JP2003262804A - 光路切換装置 - Google Patents

光路切換装置

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JP2003262804A
JP2003262804A JP2002065563A JP2002065563A JP2003262804A JP 2003262804 A JP2003262804 A JP 2003262804A JP 2002065563 A JP2002065563 A JP 2002065563A JP 2002065563 A JP2002065563 A JP 2002065563A JP 2003262804 A JP2003262804 A JP 2003262804A
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light
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switching device
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Masayuki Togawa
雅之 外川
Morio Kobayashi
盛男 小林
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Teijin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と比較して光路切換素子同士の間隔を狭
くすることができる光路切換装置を提供すること。 【解決手段】 光路切換装置１００は、入力ファイバコ
リメータ１１０ａで出射させられた光線１０１を反射さ
せる反射面が形成されるチップ２１１と、チップ２１１
によって反射した光線１０１を反射させる反射面が形成
されるチップ２１２とを、光線１０１がチップ２１１及
びチップ２１２によって反射させられないときにチップ
２１１の反射面及びチップ２１２の反射面の間で光線１
０１を通過させるように配置した光路切換素子２１０を
備えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報ネットワー
ク、光ＬＡＮなどの光通信分野において光路を切り換え
るために使用される光路切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光路切換装置としては、
例えば図１０及び図１１に示すような光路切換装置９０
０が知られている。
【０００３】光路切換装置９００は、光ファイバ９１１
ａ及びレンズ９１２ａを有し、入力ポート９１３ａを形
成し、通過する光線を平行光線にする入力ファイバコリ
メータ９１０ａと、入力ファイバコリメータ９１０ａと
同一の構成を有する入力ファイバコリメータ９１０ｂ、
９１０ｃ、９１０ｄとを有する入力ファイバコリメータ
アレイ９１０を備えている。
【０００４】ここで、入力ファイバコリメータ９１０
ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄは、それぞれ光路切
換装置９００の外部から入射させた光線９０１、９０
２、９０３、９０４を光路切換装置９００の内部に出射
させるようになっている。
【０００５】また、光路切換装置９００は、入力ファイ
バコリメータ９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ
を、光軸が互いに略平行になるように保持する保持部材
９１４を備えている。
【０００６】また、光路切換装置９００は、光ファイバ
９２１ａ及びレンズ９２２ａを有し、出力ポート９２３
ａを形成し、通過する光線を平行光線にする出力ファイ
バコリメータ９２０ａと、出力ファイバコリメータ９２
０ａと同一の構成を有する出力ファイバコリメータ９２
０ｂ、９２０ｃ、９２０ｄとを有する出力ファイバコリ
メータアレイ９２０を備えている。
【０００７】また、光路切換装置９００は、出力ファイ
バコリメータ９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ、９２０ｄ
を、光軸が互いに略平行になり、入力ファイバコリメー
タ９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄと光軸が略
直交するように保持する保持部材９２４を備えている。
【０００８】即ち、光路切換装置９００は、入力ポート
が４ポートあり、出力ポートが４ポートある４×４光路
切換装置である。
【０００９】また、光路切換装置９００は、入力ファイ
バコリメータ９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ
の光軸と、出力ファイバコリメータ９２０ａ、９２０
ｂ、９２０ｃ、９２０ｄの光軸との各交点に対応して配
置され、入力ファイバコリメータ９１０ａ、９１０ｂ、
９１０ｃ、９１０ｄの１つから出射させられた光線を反
射させて出力ファイバコリメータ９２０ａ、９２０ｂ、
９２０ｃ、９２０ｄの１つに入射させるか否かを、回転
することによって変更し、入力ファイバコリメータ９１
０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄから出射させられ
た光線の光路を切り換える１６個の光路切換素子を有す
る光路切換素子アレイ９３０を備えている。
【００１０】また、光路切換装置９００は、光路切換素
子アレイ９３０の光路切換素子のそれぞれを回転させる
１６個の駆動アクチュエータ（図１１には４個だけ図示
している。）を有する駆動アクチュエータアレイ９４０
を備えている。
【００１１】ここで、光路切換素子アレイ９３０の光路
切換素子について、より詳細に説明する。
【００１２】光路切換素子９３１は、入力ファイバコリ
メータ９１０ａの光軸と、出力ファイバコリメータ９２
０ｂの光軸との交点に対応して配置され、入力ファイバ
コリメータ９１０ａから出射させられた光線９０１を反
射させて出力ファイバコリメータ９２０ｂに入射させる
か否かを、回転することによって変更し、入力ファイバ
コリメータ９１０ａから出射させられた光線９０１の光
路を切り換えるようになっている。
【００１３】光路切換素子９３１は、図１２及び図１３
に示すように、シャフト９３２と、シャフト９３２に固
定され、入力ファイバコリメータ９１０ａ（図１０参
照）から出射させられた光線９０１を反射させる反射ミ
