JP2003121764A - Optical switch using rotary wedge prism and optical switch module - Google Patents

Optical switch using rotary wedge prism and optical switch module

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JP2003121764A
JP2003121764A JP2001320190A JP2001320190A JP2003121764A JP 2003121764 A JP2003121764 A JP 2003121764A JP 2001320190 A JP2001320190 A JP 2001320190A JP 2001320190 A JP2001320190 A JP 2001320190A JP 2003121764 A JP2003121764 A JP 2003121764A
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optical
optical switch
signal light
wedge prism
wedge
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yamada
貴 山田
Takeshi Yamamoto
剛 山本
Yasuyuki Inoue
靖之 井上
Takeshi Kitagawa
毅 北川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a free space type optical switch which is simple and small- sized and an optical switch module. SOLUTION: The optical switch deflects the optical path of signal light. The optical switch and optical switch module have wedge prisms 8a and 8b which are arranged on the optical axis of the signal light 3 of an optical fiber 2 and deflect the optical path, and micromotors 9a and 9b, driving gears 10a and 10b, speed changegears 11a and 11b, and driven gears 13a and 13b as a rotational driving means for rotating the wedge prisms 8a and 8b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野におけ
る、光信号の光路偏向を行うための光スイッチ及び光ス
イッチモジュールに関するものである。特に、自由空間
光学系を用いた機械駆動偏向式光スイッチ及び光スイッ
チモジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch and an optical switch module for deflecting an optical path of an optical signal in the communication field. In particular, it relates to a mechanical drive deflection type optical switch and an optical switch module using a free space optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】自由空間伝搬型の光スイッチは、三次元
的なポート配列が可能なことや光路偏向デバイス数がポ
ート数の二倍で済むことから1000ポート以上の大規
模光スイッチに適していると考えられている。
2. Description of the Related Art A free-space propagation type optical switch is suitable for a large-scale optical switch having 1000 or more ports because a three-dimensional port arrangement is possible and the number of optical path deflecting devices is twice the number of ports. Are believed to be present.

【0003】上記光スイッチの構成としては、入力ファ
イバ群、コリメートレンズ、光路偏向デバイス、集光レ
ンズ、出力ファイバ群から成り、光路偏向デバイスにお
いては、微少なミラーを用いて、そのミラーの傾斜操作
よる反射により信号光の光路偏向を行う反射型が主流で
ある。
The structure of the optical switch is composed of an input fiber group, a collimating lens, an optical path deflecting device, a condenser lens and an output fiber group. In the optical path deflecting device, a minute mirror is used and the tilting operation of the mirror is performed. The reflection type in which the optical path of the signal light is deflected by the reflection is mainly used.

【0004】上記光路偏向デバイスは、光学部品である
光マイクロミラー、制御系の電子回路及びミラー傾斜用
の機械的駆動部から成り、それらはマイクロマシン技術
により小型、且つ一体的に集積されている。
The optical path deflecting device comprises an optical micromirror which is an optical component, an electronic circuit of a control system, and a mechanical drive unit for tilting the mirror, which are miniaturized and integrally integrated by a micromachine technique.

【0005】ここで、マイクロマシン技術は、半導体作
製技術を基盤とした立体的な微細加工技術であり、機械
的デバイスの小型化及び高密度集積化を実現する新たな
作製技術として注目されている。
Here, the micromachine technology is a three-dimensional microfabrication technology based on the semiconductor fabrication technology, and has attracted attention as a new fabrication technology for realizing miniaturization and high-density integration of mechanical devices.

【0006】光学的部品の集積化においても、部品配列
精度の高さから高精度実装や多チャンネル化を可能にで
きるため、マイクロマシン技術は上記光路偏向を伴う光
スイッチやディスプレイの分野で積極的に応用されてい
る。
Even in the integration of optical components, the high precision of component arrangement enables high-precision mounting and multi-channelization. Therefore, the micromachine technology is actively used in the field of optical switches and displays involving optical path deflection. It is applied.

【0007】光マイクロミラーを用いた光路偏向ユニッ
トは光マイクロミラーデバイスと総称され、光マイクロ
ミラーの駆動方式により、静電駆動型と電磁駆動型に大
別される。いずれの型においても、二次元的なミラー駆
動動作が必要となる。
An optical path deflection unit using an optical micromirror is generically called an optical micromirror device, and is roughly classified into an electrostatic drive type and an electromagnetic drive type according to the drive system of the optical micromirror. Both types require a two-dimensional mirror driving operation.

【0008】静電駆動型光マイクロミラーを光スイッチ
に用いた例として、Lucent社による大規模ルータ用の光
スイッチ(例えば、参考文献「"Optical Router Promis
es Faster Net" ,IEEE Computer,Jan.,pp.26,2000」)
が有り、またカルフォルニア大学からも同様の二次元ミ
ラーデバイスが提案されている(例えば、参考文献「L.
Fan and M.C.Wu ,"Two-Dimensional Optical Scanner w
ith Large angular Rotation Realized by Self-Assemb
led Micro-Elevator" ,Proc. IEEE LEOS Annual Meetin
g on Optical MEMS ,Paper WB4,Monterey,Calfornia,Au
gust 20-22,1998」)。
As an example of using an electrostatically driven optical micromirror as an optical switch, an optical switch for a large-scale router by Lucent Co., Ltd. (for example, refer to "Optical Router Promis."
es Faster Net ", IEEE Computer, Jan., pp.26,2000")
In addition, a similar two-dimensional mirror device has been proposed by the University of California (for example, reference document `` L.
Fan and MCWu, "Two-Dimensional Optical Scanner w
ith Large angular Rotation Realized by Self-Assemb
led Micro-Elevator ", Proc. IEEE LEOS Annual Meetin
g on Optical MEMS, Paper WB4, Monterey, Calfornia, Au
gust 20-22, 1998 ”).

【0009】図4は、従来技術であるLucent社の大規模
ルータ用の光スイッチに使用されている静電駆動型光ス
イッチを示す図である。図4(a)に静電駆動型光スイ
ッチの基本構成を示し、図4(b)に二次元マイクロミ
ラーデバイスの概略を示す。
FIG. 4 is a diagram showing an electrostatically driven optical switch used in a conventional optical switch for a large-scale router of Lucent. FIG. 4A shows the basic configuration of the electrostatic drive type optical switch, and FIG. 4B shows the outline of the two-dimensional micromirror device.

【0010】静電駆動型光スイッチ21は、入出力一体
型の光ファイバアレイ22と、前記光ファイバアレイ2
2の光軸上前方に設置され、コリメート及び集光を行う
マイクロレンズアレイ23と、前記マイクロレンズアレ
イ23光軸上前方に設置され、光路偏向を行う複数のマ
イクロミラーデバイス24aを有する可変ミラーアレイ
24と、前記可変ミラーアレイ24の光軸上前方に設置
され、光路偏向された光ビームの経路を変更するマクロ
レンズ25と、前記マクロレンズ25により経路変更さ
せられた光ビームを再び可変ミラーアレイ24方向へ反
射する平板反射ミラー26とから構成されている。
The electrostatic drive type optical switch 21 includes an input / output integrated optical fiber array 22 and the optical fiber array 2.
2 is a variable mirror array having a microlens array 23 installed in front of the optical axis for collimating and condensing, and a plurality of micromirror devices 24a installed in front of the microlens array 23 for optical path deflection. 24, a macro lens 25 installed in front of the variable mirror array 24 on the optical axis and changing the path of the light beam whose optical path is deflected, and a variable mirror array for changing the path of the light beam by the macro lens 25 again. It is composed of a flat reflecting mirror 26 that reflects in 24 directions.

