JP2005062471A

JP2005062471A - Matrix optical switch

Info

Publication number: JP2005062471A
Application number: JP2003292399A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakuma; 健佐久間; Susumu Shimizu; 奨清水
Original assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP4540951B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a matrix optical switch capable of further miniaturization and lower cost of an optical crossconnect device as compared to a composition provided with two matrix optical switches. SOLUTION: The matrix optical switch is provided with movable mirrors A11-A44 disposed on respective grid points of a matrix and input/output ports B1-B4, C1-C4 disposed on extension lines of respective rows and respective columns of the matrix. Therein, signal light which is made incident from the input/output ports B1-B4, C1-C4 is reflected to the perpendicular direction by the movable mirrors A11-A44 and, thereby, the switching of an optical path is performed. The matrix optical switch is further constituted so that the input/output ports B1-B4, C1-C4 have a positioning member 4 and two collimator lenses 5, optical waveguides 6 are connected to the respective collimator lenses 5, the optical waveguides 6 function as bi-directional optical paths where transmission and reception form a pair and the switching of a pair of bi-directional optical paths is performed by means of one movable mirror. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信分野における光クロスコネクト装置などに利用されるマトリックス型光スイッチに関する。 The present invention relates to a matrix type optical switch used for an optical cross-connect device or the like in the field of optical communication.

従来より、１以上の光通信機器と１以上の光伝送路とを切り替え可能に接続する装置として、光クロスコネクト装置が利用されている。通常、光クロスコネクト装置は、マトリックス光スイッチと、このマトリックス光スイッチの光経路の切り替えを行う制御部とから構成されている。 Conventionally, an optical cross-connect device has been used as a device that connects one or more optical communication devices and one or more optical transmission lines in a switchable manner. Usually, the optical cross-connect device is composed of a matrix optical switch and a control unit that switches the optical path of the matrix optical switch.

前記マトリックス光スイッチとして、Ｎ×Ｍマトリックスの各格子点に設けられた可動ミラーと、マトリックスの各行と各列の延長線上に設けられた入出力ポートとを具備し、マトリックスの行又は列の延長線上に位置する入出力ポートから入射した信号光を可動ミラーによって直角方向に反射して、マトリックスの列又は行の延長線上に位置する入出力ポートから出射することにより光経路の切り替えを行うＮ×Ｍマトリックス光スイッチが知られている（特許文献１参照。）。
しかし、この種のマトリックス光スイッチにおいては、Ｎ×Ｍ型の構造では、Ｎ×Ｍ個のＭＥＭＳミラー（MEMS：Micro Electro Mechanical System）等の可動ミラーが必要となり、この可動ミラー自体の構造が複雑で高価であることから、このマトリックス光スイッチを用いた光クロスコネクト装置は、高価となり、また大型化するという欠点がある。 The matrix optical switch includes a movable mirror provided at each lattice point of the N × M matrix and an input / output port provided on an extension line of each row and each column of the matrix, and extends the rows or columns of the matrix. The optical path is switched by reflecting the signal light incident from the input / output port located on the line in the right-angle direction by the movable mirror and emitting it from the input / output port located on the extended line of the matrix column or row. An M matrix optical switch is known (see Patent Document 1).
However, in this type of matrix optical switch, the N × M type structure requires N × M movable mirrors such as MEMS mirrors (MEMS: Micro Electro Mechanical System), and the structure of the movable mirror itself is complicated. Therefore, the optical cross-connect device using the matrix optical switch is expensive and has a disadvantage that it is increased in size.

ところで、一般に光通信機器あるいは光伝送路では、送受信の２つの光経路が一対となって使用される用途が多い。このことを考慮に入れると、マトリックス光スイッチを備えた光クロスコネクト装置で、必要となる可動ミラーの個数を低減するために、入出力ポートの個数が必要個数の半分であるマトリックス光スイッチを２つ備えたものを提案することができる。
以下に、一例を挙げて説明する。
一対の送信部と受信部を備えた光通信機器をＪ個と、送受信が一対となった双方向の光伝送路をＪ本とを光クロスコネクト装置によって接続する場合、光クロスコネクト装置として、入出力ポートが（２Ｊ＋２Ｊ）個設けられたものが必要となる。
このような光クロスコネクト装置として、従来の一般的な技術では、２Ｊ×２Ｊマトリックス光スイッチを１つ備えたものが適用される。この場合、２Ｊ×２Ｊマトリックス光スイッチには、２Ｊ×２Ｊ個の可動ミラーが必要となる。 By the way, in general, in an optical communication device or an optical transmission path, there are many applications in which two optical paths for transmission and reception are used as a pair. Taking this into consideration, in order to reduce the number of movable mirrors required in an optical cross-connect device having a matrix optical switch, two matrix optical switches having half the required number of input / output ports are provided. You can propose what you have.
Below, an example is given and demonstrated.
When an optical cross-connect device connects J optical communication devices including a pair of transmitters and receivers and J bidirectional optical transmission lines with a pair of transmission and reception as an optical cross-connect device, It is necessary to have (2J + 2J) input / output ports.
As such an optical cross-connect device, a conventional general technique that includes one 2J × 2J matrix optical switch is applied. In this case, the 2J × 2J matrix optical switch requires 2J × 2J movable mirrors.

これに対して、入出力ポートの個数が必要個数の半分のＪ×Ｊマトリックス光スイッチが２つ備えられた構成とすることによって、入出力ポートが（２Ｊ＋２Ｊ）個設けられた光クロスコネクト装置とすることもできる。
この場合、Ｊ×Ｊマトリックス光スイッチでは、必要となる可動ミラーがＪ×Ｊ個であり、２Ｊ×２Ｊマトリックス光スイッチに比べて１／４でよいことになる。
このため、光クロスコネクト装置としてＪ×Ｊマトリックス光スイッチが２つ備えられた構成とした場合、必要となる可動ミラーは、２Ｊ×２Ｊマトリックス光スイッチに比べて１／２でよいことになり、光クロスコネクト装置を安価で、小型化できる。
特開２０００−２５８７０５号公報 In contrast, an optical cross-connect device having (2J + 2J) input / output ports by providing two J × J matrix optical switches in which the number of input / output ports is half the required number is provided. You can also
In this case, the J × J matrix optical switch requires J × J movable mirrors, which is ¼ that of the 2J × 2J matrix optical switch.
For this reason, when it is set as the structure provided with two JxJ matrix optical switches as an optical cross-connect apparatus, the required movable mirror may be 1/2 compared with a 2Jx2J matrix optical switch, The optical cross-connect device can be made inexpensive and downsized.
JP 2000-258705 A

しかしながら、マトリックス光スイッチを２つ備えた構成とする場合、２つのマトリックス光スイッチをそれぞれ独立して制御することとなり、光クロスコネクト装置の制御部が複雑化する。また、マトリックス光スイッチが２つ並べられた構成であるため、筐体などのマトリックス光スイッチの部品が２倍必要となり、必要となる可動ミラーが少ない利点を生かして、光クロスコネクト装置を十分に安価で、小型化することが難しい。
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち、光ファイバ通信システムで主に利用される光クロスコネクト装置の更なる小型化、低価格化を可能とするマトリックス光スイッチを提供する。 However, when the configuration includes two matrix optical switches, the two matrix optical switches are controlled independently, and the control unit of the optical cross-connect device becomes complicated. In addition, since the matrix optical switch is arranged in two, it requires twice as many parts of the matrix optical switch as the case, and the optical cross-connect device is fully utilized by taking advantage of the small number of movable mirrors required. Inexpensive and difficult to downsize.
The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, the present invention provides a matrix optical switch that enables further downsizing and cost reduction of an optical cross-connect device mainly used in an optical fiber communication system.