ラー面９３３ａが形成されるミラー９３３と、シャフト
９３２に固定され、反射ミラー面９３３ａによって反射
した光線９０１を反射させる反射ミラー面９３４ａが形
成されるミラー９３４とを有している。
【００１４】また、光路切換素子９３１は、駆動アクチ
ュエータアレイ９４０（図１１参照）の駆動アクチュエ
ータ９４１（図１１参照）によってシャフト９３２の中
心部を通過する回転軸９３２ａを中心に回転させられる
ようになっている。
【００１５】ここで、ミラー９３３及びミラー９３４
は、反射ミラー面９３３ａ及び反射ミラー面９３４ａの
成す角度９３５が略４５度になるように配置されてい
て、反射ミラー面９３３ａ及び反射ミラー面９３４ａで
反射する前の光線９０１と、反射した後の光線９０１と
の成す角度９０１ａが略９０度になるようになってい
る。したがって、入力ファイバコリメータ９１０ａから
出射させられた光線９０１は、反射ミラー面９３３ａ及
び反射ミラー面９３４ａで反射することによって略９０
度偏向するようになっている。
【００１６】以上においては、光路切換素子９３１につ
いて説明したが、光路切換素子アレイ９３０の光路切換
素子は、全て光路切換素子９３１と同一の構成を有して
いる。
【００１７】そして、光路切換装置９００は、図１０に
示すように、光路切換素子アレイ９３０の光路切換素子
のうち入力ファイバコリメータ９１０ａ、９１０ｂ、９
１０ｃ、９１０ｄから出射させられた光線９０１、９０
２、９０３、９０４の光路を切り換える光路切換素子
が、光線９０１、９０２、９０３、９０４をミラーで反
射させるように、光路を切り換える光路切換素子を駆動
アクチュエータアレイ９４０の駆動アクチュエータによ
って図１２に示す光路切換素子９３１と同様な状態にす
る。
【００１８】また、光路切換装置９００は、図１０に示
すように、光路切換素子アレイ９３０の光路切換素子の
うち光線９０１、９０２、９０３、９０４の光路を切り
換えない光路切換素子が、他の光路切換素子によって光
路を切り換えられる前や、他の光路切換素子によって光
路を切り換えられた後の光線９０１、９０２、９０３、
９０４をミラーで遮らないように、光路を切り換えない
光路切換素子を駆動アクチュエータアレイ９４０の駆動
アクチュエータによって図１２に示す光路切換素子９３
６と同様な状態にする。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光路切換装置９００においては、光路切換素子アレ
イ９３０の光路切換素子が駆動アクチュエータアレイ９
４０の駆動アクチュエータによって回転させられるとき
に光路切換素子同士がミラーで互いに接触し合わないよ
うにしなければならないので、光路切換素子アレイ９３
０の光路切換素子同士の間隔を狭くすることが困難であ
るという問題があった。
【００２０】例えば、入力ファイバコリメータ９１０
ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄから出射させられる
光線９０１、９０２、９０３、９０４の直径を０．５ｍ
ｍとし、それに合わせて、光路切換素子アレイ９３０の
光路切換素子の各ミラーの長さを、各ミラーの機能に支
障がないと考えられる最小値０．９３ｍｍとすると、光
路切換素子アレイ９３０の光路切換素子のシャフトの半
径を１ｍｍとした場合、光路切換素子アレイ９３０の隣
り合う光路切換素子同士の間隔を３．５ｍｍより狭くす
ることは困難であった。
【００２１】また、光路切換素子アレイ９３０の光路切
換素子のシャフトは、軸ずれを防止するために実際には
１ｍｍ程度以上の半径が必要であるが、仮に光路切換素
子アレイ９３０の光路切換素子のシャフトの半径が０．
５ｍｍであった場合でも、入力ファイバコリメータアレ
イ９１０の入力ファイバコリメータから出射させられる
光線９０１、９０２、９０３、９０４の直径を０．５ｍ
ｍとし、光路切換素子アレイ９３０の光路切換素子の各
ミラーの長さを０．９３ｍｍとすると、光路切換素子ア
レイ９３０の隣り合う光路切換素子同士の間隔を２．８
ｍｍより狭くすることは困難であった。
【００２２】なお、光路切換装置の入力ポート数や出力
ポート数の最大値は、光路切換素子同士の最小間隔と、
入力ファイバコリメータ及び出力ファイバコリメータの
最大間隔とで決定される。入力ファイバコリメータ及び
出力ファイバコリメータの最大間隔は、結合損失の許容
限界によって制限され、結合損失の許容限界を１ｄＢと
すると５０ｍｍとなる。入力ファイバコリメータ及び出
力ファイバコリメータの最大間隔が５０ｍｍであると
き、光路切換素子アレイ９３０の光路切換素子のシャフ
トの半径を１ｍｍとした場合、上述したように光路切換
素子アレイ９３０の隣り合う光路切換素子同士の最小間
隔は３．５ｍｍであるので、光路切換装置９００は、入
力ポートが７ポートあり、出力ポートが７ポートある７
×７光路切換装置程度が限界である。また、光路切換素
子アレイ９３０の光路切換素子のシャフトの半径を０．
５ｍｍとした場合、上述したように光路切換素子アレイ
９３０の隣り合う光路切換素子同士の最小間隔は２．８
ｍｍであるので、光路切換装置９００は、入力ポートが
９ポートあり、出力ポートが９ポートある９×９光路切
換装置程度が限界であった。
【００２３】そこで、本発明は、従来と比較して光路切
換素子同士の間隔を狭くすることができる光路切換装置
を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光路切換装置は、光を外部から入射させて
内部に出射させる光入射手段と、前記光入射手段で出射
させられた前記光を反射させる第１の反射面が形成され
る第１の反射部、及び、前記第１の反射面によって反射
した前記光を反射させる第２の反射面が形成される第２
の反射部を有する複数の光反射部材と、複数の前記光反
射部材のそれぞれを回転させる複数の部材回転手段と、
前記第２の反射面によって反射した前記光を入射させて
外部に出射させるの光出射手段とを備え、前記第１の反
射部及び前記第２の反射部は、前記第１の反射面及び前
記第２の反射面の間で前記光を通過させるように配置さ
れる構成を有している。
【００２５】この構成により、本発明の光路切換装置
は、第１の反射面及び第２の反射面の間に光を通過させ
ることができるので、従来と比較して光路切換素子（光
反射部材）を回転軸に略直交する方向に小型化すること
ができ、従来と比較して光路切換素子同士の間隔を狭く
することができる。また、本発明の光路切換装置は、従
