の一つとの間で光
を運んでいる。
【００１０】 図１に示した光ファイバスイッチが複雑であることは、直ちに分かる。例えば
、この提案に従って組み立てられる１０２４ｘ１０２４光ファイバスイッチは、
光スイッチングアレイ５２ａｉ及び５２ｂｋと３２ｘ３２光スイッチングアレイ
５８ｊとの間を相互連結するのに、４０９６個の個別光ファイバを必要とする。
更に、３２ｘ６４個の光スイッチングアレイ５２ａｉ及び５２ｂｋと３２ｘ３２
個の光スイッチングアレイ５８ｊは、全部で１９６６０８個の微細加工ミラーを
必要とする。
【００１１】 図１に示した光ファイバスイッチに対して提案されたポリシリコンミラーは光
学的に平らでなく、曲がっている。更に、単一０．３ｍＷ波長、或いは場合によ
っては数波長のかかる光を切り換えるためこのようなミラーがもつ熱散逸は充分
であるが、これ等のミラーではかかる波長の１０または２０を切り換えるのでさ
え、できない。だが、上記のように光ファイバ遠隔通信は今や、一個の光ファイ
バ上で４０波長以上をも既に送ろうとしてい、そして既にでは無くても、間もな
く数百波長を送ることになるであろう。単一波長の光の代わりに各々の出力が０
．３ｍＷの３００の異なる波長の光を一つの光ファイバが運ぶものとすると、こ
の光ファイバスイッチに対して提案されたポリシリコンミラーには１００ｍＷの
出力が当たることになる。ポリシリコンミラーがこの光の９８．５％を反射する
とすると、残り全部、即ち１．５ｍＷの出力をこのミラーが吸収しなければなら
ない。１．５ｍＷの出力を吸収すれば、熱的に非伝導なポリシリコンミラーはミ
ラー平坦度を更に劣化させる不適格な温度に加熱されることになろう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、１０００を超える個別光ファイバで運ばれる光の入射ビームを同時
に１０００を超える出射光ファイバに連結できる（繋げる）光ファイバスイッチ
を提供しようとするものである。 本発明の一目的は、光ファイバで運ばれる光の入射及び出射ビーム多数間で切
り換えが可能な、より簡単な光ファイバスイッチを提供することにある。 本発明の他の目的は、光ファイバで運ばれる光の入射及び出射ビーム多数間で
切り換えできる効率的な光ファイバスイッチを提供することにある。 本発明の他の目的は、通信チャネル間の漏話が低い光ファイバスイッチを提供
することにある。 本発明の他の目的は、切り換え中に通信チャネル間のクロストーク（漏話）が
低い光ファイバスイッチを提供することにある。 本発明の他の目的は、極めて信頼性の高い光ファイバスイッチを提供すること
にある。 本発明の他の目的は、ばらつきを示さない光ファイバスイッチを提供すること
にある。 本発明の他の目的は、分極非依存の光ファイバスイッチを提供することにある
。 本発明の他の目的は、完全にトランスペアレントな光ファイバスイッチを提供
することにある。 本発明の他の目的は、スイッチを通る光ファイバ通信のビットレート（ビット
伝送速度）を制限しない光ファイバスイッチを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
簡単に云えば、本発明は光ファイバの端部を受容して固定する光ファイバ・ス
イッチングモジュールの備わる光ファイバスイッチである。光ファイバの端部を
受容して固定することに加えて、光ファイバ・スイッチングモジュールは駆動信
号に応答して向き付けられる対として選ばれ、光ビームを光ファイバー・スイッ
チングモジュールに固定された一対の光ファイバ間に連結する（つなぐ）複数の
反射光ビームデフレクタを備える。また、光ファイバー・スイッチングモジュー
ルは各光ビームデフレクタから、その向きを表示する向き信号を生成する。
【００１４】 光ファイバー・スイッチングモジュールに加えて、光ファイバスイッチには駆
動信号を光ファイバー・スイッチングモジュールに供給して、それに備わる少な
くとも一つの光ビームデフレクタを配向（向き付け）する少なくとも一つのポー
トカードが備わる。更に、光ビームデフレクタが生成した向き信号をも、光ビー
ムデフレクタの向きを特定する座標と共にポートカードは受信する。ポートカー
ドは受信座標を光ビームデフレクタから受信した向き信号と比較し、光ファイバ
ー・スイッチングモジュールに供給される駆動信号を調整して、受信座標と向き
信号との間に差が有れば、それを少なくする。
【００１５】 一優先実施態様において、自由空間光路の両端に有って互いに隔てられた光フ
ァイバ受け器の第１群と第２群を、光ファイバスイッチの光ファイバー・スイッ
チングモジュールが備える。光ファイバ受け器のこれ等の群の各々は、光ファイ
バの端部を受容して固定するのに適するようにしてある。光ファイバー・スイッ
チングモジュールにはレンズが備わり、これ等のレンズは第１群と第２群にそれ
ぞれ固定された光ファイバの端部と対向して、両群間の光路に沿って配置されて
いる。これ等レンズの各々は第１又は第２群の随伴する光ファイバの端部に対し
て、この光ファイバの端部から光ビームが放出されるとき該光ビームが直隣接レ
ンズを通って、準平行ビームとしてレンズから光路を通り第２又は第１群の光フ
ァイバに向かって伝搬するようにそれぞれ配置される。
【００１６】 この光ファイバスイッチの優先実施態様にはまた第１組及び第２組の反射光ビ
ームデフレクタが備わり、これ等のデフレクタは、光ファイバ受け器の両群間の
光路に沿って配置される。これ等光ビームデフレクタ組の各々には両光ファイバ
受け器群の一つが随伴し、その数はそれが随伴する群に有る光ファイバの数に等
しい。第１組又は第２組の光ビームデフレクタの各々は、 １．随伴群の光ファイバ受け器の光ファイバの一つに随伴する。 ２．光路に沿ってい、準平行光ビームがこの光ファイバに随伴するレンズから
放出されるとき、該準平行光ビームがこの光ビームデフレクタに当たって反射さ
れ、光路を通るようにする。 ３．光ファイバー・スイッチングモジュールに供給される駆動信号により付勢
され、向き付けられて、随伴する光ファイバから準平行光ビームが放出されると
き、該準平行光ビームを反射し、この準平行光ビームが第２組又は第１組の光ビ
ームデフレクタの選ばれた一つに反射して出るようにしてある。 このようにして、一対の光ビームデフレクタ、即ち第１組に属する対の一光ビ
ームデフレクタと第２組に属する一光ビームデフレクタとが選ばれ、それ等に供
給される駆動信号によって向き付けがなされて、第一群又は第２群の何れかの光
ファイバ受け器に固定された一光ファイバの端部から光路を通って伝搬して、付
勢光ビームデフレクタに順次反射して出る準平行光ビームを光ファイバ受け器の
選ばれた一つに連結して、それが第１群又は第２群の光ファイバ受け器に固定さ
れた光ファイバに入射するようにすることができる。
【００１７】 一優先実施態様においては、駆動信号を光ファイバー・スイッチングモジュー
ルに供給して、光ファイバー・スイッチングモジュールが備える少なくとも一つ
の光ビームデフレクタを向き付けする駆動回路が光ファイバスイッチのポートカ
ードに備わる。ポートカードにはまた２軸サーボが備わり、この２軸サーボは光
ビームデフレクタの向きを特定する座標と、その光ビームデフレクタが生成する
向き信号を受信する。このポートカードが受信座標を光ビームデフレクタから受
信した向き信号と比較し、光ファイバー・スイッチングモジュールに供給された
駆動信号を調整して、受信座標と向き信号との間に差が有れば、それを少なくす
るものである。
【００１８】 上記及び他の特徴、目的及び利点は、種々の図面図に図示の優先実施例に付い
てなされる以下の詳細な記載から当業者に理解され、明白なものとなろう。
【００１９】
【実施態様】自由空間収束ビーム二重はねかえり反射スイッチングモジュール 図２に、本発明による台形状自由空間集光（収束ビーム）ＮｘＮ反射スイッチ
ングモジュールを一般参照番号１００で表し、これを通って伝搬する光ビームの
光線追跡を示す。ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００には、Ｃ字形自由空
間光路の両端で互いに離間している側１０２ａと側１０２ｂとが有る。以下の記
載のように側１０２ａと側１０２ｂとの他の幾何学的関係がＮｘＮ反射スイッチ
ングモジュール１００の他の形状に対しても考えられるが、Ｃ字形自由空間光路
を有する図２に示すＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００の実施態様に対し
ては、側１０２ａと側１０２ｂとは同一平面上にあるのが好ましい。側１０２ａ
と側１０２ｂは何れも、Ｎ個、例えば１１５２個の光ファイバ１０６の端部を受
容し、固定するのに適するようにしてある。Ｎ個の光ファイバはカラム数が３６
の矩形アレイに、各カラムが３２個の光ファイバを収容するように配置される。
側１０２ａと側１０２ｂの間の光路に沿って、各光ファイバ１０６の端部１０４
に直隣接してレンズ１１２が配置されている。各レンズ１１２はそれが随伴する
光ファイバ１０６の端部１０４に対して、随伴光ファイバ１０６の端部１０４よ
り放出される光から準平行ビームが生成され、これが側１０２ａと側１０２ｂ間
の光路に沿って伝搬するように配置される。
【００２０】 図３に、一つの光ファイバ１０６からの一つの光ビーム１０８が側１０２ａか
ら側１０２ｂへ、又はその逆方向に伝搬するのを図式的に示している。単一モー
ド光ファイバ通信に通常用いられる光の波長に対して、レンズ１１２は焦点距離
が２．０〜１２．０ｍｍであるマイクロレンズである。そのようなレンズ１１２
は径が好ましくは約１．５ｍｍであって、側１０２ａと側１０２ｂの間の長さ５
００〜９００ｍｍの航路に沿って伝搬する準平行ビームを生成する。ＮｘＮ反射
スイッチングモジュール１００は好ましくはレンズ１１２の最大リレー長を用い
るから、各光ファイバ１０６の端部１０４はレンズ１１２の商店距離プラス光フ
ァイバ１０６から放出される光ビーム１０８のレイリー範囲に位置付けられる。
従って、光ファイバ１０６の端部１０４がレンズ１１２の軸に沿って数ミクロン
変位すると、側１０２ａと側１０２ｂとの間を最大リレー長の準平行平行ビーム
が伝搬する方向に無視可能な効果が生じる。一般に、レンズ１１２からの最大リ
レー長の準平行平行ビームの出射角は１ミリラジアン、即ち０．００１ラジアン
の分数であろう。以下に詳細に記載されるように、光ファイバ１０６の端部１０
４とレンズ１１２間のミスアラインメントによる最大リレー長の準平行平行ビー
ムのミスアラインメントが有っても、それはビームの反射面を充分大きくするこ
とにより容易に収容される。
【００２１】 随伴レンズ１１２を通過した後、光ファイバ１０６の端部１０４から放出され
る光ビーム１０８は図３で破線で表した、特定のレンズ１１２と光ファイバ１０
６の対に随伴するミラー面１１６ａ又は１１６ｂに反射して出る。以下に詳細に
記載されるミラー面１１６は、此処に引用により挿入される米国特許５６２９７
９０（以下、７９０特許）に記載されたものと同様な形式の二次元捩りスキャナ
によるのが好ましい。ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００には、側１０２
ａと側１０２ｂ間の光路に沿ってレンズ１１２間にそれぞれ配置されたミラー面
１１６の２組１１８ａ及び１１８ｂが備わる。各組１１８ａ、１１８ｂには多数
の個別で独立したミラー面１１６が備わり、その各々は一対のジンバルにより支
持されて、各ミラー面１１６が二つの非平行軸を中心として回転できるようにな
っている。ミラー面１１６の数は、光ファイバ１０６と側１０２ａ又は側１０２
ｂに最近接するレンズ１１２の数Ｎに等しい。ミラー面１１６ａ又は１１６ｂに
反射して出た後、図２の組１１８ａ及び１１８ｂ間を伝搬した光ビーム１０８は
次いでミラー面１１６ｂ又は１１６ａの選ばれた一つに反射して出、更に側１０
２ａと側１０２ｂとの間のＣ字形光路に沿って、遠い側１０２ｂ又は１０２ａに
有るレンズ１１２の一つを通って、その特定のレンズ１１２に随伴する光ファイ
バ１０６に入射する。
【００２２】 図４ａ及び４ｂに、他の実施態様である矩形状収束ＮｘＮ反射スイッチングモ
ジュール１００を通って伝搬する光ビームの光線追跡を示す。図４ａ及び４ｂに
示す矩形状収束ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００は、水平方向に細長い
Ｚ字形自由空間光路を用いている。この図のものでは側１０２ａと曲面セット１
１８ａの間、曲面セット１１８ａと曲面セット１１８ｂの間、及び曲面セット１
１８ｂと側１０２ｂの間の距離は等しくしてあるが、これ等の距離が等しい必要
はないことを当業者は認めよう。更に、セット１１８ａ及び１１８ｂの曲がりが
一次元収束を生ずる曲がりでも、又は二次元収束のを生ずる曲がりでも良いこと
を当業者は認めよう。従って、図４ａ及び４ｂに示すＮｘＮ反射スイッチングモ
ジュール１００の形状では、曲面セット１１８ａを側１０２ａの近くに、曲面セ
ット１１８ｂを側１０２ｂに近くに移動した方が有利な場合もある。そのように
側１０２ａ及び１０２ｂと曲面セット１１８ａ及び１１８ｂ間の距離を短くする
と、曲面セット１１８ａと曲面セット１１８ｂとの間の距離は対応して長くなり
、平行四辺形状ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００が生成される。図５に
、他の実施態様である多角形状ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００を通っ
て伝搬する光ビームの光線追跡を示す。図５に示す多角形状のＮｘＮ反射スイッ
チングモジュール１００も、Ｚ字形自由空間光路を生成している。
【００２３】 図６に、図１に示すＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００の半分、即ちそ
の右半分又は左半分のみから成る台形状反射スイッチングモジュール１００を示
す。図６に示す反射スイッチングモジュール１００の、図１に図示のものとの基
本的な違いは、側１０２ａと側１０２ｂ間の光路の中間にミラー１２０を設けた
ことのみである。同等側１０２ａに対して、図６の反射スイッチングモジュール
１００は図１のＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００より数が半分少ない光
ファイバ１０６間に光を選択的に連結できるものであるが、図６の反射スイッチ
ングモジュール１００は光をこれ等の光ファイバ１０６の任意選択対間に連結で
きるものである。図７に、ミラー１２０を用いて、図５のＮｘＮ反射スイッチン
グモジュール１００の光路を折り返す、他の台形状ＮｘＮ反射スイッチングモジ
ュール１００を示す。光路をＷ字形に折り返すことにより、図１のＮｘＮ反射ス
イッチングモジュール１００よりコンパクトな反射スイッチングモジュール１０
０ができる。
【００２４】 図３に概略的に示した光ビーム１０８を光学設計の視点からのみ考察すると、
上記及び図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に図示の反射スイッチングモジュール
１００の種々の実施態様は主として、光ビーム１０８に沿うミラー面１１６ａ及
び１１６ｂの位置と、光路の折返しにおいて異なる。例えば、図４ａ及び４ｂに
示したＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００の実施態様では、最近接レンズ
から側１０２ａ−１０２ｂ間の光路長の約１／３の位置にミラー面１１６ａ及び
１１６ｂが置かれる。逆に、図２、５、６及び７に示したような他の形状／構成
の反射スイッチングモジュール１００では、ミラー面１１６ａ及び１１６ｂはそ
れぞれ側１０２ａ及び１０２ｂに直隣接して設けられる。だが、当業者に直ちに
理解されるように、これ等種々の構成／形状の差異、特にレンズ１１２に対する
ミラー面１１６ａ及び１１６ｂの位置は光学設計の他の、以下に詳述される観点
に影響する。
【００２５】 光ファイバ１０６の端部１０４をそれぞれ側１０２ａ及び１０２ｂの一方又は
両方に位置付け、随伴レンズ１１２を、またミラー面１１６ａ及び１１６ｂを位
置付けるのに、図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に図示のものに加えて概念とし
ては、無限数の他の可能な幾何学的配置と光路形状が存在することを、光学設計
に熟練した当業者は理解しよう。反射スイッチングモジュール１００の自由空間
光路に対するかかる代替的幾何学的配置に関して、一つの配置を他の可能な配置
との比較の上で優先することは、特定の光スイッチング適用例に対する適合性、
大きさ、製作の容易性、反射スイッチングモジュール１００の組立に対する機械
的誤差の緩和、信頼性、コスト等に係わる問題を巻き込む。即ち、図７に示す自
由空間光路がＷ字形である台形状収束ビームＮｘＮ反射スイッチングモジュール
１００が、以下の理由で現在のところ優先される。 １．標準的２３インチ幅通信ラック内に収まる。 ２．機械的誤差が許容される。 ３．光ビーム１０８に対して有効リレー長が長い。 ４．電気ケーブルと光ケーブルのランが分離している。
【００２６】 上記のように、随伴する光ファイバ１０６の端部１０４から放出される光から
レンズが生成する光ビーム１０８は先ず、セット１１８ａ及び１１８ｂに備わる
捩りスキャナの一つの随伴ミラー面１１６に当たる。以下詳細に説明するように
、図７に示す形状のＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００ではミラー面１１
６ａ及び１１６ｂを、捩りスキャナ３２個の線ストリップ３６個で構成するのが
