JP2003066348A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力ポートによって信号品質が異なるという問
題を解決し、品質が保証された光伝送システムを提供す
る。 【解決手段】レーザ光を受信する入力ポート１０と、そ
のレーザ光を集光する入力側光学素子１２と、集光され
たレーザ光を反射する複数の入力側反射板１０１を有す
る入力側反射板群４０と、反射されたレーザ光を更に反
射する複数の出力側反射板１０１を有する出力側反射板
群４１と、更に反射したレーザ光を更に集光する複数の
出力側光学素子１３と、更に集光されたレーザ光を受信
する出力ポート１１とを具備し、入力側光学素子１２と
出力側光学素子１３との距離の内、最長の光学距離をＤ
Ｌとし、最短の光学距離をＤＳとしたとき、入力ポート
に最も近い入力側光学素子１２からのレーザ光のビーム
ウエスト位置Ｑを、０．９（ＤＬ＋ＤＳ）／４≦Ｑ≦
１．１（ＤＬ＋ＤＳ）／４ とする光伝送システムを用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光が空間を伝達す
る伝送システムに関し、特に高い信号品質が要求される
光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術について説明する。特開平６−
７５１７６号公報には、マイクロダイナミック光スイッ
チの技術が開示されている。この光スイッチは、１つの
光ファイバーから構成される入力ポートと、光を反射さ
せ光路を変更されるためのミラーと、ミラーの位置を変
位させる圧電アクチュエータと、ｎ本の光ファイバーか
ら構成される出力ポートとを有する。この技術による
と、入力ポートと出力ポートは９０度の角度をもち、入
力ポートからの光はその光の経路に対し４５度に傾けた
ミラーを介して出力ポートに伝達される。また、入出力
ポート間の距離は、その光学系に光コリメーティングレ
ンズを含んだ場合は５０μｍより長く、含まない場合に
は５０μｍ以下である。この技術において、入出力間距
離を５０μｍ以下にすることは低い挿入損失の実現に必
要であると述べられている。さらに、コリメーティング
レンズを用いて光ビームをコリメート（平行に）して光
の発散を押さえることができるので、コリメーティング
レンズを用いる場合には入出力間距離を５０μｍより長
くしても低い挿入損失が実現できると述べている。

【０００３】当該文献で示されたような微小機械構造の
圧電アクチュエータは、ミラーを駆動することが可能な
距離には限界がある。従って、入出力ポート数にも限界
があることになる。また、入力側からミラーまでの距離
が出力ポートにより変化することにより、出力端でのビ
ーム径が出力ポートにより異なる。これは出力ポートに
よって信号品質が異なることを示している。

【０００４】特開２０００−１００２９号公報には、光
スイッチング装置の技術が開示されている。この装置
は、光ファイバーを用いた入出力ポートと、複数のレン
ズと、複数の可動ミラーと、固定ミラーとを有する。こ
こでの可動ミラーは光学損失が最小になるよう動作して
いると述べられている。

【０００５】当該技術においても可動ミラーを用いるこ
とが必須であり、ポート数の増加は可動範囲拡大と入出
力距離の拡大が必要である。入出力距離の拡大は、入力
側からミラーまでの距離が出力ポートにより変化するこ
とを意味する。従って、先の例と同様に、出力端でのビ
ーム径が出力ポートにより異なるため、出力ポートによ
って信号品質が異なることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、出力ポートによって信号品質が異なるという問題を
解決し、品質が保証された光伝送システムを提供するこ
とにある。

【０００７】また、別の目的としては、出力端でのビー
ム径の大きさが出力ポートに依存しない光伝送システム
を提供することにある。

【０００８】また、別の目的としては、光スイッチング
の際、入力ポートと出力ポートとの間の距離の変動によ
っても、光損失を大幅に抑制することが可能な光伝送シ
ステムを提供することにある。

【０００９】本発明の更に別の目的は、入出力間距離の
制限の緩やかな光伝送システムを提供することにある。

【００１０】本発明の更に別の目的は、入出力ポートの
物理的配置の制限が緩やかな光伝送システムを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下に、［発明の実施の
形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特
許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応
関係を明らかにするために付加されたものである。ただ
し、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。