【0011】図4(a)に示すように、光ビームの光路
切り換えは、光ファイバアレイ22中の入射側光ファイ
バ正面に位置する第1の光マイクロミラーデバイス24
aにより、光ビームを平板反射ミラー26方向に偏向
し、その反射光を光ファイバアレイ22中の出射側光フ
ァイバ正面に位置する第2の光マイクロミラーデバイス
24aにより出射側光ファイバ側へと偏向することで行
う。上記第1及び第2の光マイクロミラーデバイス24
aが2次元方向に傾斜することにより、光ビームを偏向
して、その経路を変え、出射側光ファイバの選択を行う
ことで、光スイッチとして機能する。
As shown in FIG. 4A, the optical path of the light beam is switched by the first optical micromirror device 24 located in front of the incident side optical fiber in the optical fiber array 22.
a, the light beam is deflected in the direction of the flat plate reflection mirror 26, and the reflected light is deflected to the emission side optical fiber side by the second optical micromirror device 24a located in front of the emission side optical fiber in the optical fiber array 22. By doing. The above-mentioned first and second optical micromirror devices 24
When a is inclined in the two-dimensional direction, the light beam is deflected, its path is changed, and the output side optical fiber is selected, thereby functioning as an optical switch.

【0012】図4(b)に示すように、上記偏向を行う
マイクロミラーデバイス24aは、2次元方向に傾斜
し、光ビームを反射することで光路偏向をおこなうマイ
クロミラー27と、前記マイクロミラー27を2次元方
向に傾斜させる場合、その傾斜動作の支点となりバネの
役割をはたす2対のトーションバー28と、上記トーシ
ョンバー28を一対有し、前記マイクロミラー27が任
意の一次元方向に傾斜する場合の基準面となるインナー
フレーム29aと、上記トーションバー28の他の一対
を有し、前記マイクロミラー27と前記インナーフレー
ム29aが他の一次元方向に傾斜する場合の基準面とな
るアウターフレーム29bと、前記アウターフレーム2
9bを支えるサポートフレーム30を有する。
As shown in FIG. 4B, the micromirror device 24a for deflecting the light is deflected in a two-dimensional direction, and the micromirror 27 for deflecting the optical path by reflecting the light beam, and the micromirror 27. In the case of inclining in a two-dimensional direction, the micro mirror 27 inclines in an arbitrary one-dimensional direction, having two pairs of torsion bars 28 and a pair of torsion bars 28 which serve as springs of the inclining operation and play a role of springs. In this case, the outer frame 29b has an inner frame 29a serving as a reference surface and another pair of the torsion bar 28, and serves as a reference surface when the micro mirror 27 and the inner frame 29a are inclined in another one-dimensional direction. And the outer frame 2
It has a support frame 30 that supports 9b.

【0013】静電駆動型の駆動手段を持つ上記マイクロ
ミラーデバイス24aは、マイクロミラー27の下面側
と、マイクロミラー27の直下の基板上に配置する複数
の図示していない静電気発生用の電極との静電作用によ
り、マイクロミラー27及びインナーフレーム29aを
各々の方向へ傾斜させている。
The micromirror device 24a having electrostatic drive means has a lower surface side of the micromirror 27 and a plurality of electrodes (not shown) for generating static electricity arranged on the substrate immediately below the micromirror 27. The micro mirror 27 and the inner frame 29a are tilted in the respective directions by the electrostatic action of.

【0014】これまで、256個の上記光マイクロミラ
ーデバイス24aを集積し、112入力112出力の端
子規模を持つ光スイッチ群が試作されており、挿入損失
は8dB程度、クロストークは−50dB、スイッチン
グ時間は10msec程度であることが報告されてい
る。
Up to now, an optical switch group having a terminal scale of 112 inputs and 112 outputs, in which 256 optical micromirror devices 24a described above are integrated, has been prototyped. Insertion loss is about 8 dB, crosstalk is -50 dB, and switching is performed. It is reported that the time is about 10 msec.

【0015】しかしながら、静電駆動型光スイッチの機
構は湿度等の環境変動に対して敏感であり、駆動電圧と
傾斜角度の関係が非線型であるため、光マイクロミラー
をアナログ的に精度良く制御するのは困難である。従っ
て、ミラー角度をリアルタイムで制御する高度なフイー
ドバック機構が必要であり、光スイッチモジュール全体
のコストが増大するといった問題がある。
However, the mechanism of the electrostatic drive type optical switch is sensitive to environmental changes such as humidity and the relationship between the drive voltage and the tilt angle is non-linear, so that the optical micromirror is accurately controlled in an analog manner. Is difficult to do. Therefore, a sophisticated feedback mechanism for controlling the mirror angle in real time is required, and there is a problem that the cost of the entire optical switch module increases.

【0016】一方、電磁駆動型光マイクロミラーデバイ
スを通信用光スイッチに応用した例としては、Astarte
Fiber Networks社(以下Astarte社と呼ぶ。)の光クロ
スコネクト装置がある(例えば、参考文献「H.Laor, "C
onstruction and performance of a 576x576 single-St
age OXC", LEOS'99,Vol.2,Paper WK1,pp.481-482,199
9」)。
On the other hand, as an example of applying the electromagnetically driven optical micromirror device to a communication optical switch, Astarte
There is an optical cross-connect device from Fiber Networks (hereinafter referred to as Astarte) (for example, reference document "H.Laor," C.
onstruction and performance of a 576x576 single-St
age OXC ", LEOS'99, Vol.2, Paper WK1, pp.481-482,199
9 ”).

【0017】図5は、従来技術であるAstarte社の光ク
ロスコネクト装置に使用されている電磁駆動型光スイッ
チを示す図である。図5(a)は、光クロスコネクト装
置の基本構成を示し、図5(b)は光クロスコネクト装
置の光路偏向部の構成を示す。
FIG. 5 is a diagram showing an electromagnetically driven optical switch used in a conventional optical cross-connect device of Astarte. FIG. 5A shows the basic configuration of the optical cross connect device, and FIG. 5B shows the configuration of the optical path deflector of the optical cross connect device.

【0018】図5(a)に示すように、電磁駆動型光ク
ロスコネクト装置31は、装置全体としては大型の固定
平板ミラー32を介した反射型であり、前記固定平板ミ
ラー32と、前記固定平板ミラー32に正対する位置に
複数の光入出力モジュール35aを2次元方向に配列化
して設置してある光入出力モジュールアレイからなって
いる。光入出力モジュール35a内に設けられた光路偏
向ユニット33中の光マイクロミラー34の角度を電磁
駆動により二次元方向に傾斜させることにより、任意の
光入出力モジュール35aを選択することが可能であ
る。
As shown in FIG. 5 (a), the electromagnetically driven optical cross-connect device 31 is of a reflection type via a large fixed flat plate mirror 32 as a whole, and is composed of the fixed flat plate mirror 32 and the fixed plate mirror 32. The optical input / output module array has a plurality of optical input / output modules 35a arranged in a two-dimensional array at positions facing the flat mirror 32. Any optical input / output module 35a can be selected by inclining the angle of the optical micromirror 34 in the optical path deflection unit 33 provided in the optical input / output module 35a in a two-dimensional direction by electromagnetic driving. .

【0019】図5(b)に示すように、各光入出力モジ
ュール35aの光路偏向ユニット33は、入出力用の光
ファイバ36と、前記光ファイバ36の光軸上前方に配
置され、コリメート及び集光をおこなうレンズ37と、
光ビームを反射する固定平板ミラー38と、二次元方向
に可動な光マイクロミラー38とから構成されており、
光ビーム位置検出装置39がスプリッタ40を介してフ
ァイバ36とレンズ37間に挿入され、併せてLED素
子41も光ビーム位置モニタ用に設置されている。ファ
イバ36より出射された信号光はコリメートレンズ37
によりビーム径3mm程度の平行光に変換され、固定反
射ミラー38で反射された後、光マイクロミラー34に
照射される。
As shown in FIG. 5 (b), the optical path deflecting unit 33 of each optical input / output module 35a is arranged in front of and behind the optical fiber 36 for input / output and the optical fiber 36, and collimator and A lens 37 that collects light,
It is composed of a fixed flat plate mirror 38 that reflects a light beam and an optical micromirror 38 that is movable in two dimensions.
A light beam position detector 39 is inserted between the fiber 36 and the lens 37 via a splitter 40, and an LED element 41 is also installed for light beam position monitoring. The signal light emitted from the fiber 36 is collimated by the collimator lens 37.
Is converted into parallel light having a beam diameter of about 3 mm, reflected by the fixed reflection mirror 38, and then applied to the optical micromirror 34.