来と比較して光路切換素子同士の間隔を狭くすることが
できるので、入力ポート数及び出力ポート数が等しい従
来の光路切換装置と比較して小型化することができる。
また、本発明の光路切換装置は、従来と比較して光路切
換素子同士の間隔を狭くすることができるので、従来と
比較して入力ポート数や出力ポート数の最大値を大きく
することができる。また、本発明の光路切換装置は、第
１の反射面及び第２の反射面の間に光を通過させること
ができるので、従来と比較して、光路を切り換えるとき
と切り換えないときとの間で光路切換素子が回転しなけ
ればならない角度を小さくすることができるとともに光
路切換素子の回転半径が小さくなり、従来と比較して、
部材回転手段への負担を少なくすることができ、安価で
容易に製造することができる部材回転手段を使用するこ
とができる。
【００２６】また、本発明の光路切換装置は、前記光入
射手段を複数備える構成を有している。
【００２７】この構成により、本発明の光路切換装置
は、光出射手段同士の間隔だけではなく、従来と比較し
て光入射手段同士の間隔も狭くすることができる。
【００２８】また、本発明の光路切換装置は、前記光入
射手段を単数のみ備え、前記光入射手段が前記光を出射
させる向きと、複数の前記光出射手段が前記光を入射さ
せる向きとが略平行である構成を有している。
【００２９】この構成により、本発明の光路切換装置
は、入力ポート及び出力ポートが略同一側又は略反対側
に形成されるので、入力ポート及び出力ポートが略同一
側又は略反対側に形成されていない場合と比較して容易
に他の装置と光学的に接続することができる。
【００３０】また、本発明の光路切換装置は、前記第１
の反射面及び前記第２の反射面の成す角度は略４５度で
ある構成を有している。
【００３１】この構成により、本発明の光路切換装置
は、光路切換素子同士の配列を略直交させることがで
き、第１の反射面及び第２の反射面の成す角度が略４５
度ではない場合と比較して、より光路切換素子同士の間
隔を狭くすることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【００３３】（第１の実施の形態）
【００３４】まず、第１の実施の形態に係る光路切換装
置の構成について説明する。
【００３５】図１及び図２において、本実施の形態に係
る光路切換装置１００は、光ファイバ１１１ａ及びレン
ズ１１２ａを有し、入力ポート１１３ａを形成し、通過
する光線を平行光線にする入力ファイバコリメータ１１
０ａと、入力ファイバコリメータ１１０ａと同一の構成
を有する入力ファイバコリメータ１１０ｂ、１１０ｃ、
１１０ｄとを有する入力ファイバコリメータアレイ１１
０を備えている。
【００３６】ここで、入力ファイバコリメータ１１０
ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、それぞれ光線１
０１、１０２、１０３、１０４を光路切換装置１００の
外部から入射させて光路切換装置１００の内部に出射さ
せる光入射手段を構成している。
【００３７】また、光路切換装置１００は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ
を、光軸が互いに略平行になるように保持する保持部材
１１４を備えている。
【００３８】また、光路切換装置１００は、光ファイバ
１２１ａ及びレンズ１２２ａを有し、出力ポート１２３
ａを形成し、通過する光線を平行光線にする出力ファイ
バコリメータ１２０ａと、出力ファイバコリメータ１２
０ａと同一の構成を有する出力ファイバコリメータ１２
０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄとを有する出力ファイバコリ
メータアレイ１２０を備えている。
【００３９】また、光路切換装置１００は、出力ファイ
バコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ
を、光軸が互いに略平行になり、入力ファイバコリメー
タ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと光軸が略
直交するように保持する保持部材１２４を備えている。
【００４０】即ち、光路切換装置１００は、入力ポート
が４ポートあり、出力ポートが４ポートある４×４光路
切換装置である。
【００４１】ここで、入力ファイバコリメータ１１０
ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ及び出力ファイバコ
リメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのレ
ンズには、球状レンズ、ドラムレンズ、屈折率が場所に
より変化するＧＲＩＮレンズ等のレンズ作用を有する任
意の物を使用することができる。
【００４２】また、光路切換装置１００は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ
の光軸と、出力ファイバコリメータ１２０ａ、１２０
ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの光軸との各交点に対応して配
置され、入力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、
１１０ｃ、１１０ｄの１つから出射させられた光線を反
射させて出力ファイバコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、
１２０ｃ、１２０ｄの１つに入射させるか否かを、回転
することによって変更し、入力ファイバコリメータ１１
０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄから出射させられ
た光線の光路を切り換える光反射部材として１６個の光
路切換素子を有する光路切換素子アレイ２００を備えて
いる。
【００４３】また、光路切換装置１００は、光路切換素
子アレイ２００の光路切換素子のそれぞれに接着固定さ
れ、光路切換素子アレイ２００の光路切換素子のそれぞ
れを回転させる部材回転手段としての１６個の駆動アク
チュエータ（図２には４個だけ図示している。）を有す
る駆動アクチュエータアレイ１４０を備えている。
【００４４】なお、駆動アクチュエータアレイ１４０の
駆動アクチュエータには、電磁モーターなどの電磁式ア