好ましい。各ストリップ内の３２個ミラー面１１６の全てが、実質的に同一平面
内に有るのが好ましい。例として、各ストリップ内で直隣接ミラー面１１６を３
．２ｍｍの間隔で離間させれば良く、直隣接側側１０２ａ及び１０２ｂから入射
する光ビーム１０８に対して、ミラー面１１６の直隣接カラムを３．２ｍｍの間
隔で離間させるのが好ましい。
【００２７】 また、あらゆる類のＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００に対して、光フ
ァイバ１０６の端部１０４、レンズ１１２及び未付勢捩りスキャナのミラー面１
１６を、側１０２ａに端部１０４の有る光ファイバ１０６から放出される光の生
成する光ビーム１０８が、ミラー面１１６のセット１１８ｂの後ろに位置する点
１２２ｂにおいて収束するように、向き付けるのが好ましい。これに伴い、側１
０２ｂに端部１０４の有る光ファイバ１０６から放出される光ビーム１０８が、
ミラー面１１６のセット１１８ａの後ろに位置する点１２２ａにおいて収束する
ようにする。セット１１８ａ及び１１８ｂの両サイドにミラー面１１６を考える
ことにより、収束点１２２が水平方向に設定される。点１２２は、これ等二つの
ミラー面１１６にそれぞれ頂点を有し、それぞれのミラー面１１６からミラー面
１１６を通って他のセット１１８ｂ又は１１８ａに辺の延びる角度をそれぞれ二
分する二つの線の交差するところに有る。点１２２は垂直方向には、セット１１
８ａ及び１１８ｂの高さの１／２のところに位置付けられる。上記の収束を生成
するように光ファイバ１０６の端部１０４、レンズ１１２及びミラー面１１６を
幾何学的に配置することにより、時計回り方向でも、反時計回り方向でも等しい
回転角と、各セット１１８ａ、１１８ｂに対するミラー面１１６に対して、光ビ
ーム１０８をセット１１８ａ又は１１８ｂ内の一ミラー面１１６から他のセット
１１８ｂ又は１１８ａ内のいずれかのミラー面１１６に反射するのに最大移動を
要求する最小の回転角が得られる。図７の構成のＮｘＮ反射スイッチングモジュ
ール１００において、一対のミラー面１１６ａ及び１１６ｂが光ビーム１０８に
沿って６５０ｍｍの間隔で隔たっているとすると、ミラー面１１６の最大角回転
は時計回り方向及び反時計回り方向に約３．９°である。
【００２８】 個々の対の光ファイバ１０６とレンズ１１２を溝に挿入して側１０２ａ及び１
０２ｂを組み立て、上記した光ビーム１０８の収束を生成することもできるが、
レンズ１１２と光ファイバ１０６の最大密度を図るには、穴を予め適切に穿孔さ
せた一体ブロックを用いるのが好ましい。各予備穿孔された穴が、レンズ１１２
の一つと、一光ファイバ１０６の端部１０４の周りに固定された光ファイバフェ
ルールを受容するようにする。光ビーム１０８の二次元収束のため光ファイバ１
０６とレンズ１１２の軸合わせに要する合成角を得るには、ブロックに穿孔する
穴を適宜に向き付けるれば良い。
【００２９】 図８ａに、レンズ１１２の面１３８に、又は面１３８のできるだけ近くに焦点
が有るように製作された優先的実施態様である、円柱形状のマイクロレンズ１１
２が示されている。ファイバ光学分野の当業者に良く理解されるように、光ファ
イバ１０６は、端部１０４からの反射戻りを無くすため端部１０４が角度をもっ
て研磨されているので、光ビーム１０８を光ファイバ１０６の中心線に対し角度
をもって放出する。端部１０４が角度をもっているので、端部１０４から放出さ
れる光ビーム１０８の軸は光ファイバ１０６の軸線から広がる。光ビーム１０８
をレンズ１１２の軸線１４４に合わせるため、レンズ１１２の面１３８は光ビー
ム１０８をレンズ１１２内の中心に置くように角度が付けられている。レンズ１
１２の焦点が上記のように面１３８に有って、光ファイバ１０６の端部１０４は
光ビーム１０８のレイリー作用（分布）範囲、例えば面１３８から５０〜６０ミ
クロンに位置付けられている。レンズ１１２の円柱面１３６は広がった光ビーム
１０８を収容するに充分な直径を有するようにしてあり、この光ビームは準平行
光ビーム１０８として凸面１４２を通ってレンズ１１２を出射する。
【００３０】 レンズ１１２と光ファイバ１０６の端部１０４のこの構成により、光ビーム１
０８はレンズ１１２の軸線１４４及びレンズ１１２の凸面１４２における光ファ
イバコリメータ組立体１３４の軸中心に置かれ、準平行光ビーム１０８が軸線１
４４と本質的に平行に向き付けられる。上記レンズ１１２に対しては、通常の製
造公差でも、レンズ１１２の軸線１４４からの、光ビーム１０８の出射角のずれ
とオフセットは許容範囲に有る。例えば、レンズ１１２をＢＫ７光学ガラスで製
作し、光ファイバ１０６の端部１０４に８°の角度を与えると、レンズ１１２内
の光ビーム１０８の角度は６．７８°になり、軸線１４４からの側方オフセット
は面１３８でも、また面１３８から１４０ｍｍのところでも５０ミクロン未満で
ある。このレンズ１１２はＬｉｇｈｔＰａｔｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉ
ｎｃ．により市販されているＧｒａｄｉｕｍ材料で作るのが好ましい。
【００３１】 図８ｂに他の実施態様である、レンズ１１２と光ファイバ１０６を共に、より
近接して側１０２ａ及び１０２ｂにおいて離間できると云う利点の有る「シャン
パンコルク」形状のマイクロレンズ１１２が示されている。このレンズ１１２に
は、図９に示す円錐形状の光ファイバコリメータ組立体１３４により受容される
小径面１３２が備わる。この光ファイバコリメータ組立体１３４からは、大径面
１３６が突出する。このシャンパンコルク形状のマイクロレンズ１１２を製作す
るには、図８ａに示したレンズ１１２の一部を研削加工で除去すれば良い。
【００３２】 図９に示すように、図８ａの円筒形状レンズ１１２又は図８ｂのシャンパンコ
ルク形状のマイクロレンズ１１２を受容するのに加えて、各光ファイバコリメー
タ組立体１３４は光ファイバ１０６の端部１０４の周りに固定された通常の光フ
ァイバフェルール１４６を受容する栓受を提供する。反射スイッチングモジュー
ル１００の両側１０２ａ及び１０２ｂにそれぞれ配置された収束ブロック１５２
を、光ファイバ１０６の数Ｎと数が等しい、図１０に示すような複数の円錐形状
の穴１５４が貫通している。光ビーム１０８の収束は上記のように、光ファイバ
コリメータ組立体１３４を穴１５４に挿入して軸合わせすることによってなされ
る。光ファイバコリメータ組立体１３４と穴１５４とは同一の材料から、数°の
角度で先細る同一形状の嵌合する面をもつように形成するのが好ましい。このよ
うに構成され、光ファイバ１０６を保持する光ファイバコリメータ組立体１３４
の全てが嵌合穴１５４に収まると、光ファイバコリメータ組立体１３４は収束ブ
ロック１５２に固定されるようになり、準平行光ビーム１０８が伝搬する反射ス
イッチングモジュール１００の内部を気密にシールする。
【００３３】 収束ブロック１５２はステンレススチール等の金属単一片を加工して、又はセ
ラミックから作ることができる。或いは、収束ブロック１５２は耐食性のため適
宜メッキされたＫｏｖａｒ、４２％ニッケル−鉄合金、チタン（Ｔｉ）、タング
ステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）から成っても良い。これ等の材料は全て、
膨張係数がレンズ１１２のものに略マッチするものであり、レンズ１１２がその
動作環境で加熱又は冷却されるとき、起こりうる複屈折効果を最小にする。
【００３４】 光ファイバ１０６とレンズ１１２を側１０２ａ及び１０２ｂの各々で適宜向き
付けることにより収束を与える上記の優先方法に加えて、一次元（１Ｄ）又は二
次元（２Ｄ）収束は他の方法でなされても良い。例えば、光ファイバ１０６とレ
ンズ１１２の構成で或る程度の収束を与え、光ビーム１０８が最初に当たるミラ
ー面１１６の配置で収束の残部を得るようにしても良い。例えば、各カラムのミ
ラー面１１６を円柱（円筒）面に沿って配置しても良い。或いは、図４ａ及び４
ｂに示すように、収束が全く無いように光ファイバ１０６とレンズ１１２を配置
し、即ち光ビーム１０８が側１０２ａ及び１０２ｂから第一のミラー面１１６ま
で平行して伝搬するようにし、収束の全てを与えるようにミラー面１１６を配置
しても良い。例えば、各カラムのミラー面１１６ａが球面に沿うようにする。更
に、光ファイバ１０６、レンズ１１２及びミラー面１１６のセット１１８ａ及び
１１８ｂがセット１１８ａ及び１１８ｂの後ろに又はセット１１８ａ及び１１８
ｂにおいて収束を作るようにしても良い。光ビーム１０８の収束を整えるこれ等
種々の代替的方法に関して、一つの方法を他の可能な方法と比較して選ぼうとす
ると、製作の容易さ、反射スイッチングモジュール１００の組み立てにおける公
差の緩和、信頼性、コスト等に関係する問題を通常巻き込むことになる。
【００３５】 上記の収束基準は反射スイッチングモジュール１００の光学設計に影響するだ
けでなく、信頼性の要件とも影響し合う。１１５２個の光ファイバ１０６間の切
り換えが可能な反射スイッチングモジュール１００の各光ファイバ１０６が総出
力１００ｍＷの光ビーム１０８を運ぶとすると、任意の瞬間に反射スイッチング
モジュール１００を通る全光ビーム１０８の累積出力は１００ワットを上回る。
だが、平均して同数の光ビーム１０８が側１０２ａと側１０２ｂの間を反対方向
に伝搬すると仮定すると、任意の瞬間に平均して５０ワットを僅かに超える出力
を運ぶ光ビーム１０８をミラー面１１６の各セット１１８ａ又は１１８ｂが反射
する。最悪な場合の分析視点からは、少なくとも５０ワットの出力を運んでいる
光ビーム１０８は任意の瞬間にミラー面１１６のセット１１８ａ又は１１８ｂの
一方か、他方に当たる。ミラー面１１６を向き付けるために反射スイッチングモ
ジュール１００に供給される電力が不十分で有れば、短時間、例えば数ミリ秒以
内に、少なくとも５０ワットの出力、おそらくは１００ワットを超える出力が収
束点に向けられることになる。この出力量は、全光ビーム１０８が集中する、セ
ット１１８ａ又は１１８ｂに備わるの一つ又は数個をたちどころに破壊するだろ
う。かかる破局の発生を防止するため、セット１１８ａ及び１１８ｂは何れも、
反射スイッチングモジュール１００への電力が足らないとき光ビーム１０８が集
中する中心にはミラー面１１６を省いている。かかる事態を検出するため、反射
スイッチングモジュール１００にミラー面１１６のこの穴の後ろに光検出器を備
えることができる。
【００３５】 殆どの（遠隔）通信設備において、光ファイバを一般に二重対（複式）として
、即ち一つのファイバが一方向通信を運び、他のファイバが他方向通信を運ぶ構
成で適合させている。光を二つの二重対光ファイバに連結するのに適し、一対を
成す二つの光ファイバを一つのフェルールに固定するコネクタが現在入手可能で
ある。二重対を成す両光ファイバは同時に切り換えられるから、また反射スイッ
チングモジュール１００は何れかの方向の光を、一方がそれぞれ側１０２ａに有
り、他方が側１０２ｂに或る一対の光ファイバ１０６間に連結できるから、レン
ズ１１２を二重対の光ファイバ１０６との使用に適宜適合させることにより、単
一対のミラー面１１６ａ及び１１６ｂを用いて、二重対を成す二つの光ファイバ
１０６においてそれぞれ反対方向に運ばれる光を切り換えることができる。
【００３６】 図１１に、反射スイッチングモジュール１００に用いられ、二重対の光ファイ
バ１０６ａ及び１０６ｂを同時に切り換えるレンズ１１２が示されている。図１
１に示されているように、二重対の光ファイバ１０６ａ及び１０６ｂを二重光フ
ァイバフェルール１４６が保持している光ファイバ１０６ａ及び１０６ｂの端部
１０４ａ及び１０４ｂとレンズ１１２の面１３８ａ及び１３８ｂは皆、角度をも
って研磨されている。面１３８ａ及び１３８ｂの角度は光ファイバ１０６ａ及び
１０６ｂの軸外れ位置を補償して、光ファイバ１０６ａ及び１０６ｂから面１３
８ａ及び１３８ｂに当たる光ビーム１０８ａ及び１０８ｂが準平行ビームとなっ
て、軸線１４４に平行且つ軸線１４４から僅かにオフセット（心違い）して凸面
１４２を出、そのように反射スイッチングモジュール１００を通って伝搬する。
両光ビーム１０８ａ及び１０８ｂは同じ対のミラー面１１６ａ及び１１６ｂに当
たるが、これ等ミラー面は両光ビーム１０８ａ及び１０８ｂを同時に反射させる
に充分な程度まで大きい。これ等二つの準平行光ビーム１０８ａ及び１０８ｂが
反射スイッチングモジュール１００の側１０２ａ又は１０２ｂに或る他の同一構
成のレンズ１１２と二重対の光ファイバ１０６に当たると、そこに位置するレン
ズ１１２が光ビーム１０８ａ及び１０８ｂを二重対を成すそれぞれの光ファイバ
１０６に連結する。
【００３７】捩りミラーの構成 上記のように、セット１１８ａ及び１１８ｂのミラー面１１６ａ及び１１６ｂ
を前記７９０特許に記載された形式の静電付勢二次元（２Ｄ）で構成するのが好
ましい。此処に引用に挿入する米国特許出願第０８／８８５８８３号（出願日：
１９９７年５月１２日）及び特許文献ＷＯ９８／４４５７１は、優先的２Ｄ捩り
スキャナに関して更なるより詳細な情報を提供している。ミラー面１１６を二つ
の平行でない軸の周りに回転させることのできるヒンジには、此処に引用により
挿入する米国特許第５６４８６１８号（以下、６１８特許）に開示された形式の
捩りセンサが備わる。ヒンジに備わる捩りセンサによって、被覆されてミラー面
１１６を提供する第２のフレーム又はプレートの、それぞれ第一のフレーム又は
第２のフレームに対する回転が測定される。
【００３８】 上記特許、特許文献及び特許出願に記載されているように、捩りスキャナを製
作するには、Ｓｉｍｏｘ、シリコンオンインシュレータ又は結合シリコンウェー
ハ基体を用いて単結晶シリコンを微細加工するのが好ましい。かかるウェーハ基
体は、極めて平坦な、厚みが数ミクロンに過ぎない応力無残留の、ミラー面１１
６を支持する膜の製作をも可能にするから、捩りスキャナの特に優先される出発
原料である。図１２に示すように、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェ
ーハ１６２には、単結晶シリコン層１６６及び１６８を隔離する電気的絶縁性二
酸化シリコン層１６４が備わる。捩りバーと、捩りスキャナのミラー面１１６を
保持するプレートがより薄いデバイスシリコン層１６６に形成される一方、捩り
スキャナの他の部分はより厚いハンドルシリコン層１６８に裏側エッチングによ
り形成される。微細加工技術の習熟者に良く知られているように、デバイスシリ
コン層１６６には、ハンドルシリコン層１６８から最も離れた表側１６９と、二
酸化シリコン層１６４に接する裏側１７０が有る。中間二酸化シリコン層１６４
がウェーハ１６２をその裏側からエッチングするための完全エッチストップを提
供し、厚みの均一な捩りバーとフルートを生成する。
【００３９】 図１３に、反射スイッチングモジュール１００のミラー面１１６を提供するの
に適した静電付勢２Ｄ捩りスキャナ１７２の単体が示されている。捩りスキャナ
１７２には外側基準フレーム１７４が備わり、これに直径の反対側にあって対向
する一対の外側捩り撓みヒンジ１７６が連結されている。捩り撓みヒンジ１７６
は内側移動フレーム１７８を、それが捩り撓みヒンジ１７６の設定する軸を中心
として回転するように支持している。直径の反対側にあって対向する一対の内側
捩り撓みヒンジ１８２が中央プレート１８４を内側移動プレート１７８に連結し
、それが捩り撓みヒンジ１８２の設定する軸を中心として回転するようにしてい
る。捩り撓みヒンジ１７６と捩り撓みヒンジ１８２がそれぞれ設定する軸は非平
行で、好ましくは垂直である。
【００４０】 注目すべき重要なことは、捩りスキャナ１７２のプレート１８４が矩形であり
、その長辺がその高さより約１．４倍広く成形してあることである。反射スイッ
チングモジュール１００に含まれるプレート１８４は、それにより保持されるミ
ラー面１１６に光ビーム１０８が斜めに４５°の角度で入射するから、矩形をし
ている。従って、ミラー面１１６から反射する光ビーム１０に対しては、矩形成
形プレート１８４は事実上、方形になる。プレート１８４は好ましくは２．５ｍ
ｍｘ１．９ｍｍであって、厚みは内側移動フレーム１７８や捩り撓みヒンジ１７
６及び１８２と同様、通常５〜１５ミクロンである。捩り撓みヒンジ１７６及び
１８２は長さが２００〜４００ミクロンで、幅が１０〜４０ミクロンである。両
軸上の共振振動数は、光ビーム１０８を二つの光ファイバ１０６間で約１〜５ミ
リ秒内に切り換えできる４００〜８００Ｈｚである。プレート１８４の表側１６
９と裏側１７０は何れも同一の金属接着層、好ましくは１０．０〜１００．０Å
のチタン（Ｔｉ）又はジルコニウム（Ｚｒ）、その上に５００〜８００Åの金（
Ａｕ）から成る金属反射層で完全応力平衡状態に被覆される。
【００４１】 図１４に更に詳細に示す捩り撓みヒンジ１７６及び１８２はこれまでの無折返
し捩りバーと比較して、種々の利点を提供する。此処に引用により挿入する米国
特許出願第０９／３８８７７２号及びＰＣＴ出願公報ＷＯ００／１３２１０（出
願日：１９９９年９月２日、発明の名称：捩り撓みヒンジで連結されて相対的に
回転する微細加工部材、発明者：ティモシー・ジー・レーター及びアーモマンド
・ピー・ニューカーマンズ）には、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２が提供する
種々の利点が記載されている。反射スイッチングモジュール１００に対して極め
て重要なものは、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２が同等の捩りバネ常数を有す
る従来の無折返し捩りバーよりコンパクトであることである。従って、従来の無