【0020】電磁駆動型光マイクロミラーは角度分解能
及び再現性が高く、Astarte社の光クロスコネクト装置
においても576入力576出力の大規模化がなされて
いる。しかしながら、装置全体として2m程度の大きさ
があり、また光スイッチ構成上のハード量が膨大であ
り、小型、且つ上記入出力数以上の大規模集積化には課
題がある。
The electromagnetically driven optical micromirror has high angular resolution and reproducibility, and the optical cross-connect device manufactured by Astarte Co. has a large scale of 576 inputs and 576 outputs. However, the size of the entire device is about 2 m, the amount of hardware in the optical switch configuration is enormous, and there is a problem in downsizing and large-scale integration exceeding the above-mentioned number of inputs and outputs.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上記光マイクロミラー
を用い、その傾斜により信号光の反射方向を変化させる
ことにより光路切り換えを行う光スイッチにおいては、
静電駆動型では、主に湿度などの環境変化により傾斜角
度が劣化する問題点があり、電磁駆動型ではハード量の
増大から小型集積化が困難であるといった課題がある。
An optical switch using the above-mentioned optical micromirror and switching the optical path by changing the reflection direction of the signal light by its inclination,
In the electrostatic drive type, there is a problem that the inclination angle is deteriorated mainly due to environmental changes such as humidity, and in the electromagnetic drive type, there is a problem that miniaturization and integration are difficult due to an increase in the amount of hardware.

【0022】また、両者共に大型の固定ミラーを用いて
いるために、光スイッチ本体が大型化し、光マイクロミ
ラーデバイスアレイと集積する際に組立の困難さが生じ
てしまう。
Further, since both of them use a large fixed mirror, the size of the optical switch main body becomes large and the assembly becomes difficult when integrated with the optical micromirror device array.

【0023】また、これらの光マイクロミラーを傾斜さ
せて光路偏向を行う方式では、ミラー傾斜角度とその制
御精度によって端子間隔及びモジュール全体の大きさが
決まる。そして、光マイクロミラーの最大傾斜角度は1
0°程度であり、反射後の20°の範囲に入出力端子が
配置されることになる。従って、大規模な端子数を実現
するためには長い伝搬距離が必要となり小型化には限界
が生じる。
Further, in the system in which the optical path is deflected by inclining these optical micromirrors, the terminal interval and the size of the entire module are determined by the mirror inclination angle and its control accuracy. And the maximum tilt angle of the optical micromirror is 1
It is about 0 °, and the input / output terminals are arranged in the range of 20 ° after reflection. Therefore, in order to realize a large number of terminals, a long propagation distance is required, and miniaturization is limited.

【0024】また、小型化を実現するためには端子間隔
を密にする必要が生じ、高精度なミラー傾斜機構や部品
配置精度が要求される。
Further, in order to realize the miniaturization, it is necessary to make the terminal interval close, which requires a highly accurate mirror tilt mechanism and component placement accuracy.

【0025】従って、本発明は、上記問題点を解決する
ため、簡易、且つ小型の自由空間型光スイッチ及び光ス
イッチモジュールを提供する。
Therefore, the present invention provides a simple and small free space type optical switch and an optical switch module in order to solve the above problems.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る光スイッチは、信号光の光路偏向を行う光スイ
ッチにおいて、光ファイバの信号光の光軸上に配設さ
れ、光路偏向を行うウェッジプリズムと、前記ウェッジ
プリズムを回転させる回転駆動手段とを有することを特
徴とする。上記発明では、ウェッジプリズムを用い、ウ
ェッジプリズムを回転させることにより、信号光を任意
の方向へ屈折させて光路偏向を行うことができる。
An optical switch according to the present invention for solving the above-mentioned problems is an optical switch for deflecting an optical path of a signal light, which is disposed on the optical axis of the signal light of an optical fiber and is capable of deflecting the optical path. It has a wedge prism for performing and a rotation driving means for rotating the wedge prism. In the above invention, the wedge prism is used, and by rotating the wedge prism, the signal light can be refracted in an arbitrary direction to perform optical path deflection.

【0027】上記課題を解決する本発明に係る光スイッ
チは、信号光の光路偏向を行う光スイッチにおいて、前
記ウェッジプリズムを2枚有し、互いを近接させて配設
し、各々を独立して回転させることにより光路偏向を行
うことを特徴とする。上記発明では、ウェッジプリズム
を2枚使用し、互いを近接させて配置し、各々を独立し
て回転させることにより、信号光の光路偏向を任意の角
度で、広い範囲で行うことができる。
An optical switch according to the present invention for solving the above-mentioned problems is an optical switch for deflecting an optical path of signal light, which has two wedge prisms, which are arranged in close proximity to each other. It is characterized in that the optical path is deflected by rotating. In the above invention, two wedge prisms are used, they are arranged close to each other, and each is independently rotated, whereby the optical path of the signal light can be deflected at an arbitrary angle in a wide range.

【0028】上記課題を解決する本発明に係る光スイッ
チは、信号光の光路偏向を行う光スイッチにおいて、前
記2枚のウェッジプリズムは光ファイバからの信号光を
受け、又は、光ファイバへの信号光を出射する第1のウ
ェッジプリズムと、他の光スイッチへ信号光を出射し、
又は、他の光スイッチからの信号光を受ける第2のウェ
ッジプリズムからなり、前記第1のウェッジプリズムの
偏角の大きさは、前記第2のウェッジプリズムの偏角の
大きさ以下であることを特徴とする。上記発明では、2
枚のウェッジプリズムが適正な偏角を持ち、各々独立し
て回転することにより、信号光の光路偏向の範囲を有効
に使用することができる。
An optical switch according to the present invention for solving the above-mentioned problems is an optical switch for deflecting an optical path of a signal light, wherein the two wedge prisms receive the signal light from the optical fiber or send a signal to the optical fiber. The signal light is emitted to the first wedge prism that emits light and other optical switches,
Alternatively, the second wedge prism receives a signal light from another optical switch, and the deviation angle of the first wedge prism is less than or equal to the deviation angle of the second wedge prism. Is characterized by. In the above invention, 2
Since the wedge prisms each have an appropriate deviation angle and rotate independently of each other, the range of the optical path deflection of the signal light can be effectively used.

【0029】上記課題を解決する本発明に係る光スイッ
チモジュールは、入力端子数N×出力端子数Mの光信号
の光路切り換えを行う自由空間伝搬型の光スイッチモジ
ュールにおいて、前記光スイッチモジュールが有する光
スイッチが、光ファイバの信号光の光軸上に配設され、
光路変更を行うウェッジプリズムと、前記ウェッジプリ
ズムを回転させる回転駆動手段とを有することを特徴と
する。上記発明では、ウェッジプリズムを用い、ウェッ
ジプリズムを回転させることにより、信号光を任意の方
向へ屈折させて光路偏向を行う光スイッチを用いて、入
力端子数N×出力端子数Mの光信号の光路切り換えを行
うことができる。
An optical switch module according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a free space propagation type optical switch module for switching the optical path of an optical signal having the number of input terminals N × the number of output terminals M, which the optical switch module has. An optical switch is arranged on the optical axis of the signal light of the optical fiber,
It is characterized by having a wedge prism for changing the optical path and a rotation driving means for rotating the wedge prism. In the above invention, the wedge prism is used, and by rotating the wedge prism, the optical switch that refracts the signal light in an arbitrary direction to deflect the optical path is used. Optical path switching can be performed.

【0030】上記課題を解決する本発明に係る光スイッ
チモジュールは、入力端子数N×出力端子数Mの光信号
の光路切り換えを行う自由空間伝搬型の光スイッチモジ
ュールにおいて、前記光スイッチモジュールが有する光
スイッチが、前記ウェッジプリズムを2枚有し、互いを
近接させて配設し、各々を独立して回転させることによ
り光路偏向を行うことを特徴とする。上記発明では、ウ
ェッジプリズムを2枚使用し、互いを近接させて配置
し、各々を独立して回転させることにより、信号光の光
路偏向を任意の角度で、広い範囲で行う光スイッチを用
いて、入力端子数N×出力端子数Mの光信号の光路切り
換えを行うことができる。
An optical switch module according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a free space propagation type optical switch module for switching the optical path of an optical signal having the number of input terminals N × the number of output terminals M, which the optical switch module has. An optical switch has two wedge prisms, which are arranged close to each other, and are each independently rotated to perform optical path deflection. In the above invention, by using two wedge prisms, arranging them close to each other, and rotating each independently, an optical switch for deflecting the optical path of the signal light at an arbitrary angle and in a wide range is used. , The number of input terminals × the number of output terminals M can be used to switch the optical paths of optical signals.