かかる課題を解決するため、請求項１に係る発明は、Ｎ×Ｍマトリックス（Ｎ，Ｍは共に１以上の整数である。）の各格子点に設けられた可動ミラーと、マトリックスの各行の延長線上に設けられたＮ個の入出力ポートと、マトリックスの各列の延長線上に設けられたＭ個の入出力ポートとを具備し、所望の位置の可動ミラーによって、マトリックスの行又は列の延長線上に位置する入出力ポートから入射した信号光を直角方向に反射して、マトリックスの列又は行の延長線上に位置する入出力ポートから出射することにより光経路の切り替えを行うマトリックス光スイッチにおいて、前記入出力ポートが、位置決め部材と該位置決め部材に固定された２つのコリメータレンズを有し、各コリメータレンズに光導波路が接続され、該光導波路が、送受信が一対となった双方向の光経路として機能し、１つの可動ミラーによって一対の双方向の光経路の切り替えを行うことを特徴とするマトリックス光スイッチである。
請求項２に係る発明は、前記２つのコリメータレンズは、その外周の間隔が５μｍ以下で並べられた状態で固定されていることを特徴とする請求項１に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項３に係る発明は、前記２つのコリメータレンズは、その外周の間隔が２μｍで並べられた状態で固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマトリックス光スイッチ。である。
請求項４に係る発明は、前記光導波路が、通信用光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマトリックス光スイッチである。
請求項５に係る発明は、前記コリメータレンズの外径が、前記通信用光ファイバの外径と略同一であることを特徴とする請求項４に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項６に係る発明は、２つのコリメータレンズは、マトリックス面に対して平行に並べられた状態で固定され、前記可動ミラーの反射面が、以下の式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のマトリックス光スイッチ。
Ｗ≧（２Ｐ＋Ｑ）×√２（１）
Ｔ≧Ｐ（２）
（但し、Ｗ，Ｔは、可動ミラーの反射面の横幅、可動ミラーの反射面の高さをそれぞれ示し、Ｐ，Ｑは、コリメータレンズ及び通信用光ファイバの外径，２つのコリメータレンズの外周の間隔をそれぞれ示す。）である。
請求項７に係る発明は、２つのコリメータレンズは、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定され、前記可動ミラーの反射面が、以下の式（３）及び式（４）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のマトリックス光スイッチ。
Ｗ≧Ｐ×√２（３）
Ｔ≧（２Ｐ＋Ｑ）（４）
（但し、Ｗ，Ｔは、可動ミラーの反射面の横幅、可動ミラーの反射面の高さをそれぞれ示し、Ｐ，Ｑは、コリメータレンズ及び通信用光ファイバの外径，２つのコリメータレンズの外周の間隔をそれぞれ示す。）である。
請求項８に係る発明は、２つのコリメータレンズは、マトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定され、前記可動ミラーの反射面が、以下の式（５）及び式（６）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のマトリックス光スイッチ。
Ｗ≧｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝×√２（５）
Ｔ≧｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝（６）
（但し、Ｗ，Ｔは、可動ミラーの反射面の横幅、可動ミラーの反射面の高さをそれぞれ示し、Ｐ，Ｑは、コリメータレンズ及び通信用光ファイバの外径，２つのコリメータレンズの外周の間隔をそれぞれ示す。）である。
請求項９に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に１２５μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が３５６μｍ以上であり、その高さが１２５μｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１０に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に１２５μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が１７７μｍ以上であり、その高さが２５２μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１１に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に１２５μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が３０３μｍ以上であり、その高さが２１５μｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１２に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に８０μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が２２８μｍ以上であり、その高さが８０μｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１３に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に８０μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が１１３μｍ以上であり、その高さが１６２μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１４に係る発明は、前記コリメータレンズ及び前記通信用光ファイバの外径が共に８０μｍであり、前記２つのコリメータレンズの外周の間隔が２μｍであり、前記可動ミラーの反射面は、その横幅が１４０μｍ以上であり、その高さが１３８μｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載のマトリックス光スイッチである。
請求項１５に係る発明は、前記位置決め部材が、Ｖ溝基板であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のマトリックス光スイッチである。 In order to solve this problem, the invention according to claim 1 is directed to a movable mirror provided at each lattice point of an N × M matrix (N and M are both integers of 1 or more), and an extension of each row of the matrix. N input / output ports provided on a line and M input / output ports provided on an extension line of each column of the matrix, and extending a row or column of the matrix by a movable mirror at a desired position. In the matrix optical switch that switches the optical path by reflecting the signal light incident from the input / output port located on the line in a right angle direction and emitting from the input / output port located on the extended line of the matrix column or row, The input / output port has a positioning member and two collimator lenses fixed to the positioning member, and an optical waveguide is connected to each collimator lens. , Functions as a bidirectional optical path reception becomes a pair, a matrix optical switch, characterized in that for switching a pair of two-way optical path by one of the movable mirror.
The invention according to claim 2 is the matrix optical switch according to claim 1, wherein the two collimator lenses are fixed in a state in which the interval between the outer circumferences is arranged at 5 μm or less.
The invention according to claim 3 is the matrix optical switch according to claim 1 or 2, characterized in that the two collimator lenses are fixed in a state in which the outer circumference is arranged at 2 μm. It is.
The invention according to claim 4 is the matrix optical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical waveguide is a communication optical fiber.
The invention according to claim 5 is the matrix optical switch according to claim 4, wherein the outer diameter of the collimator lens is substantially the same as the outer diameter of the optical fiber for communication.
In the invention according to claim 6, the two collimator lenses are fixed in a state of being arranged in parallel to the matrix surface, and the reflecting surface of the movable mirror satisfies the following expressions (1) and (2). The matrix optical switch according to claim 5.
W ≧ (2P + Q) × √2 (1)
T ≧ P (2)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Are shown respectively.).
In the invention according to claim 7, the two collimator lenses are fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface, and the reflecting surface of the movable mirror is expressed by the following equations (3) and (4). The matrix optical switch according to claim 5, wherein the matrix optical switch is satisfied.
W ≧ P × √2 (3)
T ≧ (2P + Q) (4)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Are shown respectively.).
In the invention according to claim 8, the two collimator lenses are fixed in a state where they are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface, and the reflecting surface of the movable mirror is expressed by the following equations (5) and ( 6. The matrix optical switch according to claim 5, wherein 6) is satisfied.
W ≧ {P + (P + Q) / √2} × √2 (5)
T ≧ {P + (P + Q) / √2} (6)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Are shown respectively.).
In the invention according to claim 9, the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, the interval between the outer circumferences of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has its lateral width. The matrix optical switch according to claim 6, wherein the height is 356 μm or more and the height is 125 μm or more.
According to a tenth aspect of the present invention, the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width. The matrix optical switch according to claim 7, wherein the height is 177 μm or more and the height is 252 μm or more.
According to an eleventh aspect of the present invention, the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, the interval between the outer circumferences of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width. The matrix optical switch according to claim 8, wherein the height is 303 μm or more and the height is 215 μm or more.
According to a twelfth aspect of the present invention, the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 80 μm, the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width. The matrix optical switch according to claim 6, wherein the height is 228 μm or more and the height is 80 μm or more.
In the invention according to claim 13, both the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are 80 μm, the interval between the outer circumferences of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width. The matrix optical switch according to claim 7, wherein the height is 113 μm or more and the height is 162 μm or more.
In the invention according to claim 14, the outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 80 μm, the interval between the outer circumferences of the two collimator lenses is 2 μm, and the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width. The matrix optical switch according to claim 8, wherein the height is 140 μm or more and the height thereof is 138 μm or more.
The invention according to claim 15 is the matrix optical switch according to any one of claims 1 to 14, wherein the positioning member is a V-groove substrate.