折返し捩りバーの代わりに捩り撓みヒンジ１７６及び１８２を用いることにより
、ずっと小さい捩りスキャナ１７２を作ることができ、これ等の高密度充填が可
能になり、それに伴い反射スイッチングモジュール１００の側１０２ａ及び１０
２ｂに収容できる光ファイバ１０６の数を増やすことができるようになる。
【００４２】 反射スイッチングモジュール１００に含まれる各捩りスキャナ１７２には前記
６１８特許に記載された形式の一対の捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂが備わる
。捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂにより、被支持部材、即ちプレート１８４又
は内側移動フレーム１７８の、支持部材、即ち内側移動フレーム１７８又は外側
基準フレーム１７４に対する向きが約１．０マイクロラジアンの理論的解像度で
測定される。前記６１８特許の記載に従い、捩りスキャナ１７２が反射スイッチ
ングモジュール１００内で動作しているとき、電流が一対のセンサ電流パッド１
９４ａと１９４ｂの間の二つの捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂを通して直列に
流れる。従って、捩りスキャナ１７２には、デバイスシリコン層１６６の表側１
６９に接合された蛇行金属導体１９６が備わる。センサ電流パッド１９４ａに始
まり、蛇行金属導体１９６は外側基準フレーム１７４から内側移動フレーム１７
８に向かって直隣接捩り撓みヒンジ１７６を横断し、下部捩り撓みヒンジ１８２
内に位置付けられたＸ軸捩りセンサ１９２ｂに達する。Ｘ軸捩りセンサ１９２ｂ
から蛇行金属導体１９６は、プレート１８４の両側に付けられてミラー面１１６
を提供する反射性応力平衡金属被膜に進み、プレート１８４と上部捩り撓みヒン
ジ１８２を横切って内側移動フレーム１７８に戻る。蛇行金属導体１９６は次い
で、左手捩り撓みヒンジ１７６内に位置付けられているＹ軸捩りセンサ１９２に
達する。Ｙ軸捩りセンサ１９２ａから、蛇行金属導体１９６は次いで外側基準フ
レーム１７４を回ってセンサ電流パッド１９４ｂに至る。右手捩り撓みヒンジ１
７６に跨って蛇行金属導体１９６の反対側に、且つ内側移動フレーム１７８上に
配置された金属導体が一対の内側ヒンジセンサパッド１９８ａ及び１９８ｂをＸ
軸捩りセンサ１９２ｂに接続する。同様に、一方が外側基準フレーム１７４上に
蛇行金属導体１９６に沿って配置され、他方が外側基準フレーム１７４上の捩り
スキャナ１７２の反対側を回る金属導体が一対の内側ヒンジセンサパッド２０２
ａ及び２０２ｂをＹ軸捩りセンサ１９２ａに接続している。内側ヒンジセンサパ
ッド１９８ａ及び１９８ｂの反対側のデバイスシリコン層１６６のみを通して着
られた一対の溝２０４が、センサ電流パッド１９４ａと内側ヒンジセンサパッド
１９８ａ及び１９８ｂ間、またセンサ電流パッド１９４ｂと内側ヒンジセンサパ
ッド２０２ａ及び２０２ｂ間の電気的アイソレーションを増大している。
【００４３】 図１５に示すように、プレート１８４の回転を付勢するのに用いられる両電極
２１４と、図１５には示されていないセンサ電流パッド１９４ａ及び１９４、内
側ヒンジセンサパッド１９８ａ及び１９８ｂ及び内側ヒンジセンサパッド２０２
ａ及び２０２ｂの電気接点を保持する絶縁性基体２１２にプレート１８４の表側
１６９が面しているので、プレート１８４の裏側１７０がミラー面１１６を提供
している。各捩りスキャナ１７２のプレート１８４は基体２１２から図１５に示
されていないスペーサにより、例えば４０〜１５０ミクロンの距離、隔てられて
いる。このプレート１８４と基体２１２間の隔たりは、プレート１８４の回転中
にその縁部がどの程度動くかによる。
【００４４】 反射スイッチングモジュール１００に対しては、厚みが数ミクロンに過ぎない
極めて薄いプレート１８４が望ましく、ウェーハ１６２のデバイスシリコン層１
６６を用いてその製作が可能なことに注目しよう。多くの場合、プレート１８４
と捩り撓みヒンジ１７６及び１８２はデバイスシリコン層１６６と同じ厚さで良
い。或いはまた、図１５に示すように、捩り撓みヒンジ１８２はエッチングによ
り薄化が可能である。例えば、捩り撓みヒンジ１８２を厚み６ミクロン、プレー
ト１８４を厚み１０ミクロンとすることができる。同様に、プレート１８４を薄
くしてその慣性モーメントを小さくするには、エッチングによりプレート１８４
に空洞２１６を作り、薄くなったプレート１８４に強化リブ２１８を残せば良い
。
【００４５】 反射スイッチングモジュール１００のような通信システム構成部品は、高い信
頼性を示さなければならない。捩りスキャナ１７２のプレート１８４は電極２１
４に偶然衝突しても、それにくっついてはならず、また直ちに特定向きまで回転
（回動）しなければならない。更に、そのような偶発的衝突が捩りスキャナ１７
２や捩りスキャナ１７２に接続された回路を損傷してはならない。くっつきを排
除するため、図１３に示すようにプレート１８４と内側移動フレーム１７８は周
囲の角部が丸めてあり、これが静電場の強度を低下させている。プレート１８４
の外周を丸めると、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２がそれぞれ設定する軸を中
心とするプレート１８４の複合回転から結果するその有効回転半径が小さくなる
。
【００４６】 プレート１８４と内側移動フレーム１７８の外周を丸めることに加えて、図１
５ａに示すように、プレート１８４が電極２１４に接触し得る箇所をポリイミド
等の電気絶縁性材料でオーバーコートしている。プレート１８４に接触し得る電
極２１４の部分のみを電気絶縁性材料２１９でオーバーコートすることにより、
電荷が電極２１４の殆どに貯まるのが回避される。同様に、捩りスキャナ１７２
の製作中に、二酸化シリコン層１６４を幾分かプレート１８４の外周に残し、ミ
ラー面１１６を提供する金属反射層が電極２１４に接触することの無いようにす
る。或いはまた、図１６ｂにしめすように、接触可能な部分に電極２１４の金属
を通して穴２２０を形成する。
【００４７】 反射スイッチングモジュール１００の動作中、駆動電圧が電極２１４に印加さ
れている間は捩りスキャナ１７２は接地電位にある。プレート１８４が電極２１
４に接触した場合の放電電流を減じるため、電極２１４の駆動回路と直列に大抵
抗（例えば１．０ＭΩ）を接続しても良い。これ等の抵抗は理想的にはできるだ
け電極近くに位置付けられるべきである。さもないと電極２１４とこれ等の抵抗
間を接続する導体が、浮遊電場をピックアップして、これがプレート１８４を回
転させてしまう。従って、一つの選択は電極２１４の、図１６ａに示したような
選択部分を抵抗が極めて高いが、僅かに導電性のある材料でオーバーコートし、
ＤＣ電荷に対して電極２１４からの流出路を設けることである。更に、捩りスキ
ャナ１７２に接続された全ての増幅器、例えば捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂ
から向き信号を受信するものの入力がダイオード保護を備え、プレート１８４と
電極２１４間の電孤又は偶発的接触による過電圧状態からの損傷を阻止すること
である。
【００４８】 側１０２ａ及び１０２ｂにおいて光ファイバ１０６の密度に関して通常、制限
要素となるミラーアレイの密度を増大するために有利に用い得る幾つかの構成が
有る。幾つかの理由により、特に各捩りスキャナ１７２に対して生ずるに違いな
い多数の接触の理由で、捩りスキャナ１７２を図１６ａ及び１６ｂに示されたよ
うなストリップ２２２で配置するのが好ましい。捩りスキャナ１７２をストリッ
プ２２２で組織化することによりその密度が、ばらばらの捩りスキャナ１７２の
二次元アレイとして配置された場合に達し得るもの以上に増大する。各ストリッ
プ２２２には、基体２１２が固定される金属支持フレームが備わるようにする。
【００４９】 以下、詳細に説明されるように、ストリップ２２２は基体２１２にフリップチ
ップボンドされて、ストリップ２２２と基体２１２の間に全電気的接続が成され
るようにする。平らな、ポリイミドが裏付けされた多数導体リボンケーブル２２
６が基体２１２に接続して、電気信号がパッド１９４、１９８及び２０２と電極
２１４との間で交換されるようにする。各支持フレーム２２４は強化リブを備え
ることができる解放フレームで良いから、リボンケーブル２２６は自由に曲げら
れ、基体２１２から離れる方向に移動が可能である。
【００５０】 図１６ｂに、ミラー面を覆わずに基体２１２とストリップ２２２を、階段状の
基体２１２に沿って蛇行するリボンケーブル２２６で重ね合わせる方法を示す。
ストリップ２２２をこのように配置すると、直隣接ストリップ２２２のミラー面
１１６同士間の光ビーム１０８に対する水平方向の距離が減ずる。光ビーム１０
８はミラー面１１６に約４５°の角度で入射するから、直隣接ストリップ２２２
間の見かけ上の距離は約１．４の因数分、短くなり、このことがプレート１８４
を好ましくは矩形状とすることの理由である。
【００５１】 図１６ｂに示すようにストリップ２２２を構成することの一つの不都合は、直
隣接ストリップ２２２間の喰い違い（オフセット）を捩りスキャナ１７２プラス
基体２１２の厚みより少なくできないことである。更に、直隣接ストリップ２２
２と基体２１２とを重ね合わすと、直隣接ストリップ２２２を妨げずに不良とな
ったストリップ２２２を取り外すのが難しくなる。
【００５２】 図１６ｃ及び１６ｄに、ストリップ２２２と支持フレーム２２４の優先具体例
であって、捩りスキャナ１７２に接続するリード線２２８を基体２１２の一方の
面から、一つの端を廻って、そして他の面へと被せるか、覆わせるようにしたも
のを示す。リード線２２８のこの構成においては、基体２１２へのリボンケーブ
ル２２６の取り付けが妨げられることはない。リード線２２８が基体２１２に被
さる又は基体２１２を覆うようにし、その一部が穴を介して基体２１２を通るよ
うにすることにより、基体２１２をストリップ２２２と同程度まで狭くすること
ができる。この程度まで狭められると、組み合わせストリップ２２２、基体２１
２及び支持フレーム２２４はセット１１８ａ及び１１８ｂの何れに対して今や、
図１６ｅに示すように配置され、これにより直隣接ストリップ２２２間のオフセ
ットが、パッケージング要件によると云うより寧ろ、反射スイッチングモジュー
ル１００の光学的要求に合うように設定される。直隣接ストリップ２２２間の最
適オフセットは、直隣接ストリップ２２２においてプレート１８４間の距離の約
０〜１０％である。図１６ｄに示すように基体２１２を構成することにより、基
体２１２へのアクセスが容易になり、隣接支持フレーム２２４を妨げずにストリ
ップ２２２を容易に外せるようになる。要すれば、リード線２２８が基体２１２
の両端を廻るようにしても良いにことに注目されたい。このケイパビリティを有
利に利用して、プレート１８４と電極２１４間に印加される高電圧駆動信号を運
ぶリード線２２８を、捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂからの信号を担うリード
線２２８から分離することができる。
【００５３】 プレート１８４の大きさを減ずることなく側１０２ａ及び１０２ｂにおいて光
ファイバ１０６の密度を増大させるには、図１７ａに示すようにストリップ２２
２内の捩りスキャナ１７２間の縦方向の隔たりの半分だけ縦方向に直隣接ストリ
ップ２２２の捩りスキャナ１７２をオフセットすれば良い。反射スイッチングモ
ジュール１００内に光ビーム１０８を配置するために取る前記の収束基準により
、直隣接ストリップ２２２にて捩りスキャナ１７２を喰い違わせると、光ファイ
バコリメータ組立体１３４の向き付けが準矩形アレイから準六角密充填アレイに
変わる。直隣接ストリップ２２２内で捩りスキャナ１７２を喰い違わせても捩り
スキャナ１７２の密度は増大しないが、捩りスキャナ１７２のかかる配置は側１
０２ａ及び１０２ｂにおける光ファイバ１０６の密度を、レンズ１１２又は光フ
ァイバコリメータ組立体１３４の径が直隣接ストリップ２２２間の間隔を制限す
る程度まで増大させる。
【００５４】 捩りスキャナ１７２をストリップ２２２としてではなく、完全に一体な二次元
アレイとして製作することにより、捩りスキャナ１７２の密度を更に増大するこ
ともできる。図１７ｂに示すように、直隣接列の捩りスキャナ１７２を喰い違わ
せることにより、アレイの直隣接列又は行の捩りスキャナ１７２間に生じる空間
に捩りスキャナ１７２の捩り撓みヒンジ１７６を入り込ませることができる。こ
のように捩り撓みヒンジ１７６を入り込ませると、隣接列又は行に有る捩りスキ
ャナ１７２の中心間の距離が短くなり、捩りスキャナ１７２の、従って側１０２
ａ及び１０２ｂにおける光ファイバ１０６の充填が六角最密充填に近くなる。
【００５５】 ストリップ２２２の他の具体例では、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２を支持
フレーム２２４の垂直軸及び水平軸に対して４５°の角度に配向させる。図１８
ａ及び１８ｂに示すものは、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２をストリップ２２
２に対して平行及び垂直に配向させる構成より、ストリップ２２２上の面積をよ
り有効に活用するようにした捩り撓みヒンジ１７６及び１８２の斜め構成である
。外側基準フレーム１７４に対して４５°で配向される捩り撓みヒンジ１７６及
び１８２の斜め配向を用いると、捩りスキャナ１７２の占める面積を増やさずに
、ヒンジ１７６及び１８２を長くすることができる。プレート１８４は４５°で
入射する光ビーム１０８を受け入れる便宜のため、一方向に長くなっている。プ
レート１８４に入射するとき光ビーム１０８は楕円形状になるから、光ビーム１
０８のかど部を無視すれば、結果としてプレート１８４を外側基準フレーム１７
４に余地を与える八角形状にすることができる。製作上の便宜から、外側基準フ
レーム１７４の側面はシリコンの＜１１０＞結晶方向に配向される。捩りスキャ
ナ１７２をこのように構成すると、捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂはシリコン
の＜１００＞結晶方向に配向される。斯くして、捩りセンサ１９２ａ及び１９２
ｂを製作するには、ｐ型デバイスシリコン層１６６、即ちｐ型打ち込みの有るウ
ェーハ１６２を用いなければならない。シリコンの＜１１０＞及び＜１００＞結
晶方向は、処理工程を適宜に変更することにより互換できる。
【００５６】 図１８ｂに示す捩りスキャナ１７２の構成を用いて、大きさ１．５ｘ２ｍｍの
プレート１８４を僅か２．５ｍｍの間隔で離間し、ミラー面１１６の密度を事実
上１．４倍に増大することができる。光ビーム１０８の入射角約４５°で視ると
、ストリップ２２２は５４°で傾斜している。この構成では、ストリップ２２２
は支持フレーム２２４に対して４５°に配向される。ミラー面１１６が光ビーム
１０８を完全に捕らえるべき場合に、ストリップ２２２をこのように配向させる
ことが必要になる。支持フレーム２２４を４５°に配向させることができ、これ
により全ストリップ２２２が同一長になって、ウェーハ１６２上の面積をより有
効に用いることができる。
【００５７】 図１９ａに捩りスキャナ１７２の更に他の具体例であって、その大きさを更に
小さくし、それにより反射スイッチングモジュール１００における直隣接ミラー
面１１６間の間隔を更に短くしたものを示す。先の記載から、捩り撓みヒンジ１
７６及び１８２をプレート１８４の側面にではなく、かどに位置付けると、捩り
スキャナ１７２の大きさが小さくなって有利なことが明らかである。図１９ａに
おいて、楕円状曲線２３２はプレート１８４のミラー面１１６に入射する光ビー
ム１０８の輪郭を表す。光ビーム１０８はプレート１８４のかどには入射しない
ので、プレート１８４に対して内側捩り撓みヒンジ１８２を、未使用のかど部の
空間を用いて回転させることができる。図１８ａに示した捩りスキャナ１７２の
構成と同様、外側捩り撓みヒンジ１７６は引き続き、外側基準フレーム１７４の
かど部を占めている。
【００５８】 図１９ａに示すように捩り撓みヒンジ１８２をプレート１８４のかど部に置く
と、捩りスキャナ１７２の大きさが小さくなるだけでなく、プレート１８４のか
どが両軸を中心として同時に回転するとき角度の合成が減じられる。両捩り撓み
ヒンジ１７６及び１８２がそれぞれ設定する軸を中心として同時にプレート１８
４が回転するとき、プレート１８４のかど部が移動する距離は合成により大きく
なる。合成により、プレート１８４と基体２１２の間に要求される離隔距離が大
きくなり、従ってプレート１８４を同等に回転させるためにプレート１８４と電
極２１４間に印加されるべき電圧が大きくなる。だが、反射スイッチングモジュ
ール１００に含まれるプレート１８４に付いてそうであるように、プレート１８
４の縦横比が１でなく、プレート１８４が正方形でなければ、図１９ａに示され
た捩り撓みヒンジ１７６及び１８２内の捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂは最早
、直交結晶方向には、即ちシリコンの＜１００＞又は＜１１０＞方向の何れにも
配向されない。このことは、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２内の捩りセンサ１
９２ａ及び１９２ｂが捩り撓みヒンジ１７６及び１８２の撓みとねじりに応答す
ることから分かる。
【００５９】 図１９ａに示したプレート１８４の縦横比は約１．４：１であるから、捩り撓