【００１２】従って、上記課題を解決するための本発明
の光伝送システムは、複数のレーザビームをそれぞれ受
信する複数の入力ポート（１０）と、前記複数の入力ポ
ート（１０）に１：１に対応し、前記複数のレーザビー
ムの各々を集光する複数の入力側光学素子（１２）と、
前記複数の入力側光学素子（１２）に１：１に対応し、
前記集光されたレーザビームの各々を反射する複数の入
力側反射板（１０１）を有する入力側反射板群（４０）
と、前記反射されたレーザビームの各々を更に反射する
複数の出力側反射板（１０１）を有する出力側反射板群
（４１）と、前記複数の出力側反射板（１０１）に１：
１に対応し、前記更に反射したレーザビームの各々を更
に集光する複数の出力側光学素子（１３）と、前記複数
の出力側光学素子（１３）に１：１に対応し、前記更に
集光されたレーザビームの各々を受信する複数の出力ポ
ート（１１）とを具備し、前記入力ポート（１０）に最
も近い前記入力側光学素子（１２）から前記出力ポート
（１１）に最も近い前記出力側光学素子（１３）までの
最長の光学距離をＤＬとし、最短の光学距離をＤＳとし
たとき、前記入力ポートに最も近い前記入力側光学素子
（１２）からの前記レーザビームのビームウエスト位置
Ｑを、 ０．９（ＤＬ＋ＤＳ）／４≦Ｑ≦１．１（ＤＬ＋ＤＳ）
／４ となるように、前記入力ポート（１０）の出力端での前
記レーザビームのビーム径と、前記レーザビームの波長
と、前記出力端と前記入力側光学素子（１２）との距離
と、前記入力側光学素子（１２）の焦点距離とが選択さ
れている。

【００１３】また、本発明の光伝送システムは、複数の
レーザビームをそれぞれ受信する複数の入力ポート（１
０）と、前記複数の入力ポート（１０）に１：１に対応
し、前記複数のレーザビームの各々を集光する複数の入
力側光学素子（１２）と、前記複数の入力側光学素子
（１２）に１：１に対応し、前記集光されたレーザビー
ムの各々を反射する複数の入力側反射板（１０１）を有
する入力側反射板群（４０）と、前記反射されたレーザ
ビームの各々を更に反射する複数の出力側反射板（１０
１）を有する出力側反射板群（４１）と、前記複数の出
力側反射板（１０１）に１：１に対応し、前記更に反射
したレーザビームの各々を更に集光する複数の出力側光
学素子（１３）と、前記複数の出力側光学素子（１３）
に１：１に対応し、前記更に集光されたレーザビームの
各々を受信する複数の出力ポート（１１）とを具備し、
前記入力ポート（１０）に最も近い前記入力側光学素子
（１２）から前記出力ポート（１１）に最も近い前記出
力側光学素子（１３）までの最長の光学距離をＤＬと
し、最短の光学距離をＤＳとしたとき、前記入力ポート
に最も近い前記入力側光学素子（１２）からの前記レー
ザビームのビームウエスト位置Ｑを、 ＤＳ／２≦Ｑ≦ＤＬ／２ となるように、前記入力ポート（１０）の出力端での前
記レーザビームのビーム径と、前記レーザビームの波長
と、前記出力端と前記入力側光学素子（１２）との距離
と、前記入力側光学素子（１２）の焦点距離とが選択さ
れている。

【００１４】更に、本発明の光伝送システムは、前記入
力ポート（１０）に最も近い前記入力側反射板（１０
１）である近接入力側反射板が、次式で示されるＲの半
径を有する円又は前記円を含む形状であり、 ０．６ｒ≦Ｒ ここで、Ｗを前記レーザビームのビームウエスト半径、
λを前記レーザビームの波長、ｘを前記レーザビームの
前記ビームウエスト位置から前記近接入力側反射板まで
の距離と前記ビームウエスト位置から前記近接出力側反
射板までの距離との内の長い方、πを円周率、