本発明のマトリックス光スイッチでは、１つの可動ミラーによって、一対の双方向の光経路の切り替えを行う。このため、光クロスコネクト装置に適用した場合、従来のように１つの可動ミラーによって一方向の光経路の切り替えを行うマトリックス光スイッチが１つ設けられた構成のものに比べて、必要な可動ミラーの個数を１／４にすることができる。
また、可動ミラーの個数を低減することを目的とした、入出力ポートの個数が必要個数の半分の従来のマトリックス光スイッチが２つ設けられた構成のものと比較しても、必要な可動ミラーの個数を１／２にすることができる。
更に、１つのマトリックス光スイッチで光クロスコネクト装置を形成できるため、本体収容用筐体などのマトリックス光スイッチの部品が１つ分でよい。
以上により、本発明のマトリックス光スイッチを光クロスコネクト装置に適用した場合、マトリックス光スイッチが２つ設けられた構成のものに比べて、光クロスコネクト装置の更なる小型化、低価格化が実現できる。 In the matrix optical switch of the present invention, a pair of bidirectional optical paths are switched by one movable mirror. For this reason, when applied to an optical cross-connect device, the necessary movable mirror is required as compared with the conventional configuration in which one matrix optical switch for switching the optical path in one direction is provided by one movable mirror. Can be reduced to ¼.
In addition, the number of movable mirrors required is less than that of the conventional configuration in which two matrix optical switches having the number of input / output ports half of the required number are provided to reduce the number of movable mirrors. Can be halved.
Further, since the optical cross-connect device can be formed by one matrix optical switch, only one part of the matrix optical switch such as the housing for housing the main body is required.
As described above, when the matrix optical switch of the present invention is applied to an optical cross-connect device, the optical cross-connect device can be further reduced in size and price compared to a configuration having two matrix optical switches. it can.

また、本発明のマトリックス光スイッチでは、前記したように、１つの可動ミラーによって、一対の双方向の光経路の切り替えを行うため、従来の１つの可動ミラーによって１つの光経路の切り替えを行う場合に比べて、可動ミラーや部品点数を低減でき、マトリックス光スイッチの小型化、低価格化も実現できる。 In the matrix optical switch of the present invention, as described above, since a pair of bidirectional optical paths are switched by one movable mirror, one optical path is switched by one conventional movable mirror. Compared to, the number of movable mirrors and parts can be reduced, and the matrix optical switch can be reduced in size and price.

以下に本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態のマトリックス光スイッチ１の一例を示す図である。マトリックス光スイッチ１は、図示しない筐体に納められており、この筐体は、外部からの漏光が侵入しないような平方体状のものである。図中符号２は、可動ミラーを擁する基板状のＭＥＭＳ素子を示す。ＭＥＭＳ素子２上には、多数の可動ミラーＡ１１〜Ａ４４がマトリックス状に配置されている。この例では、１行に４個、１列に４個の可動ミラーＡ１１〜Ａ４４が設けられて、４×４マトリックスを形成している。
また、これら可動ミラーＡ１１〜Ａ４４は、ＭＥＭＳ素子２の基板等の基準面上に、その高さ方向を整えた状態で規則正しく設置されている。本発明では、この基準面をマトリックス面と言う。
マトリックス光スイッチ１は、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４を含むＭＥＭＳ素子２と、マトリックスの各行の延長線上に位置決め固定された４個の入出力ポートＢ１〜Ｂ４と、マトリックスの各列の延長線上に位置決め固定された４個の入出力ポートＣ１〜Ｃ４と、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の状態を調整する回路（図示省略）と筐体（図示省略）とから構成されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a matrix optical switch 1 according to the present embodiment. The matrix optical switch 1 is housed in a housing (not shown), and this housing has a square body shape so that light leakage from the outside does not enter. Reference numeral 2 in the figure denotes a substrate-like MEMS element having a movable mirror. On the MEMS element 2, a large number of movable mirrors A11 to A44 are arranged in a matrix. In this example, four movable mirrors A11 to A44 are provided in one row and four in one column to form a 4 × 4 matrix.
The movable mirrors A11 to A44 are regularly arranged on a reference surface such as a substrate of the MEMS element 2 in a state where the height direction is adjusted. In the present invention, this reference plane is called a matrix plane.
The matrix optical switch 1 is positioned on the MEMS element 2 including the movable mirrors A11 to A44, four input / output ports B1 to B4 positioned and fixed on the extension lines of each row of the matrix, and the extension lines of each column of the matrix. It is composed of four fixed input / output ports C1 to C4, a circuit (not shown) for adjusting the state of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44, and a casing (not shown).

前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４は、反射面３と、この反射面３を動かすための可動機構とから構成されている。可動ミラーＡ１１〜Ａ４４は、その反射面３がマトリックスの行及び列に対して４５°の傾きをもつように配置されている。
入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４がマトリックスの行又は列の延長線上に位置しているため、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４は、マトリックスの行の延長線上に位置する入出力ポートＢ１〜Ｂ４から入射した信号光を直角方向に反射して、マトリックスの列の延長線上に位置する入出力ポートＣ１〜Ｃ４から出射させ、かつマトリックスの列の延長線上に位置する入出力ポートＣ１〜Ｃ４から入射した信号光を直角方向に反射して、マトリックスの行の延長線上に位置する入出力ポートＢ１〜Ｂ４から出射させるように機能する。 The movable mirrors A 11 to A 44 are composed of a reflective surface 3 and a movable mechanism for moving the reflective surface 3. The movable mirrors A11 to A44 are arranged such that the reflecting surface 3 has an inclination of 45 ° with respect to the rows and columns of the matrix.
Since the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are located on the extension lines of the matrix rows or columns, the movable mirrors A11 to A44 are incident on the input and output ports B1 to B4 located on the extension lines of the matrix rows. The reflected signal light is reflected in a right angle direction, emitted from the input / output ports C1 to C4 located on the extension line of the matrix column, and input from the input / output ports C1 to C4 located on the extension line of the matrix column It functions to reflect light in a right angle direction and to exit from input / output ports B1-B4 located on the extended lines of the matrix rows.

可動機構は、反射面３を直立した状態とし、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４から入射した信号光を反射できるようにするか、又は反射面３を倒した状態とし、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４から入射した信号光を反射しないようにするものである。
可動機構としては、例えば、反射面３に設けられた電極板から構成され、電極板に電圧を印加して電荷を発生させ、電荷の静電引力により反射面３を動かす機構のものや、反射面３に設けられたコイルと外部に設けられた磁石とから構成され、コイルに電流を流してフレミングの法則により力を発生させて反射面３を動かす機構のもの等が挙げられる。
前記反射面３と可動機構とが設けられた可動ミラーＡ１１〜Ａ４４としては、例えば、半導体加工技術を用いて形成されたＭＥＭＳミラー等が挙げられる。 The movable mechanism sets the reflecting surface 3 in an upright state so that the signal light incident from the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 can be reflected, or puts the reflecting surface 3 in a tilted state, and the input / output port B1. ˜B4, C1 to C4 are prevented from reflecting the signal light incident thereon.
Examples of the movable mechanism include an electrode plate provided on the reflective surface 3, a mechanism that generates a charge by applying a voltage to the electrode plate, and moves the reflective surface 3 by electrostatic attraction of the charge. Examples include a mechanism that includes a coil provided on the surface 3 and a magnet provided on the outside, and that causes a current to flow through the coil to generate a force according to Fleming's law to move the reflecting surface 3.
Examples of the movable mirrors A11 to A44 provided with the reflecting surface 3 and the movable mechanism include MEMS mirrors formed by using a semiconductor processing technique.