みヒンジ１７６及び１８２が設定する回転軸２３６ａ及び２３６ｂは約７０．５
°で交差する。だが、図１９ｂに示すように９０°で交差するまで回転軸２３６
ａ及び２３６ｂを僅かに再配向させることにより、外側基準フレーム１７４がシ
リコンの＜１１０＞結晶方向に向いている場合、捩り撓みヒンジ１７６及び１８
２をシリコンの単結晶方向、即ち＜１００＞結晶方向に配向させることができる
。捩りスキャナ１７２が図１９ｂに示すように構成されると、内側捩り撓みヒン
ジ１８２に対してプレート１８４のかど部に有意の大きさの空間ができ、これに
より捩りスキャナ１７２の大きさが小さくなる。更に、図１９ｂに示された捩り
スキャナ１７２の構成によれば、捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂの結晶軸配向
が保たれると共に、合成効果が完全に除かれのではなくても、有意に減じられる
。だが、図１９に示された捩りスキャナ１７２の構成では、捩り撓みヒンジ１７
６及び１８２が設定する直交回転軸はプレート１８４の長さと幅に対して斜めに
配向されている。それでも、反射スイッチングモジュール１００の動作中にプレ
ート１８４は僅かな角回転をするに過ぎないから、プレート１８４が回転しても
、光ビーム１０８が当たるプレート１８４の面積に有意な変化は生じない。
【００６０】 図１８ａ又は１９ａに示した捩りスキャナ１７２をミラー面１１６のセット１
１８ａ又は１１８ｂの一方に組み込んで、それぞれの利点を最大にするには、セ
ット１１８ａ又は１１８ｂを再構成する必要が有る。図１８ａに示した捩りスキ
ャナ１７２のストリップ２２２の一優先構成例を図２０ａに示す。上記のように
、また図２０ａに示すとおり、ストリップ２２２’は反射スイッチングモジュー
ル１００の水平基部２４２に対して４５°で取り付けられる。図２０ａの例では
、ストリップ２２２’を保持する支持フレーム２２４’も基部２４２に対して４
５°で取り付けられている。プレート１８４が中心として回転する、捩り撓みヒ
ンジ１７６又は１８２の設定する二軸は、図２０ａにおいてｘ軸及びｙ軸２４４
で表されている。同一捩りスキャナ１７２に対してミラー面１１６の他のセット
１１８ｂ及び１１８ａにおいて許容される、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２が
設定する軸を中心とするプレート１８４の最大回転角度が、アドレスセット１１
８ａ又は１１８ｂにおけるアドレス可能捩りスキャナ１７２の鋸歯矩形形状場２
４６を設定する。
【００６１】 この矩形形状場２４６はかど部で切頭され、切頭面がストリップ２２２’に対
して約４５°で斜行している。図２０ａの構成例では、図１６ａに示したストリ
ップ２２２から組み立てられる捩りスキャナ１７２の矩形アレイに要するものよ
り少なくとも１．４倍多い捩りスキャナ１７２を最長ストリップ２２２’が備え
なければならない。だが、他のセット１１８ｂ又は１１８ａからアドレス可能で
ないセット１１８ａ又は１１８ｂ内の場所から捩りスキャナ１７２を除くことが
できる。斯くして、図２０ａに示すものでは、数ストリップ２２２’のみが全長
である必要が有る。数捩りスキャナ１７２のみを備えるストリップ２２２’でさ
えも、全く除くこともできる。例えば、最大４４個の捩りスキャナ１７２を収容
する４０個のストリップ２２２’を用いることにより、セット１１８ａ又は１１
８ｂ内にスキャン角度が極めて小さく、ミラー寸法が比較的小さい捩りスキャナ
１７２を１１５２個程度まで多く配置させることができる。別の配置では、寸法
が１．５９ｘ２．２ｍｍと小さく、３．６９°及び３．３°の偏向角度を要する
１１３２個の捩りスキャナ１７２を設けることもできる。捩りスキャナ１７２の
ストリップ２２２’は、光ファイバコリメータ組立体１３４に対して平均５５°
に配向される。図２０ａに示した構成は僅かに少し複雑にはなるが、捩りスキャ
ナ１７２の、従って光ファイバコリメータ組立体１３４の密度をかなり増大し、
より多くのスキャナを、プレート１８４に対して特定される特定角度対してアド
レス指定可能とすることができる。
【００６２】 図２０ｂに、図１９ｂに示した形式の捩りスキャナ１７２のセット１１８ａ又
は１１８ｂにおける再構成を示す。図１９ｂに示したこの捩りスキャナ１７２の
構成例では、図１６ａの例と同様、ストリップ２２２”と支持枠２２４”は垂直
に配向されている。だが、プレート１８４が中心として回転するｘ軸及びｙ軸２
４４は、ストリップ２２２”とその支持枠２２４に対して４５°に配向されてい
る。ストリップ２２２”と支持枠２２４に対してｘ軸及びｙ軸２４４を傾けて配
向ずることはここでも、ミラー面１１６の他のセット１１８ｂ又は１１８ａにお
ける対応捩りスキャナ１７２のプレート１８４に対する最大回転角度が、アドレ
ス指定セット１１８ａ又は１１８ｂにおけるアドレス可能捩りスキャナ１７２の
鋸歯八角又は切頭矩形形状場２４６を設定することを意味する。これ等の捩りス
キャナ１７２に対して設定される矩形形状場２４６がｐｘｑであるなら、ストリ
ップに対する最適場有効範囲は斜行ｘ軸及びｙ軸２４４に沿って対称に配置され
る０．７〜１．２ｐｑの面積をもつ方形又は矩形場である。これが結果として生
ずるものは、ストリップ２２２”の方向に僅かに細長くなった方形形状場２４６
の縦横比、例えば１．０：１．３である。もしセット１１８ａ又は１１８ｂに水
平方向に配向されたストリップ２２２”と支持枠２２４”が有るなら、矩形形状
場２４６の細長い部分は垂直ではなく、水平になる。製造上の便宜のため、全ス
トリップ２２２”は同一長とする。図２０ａに示した捩りスキャナ１７２の構成
と同様、ここでも捩りスキャナ１７２を省ける矩形形状場２４６の領域がある。
捩りスキャナ１７２がほとんどない矩形形状場２４６の切頭面に沿う短いストリ
ップ２２２”を省き、他のストリップ２２２”を僅かに細長くするのが有利であ
る。図２０ｂに示した例では、プレート１８４の大きさを１．８ｘ２．４ｍｍ、
ｘ軸及びｙ軸を中心とするプレート１８４の回転角を５．６°及び３．７°とす
ると、捩りスキャナ１７２の数は約１５００個に増大する。
【００６３】 これまで述べた反射スイッチングモジュール１００の構成においては、ミラー
面１１６のセット１１８ａ及び１８２ｂの少なくと部分から隔たりをもって位置
付けられた収束ブロック１５２に光ファイバコリメータ組立体１３４が固定され
ている。この反射スイッチングモジュール１００の構成では、コリメータをミラ
ー面１１６に極めて良好に揃える必要が有る。図２１に示す例は、コリメーティ
ングレンズ１１２と光ファイバ１０６と捩りスキャナ１７２のストリップ２２２
と互いに近接させ、このアラインメントの公差を緩和するものである。本例では
、ストリップ２２２と、ストリップ２２２の反対側の面で基体２１２に取り付け
られたミラーストリップ２６２より基体２１２の方を幅広とし、ビーム折返し・
偏向組立体２６４が形成される。そこではビーム折返し・偏向組立体２６４が反
復規則構造に配列され、一つのビーム折返し・偏向組立体２６４のミラーストリ
ップ２６２から反射して出る準平行光ビーム１０８が直隣接捩りスキャナ１７２
のミラー面１１６に入射するようになる。図２１に示す構成では全レンズ１１２
が随伴ミラー面１１６から等しく短い距離で位置付けられているから、それぞれ
のミラー面１１６に対する光ビーム１０８のアラインメントの重要度は少ない。
直隣接ビーム折返し・偏向組立体２６４を僅かに異なる角度で配置することによ
り、光ビーム１０８の収束を一次元（１Ｄ）で行うことができる。それぞれ随伴
するミラー面１１６に対して光ファイバ１０６とレンズ１１２を適宜に位置付け
ることにより、第二次元（２Ｄ）の収束を得ることができる。図２１に示す構成
では、それぞれ随伴するミラー面１１６に基体２１２が近いので、側１０２ａと
側１０２ｂの間に有る全体で５００〜９００ｍｍの長さの経路の殆どがセット１
１８ａ及び１１８ｂ内のミラー面１１６の対の間に有って、プレート１８４の回
転すべき角度を減じている。
【００６４】 図１３に示したように捩りスキャナ１７２に対する全電気的接続はデバイスシ
リコン沿う１６６の表側１６９で存在し、図１５に示したようにデバイスシリコ
ン層１６６の裏側１７０に被覆された金属層から光ビーム１０８は反射して出る
。基体２１２とストリップ２２２内の捩りスキャナ１７２間に電気的接続を形成
するには、ストリップ２２２を基体２１２にフリップボンドするとが好ましい。
ストリップ２２２より大きい基体２１２を用いることにより、基体２１２が一つ
以上のストリップ２２２を収容するようにすることができる。基体２１２は種々
の異なる方法で製作が可能である。
【００６５】 基体２１２を１００ウェーハのシリコンから製作することができる。基体２１
２をシリコンウェーハから製作する場合、エッチングにより空洞２７２を基体２
１２に異方性をもって形成してプレート１８４の回転のための空間を設け、また
空洞２７２に位置付けられるプレート１８４と電極２１４間に正確に調整された
間隔を設定することができる。シリコン基体２１２の面に電気絶縁性酸化物を形
成することにより、リード線２２８間及び電極２１４間に電気的絶縁を得ること
ができる。電極２１４をシリコン基体２１２と一体にしても、各空洞２７２内で
シリコン面に付着させても良い。
【００６６】 基体２１２をシリコンウェーハから製作するとき、電子回路をもまたそれと一
体化するのが有利な場合もある。シリコン基体２１２に含ませる回路として、捩
りスキャナ１７２の捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂの電流を供給する電流源、
捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂから内側移動フレーム１７８及びプレート１８
４の向きを表す信号を受信する差動増幅器、及びプレート１８４の回転を付勢す
る高電圧信号を電極２１４に供給する増幅器が挙げられる。これ等種々の形式の
電子回路を基体２１２に組み込むことにより、リボンケーブル２２６が備えるべ
きリード線の数を有意に減ずることができる。シリコン基体２１２に一つ又は複
数のマルチプレクサ回路を含ませれば、リボンケーブル２２６内のリード線の数
を更に減ずることができる。
【００６７】 光ビーム１０８の光波長に応答し、ストリップ２２２に近接してミラー面１１
６が投げる影の外側の基体２１２面に配置される光検出器を基体２１２上に含ま
せ、光ビーム１０８の一部がミラー面１１６を逸したかどうかを検出させると有
利な場合が有る。光通信に用いられる光の波長に対しかかる光検出器は、たとえ
それ等がミラー面１１６以外のストリップ２２２部で覆われていても、これ等の
光に対してはシリコンは透過であるので、光ビーム１０８の一部がミラー面１１
６を逸したかどうかを検出する。
【００６８】 ストリップ２２２は基体２１２に、はんだリフローにより形成されるはんだバ
ンプ２７６又は他のボンドにより接合される。はんだバンプ２７６は基体２１２
上のパッドを、ストリップ２２２の捩りスキャナ１７２のパッド１９４、１９８
及び２０２に堅く連結する。材料の類似するストリップ２２２と基体２１２をフ
リップチップボンドすることが両者間の温度係数をマッチさせ、応力を加えない
ので、ストリップ２２２は平坦に保たれる。
【００６９】 基体２１２をシリコン又はポリシリコンから製造する場合その製造中に、図２
２ｄに示すように多数の極めて小さい導電性通路２８２をシリコンウェーハを通
して形成しても良い。その場合、Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ９９，ｐ．１５００
にＣａｌｍｅｓ等により記載されているような工程が用いられる。標準的ボッシ
ュ強反応イオンエッチング法（ＲＩＥ）を用いて、通路２８２の穴が先ずウェー
ハに形成される。これ等の穴は幅５０ミクロン、深さ５００ミクロンとして良い
。次いで、ウェーハは酸化されて電気絶縁性の酸化物層を形成し、これが穴を周
りのウェーハから分離する。次に、ウェーハ面に沿い、且つ穴内に導電性経路を
設けることにより、高度ドープポリシリコン層２８６を酸化物層２８４上に成長
させる。充分導電性のあるポリシリコン層２８６を得るには、ポリシリコン層２
８６をリンで気相ドーピングする必要が有る。このようにして形成される導電性
ポリシリコン層２８６はウェーハの両側を連結する。要すれば、各通路の周りの
ポリシリコン層２８６を通してエッチングしてリング２８８を形成し、それによ
り通路２８２を互いに隔離することができる。基体２１２の導電性を増大し、ま
た通路２８２に対する電気接点の形成を容易にするため、基体２１２の一方又は
両側に適宜パターン化させた付加的金属層を設けることができる。
【００７０】 通路２８２を含んだ基体２１２にストリップ２２２を取り付けたところを、図
２２ｄは示している。ストリップ２２２と基体２１２の通路２８２間の電気的接
続（結線）はここでも、はんだバンプ２７６により形成される。リボンケーブル
２２６を形成するポリイミド及び銅シート２９４をエラストマ層２９２が、捩り
スキャナ１７２のストリップ２２２から最遠の基体２１２側面に固定している。
ボールグリッド（ｂａｌｌｇｒｉｄ）又はＴＡＢバンプ２９８が導電性経路２８
２に接触して、ポリイミド及び銅シート２９４との電気的接続を形成している。
このようにして、極めて多数の接点を比較的低電気抵抗の通路２８２が基体２１
２を通して連絡している。
【００７１】 基体２１２がポリシリコン又はパイレックスガラスから製作される場合、エッ
チングして空洞２７２を形成することができる。だが、基体２１２がパイレック
スから成る場合、電極２１４を空洞２７２の表面に付着させなければならない。
熱膨張係数がストリップ２２２を形成するシリコンのものとより近くマッチする
、酸化アルミ、好ましくは窒化アルミ等の適切なセラミックから基体２１２を製
作することもできる。ストリップ２２２をセラミック材料から製作する場合、ス
ペーサが基体２１２に形成されプレート１８４の回転のための空間を得ると共に
、プレート１８４と電極２１４間に正確に調整された空間を設けなければならな
い。だが、セラミックの基体２１２の表面にスペーサを形成するには通常、反復
被覆により電極２１４とプレート１８４間に充分な間隙が設けられる必要が有る
。
【００７２】 図１５に示したウェーハ１６２のハンドルシリコン層１６８の異方性エッチン
グにより露出される１１１面が形成する急傾斜側面３０２がフリップチップボン
ド形成に極めて有利なことが分かった。側面３０２はプレート１８４の裏側１７
０上のミラー面１１６を製造中に損傷から充分に保護すると共にストリップ２２
２を機械的に補強するだけでなく、約４５°の角度でミラー面１１６に入射する
光ビーム１０８をこれ等急傾斜角が妨げることはまず無い。更に、集積回路（Ｉ
Ｃ）マスクに用いられるものと同様、ハンドルシリコン層１６８の裏側に有る極
薄層３０に掻き傷が付くことによる汚染からミラー面１１６を保護する。
【００７３】 ハンドルシリコン層１６８がミラー面１１６を囲繞して存在しているため、フ
リップチップ構成で捩りスキャナ１７２を取り付けると、図２３に示すように光
散乱を減じることもでき、有利である。ミラー面１１６間で光ビーム１０８が切
り換わるとき、入射する迷光を有効に吸収する反射防止層３１２を、急傾斜側面
３０２とハンドルシリコン層１６８の囲繞裏側に被覆しても良い。急傾斜側面３
０２はまた光ビーム１０８からの迷光を極めて大きな角度で散乱し、ミラー面１
１６間で光ビーム１０８が切り換わるとき、光ビーム１０８が向かって伝搬する
側１０２ａ又は１０２ｂが迷光を受光するのを阻止する。
【００７４】 図２４に、これまで記載されたような、図２、４ａ、４ｂ、５、６及び７に図
示の反射スイッチングモジュール１００であって、光ビーム１０８が伝搬する光
路を完全に囲む環境ハウジング３５２に収容されたものを示す。上記のように、
反射スイッチングモジュール１００は側１０２ａと側１０２ｂを、そしてセット
１１８ａとセット１１８ｂを機械的に連結し、これ等の厳密なアラインメントを
保持する。その環境を封止して反射スイッチングモジュール１００を保護する環
境ハウジング３５２が温度調節を提供するようにし、反射スイッチングモジュー
ル１００の安定した動作環境を維持するようにしても良い。環境ハウジング３５
２を通して窒素等の調整された乾性ガスを流し、反射スイッチングモジュール１
００内で湿気が凝縮するのを阻止するようにしても良い。また、環境ハウジング
３５２を僅かに与圧して周囲の大気が反射スイッチングモジュール１００に入る
のを阻止することもできる。また、米国特許第４５２８０７８に記載されたよう
な非飽和マイクロドライヤ３５３を環境ハウジング３５２が備え、反射スイッチ
ングモジュール１００内の大気の湿度を制御するようにしても良い。環境ハウジ
ング３５２の壁を、リボンケーブル２２６のフィードスルー３５６が貫通してい
る。光ファイバ１０６の端部１０４近傍で固定された光ファイバコリメータ組立
体１３４は、環境ハウジング３５２を通って突出する収束ブロック１５２に直接
差し込まれている。環境ハウジング３５２内では、光学的ミスアラインメントの
可能性を減ずるため、リボンケーブル２２６の道筋が慎重に計画され、応力が反
射スイッチングモジュール１００、特に支持フレーム２２４及び基体２１２に掛
かるのを回避している。
【００７５】光ファイバスイッチ 図２５に、本発明によるモジュラ光ファイバスイッチを一般番号４００を付し
て示す。光ファイバスイッチ４００には標準的２３インチ幅（遠隔）通信ラック
４０２）が備わり、その基部に環境ハウジング３５２が反射スイッチングモジュ
ール１００を収容して位置付けられている。全捩りスキャナ１７２を収容する環
境ハウジング３５２はラック直下のフロア上の特殊台座に載り、極めて高い柔軟