【数２】 である。

【００１５】更に、本発明の光伝送システムは、前記出
力ポート（１１）に最も近い前記出力側反射板（１０
１）である近接出力側反射板が、前記ｒを用いた次式で
示されるＳの半径を有する円又は前記円を含む形状であ
り、 ０．６ｒ≦Ｓ である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の光伝送システムの実施の
形態に関わる反射板の大きさ及びビームウエスト位置の
決定方法について図面を参照して説明する。レーザビー
ム（以下、レーザ光と記す）はガウシアンビームとして
扱うことができる。最初にガウシアンビームとしてのレ
ーザ光の性質について説明する。図１に示したように、
レンズに代表される光学素子１を通してガウシアンビー
ムを集光させると、光学素子１からある距離だけ離れた
位置でそのビーム径（ビームの半径、以下同じ）は最小
になる。そのときの光学素子１からのビームの位置をビ
ームウエスト位置と呼ぶ。また、ビームウエスト位置に
おいて、ビーム中心部のパワーの１／ｅ^２になるビーム
径をビームウエスト半径と呼ぶ。ビームウエスト位置か
ら前後に離れた場所におけるビーム径Ｗ（ｘ）は下記に
示した式（１）で表すことができる。

【数３】 ここで、Ｗ_０はビームウエスト位置でのビームウエスト
半径、λは光の波長、ｘはビームウエスト位置からの距
離、πは円周率である。

【００１７】図２に、ビームウエスト位置からの距離と
ビーム径との関係を示す。横軸は、ビームウエスト位置
からの距離ｘ（ｍｍ）である。縦軸は、ビーム径Ｗ
（ｘ）（μｍ）であり、横軸が０の位置がビームウエス
ト位置である。グラフは、λ＝１．５５μｍの波長につ
いて、ビームウエスト位置（ｘ＝０）からの距離ｘとビ
ーム径Ｗ（ｘ）との関係を、様々なビームウエスト半径
の場合について、式（１）を用いて計算したものであ
る。ビームウエスト位置から離れるにしたがいビームは
広くなることが判る。また、ビームが広がる割合はビー
ムウエスト半径が小さいほど大きくなる。さらに、ビー
ムウエスト位置からの距離が決まると、その位置におけ
るビーム径の下限は理論的に定まることがわかる。

【００１８】ここで、２つの光学素子と２枚の反射板で
構成された光伝送システムを考える。図３にこの光伝送
システムの光学概念を示す。入力ポート（図示せず）よ
り出力され、入射側光学素子２によって集光された光
は、入射側反射板４で反射され進行方向を変えられる
（図３は概念図なので、そのまま直進するように描いて
いる、反射側反射板５についても同じ）。光は、進行方
向を変えられながらも、入射側光学素子２より与えられ
た性質を保存する。従って、光が進むに連れてビーム径
は小さくなり、ビームウエスト位置で最小となる。その
後、ビーム径は、ビームウエスト位置から離れるにつれ
広くなる。そして、光は、その途中で再び反射側反射板
５で進行方向を変えられて反射側光学素子３に入射す
る。そして、集光されて出力ポート（図示せず）へ達す
る。

【００１９】以上のような光伝送システムにおいて、入
力ポートと入射側光学素子２とが組みとなり、複数存在
し、また、出力ポートと反射側光学素子３とが組みとな
り、複数存在する場合を考える。その場合、入力ポート
及び出力ポートの切り替え（組み合わせ）により、入射
側光学素子２と反射側光学素子３との距離は変化する。
そして、その距離は、入力ポートと出力ポートの組み合
わせにより異なる。その距離の変化に伴い、入射側反射
板４と反射側反射板５におけるビーム径と反射板の大き
さの比も変化する。

【００２０】図４に、光学損失と、円形ミラー径（半
径）とビーム径（半径）との比との関係を示す。縦軸
は、光損失（ｄＢ）を表す。横軸は、（円形）ミラー径
とビーム径との比である。円形ミラー径とビーム径との
比が小さくなると、光学損失が大きくなる。この光学損
失の変化が、出力ポートによって信号品質が異なるとい
う問題の原因である。従って、出力ポートによって信号
品質が異なるという問題を解決し品質が保証された光伝
送システムを提供するためには、以下の方法が有効であ
る。すなわち、入射側光学素子２と反射側光学素子３と
の距離が変化する場合でも、入射側反射板４及び反射側
反射板５におけるビーム径と反射板の大きさの比をある
範囲内に留めることが有効である。