次に、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４について説明する。
入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４は、位置決め部材４と、２つのコリメータレンズ５とから構成されている。２つのコリメータレンズ５は、所定の間隔で並列に配置された状態で位置決め部材４に固定されている。
各コリメータレンズ５に、光導波路６が接続されている。２つのコリメータレンズ５に接続された光導波路６の一方は送信用光経路であり、他方は受信用光経路である。このため、２つの光導波路６は、送受信が一対となった双方向の光経路として機能するようになっている。 Next, the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 will be described.
The input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are composed of a positioning member 4 and two collimator lenses 5. The two collimator lenses 5 are fixed to the positioning member 4 in a state of being arranged in parallel at a predetermined interval.
An optical waveguide 6 is connected to each collimator lens 5. One of the optical waveguides 6 connected to the two collimator lenses 5 is a transmission optical path, and the other is a reception optical path. For this reason, the two optical waveguides 6 function as bidirectional optical paths in which transmission and reception are paired.

前記位置決め部材４としては、２つのコリメータレンズ５を所望の間隔で並列に配置された状態で固定できるものであれば特に限定されず使用できる。
特に位置決め部材４としては、基板にＶ溝が設けられたＶ溝基板（以下、位置決め部材４と同様に符号４を付す。）が好ましく用いられる。Ｖ溝基板４は、各種光通信用光部品において、光ファイバ整列固定用途に量産、使用されており、一般にその配列精度は０．５μｍ以下である。このため、位置決め部材として、Ｖ溝基板４を用いることによって、０．５μｍ以下の配列精度でコリメータレンズ５を安価に精度良く並列の配置させることができる。 The positioning member 4 is not particularly limited as long as it can fix the two collimator lenses 5 in a state of being arranged in parallel at a desired interval.
In particular, as the positioning member 4, a V-groove substrate in which a V-groove is provided on the substrate (hereinafter, the reference numeral 4 is attached similarly to the positioning member 4) is preferably used. The V-groove substrate 4 is mass-produced and used for optical fiber alignment and fixing in various optical communication optical components, and generally the arrangement accuracy is 0.5 μm or less. For this reason, by using the V-groove substrate 4 as the positioning member, the collimator lenses 5 can be arranged in parallel at low cost with an accuracy of 0.5 μm or less.

また、前記コリメータレンズ５は、レンズの外周部から中心点に向かって屈折率が高くなる形状の屈折率分布を有する円柱状のレンズ又は屈折率分布型光ファイバである。
特にコリメータレンズ５は、接続する光ファイバ６と同一の材質とすることが好ましく、これによりコリメータレンズ５と光ファイバ６との接続損失を低減できる。
また、コリメータレンズ５の端面にＡＲコート等を行い、光の反射を防止することが好ましく、これにより信号光のクロストークノイズを低減できる。このようにコリメータレンズ５の端面や可動ミラーの反射面３に適切な処理を施すことによって、マトリックス光スイッチ１の反射減衰量を十分大きなものとすることができる。 The collimator lens 5 is a cylindrical lens or a refractive index distribution type optical fiber having a refractive index distribution with a refractive index increasing from the outer periphery of the lens toward the center point.
In particular, the collimator lens 5 is preferably made of the same material as that of the optical fiber 6 to be connected, whereby the connection loss between the collimator lens 5 and the optical fiber 6 can be reduced.
In addition, it is preferable to perform AR coating or the like on the end face of the collimator lens 5 to prevent light reflection, thereby reducing crosstalk noise of signal light. In this way, by performing appropriate processing on the end face of the collimator lens 5 and the reflecting surface 3 of the movable mirror, the reflection attenuation amount of the matrix optical switch 1 can be made sufficiently large.

２つのコリメータレンズ５の間隔は、特に限定されず、使用用途に応じて適宜決定されるが、本発明では、２つのコリメータレンズ５は、その外周の間隔が５μｍ以下で並べられた状態で固定されていることが好ましい。これにより、通常の実装技術で、精度良くコリメータレンズを配置でき、かつ小型のマトリックス光スイッチが実現できる。 The interval between the two collimator lenses 5 is not particularly limited and is determined as appropriate according to the intended use. In the present invention, the two collimator lenses 5 are fixed in a state in which the outer circumference interval is 5 μm or less. It is preferable that As a result, a collimator lens can be arranged with high accuracy and a small matrix optical switch can be realized by a normal mounting technique.

また、前記光導波路６としては、通信用光ファイバ（以下、光ファイバとも言う。また、光導波路６と同様に符号６を付す。）や石英ガラス基板にコアが形成されたもの等が挙げられる。
通信用光ファイバ６は、通常、光通信分野にて使用されるものであり、シングルモード光ファイバ，マルチモード光ファイバ等が挙げられる。光ファイバ６の外径は特に限定されず、使用用途に応じて適宜決定される。 Examples of the optical waveguide 6 include a communication optical fiber (hereinafter also referred to as an optical fiber. Also, the optical waveguide 6 is denoted by reference numeral 6 as in the case of the optical waveguide 6) and a quartz glass substrate having a core formed thereon. .
The communication optical fiber 6 is normally used in the field of optical communication, and examples thereof include a single mode optical fiber and a multimode optical fiber. The outer diameter of the optical fiber 6 is not particularly limited and is appropriately determined according to the intended use.

光導波路６としては、光ファイバが好ましく、これにより光伝送装置又は光伝送路との接続が簡便に行え、また低損失かつ高い信頼性を有するマトリックス光スイッチ１が実現できる。
また、光導波路６として光ファイバを用いる場合、コリメータレンズ５の外径が、光ファイバ６の外径と略同一であることが好ましい。これにより、コリメータレンズ５と光ファイバ６との接合部付近に応力が集中することを抑えることができ、確実にコリメータレンズ５と光ファイバ６とを接続でき、強固に固定できる。更に、位置決め部材４としてＶ溝基板を用いた場合、同一のＶ溝によって、コリメータレンズ５と共に光ファイバ６も収容、固定でき、コリメータレンズ５と光ファイバ６を精度良く所定の位置に配列でき、かつ強固に固定できる。
光ファイバ６を用いる場合、光ファイバ６に、ストレインリリーフとして機能する引止め部（図示省略）を設け、この引止め部によってマトリックス光スイッチ１の本体収容用筐体（図示省略）に光ファイバ６を固定するようにする。 The optical waveguide 6 is preferably an optical fiber, whereby a matrix optical switch 1 that can be easily connected to an optical transmission device or an optical transmission line and has low loss and high reliability can be realized.
When an optical fiber is used as the optical waveguide 6, the outer diameter of the collimator lens 5 is preferably substantially the same as the outer diameter of the optical fiber 6. Thereby, it can suppress that stress concentrates on the junction part vicinity of the collimator lens 5 and the optical fiber 6, can connect the collimator lens 5 and the optical fiber 6 reliably, and can fix firmly. Further, when a V-groove substrate is used as the positioning member 4, the optical fiber 6 can be accommodated and fixed together with the collimator lens 5 by the same V-groove, and the collimator lens 5 and the optical fiber 6 can be arranged at a predetermined position with high accuracy. And can be firmly fixed.
When the optical fiber 6 is used, the optical fiber 6 is provided with a retaining portion (not shown) that functions as a strain relief, and the optical fiber 6 is attached to the main body housing case (not shown) of the matrix optical switch 1 by this retaining portion. To be fixed.