性を有してラック４０２に連結されている。特殊台座上に載せて環境ハウジング
３５２を支持することにより、振動が最小化され、環境ハウジング３５２がフロ
アに熱的に連結されてその熱調節を向上させている。
【００７６】 環境ハウジング３５２の上方でラック４０２に取り付けられているのは、光フ
ァイバ１０６の二重対を受容するのに適したポートカード４０６に含まれる多数
の複式ソケット４０４である。二重対の一つの光ファイバ１０６が一つの光ビー
ム１０８を光ファイバスイッチ４００に持って行き、他の一つが光ファイバスイ
ッチ４００から一つの光ビーム１０８を受け取る。ポートカード４０６はラック
４０２内で水平又は垂直の何れかの方向に配置され、直隣接するポートカード４
０６に干渉させずに個別に取り出し又は取り付けができる。通信産業において慣
例であるように、ポートカード４０６はホットスワッパブルである。反射スイッ
チングモジュール１００には予備ミラー面１１６間が入れられていようから、ミ
ラー面１１６間の幾つかが破損しても、光ファイバスイッチ４００はその動作能
力を保持することができる。一般原則として、一つのポートカード４０６に接続
された光ファイバ１０６の全て又はそれより少ない任意数がそのポートカード４
０６からの光ビーム１０８を受光することができることは直ちに明白である。同
様に、一つのポートカード４０６に接続された光ファイバ１０６の全て又はそれ
より少ない任意数が光ビーム１０８をそのポートカード４０６へ運べる。光ファ
イバ１０６を図２６に示すように二重対で組織化することができるが、そのよう
に組織化する必要はない。
【００７７】 図２６のブロック図において、破線４１２の左側に有る全てのものはポートカ
ード４０６に含められ、破線４１４の右側に有る全てのものは反射スイッチング
モジュール１００に含められている。破線４１２と４１４の間の領域はラック４
０２のバックプレインを示している。各ポートカード４０６には、反射スイッチ
ングモジュール１００の一部の動作を制御するの要するエレクトロニクス、アラ
インメントオプティックス及び電気オプティックスが備わる。斯くして、反射ス
イッチングモジュール１００に含まれる全ての光ファイバ１０６がポートカード
４０６に接続する。同様に、ミラー面１１６に何れかの光ビーム１０８が入射す
る捩りスキャナ１７２の全てが基体２１２とリボンケーブル２２６を介してポー
トカード４０６に接続する。各ポートカード４０６を、その半分がこのポートカ
ード４０６から光ビーム１０８を受け取り、その半分が光ビーム１０８をこのポ
ートカード４０６に運ぶものと想定されている１６個又は３２個の光ファイバ１
０６に接続するのが好ましいが、必ずしも必要でない。図２６において、奇数番
号が付されている光ファイバ１０６１、１０６３、・・・、１０６２ｎ−１が光
ビーム１０８を反射スイッチングモジュール１００に運ぶ一方、偶数番号が付さ
れている光ファイバ１０６２、１０６４、・・・、１０６２ｎが反射スイッチン
グモジュール１００からの光ビーム１０８を運ぶ。
【００７８】 ポートカード４０６には、光を供給し、光ファイバ１０６に連結して反射スイ
ッチングモジュール１００をサーボアラインメントするのに用いられる光源４２
２と方向性カプラ４２４が備わる。方向性カプラ４２４はまたは、反射スイッチ
ングモジュール１００から受け取った光を光ファイバ１０６を介して光検出器４
２６に供給する。また、ポートカード４０６には、駆動・感知・制御用エレクト
ロニクス４３２、例えばディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）がそれに随伴して
、電気信号をリボンケーブル２２６を介して基体２１２内の電極２１４と、基体
２１２に取り付けられた各捩りスキャナ１７２に含まれる捩りセンサ１９２ａ及
び１９２ｂとで交換する回路が備わる。駆動・感知・制御用エレクトロニクス４
３２はミラー面１１６の配向を、適切な配向を確保するサーボループの具現化を
含んで制御し、またＲＳ２３２データ通信リンク４３８を介して監視プロセッサ
４３６と通信する。
【００７９】 破線４１２と４１４の間のバックプレーンには、ポートカード４０６に対する
光ファイバ１０６の結線、好ましくは例えば１２個、１６個又はそれ以上の光フ
ァイバ１０６を連結する単一モード光ファイバリボンケーブル用多数ファイバ結
線が備わる。破線４１２と４１４の間のバックプレーンにはまた、リボンケーブ
ル２２６の全て、データ通信リンク４３８、及び駆動・感知・制御用エレクトロ
ニクス４３２の動作に要する電力線等のその他の結線も備わる。
【００８０】 一つがセット１１８ａに有り、他方が１１８ｂに有る一対のミラー面１１６を
配向するのに、側１０２ａに有る光ファイバ１０６と側１０２ｂに有る光ファイ
バ１０６の間に光ビーム１０８を連結するため、上記対を成す各ミラー面１１６
の２軸中心回転を特定する所定の角座標を用いて、これ等ミラー面１１６が適宜
、初期配向される。斯くして、ＮｘＮ反射スイッチングモジュール１００では、
反射スイッチングモジュール１００に含まれる予備ミラー面１１６を無視すると
、各捩りスキャナ１７２に備わる捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂが生成する向
き信号に対して４ｘＮ２の値を光ファイバスイッチ４００が記憶しなければなら
ない。従って、反射スイッチングモジュール１００には監視プロセッサ４３６に
維持される図２７ａのルックアップ（ルックアップ表）４５２が備わり、これが
向き信号に対し、光ファイバスイッチ４００の動作寿命中であれば何時でも用い
られる４ｘＮ２の値を記憶している。
【００８１】 各捩りスキャナ１７２に備わる捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂが生成する向
き信号に対する４ｘＮ２の値の初期決定は、分析的（解析的）に行えば良い。光
ファイバスイッチ４００の組み立て中に、解析的に決定された座標及び向き信号
を微同調して製造許容差等に順応させる。更に、光ファイバスイッチ４００の動
作寿命を通して、これ等の座標と向き信号は要すれば更新しても良い。従って、
ルックアップ４５２には、座標と向き信号の初期値に対する補償データ、例えば
捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂの温度係数は充分特徴付けられるから、センサ
オフセットや温度補償が記憶される。
【００８２】 光ファイバスイッチ４００の一優先具体例においては、各ミラー面１１６の向
きを制御するに際し、捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂが発生する向き信号を周
波数のより高いサーボシステムが用いる。この高域周波サーボシステムの周波数
応答は、光ファイバ１０６の或る対（ペアリング）を他の一つに切り換えるとき
、ミラー面１１６の各対を正確に向き付けることができる。また、広域周波サー
ボシステムによれば、機械的衝撃や振動があっても、全ミラー面１１６の向きが
保たれる。光ファイバスイッチ４００の動作中に各対のミラー面１１６の正確な
配向を確保するため、以下詳細に記載される低域周波光フィードバックサーボを
もこの光ファイバスイッチ４００が採用する。
【００８３】 一つがセット１１８ａに有り、他方が１１８ｂに有る一対のミラー面１１６を
初期配向するに際し、側１０２ａに有るある光ファイバ１０６と側１０２ｂに有
る他の光ファイバ１０６との間に一つの光ビーム１０８を連結するため、向き信
号の記憶値がルックアップ４５２からそれぞれ、信号をポートカード４０６と交
換する各捩りスキャナ１７２に対してポートカード４０６に備わる二つの２軸サ
ーボ４５４に送信される。各２軸サーボ４５４は駆動信号をリボンケーブル２２
６を介して、基体２１２に備わる電極２１４に送信して、ミラー面１１６を所定
向きまで回転させる。各捩りスキャナ１７２に備わる二つの捩りセンサ１９２ａ
及び１９２ｂがそれぞれの向き信号を、リボンケーブル２２６を介してそれぞれ
の２軸サーボ４５４に送信して戻す。２軸サーボ４５４はそれぞれ、それぞれに
随伴する捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂから受け取った向き信号を、ルックア
ップ４５２から受け取った向き信号の値と比較する。ルックアップ４５２から受
信の向き信号記憶値と、２軸サーボ４５４がそれぞれの捩りセンサ１９２ａ及び
１９２ｂから受信した向き信号との間に差があると、２軸サーボ４５４は電極２
１４に送信駆動信号を適宜修正してかかる差を減じる。
【００８４】 図２７ｂに、２軸サーボ４５４のＸ軸又はＹ軸である、二つの同一チャネルの
一方を示す。同図に示され、また前記したように、ポートカード４０６に備わる
電流源４６２が電流を、捩りスキャナ１７２の直列接続捩りセンサ１９２ａ及び
１９２ｂに供給する。捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂの一方又は他方、図２７
の例ではＸ軸捩りセンサ１９２ｂからの差分出力信号が平行して、ポートカード
４０６に備わる計測増幅器４６３にリボンケーブル２２６を介して供給される。
Ｘ軸捩りセンサ１９２ｂが生成した信号に比例する出力信号を、計測増幅器４６
３が誤差増幅器４６４に送信する。
【００８５】 上記のように、ポートカード４０６が備える駆動・感知・制御エレクトロニク
スには、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６６に記憶されたコンピュータプ
ログラムを実行するＤＳＰ４６５が備わる。ＲＡＭ４６６にはまた、監視プロセ
ッサ４３６に維持されたルックアップ４５２から供給されてい、ミラー面１１６
の向きを特定する向き信号値も記憶されている。ＤＳＰ４６５が実行するコンピ
ュータプログラムは、Ｘ軸又はＹ軸の適宜何れかである角座標を検索し、それを
ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）４６７に送信する。ＤＡＣ４６５はＤＳ
Ｐ４６５から受信したディジタルデータ形式の角座標をアナログ信号に変換し、
これを誤差増幅器４６４の入力に送信する。
【００８６】 誤差増幅器４６４の出力は角座標を表すアナログ信号と、Ｘ軸捩りセンサ１９
２ｂが生成した信号に比例する計測増幅器４６３からの信号との差に比例する信
号を積分回路４７２に送信する。増幅器４７３と抵抗４７４及びコンデンサ４７
５の回路網とから成る積分回路４７２は出力信号を直接、加算増幅器４７６ａの
入力及び反転増幅器４７７に送る。反転増幅器４７７は出力を第二の加算増幅器
４７６ｂの入力に送る。積分回路４７２から直接、そして積分回路４７２から反
転増幅器４７７を介して間接的にそれぞれ受信する信号に加えて、固定バイアス
電圧をも加算増幅器４７６ａ及び４７６ｂは受け取る。加算増幅器４７６ａ及び
４７６ｂは、それぞれの入力信号の和に比例する出力信号をそれぞれ、一対の高
電圧増幅器４７８の入力に送る。高電圧増幅器４７８はそれぞれ、駆動信号をリ
ボンケーブル２２６を介して捩りスキャナ１７２のＸ軸電極又はＹ軸電極の何れ
かに送る。
【００８７】 このようにして、２軸サーボ４５４は捩りスキャナ１７２の電極２１４に、加
算増幅器４７６ａ及び４７６ｂに供給されるバイアス電圧の設定する電圧より対
称的にそれぞれ大きい、また小さい駆動信号を供給する。更に、２軸サーボ４５
４が電極２１４に供給する駆動信号は適宜修正され、捩りセンサ１９２ａ及び１
９２ｂからの出力信号とルックアップ４５２で特定される向き信号値との間の差
を減ずる。
【００８８】 室温での単結晶シリコンは塑性変形を蒙らず、転位が無く、損失が無く、疲労
を示さないから、この材料から成る捩り撓みヒンジ１７６及び１８２は機械的特
性が何年もの間、安定している。従って、捩り撓みヒンジ１７６及び１８２の長
期間安定性と捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂを組み合わせることにより、ルッ
クアップ４５２が２軸サーボ４５４対に供給する向き信号値による、ミラー面１
１６各対のほぼ正確なアラインメントを確実に行える。
【００８９】 だが、前記４６３特許及び１５３特許に開示されているように、光サーボルー
プを光ファイバスイッチに含ませると、正確なアラインメントがほぼでなく、確
実になる。かかる光サーボループを具現できるようにするため、図２６に示すよ
うに、光ファイバスイッチ４００に備わる各ポートカード４０６には各光ファイ
バ１０６に対して、一つの方向性カプラ４２４が一つの光検出器４２６と共に備
わる。各方向性カプラ４２４は、この方向性カプラ４２４に備わる一つの光ファ
イバを通って伝搬する光の約５〜１０％を他の光ファイバに連結し、その光の９
５〜９０％が初めの光ファイバに残る。従って、光源４２２がオンになると、光
源４２２から方向性カプラ４２４に放出される光の５〜１０％は入り光ファイバ
１０６、例えば光ファイバ１０６１に入り、光ファイバ１０６に沿い反射スイッ
チングモジュール１００に向かって既に伝搬している他の光何れかの９５〜９０
％と共に、反射スイッチングモジュール１００に送信される。反射スイッチング
モジュール１００は入り光ファイバ１０６、例えば光ファイバ１０６１からのこ
の複合光を出光ファイバ１０６、例えば光ファイバ１０６２に連結する。出光フ
ァイバ１０６、例えば光ファイバ１０６２に随伴する方向性カプラ４２４に到達
すると、反射スイッチングモジュール１００から受信する光の５〜１９％は光フ
ァイバ１０６から方向性カプラ４２４を通って、その方向性カプラ４２４に接続
された光検出器４２６に至る。要すれば、光ファイバスイッチ４００は、光を光
ファイバ１０６に導入して反射スイッチングモジュール１００を通して送信し、
次いで送信光の一部を回収する能力を利用して、特定対のミラー面１１６の動作
状態を分析、調整し、且つ光ファイバスイッチ４００の動作中のミラー面１１６
各対の正確なアラインメントを確保する。
【００９０】 光ファイバスイッチ４００のこの光サーボ部の動作を考察する場合、光サーボ
は一対のミラー面１１６アラインメントするが、これはアラインメント光がこの
ミラー面１１６の対を通って伝搬する方向、即ち入り光ファイバ１０６から出光
ファイバ１０６へ、或いはその逆、に拘わらないことを着目することが重要であ
る。従って、一般原則として、ポートカード４０６は、光ファイバスイッチ４０
０に備わる光ファイバ１０６の半分、例えば全入り光ファイバ１０６又は全出光
ファイバ１０６のみに光源４２２が備わることを要する。だが、通信システムに
おける光ファイバスイッチ４００の柔軟で、信頼性のある動作を容易にするため
、全方向性カプラ４２４、即ち入り光ファイバ１０６と出光ファイバ１０６に接
続される両種のものに光源４２２が備わるようにすることができる。
【００９１】 さて図２６ａを参照して、ポートカード４０６のあらゆる方向性カプラ４２４
からの出力が光をテレコム信号強度光検出器４８２に供給している。入り又は出
光ファイバ１０６であるかに拘わらず、光ファイバ１０６に沿って伝搬して反射
スイッチングモジュール１００に入る光の一部をあらゆるテレコム信号強度光検
出器４８２が受信し、それに応答する。斯くして、一対のミラー面１１６の正確
な光学的アラインメントが成される前に、二つのテレコム信号強度光検出器４８
２から出力信号が、その目的のためポートカード４０６が光を光源４２２から供
給すべきか、或いは入り光ファイバ１０６が光学的アラインメントを得るに充分
な強度のテレコム信号信号を運んでいるかどうかを告げる。二つの光ファイバ１
０６の何れもが光学的アラインメントを得るに充分な光を運んでいないことをテ
レコム信号強度光検出器４８２からの信号が告げれば、ポートカード４０６は光
源４２２をオンにし、光学的アラインメントに要する光を得るようにし、さもな
ければ入り光ファイバ１０６に有る光がこの目的に使われる。
【００９２】 図２６ａに示す光源４２２から光ファイバ１０６に導入される光を用いる一つ
の手法は、光源４２２として比較的廉価なレーザダイオードからの８５０ｎｍ光
を用いることを想定している。この手法では、赤波長の光に感応性のあるアライ
ンメント光検出器４８４は廉価なシリコン光検出器であって良い。だが、光源４
２２の発生する８５０ｎｍ光に加えて、出力（パワー）が光源４２２の発生する
するものより大きい光通信波長、例えば１３１０Å又は１５５０Åの光を入り光
ファイバ１０６が運ぶようにしても良い。光源４２２２ｊ−１が発生し、光ファ
イバ１０６２ｊ−１を介して反射スイッチングモジュール１００に供給される８
５０ｎｍアラインメント光を光通信波長から確実に分離するため、反射スイッチ
ングモジュール１００からポートカード４０６が受け取る光の一部を放出する方
向性カプラ４２４の出力はかかる光を二色性ミラー４８６２ｊに向ける。二色性
ミラー４８６２ｊは８５０ｎｍアラインメント光をアラインメント光検出器４８
７４に反射すると共に、光通信波長の光を通過させ、テレコム信号監視光検出器
４８８に向かわせる。反射スイッチングモジュール１００が完全に二方向性であ
って、どの光ファイバ１０６も任意の瞬間、入り又は出光ファイバ１０６になる
ものであれば、二色性ミラー４８６２ｊ−１を方向性カプラ４２４２ｊ−１と共
に用いて、光源４２２２ｊ−１からの光を、テレコム信号監視光検出器４８８２
ｊ−１が受け取る光通信波長の光から分離すべきである。
【００９３】 幾つかの理由で、対であるミラー面１１６の正確な光学的アラインメントを初
めに完了させて反射スイッチングモジュール１００を介して入り光ファイバ１０
６と出光ファイバ１０６間の接続を成してから、周期的にアラインメントを検査