【００２１】図４から、円形ミラー径とビーム径との比
が１．６以上になると損失はゼロであり、その比を大き
くしても意味がない。むしろ、円形ミラーが不必要に大
きくなるため、光スイッチの装置のサイズが大きくな
る、入出力ポートの数が減少するなどの悪影響が出る可
能性がある。また、円形ミラー径とビーム径との比が
０．９までは損失が１ｄＢ未満であり、実用上問題の無
い値である。更に、その比が０．６までは損失が３ｄＢ
未満であり、実用上許容し得る値である。従って、円形
ミラー径とビーム径との比は、０．６以上が好ましい値
となる。より好ましくは、０．９以上、１．６以下であ
る。

【００２２】上記の説明から、レーザ光の入射側に最も
近い反射板（入射側反射板４に相当）およびレーザ光の
出力側に最も近い反射板（反射側反射板５に相当）の大
きさを、以下の条件にする。すなわち、下記式（２）で
示される値の０．６倍以上、より好ましくは０．９倍以
上、１．６倍以下の半径を有する円の大きさにする。

【数４】 ここで、ｒは円形ミラー（反射板）上のビーム径、Ｗは
ビームウエスト半径、λは光の波長、ｘはビームウエス
ト位置から最も入射側に近い反射板までの距離と、ビー
ムウエスト位置から最も出力側に近い反射板までの距離
のうち長い方の距離、πは円周率である。

【００２３】さらに、出力ポートを切り替えることによ
り、入射側光学素子２と反射側光学素子３との光学距離
が変化する。光学距離の変化により、反射側反射板５の
位置が、ビームウエスト位置から相対的に変動し、反射
側反射板５の位置におけるビーム径が変化して光学損失
の変動を引き起こす。光学損失の変動は、信号品質の変
動となるので、光学損失の変動を小さくする必要があ
る。これは、入力ポートを切り替えた場合にも同様に当
てはまる。つまり、光学損失の変動は、入力ポート及び
出力ポートを切り替えることによる入力ポートと出力ポ
ートとの間の光学距離の変化が原因である。

【００２４】光学距離が変化する影響を最小限にするた
めには、ビームウエスト位置から各反射板までの距離の
変動を最小にすれば良い。ビームウエスト位置は、例え
ば、光源又は入力ポート（図示せず）におけるビーム
径、光源又は入力ポートから入射側光学素子２までの距
離、入射側光学素子２の焦点距離のような主に入射側光
学素子２の特性で決定される。そして、これは入力ポー
トと出力ポートとの間の光学距離とは独立に設定でき
る。ビームウエスト位置から各反射板までの距離の変動
を最小にするためには、ビームウエスト位置を、入力ポ
ートと出力ポートとの間の光学距離の変動幅の中心にす
れば良い。

【００２５】入力側ポートに最も近い光学素子から出力
ポートに最も近い光学素子までの距離の内、最長光学距
離をＤＬ、最短光学距離をＤＳとする。そうすると、光
学距離の中心の変動幅は、入力側ポートに最も近い光学
素子から光学距離の中心の位置までの距離をＰとする
と、ＤＳ／２≦Ｐ≦ＤＬ／２となる。従って、ビームウ
エスト位置Ｑは、変動幅の中心である、（ＤＬ＋ＤＳ）
／４（＝（ＤＳ／２＋ＤＬ／２）／２） となる。入力
側ポートに最も近い光学素子から出力ポートに最も近い
光学素子までの最長光学距離ＤＬと最短光学距離ＤＳ
は、幾何学的に求めることができる。また、ビームウエ
スト位置も一般的な幾何光学計算により設定できる。ま
た、実用上許容し得るビームウエスト位置Ｑの範囲とし
て、（ＤＬ＋ＤＳ）／４の１割以内で変化しても同様の
効果がある。すなわち、０．９×（ＤＬ＋ＤＳ）／４≦
Ｑ≦１．１×（ＤＬ＋ＤＳ）／４ である。なお、入力
ポート及び出力ポートを切り替えない場合には、ＤＬ＝
ＤＳとなるので、ビームウエスト位置は、入出力ポート
間の中点にある。