クチュエータや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を使用
した静電モーターなどの静電式アクチュエータなど、回
転駆動力を発生させるアクチュエータを採用することが
できる。
【００４５】ここで、光路切換素子アレイ２００の光路
切換素子について、より詳細に説明する。
【００４６】光路切換素子２１０は、入力ファイバコリ
メータ１１０ａの光軸と、出力ファイバコリメータ１２
０ｂの光軸との交点に対応して配置され、入力ファイバ
コリメータ１１０ａから出射させられた光線１０１を反
射させて出力ファイバコリメータ１２０ｂに入射させる
か否かを、回転することによって変更し、入力ファイバ
コリメータ１１０ａから出射させられた光線１０１の光
路を切り換えるようになっている。
【００４７】光路切換素子２１０は、図３から図５まで
に示すように、入力ファイバコリメータ１１０ａ（図１
参照）で出射させられた光線１０１を反射させる第１の
反射面としての反射ミラー面２１１ａが形成される第１
の反射部としてのチップ２１１と、反射ミラー面２１１
ａによって反射した光線１０１を反射させる第２の反射
面としての反射ミラー面２１２ａが形成される第２の反
射部としてのチップ２１２と、チップ２１１及びチップ
２１２を支持する支持部としての円盤状の支持板２１３
とを有している。
【００４８】また、光路切換素子２１０は、支持板２１
３で駆動アクチュエータアレイ１４０（図２参照）の駆
動アクチュエータ１４１に接着固定されており、駆動ア
クチュエータ１４１によって支持板２１３の中心部を通
過する回転軸２１３ａを中心に回転させられるようにな
っている。
【００４９】ここで、駆動アクチュエータ１４１、支持
板２１３は光束１０１を遮らない位置に配置されてい
る。
【００５０】また、チップ２１１及びチップ２１２は、
反射ミラー面２１１ａ及び反射ミラー面２１２ａの成す
角度２１０ａが略４５度になるように配置されていて、
反射ミラー面２１１ａ及び反射ミラー面２１２ａで反射
する前の光線１０１と、反射した後の光線１０１との成
す角度１０１ａが略９０度になるようになっている。し
たがって、入力ファイバコリメータ１１０ａから出射さ
せられた光線１０１は、反射ミラー面２１１ａ及び反射
ミラー面２１２ａで反射することによって略９０度偏向
するようになっている。
【００５１】図１に示すように、光路切換素子２２０
は、入力ファイバコリメータ１１０ｂの光軸と、出力フ
ァイバコリメータ１２０ｂの光軸との交点に対応して配
置され、入力ファイバコリメータ１１０ｂから出射させ
られた光線１０２を反射させて出力ファイバコリメータ
１２０ｂに入射させるか否かを、回転することによって
変更し、入力ファイバコリメータ１１０ｂから出射させ
られた光線１０２の光路を切り換えるようになってお
り、光路切換素子２１０と同一の構成を有している。
【００５２】なお、光路切換素子２２０は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａから出射させられた光線１０１の
光路が光路切換素子２１０によって切り換えられるとき
に光線１０１を通過させるように形成されている。
【００５３】また、光路切換素子２２０は、入力ファイ
バコリメータ１１０ｂから出射させられた光線１０２の
光路が光路切換素子２３０及び光路切換素子２２０によ
って切り換えられないときに、チップ２２１（図３参
照）の反射ミラー面２２１ａ（図３参照）及びチップ２
２２（図３参照）の反射ミラー面２２２ａ（図３参照）
の間で光線１０２を通過させるように形成されている。
【００５４】ここで、上述したように、入力ファイバコ
リメータ１１０ａ、１１０ｂは保持部材１１４によって
光軸が互いに略平行になるように保持されており、光路
切換素子２１０によって反射された光線１０１は略９０
度偏向するので、入力ファイバコリメータ１１０ａから
出射させられ光路切換素子２１０によって反射された光
線１０１と、入力ファイバコリメータ１１０ｂから出射
させられた光線１０２とは互いに略直交している。
【００５５】また、光路切換素子２２０は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａから出射させられ光路切換素子２
１０によって反射された光線１０１と、入力ファイバコ
リメータ１１０ｂから出射させられた光線１０２とが、
支持板２２３（図３参照）の回転軸２２３ａ（図３参
照）上を通過するように配置されている。
【００５６】以上に述べた構成を有するように、光路切
換素子２２０は例えば次のように設計されている。
【００５７】図６において、光線１０１及び光線１０２
は互いに略直交するので、光線１０１の光軸１０１ｂを
光線１０１の進行方向を正とするｙ軸とし、光線１０２
の光軸１０２ｂを光線１０２の進行方向を正とするｘ軸
とする直交座標系の座標（ｘ、ｙ）で表すと、回転軸２
２３ａの位置は原点（０、０）とする。
【００５８】そして、光線１０１及び光線１０２の直径
が２ωであり、加工誤差等を吸収するために設ける空隙
がｔであるとすると、上述したように、チップ２２１の
反射ミラー面２２１ａ及びチップ２２２の反射ミラー面
２２２ａの成す角度２２０ａが略４５度であるので、反
射ミラー面２２１ａの一端２２１ｂの位置（ｕ、ｖ）
と、反射ミラー面２２１ａの他端２２１ｃの位置（ｍ、
ｎ）とは、例えば次のように定めることができる。 ｕ＝ω＋ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ｖ＝（１＋√２）×（ω＋ｔ）・・・・・・・・・・・・・（２） ｍ＝３（ω＋ｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） ｎ＝（１＋√２−２ｔａｎ２２．５°）×（ω＋ｔ）・・・（４）
【００５９】なお、チップ２２２は光線１０２の光軸１
０２ｂに対してチップ２２１と対称になるように設計す
れば良い。
【００６０】また、反射ミラー面２２１ａの他端２２１
ｃの位置（ｍ、ｎ）が定められると、支持板２２３の直
径Ｌは次のように求まる。 Ｌ＝２√（ｍ2＋ｎ2）・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
【００６１】以上においては、光路切換素子２１０（図
３参照）及び光路切換素子２２０について説明したが、
図１に示すように、光路切換素子アレイ２００の光路切
換素子は、全て光路切換素子２１０及び光路切換素子２
２０と同一の構成を有している。
【００６２】なお、図１に示すように、出力ファイバコ
リメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、
光路切換素子アレイ２００の何れかの光路切換素子の第
２の反射面としての反射ミラー面で反射した光線１０
１、１０２、１０３、１０４の何れかを入射させて光路
切換装置１００の外部に出射させる光出射手段を構成し
ている。
【００６３】次に、本実施の形態に係る光路切換素子ア
レイ２００の光路切換素子の製造方法について説明す
る。
【００６４】図７において、第１の反射部としてのチッ
プ２０１は、ガラスブロックが切削及び研磨加工された
後、反射ミラー面２０１ａの反射率を向上させるため
に、反射ミラー面２０１ａが形成される部分に誘電体多
層反射膜が施されることによって製造される。ここで、
誘電体多層反射膜は、光通信用光部品で使われているＳ
ｉＯ2薄膜やＴｉＯ2薄膜などを真空蒸着法やスパッタ法
によって多層に積層したものである。
【００６５】なお、チップ２０１は、反射ミラー面２０
１ａの反射率を向上させるために、反射ミラー面２０１
ａが形成される部分に、誘電体多層反射膜の代わりに、
金膜や銀膜などの反射率の高い金属膜が真空蒸着法やス
パッタ法やメッキ法によって施されても良い。また、チ
ップ２０１は、反射ミラー面２０１ａが形成される部分
に反射率の高い金属膜が施されるとき、金属膜の付着力
を増強するために予めＣｒ膜などの下地膜が施されても
良い。
【００６６】第２の反射部としてのチップ２０２は、チ
ップ２０１と同様にして製造される。
【００６７】支持部としての支持板２０３は、ガラスブ
ロックを円盤状に切り出すことによって製造される。
【００６８】そして、光路切換素子は、以上のようにし
てチップ２０１、チップ２０２及び支持板２０３が製造
された後、支持板２０３に、チップ２０１及びチップ２
０２が光学接着剤による接着法や陽極接合による接着法
などによって接着されることで製造される。
【００６９】なお、以上においては、支持板２０３の母
材としてガラスブロックが使用されていたが、ガラスブ
ロックの代りに、炭素鋼やステンレスなどの金属、シリ
コンなど、円盤状に切り出すことができる他の物質が使
用されても良い。
【００７０】また、チップ２０１及びチップ２０２の母
材としてガラスブロックが使用されていたが、ガラスブ
ロックの代りに、炭素鋼やステンレスなどの金属、シリ
コンなど、反射ミラー面が形成可能な他の物質が使用さ
れても良い。
【００７１】なお、以上においては、第１の反射部、第
２の反射部及び支持部が個別に製造された後、接着され
る方法について説明したが、第１の反射部、第２の反射
部及び支持部を予め一体としたものが製造される方法で
あっても良い。
【００７２】例えば、プラスチックを使用して、金型成
形法によって第１の反射部、第２の反射部及び支持部を
一体としたものが形成された後、反射ミラー面が形成さ
れる部分に反射膜が施されることによって製造されても
良い。
【００７３】また、金属材料を使用して、ダイカストや
メタルインジェクションモールド（ＭＩＧ）、プレス成
形法などの方法によって第１の反射部、第２の反射部及
び支持部を一体としたものが形成された後、反射ミラー
面が形成される部分に反射膜が施されることによって製
造されても良い。
【００７４】次に、本実施の形態に係る光路切換装置の
動作について説明する。
【００７５】光路切換装置１００は、図１に示すよう
に、光路切換素子アレイ２００の光路切換素子のうち入
力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、
１１０ｄから出射させられた光線１０１、１０２、１０
３、１０４の光路を切り換える光路切換素子が、光線１
０１、１０２、１０３、１０４をミラーで反射させるよ
うに、光路を切り換える光路切換素子を駆動アクチュエ
ータアレイ１４０（図２参照）の駆動アクチュエータに
よって図３に示す光路切換素子２１０と同様な状態にす
る。
【００７６】また、光路切換装置１００は、図１に示す
ように、光路切換素子アレイ２００の光路切換素子のう
ち光線１０１、１０２、１０３、１０４の光路を切り換
えない光路切換素子が、他の光路切換素子によって光路
を切り換えられる前や、他の光路切換素子によって光路
を切り換えられた後の光線１０１、１０２、１０３、１
０４をミラーで遮らないように、光路を切り換えない光
路切換素子を駆動アクチュエータアレイ１４０（図２参
照）の駆動アクチュエータによって図３に示す光路切換
素子２２０と同様な状態にする。
【００７７】例えば、光路切換装置１００は、光路切換
素子２１０が光線１０１の光路を切り換えるとき、光路
切換素子２１０が図３に示す光路切換素子２２０と同様
な状態にあるとすると、駆動アクチュエータ１４１（図
２参照）に光路切換素子２１０を回転軸２１３ａを中心
に矢印１４１ａの示す方向に略４５度回転させ、光路切
換素子２１０を図３に示す状態にする。
【００７８】また、光路切換装置１００は、光路切換素
子２１０が光線１０１の光路を切り換えるとき、駆動ア
クチュエータアレイ１４０（図２参照）の駆動アクチュ
エータに光路切換素子２４０及び光路切換素子２２０、
２５０、２６０を図１に示す状態にさせる。
【００７９】したがって、入力ファイバコリメータ１１
０ａから出射させられた光線１０１は、光路切換素子２
４０の２つのチップの反射ミラー面の間通過し、光路切
換素子２１０のチップ２１１の反射ミラー面２１１ａ及
びチップ２１２の反射ミラー面２１２ａで反射した後、
光路切換素子２２０、２５０、２６０を通過して出力フ
ァイバコリメータ１２０ｂに入射する。
【００８０】なお、光路切換素子２１０は、公知のペン
タプリズムと同様の機能を有しており、駆動アクチュエ
ータ１４１（図２参照）によって回転させられる角度が
厳密に４５度でなかったとしても、光線１０１を略９０
度偏向することができる。
【００８１】また、光路切換装置１００は、光路切換素
子２１０が光線１０１の光路を切り換えないとき、光路
切換素子２１０が図３に示す状態にあるとすると、駆動
アクチュエータ１４１（図２参照）に光路切換素子２１
０を回転軸２１３ａを中心に矢印１４１ｂの示す方向に
略４５度回転させ、光路切換素子２１０を図３に示す光
路切換素子２２０と同様な状態にする。
【００８２】したがって、光路切換素子２１０は、光路
切換素子２４０側から進行してきた光線１０１をチップ
２１１及びチップ２１２で遮ることなく、光線１０１
は、光路切換素子２１０のチップ２１１の反射ミラー面