するのに、光源４２２をオフにし、光通信波長で光ファイバスイッチ４００に入
来する光を用いるのが有利のようである。光源４２２と光検出器４２６が、図２
６ａに示す通り残る。このように動作すると、テレコム信号強度光検出器４８２
は複式ソケット４０４を介して光ファイバスイッチ４００に入来する光通信波長
の光を先ず受け取って、光の損失又は入来光の変調低下を検出する。光ファイバ
スイッチ４００のかかる動作中、テレコム信号監視光検出器４８８とテレコム信
号強度光検出器４８２が協働して、反射スイッチングモジュール１００を通って
送られる光の特性を周期的に監視、維持する。捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂ
から２軸サーボ４５４に供給される向き信号が長期間、例えば何時間に亘ってミ
ラー面１１６を適切なアラインメントに維持することを試験が立証している。従
って、対を成すミラー面１１６の正確な光学的アラインメントが達せられた後は
、捩りセンサ１９２ａ及び１９２ｂのドリフト、温度変化、支持フレーム２２４
、またおそらくは基体２１２をも含んで反射スイッチングモジュール１００の機
械的クリープ等を補償するのに、頻度のかなり低い調整で済む。
【００９４】 ８５０ｎｍの光源４２２から供給されるアラインメント光を検出するもう一つ
の手法においては、二色性ミラー４８６２ｊとそれに随伴する光検出器４８４及
び４８４を、図２６ｂに示す複合サンドイッチ光検出器で置き換えることができ
る。同図に示す複合サンドイッチ光検出器はシリコン光検出器４９２を、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ）又はインジウム・ガリウム・砒素化合物（ＩｎＧａＡｓ）光検出
器等の長波長光検出器４９４上に取り付けたものである。複合サンドイッチ光検
出器は短いアラインメント波長を、シリコン光検出器４９２で吸収する。だが、
光通信光の長波長はシリコン光検出器４９２を事実上、減衰せずに通り、長波長
光検出器４９４で吸収される。複合サンドイッチ光検出器を用いると、これ等二
信号は完全に分離される。ＩｎＧａＡｓ光検出器を第二Ｇｅ光検出器で置き換え
て長波長光を検出することができるが、ＩｎＧａＡｓ光検出器より感度が低下す
る。だが、アラインメントのため８５０ｎｍ光を用いることに付随して、方向性
カプラ４２４が多モードデバイスとなって光ファイバ１０６に繋がれ、また光フ
ァイバ１０６から外される光の部分が時間に対して変化すると云う困難がある。
【００９５】 対を成すミラー面１１６の正確な光学的アラインメントを用いるため８５０ｎ
ｍ光を用いることに付随する困難を回避するため、光源４２２から光通信波長の
光、例えば１３１０Å又は１５５０Åを供給することができ、適切である。これ
等の波長の光は廉価なｖｃｓｅｌｌにより得られる。ｖｃｓｅｌｌはかかる光の
高価なレーザ源の正確な波長又は安定性に欠けるが、対を成すミラー面１１６の
光学的アラインメントを得るのに、レーザ源が提供する精度と安定性は必要とさ
れない。光通信波長の光を用いることには、アラインメント光検出器４８４を省
くことができること、及び方向性カプラ４２４の結合係数が８５０ｎｍ光にもの
より高く、安定であると云う利点が有る。従って、ｖｃｓｅｌｌでは光学的アラ
インメントを得るのに、８５０ｎｍ光より少ない光と出力で済む。
【００９６】 各対を成すミラー面１１６の初期光学的アラインメントが光源４２２に対して
光通信波長の光を発生する高価なレーザの使用を要するなら、１ｘＮ光スイッチ
を用いて方向性カプラ４２４間でその源のコストを分担させても良い。かかる１
ｘＮ光スイッチは全ポートカード４０６に光を供給するため、極めて大きくなろ
う。或いはまた、信頼性の向上のため、光ファイバスイッチ４００がより小さい
１ｘＮ光スイッチを持つ数個のかかる光通信レーザを備え、その各々が一つのポ
ートカード４０６に備わる方向性カプラ４２４のみに光を供給するようにしても
良い。
【００９７】光学的ビームアラインメント 光ファイバスイッチ４００を通信ネットワークに含ませると、信頼性及び利用
可能度が極端に重要になる。従って、ミラー面１１６が常に２軸サーボの制御下
にあること、反射スイッチングモジュール１００を介して光を一つの光ファイバ
１０６から他の光ファイバ１０６に結合する接続の初期形成が正確であること、
そして接続の持続中に結合の特性が維持されることが極めて重要になる。図２６
及び２６ａに関して前記したように、全てのポートカード４０６には、光ファイ
バスイッチ４００に入来する光、又は光源４２２の一つが発生する光に対する各
対のミラー面１１６の正確なアラインメントを監視する能力が有る。
【００９８】 光ファイバスイッチ４００はポートカード４０６のこの能力を利用して各対の
ミラー面１１６の光学的アラインメントを容易にするため、反射スイッチングモ
ジュール１００に接続された各対の光ファイバ１０６間の結合特性を監視する。
その結合特性を監視するのに、光ファイバスイッチ４００は一対内の各ミラー面
１１６をルックアップ４５２内に記憶された向き信号値により特定された向きか
ら僅かに傾ける、即ち両ミラー面１１６をディザ（錯乱）させると同時に、これ
等二つの光ファイバ１０６間に結合される光ビーム１０８の強度を監視する。一
般に、二つの光ファイバ１０６間に結合される光ビーム１０８の強度を監視する
には、光ファイバスイッチ４００に備わるポートカード４０６少なくとも３６個
中、二つのポートカードが同位であることを要するから、その工程は図２６に示
した監視プロセッサ４３６により少なくとも管理されなければならない。従って
、一対のミラー面１１６の光学的アラインメントが必要又は有用なときは何時で
も、関わりのあるポートカード４０６の各々に備わるＤＳＰ４６５（図２７ｂ）
に監視プロセッサ４３６が適宜の指令を、データ通信リンク４３８と、ポートカ
ード４０６の各々に備わるＲＳ２３２ポート５０２を介して送る。監視プロセッ
サ４３６が送る指令により、２軸サーボ４５４に備わる二つのＤＡＣ４６７にＤ
ＳＰ４６５が座標データを送り、これが、その向きを２軸サーボ４５４が制御す
るミラー面１１６を僅かに傾ける。この向きの変化により出光ファイバ１０６に
随伴するレンズ１１２上の光ビーム１０８の入射が変化するから、随伴する光フ
ァイバ１０６に結合される光の量が変化する。光ファイバ１０６に結合されるこ
の光の変化は、出光が通る方向性カプラ４２４を通して、そのポートカード４０
６に備わる光検出器４２６に結合される。この光の変化の検出を可能にするため
、図２７ｂに示すように、光検出器４２６に連結されたアナログ−ディジタル変
換器（ＡＤＣ）５０４からの光強度を、ＤＳＰ４６５が実行するコンピュータプ
ログラムが獲得する。ポートカード４０６上のＤＳＰ４６５又は監視プロセッサ
４３６又は両方の光ファイバスイッチ４００がこの光強度データを解析して、光
ビーム１０８を二つの光ファイバ１０６間に結合に結合させるための二つのミラ
ー面１１６の正確なアラインメントを行わせる。
【００９９】 ミラー面１１６の正確な光学的アラインメントが完了した後、入り光ファイバ
１０６からの光が反射スイッチングモジュール１００を介して適切な出光ファイ
バ１０６に結合されていることを光ファイバスイッチ４００が、入り光ビーム１
０８が最初に入射するミラー面１１６のみをディザさせることにより確認する。
光を一特定対の光ファイバ１０６間に結合するため反射スイッチングモジュール
１００のアラインメントが適切に成されていれば、この特定のミラー面１１６を
ディザさせることにより生じた、入り光ビーム１０８からの変調は他のどの光フ
ァイバ１０６にではなく、上記の正しい出光ファイバ１０６にのみ現れなければ
ならない。
【０１００】 上記のようにミラー面１１６対の光学的アラインメントが完了し、入り光が反
射スイッチングモジュール１００を介して適切な光ファイバ１０６に結合されて
いることが確認された後、光ファイバスイッチ４００がミラー面１１６の向きを
ディザさせる能力を用いて、結合の特性を周期的に監視（検査）する。監視プロ
セッサ４３６により実行されるコンピュータプログラムが適宜、このようにして
収集された角座標を用いてルックアップ４５２に記憶の角座標データを更新し、
またかかるデータのログを貯蔵し、それにより光ファイバスイッチ４００の長期
信頼性分析ができるようにしても良い。
【０１０１】産業上の利用可能性 図２８ａに、収束ブロック１５２と光ファイバコリメータ組立体１３４の代わ
りに側１０２ａ及び１０２ｂで用いられ、光ファイバ１０６を受容・固定する他
の具体例構造を示す。図２８ａに示された構造では、シリコンから微細加工され
た固定板６０２が光ファイバ１０６を固定している。シリコンから微細加工され
た調整板６０４を突き出た光ファイバ１０６の端部１０４を左右及び上下にこの
調整板６０４が調整できるようにし、次いでこれ等の端部１０４を調整位置に固
定している。固定板６０２を、ボッシュ強ＲＩＥ法を用いて１．０〜２．０ｍｍ
厚のシリコンをエッチングして形成された一配列の穴６０６が貫通している。こ
れ等の穴６０６は径が光ファイバ１０６より僅か数ミクロン大きい、通常の光フ
ァイバ１０６の外径にマッチする１００〜１２５ミクロンである。固定板６０２
が１．０〜２．０ｍｍより厚くなければならない場合には、二つ又はそれ以上の
板を並置し、Ｖ溝とロッドを用いて動的に位置合わせする。位置合わせの後、二
つ又はそれ以上の並置固定板６０２を接着する。
【０１０２】 穴６０６は光ファイバ１０６を互いに、数ミクロン以内の正確度で位置決めす
る。穴６０６の深さ：径比を高く、例えば１０：１以上とすることにより、光フ
ァイバ１０６を長さ方向に固定することが容易になる。異方性エッチングを用い
て固定板６０２の一方の側に、図２８ａに一つだけ示すピラミッド形状の入り口
を形成すると、光ファイバ１０６の穴６０６への挿入が容易になる。
【０１０３】 穴６０６は直円筒として形成されて良いが、図２８ｂに示すように複雑な円筒
状輪郭を有するようにしても良い。穴６０６はＲＩＥ又は湿式エッチングで形成
され、カンチレバー６１２が穴６０６内に突出する輪郭を提供するようにする。
カンチレバー６１２の穴６０６残部に対する位置は、光ファイバ１０６が挿入さ
れると、カンチレバー６１２が僅かに曲がるようになる位置である。このように
して、カンチレバー６１２は光ファイバ１０６を穴６０６の壁に強固に保持する
と共に、光ファイバ１０６が穴６０６の長さに沿って摺動できるようにしている
。穴６０６に他のより複雑な構造を組み込ませて、穴６０６に対し光ファイバ１
０６を固定するようにしても良い。例えば、各穴６０６の一部に図２８ｂに示す
ような輪郭を形成させると共に、残部が固定板６０２の対向側から位置合わせし
てエッチングされ、直円筒として成形されるようにしても良い。
【０１０４】 固定板６０２が製作された後、光ファイバ１０６を全ての穴６０６に挿入し、
全光ファイバ１０６が固定板６０２から数ミリ、例えば０．５〜３．０ｍｍ、等
しく突出するようにする。このように光ファイバ１０６を固定板６０２から突出
させと、光ファイバ１０６は容易に曲がる。全光ファイバ１０６を組み立て中に
確実に等しく突出させるには、光ファイバ１０６の端部を止め金具に押しつけれ
ば良い。光ファイバ１０６は接着又ははんだ付けにより固定板６０２に固定され
るようにしても良く、カンチレバー６１２と摩擦係合により単に保持されるよう
にしても良い。
【０１０５】 調整板６０４には図２８ｃが最も良く示すように、ボッシュ強ＲＩＥ法を用い
て１．０〜２．０ｍｍ厚のシリコンを通してエッチングして形成させた一配列の
ＸＹマイクロ段ステージ６２２が備わる。各マイクロステージ６２２には、固定
板６０２を通って突出する光ファイバ１０６の端部１０４を受容するに適した穴
６２４が備わる。調整板６０４を貫通する穴６２４間の間隔は固定板６０２を貫
通するものと等しく、穴６２４は図２８ｂに示した輪郭を有しても良い。各光フ
ァイバ１０６穴６２４に滑合している。
【０１０６】 図２９に、調整板６０４に備わるＸＹマイクロ段ステージ６２２の一つを詳細
に示す。同様な一体シリコンＸＹステージが１９９９年１月１９日発行の米国特
許第５８６１５４９号（以下、５４９特許）に記載されている。図２９ａは、マ
イクロステージ６２２がＲＩＥエッチングを用いてシリコン基体から一体に形成
されることを示す。ＸＹマイクロステージ６２２を囲む外側ベース６３２が、Ｒ
ｅｖ．ＳＣＩ，Ｉｎｓｔｒｕｍ．，５９，ｐ．６７，１９８８でＴｅａｇｕｅ
ｅｔ ａｌが記載している形式の４個の撓み体６３６に連結されている。４個の
類似する撓み体６４２がＹ軸ステージ６３４をＸ軸ステージ６４４に連結してい
る。撓み体６３６及び６４２は準撓み形式のもので、従って穴６２４に対して想
定されるＸＹ運動のため適切に伸びる。ＸＹマイクロステージ６２２は光ファイ
バ１０６の端部１０４を小距離だけ移動させ、位置付けし、撓み体６３６及び６
４２に不当な応力が掛からないようにする能力が有ればよい。撓み体６３６及び
６４２に対して、５４９特許に記載されているような他の構成も用いることがで
きる。
【０１０７】 ＸＹマイクロステージ６２２はアクチュエータを有さず、Ｙ軸ステージ６３４
を外側ベース６３２に対して金属、例えば金、コバール（ｋｏｖａｒ）、タング
ステン、モリブデン、リボン又はワイヤリンケージ６５２で固定しても良い。同
様に、Ｙ軸ステージ６３４に対して、Ｘ軸ステージ６４４も金属リボン又はワイ
ヤリンケージ６５４で固定しても良い。リンケージ６５２及び６５４に対しては
、熱膨張係数がシリコンのものと同じ、又はそれに近い材料が選ばれる。だが、
リンケージ６５２及び６５４が例えば１００ミクロンと短ければ、たとえシリコ
ンと金属（例えばアルミ）間の差熱膨張係数が２０ｐｐｍでも、外側ベース６３
２に対するＸ軸ステージ６４４の動きは約２０Å／℃に過ぎないものとなろう。
アルミ以外の金属では、熱安定度が更に高くなる。
【０１０８】 ＸＹマイクロステージ６２２を調整する場合、リンケージ６５２及び６５４を
先ず、Ｙ軸ステージ６３４とＸ軸ステージ６４４にそれぞれ接着する。光ファイ
バ１０６の端部１０４を顕微鏡で見ながら金属リンケージ６５２及び６５４を同
時に引っ張ることにより、Ｘ軸ステージ６４４をＸ及びＹ両軸に沿って移動させ
、端部１０４を特定位置に位置付けることができる。Ｘ軸ステージ６４４が移動
して端部１０４が適切に位置付けられたら、リンケージ６５２及び６５４を接着
又はスポット溶接して固定する。
【０１０９】 ＸＹマイクロステージ６２２に図２９Ｃに示すレバー６２２が備わり、Ｘ軸ス
テージ６４４の動きをＸＹマイクロステージ６２２の遠位端６６４の動きに比べ
て少なくしても良い。同図に示すＸＹマイクロステージ６２２においては、ステ
ージ６３４及び６４４をエッチングで形成して、Ｙ軸ステージ６３４から片持ち
梁風に突き出たレバー６２２を得る。リンケージ６５４を先ず、Ｘ軸ステージ６
４４とレバー６２２の両方に接着する。同様のリンケージ６６６をレバー６２２
の、Ｙ軸ステージ６３４との接合部より遠位の端部に固定する。Ｘ軸ステージ６
４４が移動して端部１０４を適切に位置付けたら、前と同様にリンケージ６６６
をＹ軸ステージ６３４に接着又はスポット溶接する。或いはまた、図２９ｃに示
すように、リンケージ６５４をＸＹマイクロステージ６２２から省き、周知の可
撓性画鋲（プッシュピン）で置き換え、これがＸ軸ステージ６４４とＹ軸ステー
ジ６３４から突き出たレバー６２２と間をつなぐようにしても良い。可撓性画鋲
の両端を撓み体６７４で、Ｘ軸ステージ６４４とレバー６２２にそれぞれ連結す
る。図２９ｃに示したＸＹマイクロステージ６２２の具体例はリンケージ６６６
を一つ必要とするだけで、光ファイバ１０６の端部１０４がその特定位置にある
ときＸ軸ステージ６４４を固定するものである。更に、可撓性プッシュピン６７
２はＸ軸ステージ６４４を押すことも、引くこともできるから、Ｘ軸ステージ６
４４の動きは双方向となっている。
【０１１０】 レバー６２２に関する上の記載はＸ軸ステージ６４４のＸ軸移動のみに向けら
れたが、同様のレバーを外側ベース６３２に組み込んで、外側ベース６３２に対
してＹ軸ステージ６３４とＸ軸ステージ６４４をＹ軸移動させ得ることが直ちに
明白である。
【０１１１】 上記のように、ＸＹマイクロステージ６２２によれば、光ファイバ１０６の端
部１０４をそのＸ及びＹ軸に沿って固定、且つ調整することができる。だが、光
ファイバ１０６の端部１０４に対してレンズ１１２の焦点を適宜合わすには、端
部１０４又はレンズ１１２の何れかを軸線１４４に沿って相対移動させることも
必要になる。光ファイバ１０６の端部１０４とレンズ１１２間の離隔距離の調整
は、種々の方法で行うことができる。Ｂｒｉｇｈｔ，ｅｔ ａｌ．，ＳＰＩＥ
Ｐｒｏｃ．，ｖｏｌ．２６８７，ｐ．３４には、ピストン様に移動するポリシリ
コンミラーが記載されている。このミラーは基体上に製作され、基体に対して直
角に静電的変位が可能なものである。
【０１１２】 図３０ａに、ＲＩＥエッチングを用いてＳＯＩウェーハから微細加工され、基
体上に製作され、基体に対して直角に軸線１４４に沿って静電的変位が可能な平
凸レンズ１１２を示す。レンズ１１２を軸線１４４に沿って静電的に変位させる
ため、図３０ｂに示しようにレンズ１１２をウェーハ１６２の囲繞デバイスシリ
コン層１６６側から３つのＶ字状撓み体６８２で支える。各々がレンズ１１２の
周囲に一部かかる撓み体６８２の一端が囲繞デバイスシリコン層１６６に連結さ
れ、他端がレンズ１１２に連結されている。図３０ａでレンズ１１２の右側に配
置され、ウェーハ１６２から電気的に絶縁された偏向電極６８４を除いて、組立
体は全て一つの一体シリコン構造として作られている。電位を電極６８４とデバ