【００２６】また、ビームウエスト位置Ｑを、入力ポー
トと出力ポートとの間の光学距離の変動幅としても、同
様の理由から効果を得ることが可能である。すなわち、
ＤＳ／２≦Ｑ≦ＤＬ／２ となる位置にする。

【００２７】次に、本発明の光伝送システムの実施の形
態の構成について、添付図面を参照して説明する。図５
は、本発明による光伝送システムの実施の形態の構成を
示す図である。光伝送システムは、複数の入力側シング
ルモード・光ファイバー１０を有する入力側ポート２
０、複数の入力側光学素子１２、入力側反射板群４０、
出力側反射板群４１、複数の出力側光学素子１３、複数
の出力側シングルモード・光ファイバー１１を有する出
力側ポート２１を具備する。

【００２８】入力側ポート２０は、縦３６本×横３６本
＝合計１２９６本の入力側シングルモード・光ファイバ
ー１０で構成されている。入力側シングルモード・光フ
ァイバー１０は、光ファイバーである。本実施例では、
シングルモードの光ファイバーであり、１．０ｍｍピッ
チで格子状（縦３６本×横３６本）に整列されている。
波長１．５５μｍのレーザ光が、このシングルモード・
光ファイバー１０から入力側光学素子１２に向けて放射
される。

【００２９】入力側光学素子１２は、集光レンズであ
る。本実施例では、焦点距離３．５０ｍｍの合成石英製
の凸レンズである。入力側シングルモード・光ファイバ
ー１０に対応して、入力側光学素子１２が１．０ｍｍピ
ッチで格子状（縦３６個×横３６個）に整列されてい
る。また、入力側シングルモード・光ファイバー１０の
出射端と入力側光学素子１２までの距離は３．６０ｍｍ
である。入力側シングルモード・光ファイバー１０から
放射されたレーザ光は、入力側光学素子１２を透過し、
入力側反射板群４０へ向かう。

【００３０】入力側反射板群４０は、複数の反射鏡であ
る反射板が集合したものである。その構造図を図６に示
す。セラミック基板１００の上には、微小ミラー１０１
が、主としてシリコンを用いて形成されている。微小ミ
ラー１０１は、縦方向に１．００ｍｍピッチ、横方向に
１．１０ｍｍピッチで格子状（縦３６個×横３６個）に
並んでいる。横方向のピッチが０．１０ｍｍだけ長いの
は、入射側反射板群４０をレーザ光に対してθｍ＝２５
度傾けて設置しているからである（ｐ＝１／ｃｏｓ（２
５°）＝１．１）。微小ミラー１０１は、縦横それそれ
の方向に最大１０度傾けることができる。そして、この
傾きを調整することによりレーザ光の反射方法を任意の
方法に決めることができる。微小ミラー１０１は、半径
０．３ｍｍの円である。本実施例における反射板は円と
したが、これは円に限らず、その円に外接する多角形で
も良い。例えば、一辺が０．６ｍｍの正方形でもかまわ
ない。

【００３１】入力反射板あるいは出力反射板としての微
小ミラー１０１は、図示しない制御部によりその傾きを
制御される。そして、入力側光学素子１２を透過したレ
ーザ光は、各微小ミラーにより反射される。反射したレ
ーザー光は、然るべき出力側ポートに対応する出力側反
射版群４１の微小ミラーへ向かう。

【００３２】入力側反射板群４０は入力側光学素子１２
の方向にθ_ｍ＝２５度で傾斜している。また、入力側光
学素子１２と入力側反射板群４０の最短距離Ｌｕ_１は３
１．００ｍｍ、入力側反射板群４０と出力側反射板群４
１との垂直距離Ｌ_０は１００．００ｍｍである。

【００３３】出力側反射板群４１は、入力側反射板群４
０と同じ図６に示す構造を有する。そして、出力側光学
素子１３の方向にθ_ｍ＝２５度で傾斜している。また、
入力側反射板群４０からのレーザ光を受光可能なよう
に、入力側反射板群４０と対向して平行に設置されてい
る。入力側反射板群４０で反射したレーザ光は、出力側
反射版群４１の然るべき微小ミラー１０１へ入射する。
微小ミラー１０１は、図示しない制御部によりその傾き
を制御される。そして、反射したレーザー光は、然るべ
き出力側ポートの出力側光学素子１１へ向かう。