２１１ａ及びチップ２１２の反射ミラー面２１２ａの間
を光路切換素子２７０側に通過する。
【００８３】以上に説明したように、光路切換装置１０
０は、駆動アクチュエータアレイ１４０の駆動アクチュ
エータに図１に示す光路切換素子アレイ２００の光路切
換素子を回転させることによって、入力ファイバコリメ
ータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄから出射
させられた光線１０１、１０２、１０３、１０４の光路
を切り換え、入力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０
ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの入力ポートと、出力ファイバ
コリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの
出力ポートとの光学的な接続を変更することができる。
【００８４】また、光路切換装置１００は、光路切換素
子アレイ２００の光路切換素子が、第１の反射面として
の反射ミラー面と、第２の反射面としての反射ミラー面
との間で光を通過させるように形成されているので、従
来と比較して光路切換素子アレイ２００の光路切換素子
を回転軸に略直交する方向に小型化することができ、従
来と比較して光路切換素子同士の間隔を狭くすることが
できる。
【００８５】例えば、上述した式（３）、式（４）及び
式（５）において、入力ファイバコリメータ１１０ａ、
１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄから出射させられる光線
１０１、１０２、１０３、１０４の直径が０．５ｍｍで
あり、加工誤差等を吸収するために設ける空隙が０．０
２ｍｍであるとすると、光路切換素子アレイ２００の光
路切換素子の支持板の直径、即ち、光路切換素子の直径
は１．８３ｍｍとなり、光路切換素子アレイ２００の光
路切換素子は、従来の光路切換素子と比較して小型化す
ることができる。
【００８６】また、光路切換素子アレイ２００の光路切
換素子は、反射ミラー面が形成されるミラーをシャフト
の放射外方に配置していた従来の光路切換素子とは異な
り、反射ミラー面が形成されるチップを支持板の放射内
方に配置しているので、光路切換素子アレイ２００の光
路切換素子同士は、互いの間隔が支持板の直径より大き
ければ接触することがない。したがって、光路切換素子
の直径が１．８３ｍｍであるとき、光路切換素子アレイ
２００の隣り合う光路切換素子同士の間隔は１．８３ｍ
ｍより大きければ良く、光路切換素子アレイ２００の光
路切換素子は、従来の光路切換素子と比較して光路切換
素子同士の間隔を狭くすることができる。
【００８７】また、光路切換装置１００は、従来と比較
して光路切換素子同士の間隔を狭くすることができるの
で、入力ポート数及び出力ポート数が等しい従来の光路
切換装置と比較して小型化することができる。
【００８８】また、光路切換装置１００は、従来と比較
して光路切換素子同士の間隔を狭くすることができるの
で、従来と比較して入力ポート数や出力ポート数の最大
値を大きくすることができる。
【００８９】例えば、結合損失の許容限界を１ｄＢとし
て入力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０
ｃ、１１０ｄと、出力ファイバコリメータ１２０ａ、１
２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄとの最大間隔を５０ｍｍと
すると、光路切換素子の直径が１．８３ｍｍであると
き、光路切換装置１００は、入力ポートが１３ポートあ
り、出力ポートが１３ポートある１３×１３光路切換装
置まで規模を大きくすることができる。
【００９０】また、従来と比較して光路切換素子同士の
間隔を狭くすることができると、出力ファイバコリメー
タ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ同士の間隔
も狭くすることができるが、光路切換装置１００は、入
力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、
１１０ｄという複数の入力ファイバコリメータを備えて
いるので、出力ファイバコリメータ１２０ａ、１２０
ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ同士の間隔だけではなく、従来
と比較して入力ファイバコリメータ１１０ａ、１１０
ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ同士の間隔も狭くすることがで
きる。
【００９１】なお、本実施の形態においては、光路切換
装置１００として、入力ポートが４ポートあり、出力ポ
ートが４ポートある４×４光路切換装置について説明し
たが、入力ポート数、出力ポート数は４ポート以外であ
っても良い。
【００９２】また、光路切換装置１００は、光路切換素
子アレイ２００の光路切換素子が、第１の反射面として
の反射ミラー面と、第２の反射面としての反射ミラー面
との間で光を通過させるように形成されているので、２
つのチップの反射ミラー面によって光を反射させるとと
もに、２つのチップの反射ミラー面の間で光を通過させ
ることができ、従来と比較して、光路を切り換えるとき
と切り換えないときとの間で光路切換素子が回転しなけ
ればならない角度を小さくすることができると共に、光
路切換素子の回転半径が小さくてすむ。
【００９３】例えば、図１２に示すように、従来の光路
切換装置９００（図１０参照）の光路切換素子が、光路
を切り換えるときと切り換えないときとの間で９０度以
上回転しなければならないのに対して、図３に示すよう
に、光路切換装置１００（図１参照）の光路切換素子
は、光路を切り換えるときと切り換えないときとの間で
略４５度回転すれば良い。
【００９４】また、光路切換装置１００は、従来と比較
して光路を切り換えるときと切り換えないときとの間で
光路切換素子が回転しなければならない角度を小さくす
ることができるので、従来と比較して、駆動アクチュエ
ータへの負担を少なくすることができ、安価で容易に製
造することができる駆動アクチュエータを使用すること
ができる。
【００９５】また、光路切換装置１００は、第１の反射
部としてのチップの反射ミラー面と、第２の反射部とし
てのチップの反射ミラー面との成す角度が略４５度であ