次に、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４の２つコリメータレンズ５の配置方法について、３つの代表例を示し、各例における可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の好ましい大きさ等について以下に説明する。
可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の大きさは、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４のコリメータレンズ５から出射される光の大きさ等に応じて決定する必要がある。
入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４のコリメータレンズ５からの出射光は、若干広がって空間を伝播するが、コリメータレンズ５の外径に対して十分細い径の平行光である。
以下、コリメータレンズ５の外径が光ファイバ６の外径と略同一の場合について、その外径をＰμｍとし、２つのコリメータレンズの外周の間隔をＱμｍとして説明する。 Next, three representative examples of the arrangement method of the two collimator lenses 5 of the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 will be shown, and the preferable size of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 in each example will be described below. Explained.
The size of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 needs to be determined according to the size of light emitted from the collimator lens 5 of the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4.
Light emitted from the collimator lens 5 of the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 spreads slightly and propagates through the space, but is parallel light having a sufficiently narrow diameter with respect to the outer diameter of the collimator lens 5.
Hereinafter, the case where the outer diameter of the collimator lens 5 is substantially the same as the outer diameter of the optical fiber 6 will be described with the outer diameter being P μm and the interval between the outer circumferences of the two collimator lenses being Q μm.

一例として、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して平行に並べられた状態で固定された場合の反射面３の大きさについて説明する。
図２は、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して平行に並べられた状態で固定された入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４を有するマトリックス光スイッチの一例を示す図である。 As an example, the size of the reflecting surface 3 when two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in parallel to the matrix surface will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a matrix optical switch having input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 in which two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in parallel to the matrix surface.

２つのコリメータレンズ５に入出力する光は、その光軸に垂直な面において、横幅が（２Ｐ＋Ｑ）μｍ、高さがＰμｍの範囲内の空間を伝播することになる。
可動ミラーＡ１１〜Ａ４４は、図１に示されたように、その反射面３が入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４の中心軸の延長線に対して４５°の傾きをもって配置されている。
このため、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の横幅Ｗと高さＴが、以下の式（１）及び式（２）を満たすようにすることによって、小型のマトリックス光スイッチ１でありながら、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の大きさを十分なものとし、光の損失を最小とすると共に漏洩光に起因するクロストーク特性の劣化を抑制できる。 The light input to and output from the two collimator lenses 5 propagates in a space having a lateral width of (2P + Q) μm and a height of P μm on a plane perpendicular to the optical axis.
As shown in FIG. 1, the movable mirrors A 11 to A 44 are arranged such that the reflecting surface 3 is inclined at 45 ° with respect to the extension line of the central axis of the input / output ports B 1 to B 4 and C 1 to C 4.
For this reason, while the width W and height T of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 satisfy the following expressions (1) and (2), The size of the movable mirrors A11 to A44 can be made sufficient to minimize the loss of light and to suppress the deterioration of the crosstalk characteristics caused by the leaked light.

Ｗ≧（２Ｐ＋Ｑ）×√２（１） W ≧ (2P + Q) × √2 (1)

Ｔ≧Ｐ（２） T ≧ P (2)

他の一例として、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定された場合の反射面３の大きさについて説明する。
図３は、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定された入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４を有するマトリックス光スイッチの一例を示す図である。
この例では、コリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定されており、マトリックス面に対して平行に並べられた場合に比べて、位置決め部材４のうちマトリックス面の面内方向の大きさを小さくすることができ、これによりマトリックス光スイッチ１０１の底面を小さくすることができる。
このため、マトリックス光スイッチ１０１を設置するために必要となるスペースを低減できる。 As another example, the size of the reflecting surface 3 when two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface will be described.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a matrix optical switch having input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 in which two collimator lenses 5 are fixed in a state where they are arranged in a direction perpendicular to the matrix surface.
In this example, the collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface, and compared with the case where the collimator lenses 5 are arranged in parallel to the matrix surface, The size in the in-plane direction can be reduced, whereby the bottom surface of the matrix optical switch 101 can be reduced.
For this reason, the space required for installing the matrix optical switch 101 can be reduced.

この場合、２つのコリメータレンズ５に入出力する光は、その光軸に垂直な面において、横幅がＰμｍ、高さが（２Ｐ＋Ｑ）μｍの範囲内の空間を伝播することになる。
このため、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の横幅Ｗと高さＴが、以下の式（３）及び式（４）を満たすようにすることによって、小型のマトリックス光スイッチでありながら、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の大きさを十分なものとし、光の損失を最小とすると共に漏洩光に起因するクロストーク特性の劣化を抑制できる。 In this case, the light input to and output from the two collimator lenses 5 propagates in a space having a width of P μm and a height of (2P + Q) μm on a plane perpendicular to the optical axis.
For this reason, the width W and the height T of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 satisfy the following expressions (3) and (4), so that the movable mirror A11 is movable while being a small matrix optical switch. The size of the mirrors A11 to A44 is sufficient to minimize the loss of light and to suppress the deterioration of the crosstalk characteristics due to the leaked light.

Ｗ≧Ｐ×√２（３） W ≧ P × √2 (3)

Ｔ≧（２Ｐ＋Ｑ）（４） T ≧ (2P + Q) (4)

更に他の一例として、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定された場合の反射面３の大きさについて説明する。
図４は、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定された入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４を有するマトリックス光スイッチの一例を示す図である。
この例では、コリメータレンズ５が、マトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定されており、マトリックス面に対して平行に並べられた場合に比べて、位置決め部材４のうちマトリックス面の面内方向の大きさを小さくすることができ、これによりマトリックス光スイッチ２０１の底面を小さくすることができる。
このため、マトリックス光スイッチ２０１を設置するために必要となるスペースを低減できる。
また、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直に並べられた場合に比べて、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の形状バランスが良く実装が容易となる。 As another example, the size of the reflecting surface 3 when two collimator lenses 5 are fixed in a state where they are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface will be described.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a matrix optical switch having input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 fixed in a state where two collimator lenses 5 are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface. It is.
In this example, the collimator lenses 5 are fixed in a state where they are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface, and compared with the case where the collimator lenses 5 are arranged parallel to the matrix surface, The size of the matrix surface in the in-plane direction can be reduced, whereby the bottom surface of the matrix optical switch 201 can be reduced.
For this reason, the space required for installing the matrix optical switch 201 can be reduced.
In addition, the movable mirrors A11 to A44 have a good shape balance and can be easily mounted as compared with the case where the two collimator lenses 5 are arranged perpendicular to the matrix surface.