【００３４】出力側光学素子１３は、入力側光学素子１
２と同じ構造を有する。また、出力側シングルモード・
光ファイバー１１の受光端（出射端）と出力側光学素子
１３までの距離は、３．６０ｍｍとした。出力側反射板
群４１で２回目の反射をうけたレーザ光は、出力側光学
素子１３を透過し、出力ポート２１の出力側シングルモ
ード・光ファイバー１１へ入射される。

【００３５】出力側ポート２１及び出力側シングルモー
ド・光ファイバー１１は、入力と出力が異なる他は、入
力側ポート２０及び入力側シングルモード・光ファイバ
ー１０と同様の構造を有する。そして、出力側光学素子
１３を透過したレーザ光は、出力側シングルモード・光
ファイバー１１へ入射する。出力側光学素子１３と出力
側反射板群４１との最短距離Ｌｕ_２は、３１．００ｍｍ
である。

【００３６】次に、本発明の光伝送システムの実施の形
態の動作について、添付図面を参照して説明する。図５
を参照して、波長１．５５μｍのレーザ光が、入力側ポ
ート２０の入力側シングルモード・光ファイバー１０か
ら放射される。そのとき、出射端は、一方のビームウエ
スト位置となる。レーザ光は広がりながら、入力側シン
グルモード・光ファイバー１０に対応する入力側光学素
子１２に達する。そして、集光されながら、入力側光学
素子１２を通過する。入力側光学素子１２を透過したレ
ーザ光は、入力側反射板群４０に達する。

【００３７】レーザ光は、入力側反射板群４０おいて、
入力側シングルモード・光ファイバー１０に対応する微
小ミラー１０１に入射し、反射される。図示しない制御
部は、微小ミラー１０１の鏡面の角度を制御し、レーザ
光が向かうべき出力側ポート２１へレーザ光が向かうよ
うにする。レーザ光は、反射され出力側反射板群４１へ
向かう。制御部は、それと同時に、出力側反射板群４１
にある微小ミラー１０１の鏡面の角度を制御し、入力側
反射板群４０から来るレーザ光が微小ミラー１０１と対
応する出力側ポート２１に向かうようにする。

【００３８】レーザ光は、出力側反射板群４１出力側反
射板群４１において、然るべき微小ミラー１０１へ入射
する。そして、その微小ミラー１０１（制御部により制
御）により、その微小ミラー１０１に対応する出力側光
学素子２１へ向けて反射される。

【００３９】出力側反射板群４１にて２回目の反射を受
けたレーザ光は、出力側光学素子１３に達する。そし
て、そこで集光されながら、出力側シングルモード・光
ファイバー１１へ向けて通過する。出力側光学素子１３
を透過したレーザ光は、出力側シングルモード・光ファ
イバー１１へ入射し、スイッチングが完了する。

【００４０】本発明の実施例におけるにおけるビームウ
エスト位置ｄ_１は式（３）で求まる。

【数５】 ここで、ｄ_１は入力側光学素子１２からビームウエスト
位置までの距離、Ｗ_１は入力側シングルモード・光ファ
イバー１０のコアの半径、λはレーザ光の波長、ｄ_０は
入力側シングルモード・光ファイバー１０の出射端と入
力側光学素子１２までの距離、ｆは入力側光学素子１２
の焦点距離である。

【００４１】また、本発明の実施例におけるビームウエ
スト位置ｄ_１におけるビームウエスト半径Ｗ_２は、式
（４）で定まる。

【数６】 各符号の意味は、上述の通りである。

【００４２】入力側シングルモード・光ファイバー１０
の出射端と入力側光学素子１２までの距離は３．６０ｍ
ｍ、入力側光学素子１２の焦点距離は３．５ｍｍ、波長
１．５５μｍ、入力側シングルモード・光ファイバー１
０のコア半径は５μｍである。従って、式（３）から、
ビームウエスト位置ｄ_１は１００．９７ｍｍとなる。一
方、本実施例の光伝送システムにおける、最短光学距離
ＤＳと最長光学距離ＤＬは、それぞれ、１９２．９１ｍ
ｍおよび２０５．３５ｍｍである。（ＤＬ＋ＤＳ）／４
＝９９．６ｍｍとなる。よって、ビームウエスト位置ｄ
１は、０．９（ＤＬ＋ＤＳ）／４ 以上１．１（ＤＬ＋
ＤＳ）／４以下を満足している。（ＤＳ／２ 以上、Ｄ
Ｌ／２以下もまた満足している。）