【0031】上記課題を解決する本発明に係る光スイッ
チモジュールは、入力端子数N×出力端子数Mの光信号
の光路切り換えを行う自由空間伝搬型の光スイッチモジ
ュールにおいて、前記2枚のウェッジプリズムは光ファ
イバからの信号光を受け、又は、光ファイバへの信号光
を出射する第1のウェッジプリズムと、他の光スイッチ
へ信号光を出射し、又は、他の光スイッチからの信号光
を受ける第2のウェッジプリズムからなり、前記第1の
ウェッジプリズムの偏角の大きさは、前記第2のウェッ
ジプリズムの偏角の大きさ以下であることを特徴とす
る。上記発明では、2枚のウェッジプリズムが適正な偏
角を持ち、各々独立して回転することにより、信号光の
光路偏向の範囲を有効に使用する光スイッチを用いて、
入力端子数N×出力端子数Mの光信号の光路切り換えを
行うことができる。
The optical switch module according to the present invention which solves the above-mentioned problems is a free space propagation type optical switch module for switching the optical path of an optical signal having the number of input terminals N × the number of output terminals M, wherein the two wedge prisms are used. Is a first wedge prism that receives the signal light from the optical fiber or emits the signal light to the optical fiber, and emits the signal light to another optical switch, or outputs the signal light from another optical switch. The second wedge prism receives the second wedge prism, and the deviation angle of the first wedge prism is less than the deviation angle of the second wedge prism. In the above invention, the two wedge prisms have an appropriate deviation angle and rotate independently of each other, thereby using the optical switch that effectively uses the range of the optical path deflection of the signal light,
It is possible to switch the optical paths of the optical signals of N input terminals × M output terminals.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1は、本発明の第
1の実施形態に係る空間伝搬型光スイッチモジュールの
構成例である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Example 1) FIG. 1 is a structural example of a space propagation type optical switch module according to a first embodiment of the present invention.

【0033】図1に示すように、空間伝搬型光スイッチ
モジュール1は、複数の光ファイバ2が接続され、信号
光3の入力側に配置する端子数N(N端子)の入射側光
ファイバアレイ4aと、前記入射側光ファイバアレイ4
aの前面に配置され、各々の光ファイバ2に対応して、
その信号光3の平行光を作るコリメート用の入射側マイ
クロレンズアレイ5aと、前記入射側マイクロレンズア
レイ5a前面に配置され、各々の光ファイバ2の信号光
3の光路を偏向する入射側光路偏向デバイスアレイ6a
と、複数の光ファイバ2が接続され、信号光3の出力側
に配置する端子数M(M端子)の出射側光ファイバアレ
イ4bと、前記出射側光ファイバアレイ4bの前面に配
置され、入射側からの信号光3を集光する出射側マイク
ロレンズアレイ5bと、前記入射側光路偏向デバイスア
レイ6aに対して任意の距離の空間をはさんで正対する
位置に平行に配置され、入射側からの信号光3の光路を
偏向する出射側光路偏向デバイスアレイ6bとを有す
る。光ファイバアレイ4a、4b、マイクロレンズアレ
イ5a、5b及び光路偏向デバイスアレイ6a、6b
は、入射側と出射側とでそれぞれ正面対向した位置に設
置されている。
As shown in FIG. 1, the spatial propagation type optical switch module 1 is connected to a plurality of optical fibers 2 and has an incident side optical fiber array having N terminals (N terminals) arranged on the input side of the signal light 3. 4a and the incident side optical fiber array 4
It is arranged on the front surface of a and corresponds to each optical fiber 2,
An incident side microlens array 5a for collimating to make parallel light of the signal light 3 and an incident side optical path deflector arranged on the front surface of the incident side microlens array 5a for deflecting the optical path of the signal light 3 of each optical fiber 2. Device array 6a
And a plurality of optical fibers 2 are connected to each other, the output side optical fiber array 4b having the number M of terminals (M terminals) arranged on the output side of the signal light 3, and the front side of the output side optical fiber array 4b, The microlens array 5b on the output side that collects the signal light 3 from the side and the optical path deflecting device array 6a on the input side are arranged in parallel with each other across a space of an arbitrary distance, and are arranged parallel to each other. The output side optical path deflecting device array 6b for deflecting the optical path of the signal light 3 of FIG. Optical fiber arrays 4a and 4b, microlens arrays 5a and 5b, and optical path deflection device arrays 6a and 6b
Are installed at positions that face each other on the incident side and the emitting side.

【0034】上記入射側ファイバアレイ4a及び出射側
光ファイバアレイ4bには、それぞれN本、M本の光フ
ァイバ2が接続されており、例えば、穴開け加工したサ
ブ基板を用いて、その穴に光ファイバ2を通すことによ
り作製される。入射側ファイバアレイ4aに接続される
光ファイバ2の数N本と出射側光ファイバアレイ4bに
接続される光ファイバ2の数M本は、必ずしも等しい必
要はなく、状況に応じて任意の数を選択できる。
N and M optical fibers 2 are connected to the incident-side fiber array 4a and the outgoing-side optical fiber array 4b, respectively. It is manufactured by passing the optical fiber 2. The number N of optical fibers 2 connected to the entrance side fiber array 4a and the number M of optical fibers 2 connected to the exit side optical fiber array 4b do not necessarily have to be equal, and may be any number depending on the situation. You can choose.

【0035】マイクロレンズには、屈折率分布の違いに
よる集光性レンズと曲率端面による端面屈折レンズがあ
り、上記マイクロレンズアレイ5a、5bの作製方法と
しては、一般的なイオン交換法による集光性レンズ、レ
ーザ光を用いた直接描画法、更には金型を用いたポリマ
ーの鋳造法等による端面屈折レンズが実用化されてお
り、レンズ性能の均一性の高いマイクロレンズアレイ5
a、5bが、安価に、同一基板上に高密度に集積可能で
ある。マイクロレンズアレイ5a、5bの入射面には信
号光の波長域に対する無反射コーティングが成されてい
る。なお、マイクロレンズアレイ5a、5bを用いず、
光ファイバ2の端面をレンズ状に加工したものをアレイ
化した場合もある。
The microlenses include a light-collecting lens having a difference in refractive index distribution and an end-face refracting lens having a curvature end face. The microlens arrays 5a and 5b are produced by a general ion-exchange method. End face refraction lens by a directivity method using a transparent lens, a laser beam, and a polymer casting method using a mold has been put to practical use, and a microlens array 5 having high uniformity in lens performance.
It is possible to inexpensively integrate a and 5b on the same substrate with high density. The incident surfaces of the microlens arrays 5a and 5b are provided with antireflection coating for the wavelength range of the signal light. In addition, without using the microlens arrays 5a and 5b,
There is also a case where the end surface of the optical fiber 2 is processed into a lens shape to form an array.

【0036】入射側光路偏向デバイスアレイ6aでは、
光軸方向に傾斜を有する円筒状のウェッジプリズムを用
いており、その傾斜角度を調節することによって信号光
3の偏向角度を自在に設定できる。同プリズムを出射側
光路偏向デバイスアレイ6bにも配置することにより、
原理的に偏向角度は0から90°未満まで対応可能であ
り、45°、60°という具合に静電駆動型のマイクロ
ミラーデバイスの最大偏向角20°は大きく超えること
ができる。
In the incident side optical path deflecting device array 6a,
A cylindrical wedge prism having an inclination in the optical axis direction is used, and the deflection angle of the signal light 3 can be freely set by adjusting the inclination angle. By arranging the prism also on the exit side optical path deflecting device array 6b,
In principle, the deflection angle can correspond to 0 to less than 90 °, and the maximum deflection angle of 20 ° of the electrostatically driven micromirror device can greatly exceed 45 ° and 60 °.