イスシリコン層１６６間に印加することにより電極６８４と撓み体６８２及びレ
ンズ１１２間に創生される静電引力がレンズ１１２を軸線１４４に沿い電極６８
４に向かって引っ張る。
【０１１３】 ＩＲ光ファイバ送信に適したシリコンレンズは商業的に入手可能であり、この
発明で用いるのに適したもとにすることができる。従って、小型の商業的入手可
能マイクロレンズを、撓み体６８２が支持する薄膜にエッチングで形成した空洞
に設置すれば良い。或いはまた、撓み体６８２が形成される間に、ＲＩＥを用い
てレンズ１１２を形成することもできる。他の代替方法は、先ずレンズ１１２を
ダイヤモンドで旋削し、次いでそれをエッチングから保護しながら、ＲＩＥを用
いて撓み体６８２を形成する。更に他の代替方法は、先ず、レンズ１１２が形成
される部分を保護しながらＲＩＥを用いて撓み体６８２を形成し、次いでレンズ
をダイヤモンド旋削する。これ等の方法によりレンズ１１２と撓み体６８２が形
成されたら、下にあるウェーハ１６２を異方性エッチングで除去して酸化シリコ
ン増を露出させる。このようにして製作されたレンズ１１２の裏側は、光学的に
平坦である。静電駆動の代わりに、レンズ１１２を軸線に沿って電磁的に移動さ
せることもできる。図３０ｃに示しように、図３０ａの例でレンズ１１２に近接
して配置された電極６８４を、レンズ１１２の軸線１４４に平行な磁場で配向さ
れる永久磁石６９２で置き換える。また、コイル６９４がレンズ１１２を取り囲
む。コイル６９４からの通電リード線は撓み体６８２を好ましくは対称的に介し
て引き出されてデバイスシリコン層１６６に至り、レンズ１１２の線形変位を確
実にする。コイル６９４に流される電流の向きにより、レンズ１１２は光ファイ
バ１０６の端部１０４に向かって、又はから離れる方向に移動する。
【０１１４】 光ファイバスイッチ４００の多くの通信適用例において、光ファイバスイッチ
４００に到達する光は、通常集積回路チップ形式であるルーチング波長デマルチ
プレクサを既に通ってきている。ルーチング波長デマルチプレクサを製造するの
にかかるかなりのコストは、その平面回路から出光ファイバまでの接続のもので
あることが多い。前記光ファイバスイッチ４００の反射スイッチングモジュール
１００が適切に構成されていれば、ルーチング波長デマルチプレクサと光ファイ
バ間を接続することは不要になるルーチング波長デマルチプレクサからの出光ビ
ームを自由空間で反射スイッチングモジュール１００のレンズ、即ち反射防止膜
を備えたレンズ１１２に単に連結すればよい。
【０１１５】 図３１に、ルーチング波長デマルチプレクサ７０２にデマルチプレクス化平面
導波管７０４が数個備わる構成を示す。このデマルチプレクス化平面導波管７０
４では、光ビーム１０８をそれに面するレンズ１１２に向かって放射し、それに
よりルーチング波長デマルチプレクサ７０２を光ファイバに連結する必要を回避
している。デマルチプレクス化平面導波管７０４を保持するルーチング波長デマ
ルチプレクサ７０２の基体７０６がレンズ１１２に近接して配置され、入り光ビ
ーム１０８を反射スイッチングモジュール１００に供給するようにしても良い。
同様に、出光ビーム１０８が反射スイッチングモジュール１００を離れるところ
で、レンズ１１２は光ビーム１０８を直接デマルチプレクス化平面導波管７０４
に連結し、そこから光ビームが一つ又は数個の出光ファイバに多重化されるよう
にしても良い。波長変換器と共に用いられる収束ブロック１５２に余分の入力及
び出力穴１５４を設けることにより、光ファイバスイッチ４００は、光ファイバ
スイッチ４００に連結された光ファイバ１０６何れかから受け取る光に対しても
波長変調を行うことができる。
【０１１６】 以上本発明を現在のところ好ましい実施例に付いて述べてきたが、かかる開示
は純粋に例示的であり、限定的に解釈されるべきでないことが理解されるべきで
ある。従って、発明の精神と範囲を逸脱せず、発明の種々の変更、集成及び／又
は代替的用途が、以上の開示を読了した当業者に確実に示唆されよう。従って、
以下に記載の請求項は、本発明の真の精神及び範囲に入る全ての変更、修正又は
代替を包括するものと解釈されるよう意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の提案に係る３段式完全非閉塞光ファイバスイッチを示すブロック図
である。
【図２】 本発明による台形状自由空間集光ＮｘＮ反射スイッチングモジュールを通して
の光ビームの伝搬を示す平面図光線追跡図である。
【図３】 本発明による図２に示した台形状自由空間集光ＮｘＮ反射スイッチングモジュ
ールの側Ａ及びＢ間を伝搬する単一光ビームを示す平面又は立面概略図である。
【図４ａ】 本発明による代替的実施態様である矩形状自由空間集光ＮｘＮ反射スイッチン
グモジュールを通しての光ビームの伝搬を示す斜視図光線追跡図である。
【図４ｂ】 本発明による図４ａに示した矩形状反射スイッチングモジュールを通しての収
束光ビームの伝搬を示す平面図光線追跡図である。
【図５】 本発明による多角形状自由空間集光ＮｘＮ反射スイッチングモジュールを通し
ての光ビームの伝搬を示す平面図光線追跡図である。
【図６】 任意に選ばれた光ファイバの対間に光ビームが連結されるようにした、本発明
による台形状自由空間集光反射スイッチングモジュールを通しての光ビームの伝
搬を示す平面図光線追跡図である。
【図７】 図５に示したＮｘＮ反射スイッチングモジュールよりコンパクトである、本発
明による他の台形状自由空間集光ＮｘＮ反射スイッチングモジュールを通しての
光ビームの伝搬を示す平面図光線追跡図である。
【図８ａ】 ＮｘＮ反射スイッチングモジュールに用いるに適した、より好ましい円柱形状
の微小レンズを示す立面図である。
【図８ｂ】 レンズとファイバ間の間隔を狭くできるようにした、ＮｘＮ反射スイッチング
モジュールに用いるに適した微小レンズを示す立面図である。
【図９】 テーパー状の光ファイバコリメータ組立体を受容する、図７に示したＮｘＮ反
射スイッチングモジュールの側Ａ及び側Ｂの両方に備わるブロックを示す部分断
面立面図である。
【図１０】 テーパー状光ファイバコリメータ組立体を受容する、図９に示したブロックを
示す部分断面平面図である。
【図１１】 光ファイバの二重対により運ばれる光を同時に切り換えるＮｘＮ反射スイッチ
ングモジュールに用いるに適した微小レンズを示す部分断面立面図である。
【図１２】 捩りスキャナを製作するのに用いられる優先形式のシリコンウェーハ基体を示
す立面図である。
【図１３】 図２、４ａ、４ｂ、５、６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
に用いるのに特に適した二次元静電付勢捩りスキャナを示す平面図である。
【図１４】 図１３の線１１−１１に沿って取った、捩りスキャナに用いられる捩り撓みヒ
ンジを示す拡大平面図である。
【図１５】 電極が付着された絶縁性基体上に配設された捩りスキャナであって、光ビーム
がデバイス層の裏側に位置付けられたミラー面から反射して出るところを示す概
略的断面立面図である。
【図１５ａ、図１５ｂ】 図１５の線１５ａ／１５ｂ−１５ａ／１５ｂに沿って取った絶縁性基体の一部
と電極の代替的平面図である。
【１６ａ】 図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
に用いるに適した捩りスキャナのストリップを示す立面図である。
【図１６ｂ】 捩りスキャナの直隣接ストリップを重ね合わせて、直隣接ストリップ間の水平
距離を少なくするのを示す、図１６ａの線１６ａ−１６ｂに沿って取った断面平
面図である。
【図１６ｃ】 図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
に用いるに適した捩りスキャナストリップの優先例を示す立面図である。
【１６ｄ】 図１６ｃの線１６ｄ−１６ｄに沿って取った捩りスキャナの優先ストリップ例
を示す断面平面図である。
【図１６ｅ】 図１６ｃに示した捩りスキャナのストリップの並びを示す、図１６ａの線１６
ｅ−１６ｅに沿って取った断面平面図である。
【図１７ａ】 図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
において光ファイバがより密に配置されるようにした、捩りスキャナの縦オフセ
ット（喰違い）ストリップを示す平面図である。
【図１７ｂ】 捩りスキャナの全てがストリップでではなく、単一一体アレイとして製作され
る場合に用いることができる、捩りスキャナの行と列を喰違わせて、より密に充
填するのを示す平面図である。
【図１８ａ】 外側捩り撓みヒンジがスキャナの外枠に対して筋かいに向き付けされている、
代替的実施態様である捩りスキャナを示す平面図である。
【図１８ｂ】 図１８ａに示す形式である捩りスキャナをアレイにしたものを示す平面図であ
る。
【図１９ａ】 スキャナの非方形ミラー板の対角線に沿って内側捩り撓みヒンジが向き付けら
れるようにした捩りスキャナの他の実施態様を示す平面図である。
【図１９ｂ】 図１９ａに示す捩りスキャナの実施態様であって、捩り撓みヒンジの両対がシ
リコンの結晶軸に対して適切に向き付けられて、その内部に捩りセンサが最適の
特性を有して製作されるようにしたものを示す平面図である。
【図２０ａ】 図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
に含めるのに適した、図１８ａに示す捩りスキャナの密配置を示す立面図である
。
【図２０ｂ】 図２、４ａ、４ｂ、５，６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
に含めるのに適した、図１９ａに示す捩りスキャナの密配置を示す立面図である
。
【図２１】 基体に固定される捩りスキャナの代替的実施態様ストリップであって、またミラ
ーストリップを保持し、コリメータレンズと光ファイバの端部とが捩りスキャナ
上のミラー面に近接して位置付けられるようにしたものを示す概略的断面立面図
である。
【図２２ａ】 基体に密着させた捩りスキャナ・フリップチップのストリップの前立面図であ
る。
【図２２ｂ】 図２２ａの線２２ｂ−２２ｂに沿って取った、基体に密着させた捩りスキャナ
・フリップチップのストリップの断面側立面図である。
【図２２ｃ】 図２２ａの線２２ｃ−２２ｃに沿って取った、基体に密着させたフリップチッ
プである捩りスキャナのストリップの上面図である。
【図２２ｄ】 通路が形成されたシリコン基体に密着させた捩りスキャナ・フリップチップの
ストリップの断面側立面図である。
【図２３】 そのミラー面を囲繞する捩りスキャナの複数部分からの光の散乱を示す光線追
跡図である。
【図２４】 図２、４ａ、４ｂ、５、６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
を示すシステム水準ブロック図である。
【図２５】 本発明によるモジュラ光ファイバスイッチを示す斜視図である。
【図２６】 ポートカードと反射スイッチングモジュールとを備えるようにした図２５のモ
ジュラ光ファイバスイッチの総合ブロック図である。
【図２６ａ】 反射スイッチングモジュールに備わる一対のミラーを正確に向き付ける光アラ
インメントサーボに用い得る光検出器の一実施態様を示す図である。
【図２６ｂ】 反射スイッチングモジュールに備わる一対のミラーを正確に向き付ける光アラ
インメントサーボに用い得る光複合検出器を示す図である。
【図２７ａ】 図２、４ａ、４ｂ、５、６及び７に示したような反射スイッチングモジュール
の一つである、図２５に示すモジュラ光ファイバスイッチに備わる反射スイッチ
ングモジュールが備えるミラーの正確なアラインメントを確実にするサーボシス
テムを示すブロック図である。
【図２７ｂ】 図２７ａに示すサーボシステムに備わる２軸サーボのＸ軸又はＹ軸チャネルを
示すブロック図である。
【図２８ａ】 光ファイバのアレイを受容、固定する代替的実施態様に係る複板（プレート）
構造を示す部分断面立面図である。
【図２８ｂ】 図２８ａの線２８−２８ｂに沿って取った、プレートの一方を通って形成され
る一形式の穴の輪郭を示す立面図である。
【図２８ｃ】 図２８ａの線２８−２８ｂに沿って取った、プレートの一方を通って形成され
るＸＹマイクロステージのアレイを示す立面図である。
【図２９ａ】 図２８ｃの線２９ａ−２９ａに沿って取った、ＸＹマイクロステージを示す立
面図である。
【図２９ｂ、図２９ｃ】 図２９ａの線２９ｂ／２９ｃ−２９ｂ／２９ｃに沿って取った、他の実施態様
のＸＹマイクロステージの一部を示す立面図である。
【図３０ａ】 シリコン基体から微細加工されたものであって、静電的に付勢されて、その軸
線に沿って動くレンズを示す部分断面図である。
【図３０ｂ】 図３０ａの線３０ｂ−３０ｂに沿って取った、シリコン微細加工レンズを示す
立面図である。
【図３０ｃ】 図３０ａに示すもの同様、シリコン基体から微細加工されたものであって、電
磁的に付勢されて、その軸線に沿って動くレンズの部分断面図である。
【図３１】 ルーチング（ルート割当）波長デマルチプレクサから光ビームが、図２、４ａ
、４ｂ、５、６及び７に示したような反射スイッチングモジュールの一つに直接
連結されるところを示す側面図である。
【符号の説明】
５２ａｉ（ｉ＝１，２・・・３２）、５２ｂ ・・・・・・・・・３２ｘ６４光スイッチングアレイ ５４ａｎ、５４ｂ・・・・・・・・・入力／出力光ファイバ ５６ａ１，ｍ、５６ｂ１・・・・・・光ファイバ ５８ｊ・・・・・・・・・・・・・・３２ｘ３２光スイッチングアレイ １００・・・・・・・・・・・・・・反射スイッチングモジュール １０２ａ、１０２１ｂ・・・・・・・側 １０４・・・・・・・・・・・・・・端部 １０６・・・・・・・・・・・・・・光ファイバ １１２・・・・・・・・・・・・・・レンズ １０８・・・・・・・・・・・・・・光ビーム １１６ａ、１１６ｂ・・・・・・・・ミラー面 １１８ａ、１１８ｂ・・・・・・・・セット １２０・・・・・・・・・・・・・・ミラー １２２ｂ、１２２ｂ・・・・・・・・点 １３２・・・・・・・・・・・・・・面 １３４・・・・・・・・・・・・・・光ファイバコリメータ組立体 １３６・・・・・・・・・・・・・・面 １３８・・・・・・・・・・・・・・面 １４２・・・・・・・・・・・・・・凸面 １４４・・・・・・・・・・・・・・軸線 １４６・・・・・・・・・・・・・・フェルール １５２・・・・・・・・・・・・・・収束ブロック １５４・・・・・・・・・・・・・・穴 １６２・・・・・・・・・・・・・・ウェーハ １６４・・・・・・・・・・・・・・二酸化シリコン層 １６６・・・・・・・・・・・・・・単結晶シリコン層、デバイスシリコン層 １６８・・・・・・・・・・・・・・単結晶シリコン層、ハンドルシリコン層 １６９・・・・・・・・・・・・・・表側 １７０・・・・・・・・・・・・・・裏側 １７２・・・・・・・・・・・・・・捩りスキャナ １７４・・・・・・・・・・・・・・外側基準フレーム １７６・・・・・・・・・・・・・・捩り撓みヒンジ １７８・・・・・・・・・・・・・・内側移動フレーム １８２・・・・・・・・・・・・・・捩り撓みヒンジ １８４・・・・・・・・・・・・・・プレート １９２ａ、１９２ｂ・・・・・・・・捩りセンサ １９４ａ、１９４ｂ・・・・・・・・センサ電流パッド １９６・・・・・・・・・・・・・・蛇行金属導体 １９８ａ、１９８ｂ・・・・・・・・内側ヒンジセンサパッド ２０２ａ、２０２ｂ・・・・・・・・内側ヒンジセンサパッド ２０４・・・・・・・・・・・・・・溝 ２１２・・・・・・・・・・・・・・基体（基板） ２１４・・・・・・・・・・・・・・電極 ２１６・・・・・・・・・・・・・・空洞 ２１８・・・・・・・・・・・・・・強化リブ ２１９・・・・・・・・・・・・・・電気絶縁性材料 ２２０・・・・・・・・・・・・・・穴 ２２２・・・・・・・・・・・・・・ストップ ２２４・・・・・・・・・・・・・・支持フレーム ２２６・・・・・・・・・・・・・・リボンケーブル ２２８・・・・・・・・・・・・・・リード線 ２３２・・・・・・・・・・・・・・曲線 ２３６ａ、２３６ｂ・・・・・・・・回転軸 ２４２・・・・・・・・・・・・・・ベース ２４４・・・・・・・・・・・・・・Ｘ軸、Ｙ軸 ２４６・・・・・・・・・・・・・・矩形形状フィールド ２６２・・・・・・・・・・・・・・ミラーストリップ ２６４・・・・・・・・・・・・・・ビーム折返し・偏向組立体 ２７２・・・・・・・・・・・・・・空洞 ２７６・・・・・・・・・・・・・・はんだバンプ ２８２・・・・・・・・・・・・・・通路 ２８４・・・・・・・・・・・・・・酸化物層 ２８６・・・・・・・・・・・・・・ポリシリコン層 ２８８・・・・・・・・・・・・・・リング ２９２・・・・・・・・・・・・・・エラストマ層 ２９４・・・・・・・・・・・・・・ポリイミド＋銅層 ２９８・・・・・・・・・・・・・・バンプ ３０２・・・・・・・・・・・・・・側 ３０４・・・・・・・・・・・・・・薄膜 ３１２・・・・・・・・・・・・・・反射防止層 ３５２・・・・・・・・・・・・・・環境ハウジング ３５３・・・・・・・・・・・・・・非飽和マイクロドライヤ ３５４・・・・・・・・・・・・・・壁 ３５６・・・・・・・・・・・・・・通電フィードスルー ４００・・・・・・・・・・・・・・光ファイバスイッチ ４０２・・・・・・・・・・・・・・ラック ４０４・・・・・・・・・・・・・・複式ソケット ４０６・・・・・・・・・・・・・・ポートカード ４１２、４１４・・・・・・・・・・破線 ４２２・・・・・・・・・・・・・・光源 ４２４・・・・・・・・・・・・・・方向性カプラ ４２６・・・・・・・・・・・・・・光検出器 ４３２・・・・・・・・・・・・・・駆動・感知・制御エレクトロニクス ４３６・・・・・・・・・・・・・・監視プロセッサ ４３８・・・・・・・・・・・・・・データ通信リンク ４４２・・・・・・・・・・・・・・コネクタ ４５２・・・・・・・・・・・・・・ルックアップ（テーブル） ４５４・・・・・・・・・・・・・・２軸（デュアル）サーボ ４６２・・・・・・・・・・・・・・電流源 ４６３・・・・・・・・・・・・・・計測増幅器 ４６４・・・・・・・・・・・・・・エラー増幅器 ４６５・・・・・・・・・・・・・・ＤＳＰ ４６６・・・・・・・・・・・・・・ＲＡＭ ４６７・・・・・・・・・・・・・・ＤＡＣ ４７２・・・・・・・・・・・・・・積分回路 ４６３・・・・・・・・・・・・・・増幅器 ４７４・・・・・・・・・・・・・・抵抗 ４７５・・・・・・・・・・・・・・コンデンサ ４７６ａ、４７６ｂ・・・・・・・・加算増幅器 ４７７・・・・・・・・・・・・・・反転増幅器 ４７８・・・・・・・・・・・・・・高電圧増幅器 ４８２・・・・・・・・・・・・・・テレコム信号強度光検出器 ４８４・・・・・・・・・・・・・・アラインメント光検出器 ４８６・・・・・・・・・・・・・・二色性ミラー ４８８・・・・・・・・・・・・・・テレコム信号監視光検出器 ４９２・・・・・・・・・・・・・・シリコン光検出器 ４９４・・・・・・・・・・・・・・長波長光検出器 ５０２・・・・・・・・・・・・・・ＲＳ２３２ポート ５０４・・・・・・・・・・・・・・アナログ−ディジタル変換器（ＤＡＣ） ６０２・・・・・・・・・・・・・・固定板 ６０４・・・・・・・・・・・・・・調整板 ６０６・・・・・・・・・・・・・・穴 ６０８・・・・・・・・・・・・・・入り口 ６１２・・・・・・・・・・・・・・カンチレバー ６２２・・・・・・・・・・・・・・ＸＹマイクロステージ ６２４・・・・・・・・・・・・・・穴 ６３２・・・・・・・・・・・・・・外側ベース ６３４・・・・・・・・・・・・・・Ｙ軸ステージ ６３６、６４２・・・・・・・・・・撓み体 ６４４・・・・・・・・・・・・・・Ｘ軸ステージ ６５２、６５４、６６６・・・・・・リンケージ ６６４・・・・・・・・・・・・・・遠位端 ６７４、６８２・・・・・・・・・・撓み体 ６７２・・・・・・・・・・・・・・プッシュピン ６８４・・・・・・・・・・・・・・電極 ６９２・・・・・・・・・・・・・・永久磁石 ６９４・・・・・・・・・・・・・・コイル ７０２・・・・・・・・・・・・・・ルーチング波長デマルチプレクサ ７０４・・・・・・・・・・・・・・デマルチプレクサ平面導波管 ７０６・・・・・・・・・・・・・・基体（基板））