【００４３】すなわち、入力側及び出力側の反射板（微
小ミラー）の大きさをバランスして、どちら側も小さく
出来る。従って、入力側反射板群及び出力側反射板群を
小さく出来、光伝送システム全体を小型化することが可
能となる。

【００４４】ビームウエスト位置から最も入力側に近い
入力側反射板群４０までの距離（ｄ _１−Ｌｕ_１）は６
９．９７ｍｍである。また、ビームウエスト位置から最
も出力側に近い出力側反射板群４０までの距離（ＤＬ−
Ｌｕ_２−ｄ_１）は７３．３８ｍｍである。ビームウエス
ト位置からの距離は、これらの値よりも大きくなること
はない。すなわち、この値が、入力側反射板群４０と出
力側反射板群４１との距離の最大値である。従って、
（４）式により、まず、ビームウエスト位置でのビーム
ウエスト径Ｗ _２を求める。次に、（１）式において、求
めたＷ_２をＷ_０へ代入（Ｗ_０＝Ｗ_２）し、ｘ＝６９．９
７ｍｍを代入すると、入力側反射板群４０における最大
ビーム径が０．２８０ｍｍと求まる。同様に、（１）式
において、Ｗ_２をＷ_０へ代入し、ｘ＝７３．３８ｍｍを
代入すると、出力側反射板群４０における最大ビーム半
が０．２７１ｍｍと求まる。微小ミラー１０１は半径
０．３ｍｍの円であるので、出力側反射板群４０におけ
る最大ビーム半径（０．２７１ｍｍ）の０．９倍（０．
２５２ｍｍ）以上、１．６倍（０．４４８ｍｍ）以下を
満足している。

【００４５】すなわち、入力側及び出力側の複数の反射
板（微小ミラー）における光学損失を全て１ｄＢ未満に
することができる。従って、出力側ポートにおける信号
品質を、ばらつきの無い高品質な状態に維持することが
可能となる。

【００４６】この構成におけるスイッチ動作をしたとき
の入出力間における光パワー損失は、最大５．２ｄＢ、
最小４．４２ｄＢであった。つまり、光パワー損失も６
ｄＢ以下を実現しており実用性がある。さらに、光パワ
ー損失の最大値と最小値の差は０．７８ｄＢと１ｄＢ以
下の差であった。このことはスイッチング動作により信
号品質がほとんど変化しないことを意味しており、品質
が保証された光伝送システムが得られたと考えられる。

【００４７】本発明の光伝送システムでは、異なる複数
の入出力ポート間において、それぞれの光学距離を一定
にしなくても、ビームウエスト位置を最適な位置に設定
することにより、入出力ポートによらず均質の光伝送を
行うことが可能となる。

【００４８】また、本発明の光伝送システムでは、異な
る複数の入出力ポート間において、レーザ光のビームの
ビームウエスト径を特別に最適化せず、また、ビームウ
エスト位置に特別な素子を設置しない場合でも、入出力
ポートによらず均質の光伝送を行うことが可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明による光伝送
システムにより、出力ポートによる信号品質依存性が無
く、均質な信号が得られ、品質が保証された光伝送シス
テムを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ガウシアンビームの性質を説明する概念図で
ある。