るので、光路切換素子アレイ２００の光路切換素子同士
の配列を略直交させることができ、２つの反射ミラー面
の成す角度が略４５度ではない場合と比較して、より光
路切換素子同士の間隔を狭くすることができる。
【００９６】また、本実施の形態において、光路切換装
置１００は、第１の反射部としてのチップの反射ミラー
面と、第２の反射部としてのチップの反射ミラー面との
成す角度が略４５度であったが、本発明によれば、光路
切換装置１００は、第１の反射部としてのチップの反射
ミラー面と、第２の反射部としてのチップの反射ミラー
面との成す角度が略４５度以外の値であっても良い。
【００９７】（第２の実施の形態）
【００９８】まず、第２の実施の形態に係る光路切換装
置の構成について説明する。
【００９９】なお、本実施の形態に係る光路切換装置の
構成のうち、第１の実施の形態に係る光路切換装置の構
成とほぼ同様な構成については同一の符号を付して詳細
な説明を省略する。
【０１００】図８において、本実施の形態に係る光路切
換装置３００は、光ファイバ１１１ａ及びレンズ１１２
ａを有し、入力ポート１１３ａを形成し、通過する光線
を平行光線にする入力ファイバコリメータ１１０ａを備
えている。
【０１０１】ここで、入力ファイバコリメータ１１０ａ
は、光線１０１を光路切換装置３００の外部から入射さ
せて光路切換装置３００の内部に出射させる光入射手段
を構成している。
【０１０２】また、光路切換装置３００は、光ファイバ
１２１ａ及びレンズ１２２ａを有し、出力ポート１２３
ａを形成し、通過する光線を平行光線にする出力ファイ
バコリメータ１２０ａと、出力ファイバコリメータ１２
０ａと同一の構成を有する出力ファイバコリメータ１２
０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄとを有する出力ファイバコリ
メータアレイ１２０を備えている。
【０１０３】即ち、光路切換装置３００は、入力ポート
が１ポートあり、出力ポートが４ポートある１×４光路
切換装置であり、光通信ネットワークの機能確認や、保
守点検、故障時のバックアップ迂回路への光路切り換え
などの用途に使用されるものである。
【０１０４】また、光路切換装置３００は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａの光軸に対応して回転不能に配置
され、入力ファイバコリメータ１１０ａから出射させら
れた光線１０１を反射させて、入力ファイバコリメータ
１１０ａから出射させられた光線１０１の光路を偏向す
る光路偏向素子３１０を備えている。
【０１０５】また、光路切換装置３００は、光路偏向素
子３１０によって偏向された光線１０１と、出力ファイ
バコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ
の光軸との各交点に対応して配置され、入力ファイバコ
リメータ１１０ａから出射させられ、光路偏向素子３１
０によって偏向された光線１０１を反射させて出力ファ
イバコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０
ｄの１つに入射させるか否かを、回転することによって
変更し、入力ファイバコリメータ１１０ａから出射させ
られ光路偏向素子３１０によって偏向された光線１０１
の光路を切り換える光反射部材としての光路切換素子３
２１、３２２、３２３、３２４を有する光路切換素子ア
レイ３２０を備えている。
【０１０６】なお、光路偏向素子３１０及び光路切換素
子３２１、３２２、３２３、３２４は、第１の実施の形
態に係る光路切換素子２１０と同様の構成である。
【０１０７】また、光路切換装置３００は、光路切換素
子３２１、３２２、３２３、３２４のそれぞれに接着固
定され、光路切換素子３２１、３２２、３２３、３２４
のそれぞれを回転させる部材回転手段として、第１の実
施の形態に係る駆動アクチュエータ１４１と同様の構成
である４個の駆動アクチュエータ（図示していない。）
を有する駆動アクチュエータアレイ（図示していな
い。）を備えている。
【０１０８】また、光路切換装置３００は、入力ファイ
バコリメータ１１０ａ及び出力ファイバコリメータ１２
０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを、入力ファイバ
コリメータ１１０ａが光線１０１を出射させる向き（即
ち、矢印３０１の示す向き）と、入力ファイバコリメー
タ１１０ａから出射させられ、光路偏向素子３１０及び
光路切換素子３２１、３２２、３２３、３２４で反射し
た光線１０１を出力ファイバコリメータ１２０ａ、１２
０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが入射させる向き（即ち、矢
印３０２の示す向き）とが略平行であるように保持する
保持部材３３０を備えている。
【０１０９】なお、出力ファイバコリメータ１２０ａ、
１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、それぞれ光路切換素
子３２１、３２２、３２３、３２４の第２の反射面とし
ての反射ミラー面によって反射した光線１０１を入射さ
せて光路切換装置３００の外部に出射させる光出射手段
を構成している。
【０１１０】次に、本実施の形態に係る光路切換装置の
動作について説明する。
【０１１１】なお、本実施の形態に係る光路切換装置の
効果のうち、第１の実施の形態に係る光路切換装置の効
果とほぼ同様な効果については説明を省略する。
【０１１２】光路切換装置３００は、第１の実施の形態
に係る光路切換装置１００と同様に、駆動アクチュエー
タアレイの駆動アクチュエータに光路切換素子３２１、
３２２、３２３、３２４を回転させることによって、入
力ファイバコリメータ１１０ａから出射させられた光線
１０１の光路を切り換え、入力ファイバコリメータ１１
０ａの入力ポート１１３ａと、出力ファイバコリメータ
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの出力ポート
との光学的な接続を変更することができる。
【０１１３】光路切換装置３００は、入力ファイバコリ
メータ１１０ａが光線１０１を出射させる向きと、出力
ファイバコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１
２０ｄが光線１０１を入射させる向きとが略平行であ