【0037】上記ウェッジプリズムの偏向角度を自在に
設定する手段としては、例えば、光ファイバ2の信号光
3の光軸上に単数、又は複数個のウェッジプリズムを配
置し、各々のウェッジプリズムに、その側面方向に沿っ
て回転できる回転駆動手段を設けることで実現できる。
前記手段を用いれば、ウェッジプリズムの回転位置を制
御することにより、信号光3を任意の方向へ偏向するこ
とが可能となる。
As means for freely setting the deflection angle of the wedge prism, for example, one or a plurality of wedge prisms are arranged on the optical axis of the signal light 3 of the optical fiber 2, and each wedge prism is This can be realized by providing a rotation drive means capable of rotating along the side surface direction.
By using the above means, the signal light 3 can be deflected in an arbitrary direction by controlling the rotational position of the wedge prism.

【0038】上記光路偏向デバイスアレイ6a、6b
は、従来の光マイクロミラーを傾斜させる反射型とは偏
向機構が異なる光路偏向機構であり、信号光3の透過光
をウェッジプリズムで偏向することで光路偏向を行って
いる。従って、信号光を直接偏向させ、自由空間を伝搬
させることにより、固定ミラーをなくすことができ、低
損失で小型の光スイッチモジュールを実現できるように
なる。
Optical path deflecting device arrays 6a and 6b
Is an optical path deflecting mechanism having a deflecting mechanism different from that of a reflection type in which a conventional optical micromirror is tilted, and the optical path is deflected by deflecting the transmitted light of the signal light 3 with a wedge prism. Therefore, by directly deflecting the signal light and propagating it in free space, the fixed mirror can be eliminated, and a small optical switch module with low loss can be realized.

【0039】光スイッチモジュールの奥行きや高さのサ
イズは、端子数と光ファイバアレイ及びマイクロレンズ
アレイのアレイ間隔によって決まり、それらのアレイ間
隔は光路偏向デバイスの大きさに依存する。また、光ス
イッチモジュールの自由空間を含む長手方向の大きさは
光路偏向デバイスの偏光角と上記アレイ間隔によって設
計されるが、偏光角は、用いるプリズムの屈折率や仰
角、及びマイクロレンズの開口数を調整することにより
柔軟に設定可能である。従って、入出力端子間隔及び端
子配列間隔に柔軟に対応可能であり、更には大規模光ス
イッチモジュールの小型化に貢献できる。
The size of the depth and height of the optical switch module is determined by the number of terminals and the array spacing of the optical fiber array and the microlens array, and the array spacing depends on the size of the optical path deflecting device. The size of the optical switch module in the longitudinal direction including the free space is designed by the polarization angle of the optical path deflecting device and the array interval. The polarization angle depends on the refractive index and elevation angle of the prism used and the numerical aperture of the microlens. It can be set flexibly by adjusting. Therefore, it is possible to flexibly deal with the input / output terminal spacing and the terminal array spacing, and further contribute to the miniaturization of the large-scale optical switch module.

【0040】(実施例2)図2は、本発明の第2の実施
形態に係る空間伝搬型光スイッチモジュールの光路偏向
機構の構成例の斜視図である。図2においては、任意の
一系統の光路偏向をわかり易く示すために、入射側光フ
ァイバアレイ4a(図1参照)内の光ファイバ2と、入
射側マイクロレンズアレイ5a(図1参照)内のマイク
ロレンズ5を併記する。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a perspective view of a configuration example of an optical path deflecting mechanism of a space propagation type optical switch module according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the optical fiber 2 in the incident side optical fiber array 4a (see FIG. 1) and the micro fiber in the incident side microlens array 5a (see FIG. 1) are shown in order to clearly show the optical path deflection of any one system. The lens 5 is also shown.

【0041】図2に示すように、光路偏向デバイス7
は、円筒状のウェッジプリズム8a、8bの2個と、前
記ウェッジプリズム8a、8b各々を回転させるための
マイクロモータ9a、9b及び駆動ギア10a、10b
及び変速ギア11a、11b等を有しており、ウェッジ
プリズム8a、8bとマイクロモータ9a、9bは駆動
ギア10a、10b及び変速ギア11a、11b等を介
して高精度に接続されている。上記構成要素は基板12
上に適切に配置されている。
As shown in FIG. 2, the optical path deflecting device 7
Are two cylindrical wedge prisms 8a and 8b, micromotors 9a and 9b for rotating the wedge prisms 8a and 8b, and drive gears 10a and 10b.
And the transmission gears 11a, 11b and the like, and the wedge prisms 8a, 8b and the micromotors 9a, 9b are connected with high precision via the drive gears 10a, 10b and the transmission gears 11a, 11b. The above components are the substrate 12
It is properly placed on top.

【0042】光ファイバ2からの光ビームはコリメート
用のマイクロレンズ5により平行光へ変換される。平行
光に変換された光ビームはこの光ビームと同一光軸上に
互いに近接して配置された第1ウェッジプリズム8aと
第2ウェッジプリズム8bにより任意の方向へ偏向され
る。
The light beam from the optical fiber 2 is converted into parallel light by the microlens 5 for collimation. The light beam converted into parallel light is deflected in an arbitrary direction by the first wedge prism 8a and the second wedge prism 8b which are arranged close to each other on the same optical axis as the light beam.

【0043】ウェッジプリズム8a、8bは円柱の片側
端面を斜めに切断した形状であり、回転に適した外周を
有する。第1ウェッジプリズム8aは、傾斜を持った端
面が光ファイバ2側に、垂直な他の端面が第2ウェッジ
プリズム8b側に向けて配置されている。又、第1ウェ
ッジプリズム8aの外周面には、従動ギア13aが設け
られている。一方、基板12上にマイクロモータ9aが
設置され、その回転軸に駆動ギア10aが設けられ、こ
の駆動ギア10aが変速ギア11aと噛み合わされてお
り、この変速ギア11aが従動ギア13aと噛み合わさ
れている。したがって、マイクロモータ9aの駆動によ
り、第1ウェッジプリズム8aは、駆動ギア10a、変
速ギア11a及び従動ギア13aを介して、外周面方向
に沿って回転する。
Each of the wedge prisms 8a and 8b has a shape in which one end face of a cylinder is obliquely cut and has an outer circumference suitable for rotation. The first wedge prism 8a is arranged such that the inclined end surface faces the optical fiber 2 side and the other vertical end surface faces the second wedge prism 8b side. A driven gear 13a is provided on the outer peripheral surface of the first wedge prism 8a. On the other hand, a micromotor 9a is installed on the substrate 12, a drive gear 10a is provided on its rotation shaft, and this drive gear 10a is meshed with a transmission gear 11a. This transmission gear 11a is meshed with a driven gear 13a. There is. Therefore, by driving the micromotor 9a, the first wedge prism 8a rotates along the outer peripheral surface direction via the drive gear 10a, the transmission gear 11a, and the driven gear 13a.

【0044】第2ウェッジプリズム8bは、垂直な端面
が第1ウェッジプリズム8a側に、傾斜を持った他の端
面が自由空間側に向けて配置されている。第2ウェッジ
プリズム8bも、上記第1ウェッジプリズム8a同様
に、第2ウェッジプリズム8bの外周面に、従動ギア1
3bが設けられている。一方、基板12上にマイクロモ
ータ9bが設置され、その回転軸に駆動ギア10bが設
けられ、この駆動ギア10bが変速ギア11bと噛み合
わされており、この変速ギア11bが従動ギア13bと
噛み合わされている。したがって、マイクロモータ9b
の駆動により、第2ウェッジプリズム8bは、駆動ギア
10b、変速ギア11b及び従動ギア13bを介して、
外周面方向に沿って回転する。
The second wedge prism 8b is arranged such that its vertical end face is on the first wedge prism 8a side and the other end face with inclination is on the free space side. Similarly to the first wedge prism 8a, the second wedge prism 8b also has the driven gear 1 on the outer peripheral surface of the second wedge prism 8b.
3b is provided. On the other hand, a micromotor 9b is installed on the substrate 12, a drive gear 10b is provided on its rotating shaft, and this drive gear 10b is meshed with a transmission gear 11b. This transmission gear 11b is meshed with a driven gear 13b. There is. Therefore, the micromotor 9b
The second wedge prism 8b is driven by the drive gear 10b, the transmission gear 11b, and the driven gear 13b.
Rotate along the outer peripheral surface direction.