この場合、２つのコリメータレンズ５に入出力する光は、その光軸に垂直な面において、横幅が｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝μｍ、高さが｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝μｍの範囲内の空間を伝播することになる。
このため、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３の横幅Ｗと高さＴが、以下の式（５）及び式（６）を満たすようにすることによって、小型のマトリックス光スイッチでありながら、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の大きさを十分なものとし、光の損失を最小とすると共に漏洩光に起因するクロストーク特性の劣化を抑制できる。 In this case, the light input to and output from the two collimator lenses 5 has a width of {P + (P + Q) / √2} μm and a height of {P + (P + Q) / √2} μm on a plane perpendicular to the optical axis. Will propagate through the space in the range.
Therefore, by making the width W and height T of the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 satisfy the following expressions (5) and (6), the movable mirror A11 is movable while being a small matrix optical switch. The size of the mirrors A11 to A44 is sufficient to minimize the loss of light and to suppress the deterioration of the crosstalk characteristics due to the leaked light.

Ｗ≧｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝×√２（５） W ≧ {P + (P + Q) / √2} × √2 (5)

Ｔ≧｛Ｐ＋（Ｐ＋Ｑ）／√２｝（６） T ≧ {P + (P + Q) / √2} (6)

次に、マトリックス光スイッチ１の光経路の切り替え動作について、マトリックス光スイッチ１が光クロスコネクト装置に用いられた場合を例示して説明する。
光クロスコネクト装置とは、マトリックス光スイッチ１と、このマトリックス光スイッチ１の光経路の切り替えを行う制御部とから構成されたものである。
制御部と各可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の可動機構とが接続されており、また、制御部には制御通信入出力回線が接続されている。
制御部は、この制御通信入出力回線を介して外部から切り替え指令を受信できるようになっており、この外部からの指令に基づいて各可動機構に作動信号を送るようになっている。
可動機構は、作動信号に応じて、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３を直立した状態又は倒した状態とするように機能し、これにより、所定の入出力ポートＢ１〜Ｂ４と入出力ポートＣ１〜Ｃ４との間において光経路が形成されるようになっている。 Next, the switching operation of the optical path of the matrix optical switch 1 will be described by exemplifying a case where the matrix optical switch 1 is used in an optical cross-connect device.
The optical cross-connect device includes a matrix optical switch 1 and a control unit that switches the optical path of the matrix optical switch 1.
The control unit and the movable mechanisms of the movable mirrors A11 to A44 are connected, and the control communication input / output line is connected to the control unit.
The control unit can receive a switching command from the outside via the control communication input / output line, and sends an operation signal to each movable mechanism based on the command from the outside.
The movable mechanism functions to bring the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 into an upright state or a tilted state in accordance with the operation signal, whereby predetermined input / output ports B1 to B4 and input / output ports C1. An optical path is formed between the light source and .about.C4.

次に、光経路の切り替え動作について説明する。
マトリックス光スイッチ１では、一対の双方向の光経路は、１つの入出力ポートと１つの入出力ポートとの間で形成され、１つの入出力ポートと２つ以上の複数の入出力ポートとの間で光経路が形成されることがない。このため、一対の双方向の光経路を形成するために反射面３が直立した状態となる可動ミラーが、他の一対の双方向の光経路上に位置し、光経路の妨げとなることが無く、複数の光経路を同時に形成することができ、同時に複数の光経路の切り替えを行うことができる。
通常、マトリックス光スイッチ１では、複数の光経路の切り替えを同時に行うが、まず一対の入出力ポート間で光経路を形成する場合を例示して光経路の切り替え動作について詳細に説明する。 Next, the optical path switching operation will be described.
In the matrix optical switch 1, a pair of bidirectional optical paths are formed between one input / output port and one input / output port, and one input / output port and two or more input / output ports are connected. No optical path is formed between them. For this reason, the movable mirror in which the reflecting surface 3 is in an upright state in order to form a pair of bidirectional optical paths may be positioned on the other pair of bidirectional optical paths and hinder the optical paths. In addition, a plurality of light paths can be formed simultaneously, and a plurality of light paths can be switched simultaneously.
Normally, the matrix optical switch 1 performs switching of a plurality of optical paths simultaneously. First, an example of forming an optical path between a pair of input / output ports will be described in detail as an optical path switching operation.

一例として、入出力ポートＢ２と入出力ポートＣ２間で光経路を形成する場合を示す。
まず、制御部に、光経路を形成する入出力ポートＢ２，Ｃ２を指定するための指令が入力される。
制御部より、形成する光経路に応じて各可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の可動機構に作動信号を送り、光経路を形成する入出力ポートＢ２，Ｃ２の中心軸の延長線の交点に位置する可動ミラーＡ２２の反射面３を直立した状態とし、かつ形成する光経路、すなわち入出力ポートＢ２と可動ミラーＡ２２とを結んだ線上と、入出力ポートＣ２と可動ミラーＡ２２とを結んだ線上とに位置する可動ミラーＡ２３，Ａ２４，Ａ３２，Ａ４２の反射面３を倒れた状態とする。 As an example, a case where an optical path is formed between the input / output port B2 and the input / output port C2 is shown.
First, a command for designating input / output ports B2 and C2 forming an optical path is input to the control unit.
An operation signal is sent from the control unit to the movable mechanism of each of the movable mirrors A11 to A44 according to the optical path to be formed, and the movable mirror is located at the intersection of the extension lines of the central axes of the input / output ports B2 and C2 that form the optical path. The reflecting surface 3 of A22 is in an upright state and is located on the optical path to be formed, that is, on the line connecting the input / output port B2 and the movable mirror A22 and on the line connecting the input / output port C2 and the movable mirror A22. The reflecting surface 3 of the movable mirrors A23, A24, A32, A42 is brought into a tilted state.

入出力ポートＢ２の光導波路６を伝搬した信号光は、直立した状態の可動ミラーＡ２２へ出射され、この可動ミラーＡ２２にて直角方向に反射され、入出力ポートＣ２のコリメータレンズに結合し、外部に出射される。
同時に、入出力ポートＣ２の光導波路６を伝搬した信号光は、可動ミラーＡ２２へ出射され、この可動ミラーＡ２２にて直角方向に反射され入出力ポートＢ２のコリメータレンズに結合し、外部に出射される。 The signal light propagating through the optical waveguide 6 of the input / output port B2 is emitted to the upright movable mirror A22, reflected by the movable mirror A22 in a right angle direction, coupled to the collimator lens of the input / output port C2, and externally. Is emitted.
At the same time, the signal light propagated through the optical waveguide 6 of the input / output port C2 is emitted to the movable mirror A22, reflected by the movable mirror A22 in a right angle direction, coupled to the collimator lens of the input / output port B2, and emitted to the outside. The

以上により、１つの可動ミラーＡ２２によって、マトリックスの行の延長線上に設けられた入出力ポートＢ２と、マトリックスの列の延長線上に設けられた入出力ポートＣ２間において、一対の双方向の光経路が形成される。
入出力ポートＢ２，Ｃ２間以外の入出力ポート間においても、前記した方法と同様にして光経路を形成することができる。これによりマトリックス光スイッチ１の光経路の切り替えが行える。 As described above, a pair of bidirectional optical paths is provided between the input / output port B2 provided on the extension line of the matrix row and the input / output port C2 provided on the extension line of the matrix column by the single movable mirror A22. Is formed.
An optical path can be formed between input / output ports other than the input / output ports B2 and C2 in the same manner as described above. Thereby, the optical path of the matrix optical switch 1 can be switched.

次に、２以上の複数の光経路の切り替えを同時に行う動作について、一例として、入出力ポートＢ１と入出力ポートＣ４間と、入出力ポートＢ３と入出力ポートＣ１間とで同時に光経路を形成する場合をもとに詳細に説明する。 Next, as an example of the operation of simultaneously switching two or more optical paths, an optical path is simultaneously formed between the input / output port B1 and the input / output port C4 and between the input / output port B3 and the input / output port C1. This will be described in detail based on the case.