【図２】 ビームウエスト位置からの距離とビーム径と
の関係を示す図である。

【図３】 ２つの光学素子と２枚の反射板で構成された
光伝送システムの光学概念を示す図である。

【図４】 円形ミラー径とビーム径との比と光学損失と
の関係を示す図である。

【図５】 本発明による光伝送システムの実施の形態を
示す構成図である。

【図６】 入力側反射板群及び出力側反射板群の構造図
である。

【符号の説明】

１ 光学素子 ２ 入射側光学素子 ３ 反射側光学素子 ４ 入射側反射板 ５ 反射側反射板 １０ 入力側シングルモード・光ファイバー １１ 出力側シングルモード・光ファイバー １２ 入力側光学素子 １３ 出力側光学素子 ２０ 入力側ポート ２１ 出力側ポート ４０ 入力側反射板群 ４１ 出力側反射板群 １００ セラミック基板 １０１ 微小ミラー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレーザビームをそれぞれ受信する複
   数の入力ポートと、 前記複数の入力ポートに１：１に対応し、前記複数のレ
   ーザビームの各々を集光する複数の入力側光学素子と、 前記複数の入力側光学素子に１：１に対応し、前記集光
   されたレーザビームの各々を反射する複数の入力側反射
   板を有する入力側反射板群と、 前記反射されたレーザビームの各々を更に反射する複数
   の出力側反射板を有する出力側反射板群と、 前記複数の出力側反射板に１：１に対応し、前記更に反
   射したレーザビームの各々を更に集光する複数の出力側
   光学素子と、 前記複数の出力側光学素子に１：１に対応し、前記更に
   集光されたレーザビームの各々を受信する複数の出力ポ
   ートと、 を具備し、 前記入力ポートに最も近い前記入力側光学素子から前記
   出力ポートに最も近い前記出力側光学素子までの最長の
   光学距離をＤＬとし、最短の光学距離をＤＳとしたと
   き、前記入力ポートに最も近い前記入力側光学素子から
   の前記レーザビームのビームウエスト位置Ｑを、 ０．９（ＤＬ＋ＤＳ）／４≦Ｑ≦１．１（ＤＬ＋ＤＳ）
   ／４ となるように、前記入力ポートの出力端での前記レーザ
   ビームのビーム径と、前記レーザビームの波長と、前記
   出力端と前記入力側光学素子との距離と、前記入力側光
   学素子の焦点距離とが選択されている、 光伝送システム。
2. 【請求項２】複数のレーザビームをそれぞれ受信する複
   数の入力ポートと、 前記複数の入力ポートに１：１に対応し、前記複数のレ
   ーザビームの各々を集光する複数の入力側光学素子と、 前記複数の入力側光学素子に１：１に対応し、前記集光
   されたレーザビームの各々を反射する複数の入力側反射
   板を有する入力側反射板群と、 前記反射されたレーザビームの各々を更に反射する複数
   の出力側反射板を有する出力側反射板群と、 前記複数の出力側反射板に１：１に対応し、前記更に反
   射したレーザビームの各々を更に集光する複数の出力側
   光学素子と、 前記複数の出力側光学素子に１：１に対応し、前記更に
   集光されたレーザビームの各々を受信する複数の出力ポ
   ートと、 を具備し、 前記入力ポートに最も近い前記入力側光学素子から前記
   出力ポートに最も近い前記出力側光学素子までの最長の
   光学距離をＤＬとし、最短の光学距離をＤＳとしたと
   き、前記入力ポートに最も近い前記入力側光学素子から
   の前記レーザビームのビームウエスト位置Ｑを、 ＤＳ／２≦Ｑ≦ＤＬ／２ となるように、前記入力ポートの出力端での前記レーザ
   ビームのビーム径と、前記レーザビームの波長と、前記
   出力端と前記入力側光学素子との距離と、前記入力側光
   学素子の焦点距離とが選択されている、 光伝送システム。
3. 【請求項３】前記入力ポートに最も近い前記入力側反射
   板である近接入力側反射板が、次式で示されるＲの半径
   を有する円又は前記円を含む形状であり、 ０．６ｒ≦Ｒ ここで、Ｗを前記レーザビームのビームウエスト半径、
   λを前記レーザビームの波長、ｘを前記レーザビームの
   前記ビームウエスト位置から前記近接入力側反射板まで
   の距離と前記ビームウエスト位置から前記近接出力側反
   射板までの距離との内の長い方、πを円周率、 【数１】 である、請求項１又は２に記載の光伝送システム。
4. 【請求項４】前記出力ポートに最も近い前記出力側反射
   板である近接出力側反射板が、前記ｒを用いた次式で示
   されるＳの半径を有する円又は前記円を含む形状であ
   り、 ０．６ｒ≦Ｓ である、請求項３に記載の光伝送システム。