【0045】ウェッジプリズム8a、8bが互いに独立
して回転することで、入射する信号光3及び出射する信
号光3に対する各々の偏角が変わることとなり、この各
々の偏角の違いにより、光路偏向の角度を制御する。
By rotating the wedge prisms 8a and 8b independently of each other, the respective deviation angles with respect to the incident signal light 3 and the outgoing signal light 3 are changed. Control the angle of.

【0046】上記構成により、一つの光路偏向の機構に
おいて、入力側の光ファイバ2の信号光の光軸方向に対
して垂直な面方向に信号光を偏向させることが可能とな
り、光路偏向デバイス7の高密度化が可能となる。
With the above structure, it is possible to deflect the signal light in a plane direction perpendicular to the optical axis direction of the signal light of the input side optical fiber 2 in one optical path deflecting mechanism, and the optical path deflecting device 7 is provided. It is possible to increase the density.

【0047】上記光路偏向デバイス7では、ウェッジプ
リズム8a、8bを回転させるためのモータとして、個
別のマイクロステッピングモータやマイクロ超音波モー
タを採用しており、一つの光路偏向デバイス当たり2個
のモータを集積している。それらのモータは0.1°以
下の高角度分解能を有しているため、高精度の光路偏向
の制御が可能となる。なお、今後は、マイクロマシン技
術を用いて作製したワブルモータやマイクロギア等を採
用することにより、将来的には更なる小型化、高密度集
積化が可能となる。
In the above optical path deflecting device 7, individual microstepping motors and micro ultrasonic motors are adopted as motors for rotating the wedge prisms 8a and 8b, and two motors are provided for each optical path deflecting device. Are accumulated. Since these motors have a high angular resolution of 0.1 ° or less, it is possible to control the optical path deflection with high accuracy. In the future, further miniaturization and high-density integration will be possible by adopting a wobble motor, a micro gear, or the like manufactured by using the micromachine technology.

【0048】光路偏向デバイス7は、出射側にも同型の
ものが設置されており、入射側光ファイバアレイ4aの
光軸に対して任意の角度に偏向された信号光は、出射側
の光路偏向デバイス7によって出射側光ファイバ4bの
光軸に合うように、平行に再偏向される。
The optical path deflecting device 7 of the same type is also installed on the exit side, and the signal light deflected at an arbitrary angle with respect to the optical axis of the incident side optical fiber array 4a is deflected on the exit side. It is re-deflected by the device 7 in parallel so as to be aligned with the optical axis of the output side optical fiber 4b.

【0049】図3は、2個のウェッジプリズム8a、8
bによる光路偏向の原理を示す図である。2個のウェッ
ジプリズム8a、8bを互いに回転することにより信号
光を偏向させている。信号光の偏向の軌跡は参考文献
(G.C.Boisser,B.Rdbertson,H.S.Hinton, "Design and
Construction of an Active Alignment Demonstrator f
or aFree-Space Optical Interconnection",IEEE Photo
n. Technol. Lett., vol.7,no.6,pp.676-678,June,199
5)に示されている通り、第1のプリズムを回転させた
ときに生ずる第1の円上を、第2のプリズム回転により
生ずる第2の円の中心が通るような軌跡を描く。第1及
び第2の軌跡円の半径は、入射側光路偏向デバイスと出
射側光路偏向デバイス間、即ち自由空間の幅Lとプリズ
ムの偏角θdによって決まり、そのθdはプリズム材料
の屈折率及び光軸に対するプリズム端面の傾斜角で求ま
る。
FIG. 3 shows two wedge prisms 8a and 8a.
It is a figure which shows the principle of optical path deflection by b. The signal light is deflected by rotating the two wedge prisms 8a and 8b with respect to each other. The trajectory of the deflection of the signal light is described in the reference document (GC Boisser, B. Rdbertson, HSHinton, "Design and
Construction of an Active Alignment Demonstrator f
or a Free-Space Optical Interconnection ", IEEE Photo
n. Technol. Lett., vol.7, no.6, pp.676-678, June, 199
As shown in 5), a locus is drawn such that the center of the second circle generated by the rotation of the second prism passes on the first circle generated when the first prism is rotated. The radii of the first and second locus circles are determined by the width L of the free space between the incident side optical path deflecting device and the emitting side optical path deflecting device, and the deflection angle θd of the prism, and θd is the refractive index of the prism material and the light. It is determined by the angle of inclination of the prism end face with respect to the axis.

【0050】図3に示すように、ウェッジプリズム8
a、8bの偏角をともにθdとし、光ビームの光軸とウ
ェッジプリズム8a、8bの回転中心が一致している場
合、信号光の偏向可能域は、半径(L×tan2θd)
で表される円の内部となる。従って、この円の内部に出
力側全端子を配置する必要があり、L及びθdを最適に
設計することにより柔軟に対応可能である。
As shown in FIG. 3, the wedge prism 8
When the deflection angles of a and 8b are both θd, and the optical axis of the light beam and the rotation center of the wedge prisms 8a and 8b coincide with each other, the deflectable range of the signal light is the radius (L × tan2θd).
It is inside the circle represented by. Therefore, it is necessary to arrange all the terminals on the output side inside this circle, and it is possible to flexibly deal with it by optimally designing L and θd.

【0051】上記光路偏向デバイス7では、ウェッジプ
リズム8a、8bの偏角がともにθdの場合を説明した
が、ウェッジプリズム8a、8bの偏角は必ずとも等し
い必要はない。例えば、第1ウェッジプリズム8aの偏
角をθd1、第2ウェッジプリズム8bの偏角をθd2
と異なる偏角を持つ場合でも、上記光路偏向は可能であ
る。但し、互いの偏角θd1、θd2が異なる場合、第
1ウェッジプリズム8aの偏角θd1が、第2ウェッジ
プリズム8bの偏角θd2以下でなくてはならない。こ
れは、第1ウェッジプリズム8aの偏角θd1が、第2
ウェッジプリズム8bの偏角θd2より大きい場合、偏
角θd1を持つ第1ウェッジプリズム8aの光路偏向の
軌跡の第1の円の半径が、偏角θd2を持つ第2ウェッ
ジプリズム8bの光路偏向の軌跡の第2の円の半径より
大きくなり、第1の円の中心部分に光路偏向できない範
囲ができるためである。従って、これを避けるため、ウ
ェッジプリズム8a、8bの偏角が異なる場合、第1ウ
ェッジプリズム8aの偏角θd1が、第2ウェッジプリ
ズム8bの偏角θd2以下である条件が必要となる。
In the optical path deflecting device 7 described above, the wedge prisms 8a and 8b both have a deviation angle of θd, but the wedge prisms 8a and 8b do not necessarily have to have the same deviation angle. For example, the deflection angle of the first wedge prism 8a is θd1, and the deflection angle of the second wedge prism 8b is θd2.
The above optical path deflection is possible even when the deflection angle is different from. However, when the deviation angles θd1 and θd2 are different from each other, the deviation angle θd1 of the first wedge prism 8a must be equal to or less than the deviation angle θd2 of the second wedge prism 8b. This is because the deviation angle θd1 of the first wedge prism 8a is
When larger than the deflection angle θd2 of the wedge prism 8b, the radius of the first circle of the optical path deflection of the first wedge prism 8a having the deflection angle θd1 is the trajectory of the optical path deflection of the second wedge prism 8b having the deflection angle θd2. This is because the radius is larger than the radius of the second circle and the optical path cannot be deflected in the central portion of the first circle. Therefore, in order to avoid this, when the deviation angles of the wedge prisms 8a and 8b are different, the condition that the deviation angle θd1 of the first wedge prism 8a is equal to or less than the deviation angle θd2 of the second wedge prism 8b is necessary.