制御部より、形成する光経路に応じて各可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の可動機構に作動信号を送り、光経路を形成する入出力ポートＢ１，Ｃ４のそれぞれの中心軸の延長線の交点に位置する可動ミラーＡ１４の反射面３を直立した状態とし、かつ形成する光経路に位置する可動ミラーＡ２４，Ａ３４，Ａ４４の反射面３を倒れた状態とする。
同時に、光経路を形成する入出力ポートＢ３，Ｃ１のそれぞれの中心軸の延長線の交点に位置する可動ミラーＡ３１の反射面３を直立した状態とし、かつ形成する光経路に位置する可動ミラーＡ３２，Ａ３３，Ａ３４，Ａ４１の反射面３を倒れた状態とする。 An operation signal is sent from the control unit to the movable mechanism of each of the movable mirrors A11 to A44 according to the optical path to be formed, and is positioned at the intersection of the extension lines of the central axes of the input / output ports B1 and C4 that form the optical path. The reflecting surface 3 of the movable mirror A14 is in an upright state, and the reflecting surface 3 of the movable mirrors A24, A34, A44 located in the optical path to be formed is tilted.
At the same time, the reflecting surface 3 of the movable mirror A31 located at the intersection of the extension lines of the central axes of the input / output ports B3 and C1 forming the optical path is brought into an upright state, and the movable mirror A32 positioned in the optical path to be formed , A33, A34, A41, the reflecting surface 3 is in a tilted state.

入出力ポートＢ１，Ｃ４の各光導波路６を伝搬した信号光は、直立した状態の可動ミラーＡ１４へ出射され、この可動ミラーＡ１４にて直角方向に反射されて、入出力ポートＣ４，Ｂ１の各コリメータレンズ５に結合し、外部に出射される。
同時に、入出力ポートＢ３，Ｃ１の各光導波路６を伝搬した信号光は、直立した状態の可動ミラーＡ３１へ出射され、この可動ミラーＡ３１にて直角方向に反射されて、入出力ポートＣ１，Ｂ３の各コリメータレンズ５に結合し、外部に出射される。
以上により、入出力ポートＢ１と入出力ポートＣ４間と、入出力ポートＢ３と入出力ポートＣ１間とにそれぞれ一対の双方向の光経路が同時に形成される。
入出力ポートＢ１と入出力ポートＣ４間と、入出力ポートＢ３と入出力ポートＣ１間以外の入出力ポート間においても、前記した方法と同様にして光経路を形成することができる。 The signal light propagating through the optical waveguides 6 of the input / output ports B1 and C4 is emitted to the upright movable mirror A14, reflected by the movable mirror A14 in a right angle direction, and input / output ports C4 and B1. It couple | bonds with the collimating lens 5 and is radiate | emitted outside.
At the same time, the signal light propagated through the optical waveguides 6 of the input / output ports B3 and C1 is emitted to the movable mirror A31 in an upright state, reflected by the movable mirror A31 in a right angle direction, and input / output ports C1 and B3. Are coupled to each collimator lens 5 and emitted to the outside.
Thus, a pair of bidirectional optical paths are simultaneously formed between the input / output port B1 and the input / output port C4 and between the input / output port B3 and the input / output port C1.
An optical path can be formed between the input / output port B1 and the input / output port C4 and between the input / output ports other than the input / output port B3 and the input / output port C1 in the same manner as described above.

本発明のマトリックス光スイッチ１では、１つの可動ミラーによって一対の双方向の光経路の切り替えを行うため、従来のように、１つの可動ミラーによって一方向の光経路の切り替えを行うマトリックス光スイッチに比べて、必要な可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の個数を１／４にすることができる。
このため、光クロスコネクト装置に適用した場合、従来のように１つの可動ミラーによって一方向の光経路の切り替えを行うマトリックス光スイッチが１つ設けられた構成のものに比べて、必要な可動ミラーの個数を１／４にすることができる。
また、可動ミラーの個数を低減することを目的とした、入出力ポートの個数が必要個数の半分の従来のマトリックス光スイッチが２つ設けられた構成のものと比較しても、必要な可動ミラーの個数を１／２にすることができる。
更に、１つのマトリックス光スイッチ１で光クロスコネクト装置を形成できるため、本体収容用筐体などのマトリックス光スイッチ１の部品が１つ分でよい。
以上により、本実施形態のマトリックス光スイッチ１を光クロスコネクト装置に適用した場合、従来のマトリックス光スイッチが１つ又は２つ設けられた構成のものに比べて、光クロスコネクト装置の更なる小型化、低価格化が実現できる。
また、前記したように、１つの可動ミラーによって、一対の双方向の光経路の切り替えを行うため、従来の１つの可動ミラーによって１つの光経路の切り替えを行う場合に比べて、可動ミラーや部品点数を低減でき、マトリックス光スイッチ１の小型化、低価格化が実現できる。 In the matrix optical switch 1 of the present invention, since a pair of bidirectional optical paths are switched by one movable mirror, a matrix optical switch that switches a one-way optical path by one movable mirror is used as in the prior art. In comparison, the number of necessary movable mirrors A11 to A44 can be reduced to ¼.
For this reason, when applied to an optical cross-connect device, the necessary movable mirror is required as compared with the conventional configuration in which one matrix optical switch for switching the optical path in one direction is provided by one movable mirror. Can be reduced to ¼.
In addition, the number of movable mirrors required is less than that of the conventional configuration in which two matrix optical switches having the number of input / output ports half of the required number are provided to reduce the number of movable mirrors. Can be halved.
Furthermore, since an optical cross-connect device can be formed with one matrix optical switch 1, only one part of the matrix optical switch 1 such as a housing for housing the main body is required.
As described above, when the matrix optical switch 1 of the present embodiment is applied to an optical cross-connect device, the optical cross-connect device can be further reduced in size as compared with a conventional configuration in which one or two matrix optical switches are provided. And lower prices.
In addition, as described above, since a pair of bidirectional optical paths are switched by one movable mirror, the movable mirror and components are compared with the case where one optical path is switched by one conventional movable mirror. The number of points can be reduced, and the matrix optical switch 1 can be reduced in size and price.

なお、本実施形態では、１行に４個、１列に４個の可動ミラーＡ１１〜Ａ４４が設けられて、４×４マトリックスを形成したマトリックス光モジュール１を例示したが、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の個数は特に限定されず、同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。
例えば、Ｎ×Ｍマトリックス（Ｎ，Ｍは共に１以上の整数である。）の各格子点に可動ミラーが設けられたマトリックス光モジュールの場合、マトリックスの各行の延長線上にＮ個の入出力ポートが位置決め固定され、更に、マトリックスの各列の延長線上にＭ個の入出力ポートが位置決め固定された構成とする。これにより本実施形態のマトリックス光モジュール１の場合と同様にして可動ミラーを動作することによって、光経路の切り替えを行うことができる。 In the present embodiment, the matrix optical module 1 in which four movable mirrors A11 to A44 are provided in one row and four movable mirrors A11 to A44 are provided to form a 4 × 4 matrix is exemplified. However, the movable mirrors A11 to A44 are illustrated. It goes without saying that the number of is not particularly limited, and the same effect can be obtained.
For example, in the case of a matrix optical module in which a movable mirror is provided at each lattice point of an N × M matrix (N and M are integers of 1 or more), N input / output ports are provided on the extended line of each row of the matrix. Are positioned and fixed, and M input / output ports are positioned and fixed on the extended line of each column of the matrix. As a result, the optical path can be switched by operating the movable mirror in the same manner as in the case of the matrix optical module 1 of the present embodiment.