り、反対向きであるので、入力ファイバコリメータ１１
０ａの入力ポート１１３ａと、出力ファイバコリメータ
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの出力ポート
とが略同一側に形成され、入力ポート及び出力ポートが
略同一側又は略反対側に形成されていない場合と比較し
て容易に他の装置と光学的に接続することができる。
【０１１４】なお、光路切換装置３００は、図９に示す
光路切換装置３５０と同様な構成であっても良い。光路
切換装置３５０は、入力ファイバコリメータ１１０ａが
光線１０１を出射させる向き（即ち、矢印３５１の示す
向き）と、出力ファイバコリメータ１２０ａ、１２０
ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが光線１０１を入射させる向き
（即ち、矢印３５２の示す向き）とが略平行であり、同
一向きであるようになっている。光路切換装置３００
は、光路切換装置３５０と同様な構成である場合、入力
ファイバコリメータ１１０ａの入力ポートと、出力ファ
イバコリメータ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０
ｄの出力ポートとが略反対側に形成され、入力ポート及
び出力ポートが略同一側又は略反対側に形成されていな
い場合と比較して容易に他の装置と光学的に接続するこ
とができる。
【０１１５】したがって、光路切換装置３００は、入力
ポート及び出力ポートが略同一側又は略反対側に形成さ
れていない場合と比較して、光ファイバの引き回しが容
易であり、光通信機器に容易に組み込むことができる。
【０１１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来と比較して光路切換素子同士の間隔を狭くする
ことができる光路切換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光路切換装置
の上面図である。
【図２】図１に示す光路切換装置のＡ−Ａ矢視断面図で
ある。
【図３】図１に示す光路切換装置の光路切換素子の近傍
の上面図である。
【図４】図３に示す光路切換素子の斜視図である。
【図５】図１に示す光路切換装置の光路切換素子の近傍
のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】図３に示す光路切換素子の上面図である。
【図７】図１に示す光路切換装置の光路切換素子の支持
板にチップが接着される前の斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る光路切換装置
の上面図である。
【図９】図８に示す状態とは異なる本発明の第２の実施
の形態に係る光路切換装置の上面図である。
【図１０】従来の光路切換装置の上面図である。
【図１１】図１０に示す光路切換装置のＢ−Ｂ矢視断面
図である。
【図１２】図１０に示す光路切換装置の光路切換素子の
近傍の上面図である。
【図１３】図１２に示す光路切換素子のミラーの斜視図
である。
【符号の説明】
１００ 光路切換装置 １０１、１０２、１０３、１０４ 光線（光） １１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ 入力フ
ァイバコリメータ（光入射手段） １２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 出力フ
ァイバコリメータ（光出射手段） １４１ 駆動アクチュエータ（部材回転手段） ２０１ チップ（第１の反射部） ２０１ａ 反射ミラー面（第１の反射面） ２０２ チップ（第２の反射部） ２０３ 支持板（支持部） ２１０ 光路切換素子（光反射部材） ２１０ａ 角度（第１、第２の反射面の成す角度） ２１１ チップ（第１の反射部） ２１１ａ 反射ミラー面（第１の反射面） ２１２ チップ（第２の反射部） ２１２ａ 反射ミラー面（第２の反射面） ２１３ 支持板（支持部） ２１３ａ 回転軸 ２２０ 光路切換素子（光反射部材） ２２０ａ 角度（第１、第２の反射面の成す角度） ２２１ チップ（第１の反射部） ２２１ａ 反射ミラー面（第１の反射面） ２２２ チップ（第２の反射部） ２２２ａ 反射ミラー面（第２の反射面） ２２３ 支持板（支持部） ２２３ａ 回転軸 ２３０ 光路切換素子（光反射部材） ２４０ 光路切換素子（光反射部材） ２７０ 光路切換素子（光反射部材） ３００ 光路切換装置 ３２１、３２２、３２３、３２４ 光路切換素子
（光反射部材）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AC01 AZ03 AZ05 AZ08 2H043 AA02 AA23 AD02 AD21 BC01 CD02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光を外部から入射させて内部に出射させる
    光入射手段と、 前記光入射手段で出射させられた前記光を反射させる第
    １の反射面が形成される第１の反射部、及び、前記第１
    の反射面によって反射した前記光を反射させる第２の反
    射面が形成される第２の反射部を有する複数の光反射部
    材と、 複数の前記光反射部材のそれぞれを回転させる複数の部
    材回転手段と、 前記第２の反射面によって反射した前記光を入射させて
    外部に出射させる複数の光出射手段とを備え、 前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記第１の
    反射面及び前記第２の反射面の間で前記光を通過させる
    ように配置されることを特徴とする光路切換装置。
  2. 【請求項２】前記光入射手段を複数備えることを特徴と
    する請求項１に記載の光路切換装置。
  3. 【請求項３】前記光入射手段を単数のみ備え、 前記光入射手段が前記光を出射させる向きと、複数の前
    記光出射手段が前記光を入射させる向きとが略平行であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の光路切換装置。
  4. 【請求項４】前記第１の反射面及び前記第２の反射面の
    成す角度は略４５度であることを特徴とする請求項１か
    ら請求項３までの何れかに記載の光路切換装置。
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