【0052】上記説明は、光偏向デバイス7を入射側で
使用した場合を述べたが、光偏向デバイス7を出射側で
使用する場合、第1ウェッジプリズム8aの偏角θd1
が、第2ウェッジプリズム8bの偏角θd2以下である
条件を満たさない場合、入射側からの信号光3が、出射
側の光偏向デバイス7に入射されたとき、出射側の光フ
ァイバ2に平行に沿う方向に偏向できない条件がでてく
る。従って、出射側の光偏向デバイス7においても、ウ
ェッジプリズム8a、8bの偏角が異なる場合、第1ウ
ェッジプリズム8aの偏角θd1が、第2ウェッジプリ
ズム8bの偏角θd2以下である条件が必要となる。
In the above description, the case where the light deflecting device 7 is used on the incident side is described. However, when the light deflecting device 7 is used on the emitting side, the deflection angle θd1 of the first wedge prism 8a.
However, when the condition of being less than the deviation angle θd2 of the second wedge prism 8b is not satisfied, when the signal light 3 from the incident side is incident on the light deflection device 7 on the emission side, it is parallel to the optical fiber 2 on the emission side. There are some conditions that cannot be deflected in the direction. Therefore, also in the light deflecting device 7 on the emission side, when the deviation angles of the wedge prisms 8a and 8b are different, the condition that the deviation angle θd1 of the first wedge prism 8a is equal to or less than the deviation angle θd2 of the second wedge prism 8b is necessary. Becomes

【0053】上記実施例1、2において、図1、2を参
照して本発明に係る光路偏向機構を説明したが、本発明
はこれらの図面の実施例に限定されるものではない。
Although the optical path deflecting mechanism according to the present invention has been described in the first and second embodiments with reference to FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited to the embodiments of these drawings.

【0054】[0054]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、光ファイ
バの信号光の光軸上に配設され、光路変更を行うウェッ
ジプリズムと、前記ウェッジプリズムを回転させる回転
駆動手段とを有する構成とし、光路偏向部にウェッジプ
リズムを用いてそれらを回転駆動させて、信号光を偏向
することを可能としたので、低損失で、簡易、且つ小型
の光スイッチを実現できる。
According to the first aspect of the present invention, a structure is provided which has a wedge prism arranged on the optical axis of the signal light of the optical fiber and which changes the optical path, and a rotation drive means for rotating the wedge prism. Since the wedge prism is used for the optical path deflecting unit to rotate and drive them, the signal light can be deflected, so that a low-loss, simple and small-sized optical switch can be realized.

【0055】請求項2に係る発明によれば、前記ウェッ
ジプリズムを2枚有し、互いを近接させて配設し、各々
を独立して回転させることにより光路偏向を行う構成と
し、光路偏向部に2枚のウェッジプリズムを用い、互い
を近接させて配置し、各々独立して回転駆動させて、光
軸方向に対して垂直な面方向に広範囲に信号光を偏向す
ることを可能としたので、低損失で、簡易、且つ小型の
光スイッチを実現できる。
According to the second aspect of the present invention, two wedge prisms are provided, and the wedge prisms are arranged close to each other, and the optical path is deflected by rotating each independently, and the optical path deflector is provided. Since two wedge prisms are used for the two, they are arranged close to each other, and they are independently driven to rotate, so that it is possible to deflect the signal light in a wide range in a plane direction perpendicular to the optical axis direction. A low-loss, simple and compact optical switch can be realized.

【0056】請求項3に係る発明によれば、前記2枚の
ウェッジプリズムは光ファイバからの信号光を受け、又
は、光ファイバへの信号光を出射する第1のウェッジプ
リズムと、他の光スイッチへ信号光を出射し、又は、他
の光スイッチからの信号光を受ける第2のウェッジプリ
ズムからなり、前記第1のウェッジプリズムの偏角の大
きさは、前記第2のウェッジプリズムの偏角の大きさ以
下である構成とし、光路偏向部に用いる2枚のウェッジ
プリズムが適正な偏角を持ち、各々独立して回転駆動し
て、光軸方向に対して垂直な面方向に広範囲で無駄のな
い信号光の偏向範囲を持つことを可能としたので、低損
失で、簡易、且つ小型の光スイッチを実現できる。
According to the third aspect of the invention, the two wedge prisms receive the signal light from the optical fiber or emit the signal light to the optical fiber, and the other wedge prism and other light. The second wedge prism emits signal light to the switch or receives signal light from another optical switch. The deviation angle of the first wedge prism is determined by the deviation angle of the second wedge prism. The angle is less than or equal to the angle, and the two wedge prisms used for the optical path deflector have proper declination angles, and each is independently driven to rotate, and a wide range is achieved in the plane direction perpendicular to the optical axis direction. Since it is possible to have a lean signal light deflection range, it is possible to realize an optical switch that is low in loss, simple, and small.

【0057】請求項4に係る発明によれば、前記光スイ
ッチモジュールが有する光スイッチが、光ファイバの信
号光の光軸上に配設され、光路変更を行うウェッジプリ
ズムと、前記ウェッジプリズムを回転させる回転駆動手
段とを有する構成とし、光路偏向部にウェッジプリズム
を用いてそれらを回転駆動させて、信号光を偏向するこ
とを可能としたので、低損失で、簡易、且つ小型の光ス
イッチモジュールを実現でき、大規模光スイッチモジュ
ールの高密度化、小型化に貢献できる。
According to the invention of claim 4, the optical switch of the optical switch module is arranged on the optical axis of the signal light of the optical fiber, and the wedge prism for changing the optical path and the wedge prism are rotated. Since it is possible to deflect the signal light by rotating and driving the wedge prism in the optical path deflecting unit, it is possible to deflect the signal light. This can contribute to higher density and smaller size of large-scale optical switch modules.

【0058】請求項5に係る発明によれば、前記光スイ
ッチモジュールが有する光スイッチが、前記ウェッジプ
リズムを2枚有し、互いを近接させて配設し、各々を独
立して回転させることにより光路偏向を行う構成とし、
光路偏向部に2枚のウェッジプリズムを用い、互いを近
接させて配置し、各々独立して回転駆動させて、光軸方
向に対して垂直な面方向に広範囲に信号光を偏向するこ
とを可能としたので、低損失で、簡易、且つ小型の光ス
イッチモジュールを実現でき、大規模光スイッチモジュ
ールの高密度化、小型化に貢献できる。
According to the fifth aspect of the present invention, the optical switch included in the optical switch module has two wedge prisms, which are arranged close to each other, and are rotated independently of each other. The optical path is deflected,
Two wedge prisms are used for the optical path deflector, they are placed close to each other, and each can be independently driven to rotate, so that the signal light can be deflected over a wide range in the plane direction perpendicular to the optical axis direction. Therefore, a low-loss, simple, and small-sized optical switch module can be realized, which can contribute to high-density and small-sized large-scale optical switch module.

【0059】請求項6に係る発明によれば、前記2枚の
ウェッジプリズムは光ファイバからの信号光を受け、又
は、光ファイバへの信号光を出射する第1のウェッジプ
リズムと、他の光スイッチへ信号光を出射し、又は、他
の光スイッチからの信号光を受ける第2のウェッジプリ
ズムからなり、前記第1のウェッジプリズムの偏角の大
きさは、前記第2のウェッジプリズムの偏角の大きさ以
下である構成とし、光路偏向部に用いる2枚のウェッジ
プリズムが適正な偏角を持ち、各々独立して回転駆動し
て、光軸方向に対して垂直な面方向に広範囲で無駄のな
い信号光の偏向範囲を持つことを可能としたので、低損
失で、簡易、且つ小型の光スイッチモジュールを実現で
き、大規模光スイッチモジュールの高密度化、小型化に
貢献できる。
According to the sixth aspect of the present invention, the two wedge prisms receive the signal light from the optical fiber or emit the signal light to the optical fiber, and the other wedge prism and other light. The second wedge prism emits signal light to the switch or receives signal light from another optical switch. The deviation angle of the first wedge prism is determined by the deviation angle of the second wedge prism. The angle is less than or equal to the angle, and the two wedge prisms used for the optical path deflector have proper declination angles, and each is independently driven to rotate, and a wide range is achieved in the plane direction perpendicular to the optical axis direction. Since it is possible to have a lean signal light deflection range, it is possible to realize an optical switch module that is low in loss, simple, and small, and contributes to high density and miniaturization of a large-scale optical switch module.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る実施形態の第1の実施例を示す光
スイッチモジュールの構成を表す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical switch module showing a first example of an exemplary embodiment according to the present invention.