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１６日（２０００．１０．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３４】コリメータ受け器のみの配向が光ビームを収束される構成を
特徴とする請求項１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
【請求項５６】光ビームデフレクタが付勢されていないとき、それから反射
して出た光ビームが２Ｄで実質的に収束する構成を特徴とする請求項５４に記載
の光ファイバ・スイッチングモジュール。
【請求項８９】光ビームデフレクタが付勢されていないとき、それから反射
して出た光ビームが２Ｄで実質的に収束する構成を特徴とする請求項８７に記載
の光ファイバ・スイッチングモジュール。
【請求項９１】第１組と第２組の光ビームデフレクタが付勢されていないと
き、それから反射して出た光ビームが第２組又は第１組の光ビームデフレクタの
後ろに位置する点で収束する構成を特徴とする請求項８７に記載の光ファイバ・
スイッチングモジュール。
【請求項１１２】光ファイバ・スイッチングモジュールの側Ａに第１群の光
ファイバ受け器が位置し、光ファイバ・スイッチングモジュールの側Ｂに第２群
の光ファイバ受け器が位置し、側Ａは側Ｂから離間してい、第１組の光ビームデ
フレクタと第２組の光ビームデフレクタもまた互いに離間している構成を特徴と
する請求項１１１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
【請求項２１７】光ファイバ受け器に受容され得る光ファイバの端部が光ビ
ームを光ファイバの中心線に対して角度をもって放出し、それ等にそれぞれ付随
するレンズの第１の面がレンズの軸線に対して傾斜角で配向されてい、各レンズ
内で光ビームがレンズの軸線に実質的に揃うようにした構成を特徴とする請求項
１８７に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１４２，６８５ (32)優先日 平成11年７月７日(1999．7．7) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１４４，９５３ (32)優先日 平成11年７月21日(1999．7．21) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，Ｋ Ｒ (71)出願人 2305 Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａ ｒａ，ＣＡ 95054，ＵＳＡ (72)発明者 スレーター、ティモシー、ジー アメリカ合衆国カリフォルニア州94110サ ン・フランシスコ、フォルソム・ストリー ト3715 (72)発明者 ボーグマン、タイラー、エル アメリカ合衆国カリフォルニア州95088キ ャンベル、ハリソン・アベニュー401 (72)発明者 ダウニング、ジェームス、ピー アメリカ合衆国カリフォルニア州95070サ ラトガ、ジプシーヒル・ロード5084 (72)発明者 フォークナー、ジョン、エス アメリカ合衆国カリフォルニア州94301パ ロ・アルト、キングズレー・ストリート 356 (72)発明者 レズニック、グレゴリー、エイ アメリカ合衆国カリフォルニア州94566プ レサントン、ブルックツリー・ウェイ1805 (72)発明者 カルメス、サム アメリカ合衆国カリフォルニア州94040マ ウンテン・ビュー、ラサム・ストリート 2250、アプト10 (72)発明者 クラーク、スチーブン、エム アメリカ合衆国カリフォルニア州94303パ ロ・アルト、セリア・ウェイ986 (72)発明者 フォスター、ジャック、ディー アメリカ合衆国カリフォルニア州ロス・ア ルトス、レネッタ・コート、856 (72)発明者 シューマン、マーク、アール アメリカ合衆国カリフォルニア州94122サ ン・フランシスコ、ナインス・ストリート 1550−２ (72)発明者 ラマスワミ、ラジブ アメリカ合衆国ニューヨーク州10598ヨー クタウン・ハイツ、ベリー・コート2480 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AA17 AB14 AC06 AZ02 AZ08 5K002 BA02 BA06 BA21 CA21 FA01 GA07 【要約の続き】 ビーム（１０８）を光ファイバ間に連結するデフレクタ （１７２）対を正確に向き付ける。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光ファイバ・スイッチングモジュールであって、 各々がそれぞれ光ファイバの端部を受容して、固定する光ファイバ受け器の、
    自由空間光路の両端に有って互いに隔てられた第１群と第２群と、 第１群及び第２群のそれぞれ固定された光ファイバの端部に対向し、群間の光
    路に沿って配設されたレンズであって、該レンズの各々は第１群及び第２群の随
    伴光ファイバの端部に関して、光ファイバの端部から放出される光ビームが前記
    直隣接レンズを通ってこのレンズから光路を通り前記第２群又は第１群の光ファ
    イバ受け器に向かう準平行ビームとして伝搬するに配設されたレンズと、 前記両光ファイバ受け器群間の光路に沿って何れもが配設された第１組及び第
    ２組の反射光ビームデフレクタであって、該両反射光ビームデフレクタ組の各々
    は前記両光ファイバ受け器群の一方に随伴してい、それが随伴する群の光ファイ
    バと等しい数の光ビームデフレクタを有している反射光ビームデフレクタとを備
    えて成り、 前記第１又は第２組の光ビームデフレクタの各々は、 随伴光ファイバ受け器群の一つに随伴してい、 光ファイバに随伴するレンズから放出される準平行光ビームが光ビームデフレ
    クタに当り、反射されて光路を通るように光路に沿って位置付けられてい、且つ 前記光ファイバ・スイッチングモジュールに供給される駆動信号により付勢さ
    れ、随伴光ファイバから放出され、また前記第２又は第１組の光ビームデフレク
    タの選ばれた一つから反射して出る準平行光ビームを反射するように配向される
    ものであって、 それにより、一つが第一組に属する光ビームデフレクタであり、一つが第２組
    に属する光ビームデフレクタである一対の光ビームデフレクタ、が、供給される
    駆動信号により選択、配向されて、第１又は第２群の光ファイバ受け器に固定さ
    れた一つの光ファイバの端部から光路を通って伝搬し、付勢された光ビームデフ
    レクタの前記対から順次反射して出る準平行光ビームを、それが前記第１又は第
    ２群の光ファイバ受け器に固定された光ファイバに入るように、光ファイバ受け
    器の選ばれた一つに連結するように構成されて成る光ファイバ・スイッチングモ
    ジュール。
  2. 【請求項２】第１光ファイバ受け器群が光ファイバ・スイッチングモジュー
    ルの側Ａに、第２光ファイバ受け器群が光ファイバ・スイッチングモジュールの
    側Ｂに位置付けられ、側Ａは側Ｂから離間されてい、第１光ビームデフレクタ組
    と第２光ビームデフレクタ組も互いに離間されている構成を特徴とする請求項１
    に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  3. 【請求項３】側Ａと側Ｂ間の光路がＣ字状である構成を特徴とする請求項２
    に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  4. 【請求項４】側Ａと側Ｂ間の光路がＺ字状である構成を特徴とする請求項２
    に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  5. 【請求項５】側Ａと側Ｂ間の光路がＷ字状である構成を特徴とする請求項２
    に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  6. 【請求項６】前記光ビームデフレクタ組間の光路を折り返すため、両者間に
    ミラーが配設される構成を特徴とする請求項２に記載の光ファイバ・スイッチン
    グモジュール。
  7. 【請求項７】前記光ビームデフレクタ組間の光路を折り返すため、両者間に
    ミラーが配設される構成を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ・スイッチン
    グモジュール。
  8. 【請求項８】前記第１群には光ファイバ受け器が一つだけ備わり、前記第２
    群に残りの光ファイバ受け器が備わってい、上記光ファイバ受け器一つに固定さ
    れた光ファイバの端部からの光ビームを光ファイバ・スイッチングモジュールが
    、前記第２群光ファイバ受け器に固定された何れかの光ファイバの端部連結する
    構成を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  9. 【請求項９】前記光ファイバー・スイッチングモジュールに備わるレンズの
    面は各レンズの軸線に対して傾斜角で向き付けられ、光ファイバ受け器に固定さ
    れた光ファイバーの端部から、光ファイバの中心線に対して角度をもって放出さ
    れた光ビームがレンズの軸線と揃うように上記レンズ面向き付けがされる構成を
    特徴とする請求項１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  10. 【請求項１０】光ファイバ受け器の一つに固定の光ファイバにより近位して
    、直径のより小さい外面が、光ファイバ受け器の一つに固定の光ファイバからよ
    り遠位して、直径の大きい外面が、前記光ファイバー・スイッチングモジュール
    に備わるレンズに形成されている構成を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
    ・スイッチングモジュール。
  11. 【請求項１１】個々の光ファイバ受け器が円錐形状であり、光ファイバ受け
    器に固定の光ファイバに随伴したレンズを保持する個々の嵌め合い円錐形状光フ
    ァイバコリメーター組立体を受容できるようして成り、該ファイバコリメーター
    組立体が光ファイバの端部を受容、固定できるようにして成る構成を特徴とする
    請求項１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  12. 【請求項１２】光ビームが伝搬する光路を環境ハウジングが囲繞して成る構
    成を特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  13. 【請求項１３】光ファイバ・スイッチングモジュールの安定動作環境を維持
    するための温度調節を環境ハウジングが提供して成る構成を特徴とする請求項１
    ２に記載光ファイバ・スイッチングモジュール。
  14. 【請求項１４】環境ハウジングを乾性ガスが流れ、環境ハウジングを取り巻
    く大気が光ファイバ・スイッチングモジュールに入るのを防止して成る構成を特
    徴とする請求項１２に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  15. 【請求項１５】環境ハウジングが加圧されて、環境ハウジングを取り巻く大
    気が光ファイバ・スイッチングモジュールに入るのを防止して成る構成を特徴と
    する請求項１２に記載の光ファイバ・スイッチングモジュール。
  16. 【請求項１６】環境ハウジングが非飽和マイクロドライヤを備え、光ファイ
    バ・スイッチングモジュール内の結露を阻止して成る構成を特徴とする請求項１
    １２に記載光ファイバ・スイッチングモジュール。
  17. 【請求項１７】前記駆動信号が流れる電気貫通接続が環境ハウジングの壁を
    貫通して成る構成を特徴とする請求項１２に記載の光ファイバ・スイッチングモ
    ジュール。
  18. 【請求項１８】以下を構成とする光ファイバスイッチ： 光ファイバの端部を受容して固定する光ファイバ・スイッチングモジュールを
    備え、該光ファイバ・スイッチングモジュールには複数の光ビームデフレクタが
    備わり、該光ビームデフレクタはこの光ファイバー・スイッチングモジュールに
    供給された駆動信号に応答して向き付けられるべき対として選ばれて、前記光フ
    ァイバー・スイッチングモジュールに固定された一つの光ファイバの対間に光ビ
    ームを連結できるものであり、該光ファイバ・スイッチングモジュールはまた、
    各光ビームデフレクタからその向きを表す向き信号を生ずるものであり、また前
    記光ファイバ・スイッチングモジュールに前記駆動信号を供給して、該モジュー
    ルに備わる少なくとも一つの光ビームデフレクタを向き付ける少なくとも一つの
    ポートカードを備え、該ポートカードはその光ビームデフレクタが生ずる向き信
    号を受信するものであり、また該ポートカードが光ビームデフレクタの向きを特
    定するデータを受信し、これ等の受信データを光ビームデフレクタから受信する
    向き信号と比較し、上記光ファイバ・スイッチングモジュールに供給される駆動
    信号を調整して、受信信号と向き信号との差を少なくするように構成して成るも
    の。
  19. 【請求項１９】光ファイバの端部を受容して固定する光ファイバ・スイッチ
    ングモジュールを備え、該光ファイバ・スイッチングモジュールには複数の光ビ
    ームデフレクタが備わり、該光ビームデフレクタはこの光ファイバー・スイッチ
    ングモジュールに供給された駆動信号に応答して向き付けられるべき対として選
    ばれて、前記光ファイバー・スイッチングモジュールに固定された一つの光ファ
    イバの対間に光ビームを連結できるものであり、また該光ファイバ・スイッチン
    グモジュールが各光ビームデフレクタからその向きを表す向き信号を生ずるよう
    に機能して成る光ファイバスイッチを用途とするポートカードであって、 前記駆動信号を前記光ファイバ・スイッチングモジュールに供給して、それに
    備わる少なくとも一つの光ビームデフレクタを向き付ける駆動回路と、 前記光ビームデフレクタの向き付けを特定するデータと、該光ビームデフレク
    タの生ずる向き信号をを受信する２軸サーボとを備え、 上記データを前記光ファイバ・スイッチングモジュールから受信する向き信号
    と比較し、上記光ファイバ・スイッチングモジュールに供給される駆動信号を調
    整して、受信信号と向き信号との差を少なくするように構成して成るポートカー
    ド。
  20. 【請求項２０】前記駆動回路が静電駆動信号を前記光ファイバー・スイッチ
    ングモジュールに供給する構成を特徴とする請求項２０に記載のポートカード。
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