【図2】本発明に係る実施形態の第2の実施例を示す光
スイッチモジュールのウェッジプリズムを用いた光路偏
向デバイスを表す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an optical path deflecting device using a wedge prism of an optical switch module showing a second example of the embodiment according to the present invention.

【図3】本発明に係る実施形態の第2の実施例を示す光
スイッチモジュールのウェッジプリズムを用いた光路偏
向デバイスの光路偏向の原理を表す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the principle of optical path deflection of an optical path deflecting device using a wedge prism of an optical switch module showing a second example of the embodiment according to the present invention.

【図4】従来技術である大規模ルータ用の静電駆動型光
スイッチを示す図である。(a)は光スイッチの基本構
成を示す図であり、(b)は二次元静電駆動型の光マイ
クロミラーデバイスの概略を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional electrostatic drive type optical switch for a large-scale router. (A) is a figure which shows the basic composition of an optical switch, (b) is a figure which shows the outline of a two-dimensional electrostatic drive type optical micromirror device.

【図5】従来技術である電磁駆動型光クロスコネクト装
置を示す図である。(a)は光クロスコネクト装置の基
本構成を示す図であり、(b)は光マイクロミラーを用
いた光路偏向ユニットの基本構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an electromagnetically driven optical cross-connect device as a conventional technique. (A) is a figure which shows the basic composition of an optical cross-connect apparatus, (b) is a figure which shows the basic composition of the optical path deflection unit which used the optical micromirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空間伝搬型光スイッチモジュール 2 光ファイバ 3 信号光 4a 入射側光ファイバアレイ 4b 出射側光ファイバアレイ 5a 入射側マイクロレンズアレイ 5b 出射側マイクロレンズアレイ 6a 入射側光路偏向デバイスアレイ 6b 出射側光路偏向デバイスアレイ 7 光路偏向デバイス 8a 第一ウェッジプリズム 8b 第二ウェッジプリズム 9a マイクロモータ 9b マイクロモータ 10a 駆動ギア 10b 駆動ギア 11a 変速ギア 11b 変速ギア 12 基板 13a 従動ギア 13b 従動ギア 21 静電駆動型光スイッチ 22 光ファイバアレイ 23 マイクロレンズアレイ 24 可変ミラーアレイ 24a マイクロミラーデバイス 25 マクロレンズ 26 平板反射ミラー 27 マイクロミラー 28 トーションバー 29a インナーフレーム 29b アウターフレーム 30 サポートフレーム 31 電磁駆動型光クロスコネクト装置 32 平板ミラー 33 光路偏向ユニット 34 光マイクロミラー 35 光入出力モジュールアレイ 35a 光入出力モジュール 36 光ファイバ 37 レンズ 38 固定平板ミラー 39 光ビーム位置検出器 40 ビームスプリッタ 41 LED 1 Space propagation type optical switch module 2 optical fiber 3 signal light 4a Incident side optical fiber array 4b Output side optical fiber array 5a Incident side microlens array 5b Emitting side microlens array 6a Incident side optical path deflection device array 6b Emission side optical path deflection device array 7 Optical path deflection device 8a First wedge prism 8b Second wedge prism 9a Micromotor 9b micro motor 10a drive gear 10b drive gear 11a speed change gear 11b speed change gear 12 substrates 13a Driven gear 13b Driven gear 21 Electrostatic drive type optical switch 22 Optical fiber array 23 Micro lens array 24 Variable mirror array 24a micro mirror device 25 macro lens 26 Flat reflective mirror 27 micro mirrors 28 torsion bar 29a inner frame 29b outer frame 30 support frame 31 Electromagnetic drive type optical cross connect device 32 flat mirror 33 Optical path deflection unit 34 Optical micro mirror 35 Optical Input / Output Module Array 35a optical input / output module 36 optical fiber 37 lens 38 Fixed flat mirror 39 Light beam position detector 40 beam splitter 41 LED

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 靖之 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 北川 毅 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA14 AA16 AA17 AB26 AC01 AZ02 AZ05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuyuki Inoue             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Takeshi Kitagawa             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 2H041 AA14 AA16 AA17 AB26 AC01                       AZ02 AZ05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 信号光の光路偏向を行う光スイッチに
おいて、 光ファイバの信号光の光軸上に配設され、光路偏向を行
うウェッジプリズムと、 前記ウェッジプリズムを回転させる回転駆動手段とを有
することを特徴とする光スイッチ。
1. An optical switch for deflecting the optical path of signal light, comprising: a wedge prism disposed on the optical axis of the signal light of an optical fiber for deflecting the optical path; and a rotation driving means for rotating the wedge prism. An optical switch characterized by that.
【請求項2】 請求項1記載の光スイッチにおいて、 前記ウェッジプリズムを2枚有し、互いを近接させて配
設し、各々を独立して回転させることにより光路偏向を
行うことを特徴とする光スイッチ。
2. The optical switch according to claim 1, wherein the two wedge prisms are provided, the wedge prisms are arranged close to each other, and the optical paths are deflected by rotating each independently. Optical switch.
【請求項3】 請求項2記載の光スイッチにおいて、 前記2枚のウェッジプリズムは光ファイバからの信号光
を受け、又は、光ファイバへの信号光を出射する第1の
ウェッジプリズムと、 他の光スイッチへ信号光を出射し、又は、他の光スイッ
チからの信号光を受ける第2のウェッジプリズムからな
り、 前記第1のウェッジプリズムの偏角の大きさは、前記第
2のウェッジプリズムの偏角の大きさ以下であることを
特徴とする光スイッチ。
3. The optical switch according to claim 2, wherein the two wedge prisms receive a signal light from an optical fiber or emit a signal light to the optical fiber. The second wedge prism emits a signal light to the optical switch or receives a signal light from another optical switch. The magnitude of the deviation angle of the first wedge prism is equal to that of the second wedge prism. An optical switch having a declination of not more than a magnitude.
【請求項4】 入力端子数N×出力端子数Mの光信号
の光路切り換えを行う自由空間伝搬型の光スイッチモジ
ュールにおいて、 前記光スイッチモジュールが有する光スイッチが、光フ
ァイバの信号光の光軸上に配設され、光路偏向を行うウ
ェッジプリズムと、 前記ウェッジプリズムを回転させる回転駆動手段とを有
することを特徴とする光スイッチモジュール。
4. A free space propagation type optical switch module for switching an optical path of an optical signal having the number of input terminals N × the number of output terminals M, wherein the optical switch included in the optical switch module has an optical axis of signal light of an optical fiber. An optical switch module comprising: a wedge prism disposed on the top of the wedge prism for deflecting an optical path; and a rotation driving unit for rotating the wedge prism.
【請求項5】 請求項4記載の光スイッチモジュール
において、 前記光スイッチモジュールが有する光スイッチが、前記
ウェッジプリズムを2枚有し、互いを近接させて配設
し、各々を独立して回転させることにより光路偏向を行
うことを特徴とする光スイッチモジュール。
5. The optical switch module according to claim 4, wherein the optical switch included in the optical switch module has two wedge prisms, which are arranged in close proximity to each other and rotate independently of each other. An optical switch module characterized by performing optical path deflection by doing so.
【請求項6】 請求項5記載の光スイッチモジュール
において、 前記2枚のウェッジプリズムは光ファイバからの信号光
を受け、又は、光ファイバへの信号光を出射する第1の
ウェッジプリズムと、 他の光スイッチへ信号光を出射し、又は、他の光スイッ
チからの信号光を受ける第2のウェッジプリズムからな
り、 前記第1のウェッジプリズムの偏角の大きさは、前記第
2のウェッジプリズムの偏角の大きさ以下であることを
特徴とする光スイッチモジュール。
6. The optical switch module according to claim 5, wherein the two wedge prisms receive a signal light from an optical fiber or emit a signal light to the optical fiber, and Of the second wedge prism that emits the signal light to the optical switch or receives the signal light from another optical switch. The magnitude of the deflection angle of the first wedge prism is the second wedge prism. An optical switch module having a deviation angle of less than or equal to.
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