［具体例１］
具体例１では、図２に示されたように、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４において、２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して平行に並べられた状態で固定されている。
コリメータレンズ５として、外径が１２５μｍの石英系の屈折率分布型光ファイバが用いられ、光導波路６として、外径がコリメータレンズ５と略同一の１２５μｍの石英系シングルモード光ファイバが用いられている。
コリメータレンズ５の一方の端面と光ファイバ６の先端とが接続されている。
１２５μｍの屈折率分布型光ファイバと１２５μｍのシングルモード光ファイバとが接続されたものとしては、例えば特開２００２−１９６１８１号公報にて開示されたもの等が使用できる。 [Specific Example 1]
In Specific Example 1, as shown in FIG. 2, in the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4, the two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in parallel to the matrix surface.
As the collimator lens 5, a silica-based refractive index distribution type optical fiber having an outer diameter of 125 μm is used, and as the optical waveguide 6, a silica-based single mode optical fiber having an outer diameter substantially the same as that of the collimator lens 5 is used. Yes.
One end face of the collimator lens 5 and the tip of the optical fiber 6 are connected.
For example, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-196181 can be used as the connection of the 125 μm gradient index optical fiber and the 125 μm single mode optical fiber.

また、位置決め部材４として、１２７μｍのピッチで２つのＶ溝が設けられたＶ溝基板が用いられている。このＶ溝にそれぞれコリメータレンズ５が収容され、接着剤７等により固定されている。このため、２つのコリメータレンズ５は、その外周の間隔が２μｍとなるように、マトリックス面に対して平行に並べられた状態で固定されたことになる。 As the positioning member 4, a V-groove substrate provided with two V-grooves at a pitch of 127 μm is used. Collimator lenses 5 are accommodated in the V-grooves and are fixed by an adhesive 7 or the like. For this reason, the two collimator lenses 5 are fixed in a state where they are arranged in parallel to the matrix surface so that the interval between the outer circumferences thereof is 2 μm.

コリメータレンズ及び通信用光ファイバ６の外径Ｐが１２５μｍ，２つのコリメータレンズ５の外周の間隔Ｑが２μｍの場合、前述した式（１），（２）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が３５６μｍ以上であり、その高さが１２５μｍ以上のものを用いることによって、現在最も普及している外径が１２５μｍの通信用光ファイバ６を用いて、小型のマトリックス光スイッチ１でありながら、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の大きさを十分なものとし、光の損失を最小とすると共に漏洩光に起因するクロストーク特性の劣化を抑制できる。 When the outer diameter P of the collimator lens and the communication optical fiber 6 is 125 μm, and the interval Q between the outer circumferences of the two collimator lenses 5 is 2 μm, the reflection of the movable mirrors A11 to A44 from the above-described equations (1) and (2). By using the surface 3 having a lateral width of 356 μm or more and a height of 125 μm or more, a small-sized matrix optical switch can be used by using the communication optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm, which is currently most popular. However, the size of the movable mirrors A11 to A44 can be made sufficient to minimize the loss of light and to suppress the deterioration of the crosstalk characteristics due to the leaked light.

また、外径が１２５μｍの通信用光ファイバ６が備えられたことによって、既存の光通信システムに広く適用できる。
更に、２つのコリメータレンズ５を、その外周の間隔が２μｍとなるように並列に配置したことによって、通常の実装技術によって簡便に、整列精度を低下させること無くコリメータレンズ５を配置させることができ、小型のマトリックス光スイッチ１が実現できる。
基板型光導波路部品において、外径が１２５μｍの光ファイバ６を用いる場合、一般に位置決め部材４として、１２７μｍのピッチで２つのＶ溝が設けられたＶ溝基板が広く用いられており、安価で容易に入手できる。
２つのコリメータレンズ５の外周の間隔が２μｍ未満の場合、コリメータレンズ５の外径やＶ溝基板４の溝間隔等それぞれの製造誤差を考慮すると、実際の間隔が狭くなってしまい、不十分な事例が発生すると考えられる。また、製造工程において接着剤７がコリメータレンズ５とＶ溝基板４との接触面に十分行き渡らず、気泡が残りやすくなる等組立作業が困難となる。また、コリメータレンズ５同士が接触してしまうような事例では軸ズレ等が生じて歩留まりが悪化するため、好ましくない。 In addition, since the communication optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm is provided, it can be widely applied to existing optical communication systems.
Furthermore, by arranging the two collimator lenses 5 in parallel so that the interval between the outer circumferences is 2 μm, the collimator lenses 5 can be easily arranged by a normal mounting technique without reducing the alignment accuracy. A small matrix optical switch 1 can be realized.
When an optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm is used in a substrate-type optical waveguide component, a V-groove substrate having two V-grooves provided at a pitch of 127 μm is widely used as the positioning member 4 and is inexpensive and easy. Is available.
When the distance between the outer circumferences of the two collimator lenses 5 is less than 2 μm, considering the respective manufacturing errors such as the outer diameter of the collimator lens 5 and the groove distance of the V-groove substrate 4, the actual distance becomes narrow and insufficient. Cases are thought to occur. Further, in the manufacturing process, the adhesive 7 does not sufficiently reach the contact surface between the collimator lens 5 and the V-groove substrate 4, making it difficult to assemble, for example, bubbles tend to remain. Further, in the case where the collimator lenses 5 are in contact with each other, an axial shift or the like occurs and the yield deteriorates, which is not preferable.

［具体例２］
具体例２が具体例１と異なる点は、図３に示されたように、各入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４の２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定されている点である。
具体例２のマトリックス光スイッチ１０１は、具体例１のマトリックス光スイッチ１において、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４がその中心軸に対して９０°回転された状態で位置決め固定されたものである。 [Specific Example 2]
The specific example 2 differs from the specific example 1 in that the two collimator lenses 5 of the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are arranged in a direction perpendicular to the matrix surface as shown in FIG. It is a point fixed in the state.
The matrix optical switch 101 of Example 2 is the same as the matrix optical switch 1 of Example 1 except that the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are positioned and fixed in a state where the ports are rotated by 90 ° with respect to the central axis. is there.

コリメータレンズ５及び通信用光ファイバ６の外径Ｐが１２５μｍ，２つのコリメータレンズ５の外周の間隔Ｑが２μｍの場合、前述した式（３），（４）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が１７７μｍ以上であり、その高さが２５２μｍ以上のものを用いることによって、現在最も普及している外径が１２５μｍの通信用光ファイバ６を用いて、具体例１と同一の作用効果が得られる。 When the outer diameter P of the collimator lens 5 and the communication optical fiber 6 is 125 μm and the interval Q between the outer circumferences of the two collimator lenses 5 is 2 μm, the above-described movable mirrors A11 to A44 are obtained from the equations (3) and (4). By using the reflecting surface 3 having a lateral width of 177 μm or more and a height of 252 μm or more, a communication optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm that is most widely used at present is used. The same effect can be obtained.

更に、具体例２では、具体例１に比べて、コリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定されており、位置決め部材４のうちマトリックス面の面内方向の大きさを小さくすることができる。
このため、マトリックス光スイッチ１０１の底面を小さくすることができる。これにより、マトリックス光スイッチ１０１を設置するために必要となるスペースを低減できる。 Further, in the second specific example, the collimator lens 5 is fixed in a state in which the collimator lens 5 is arranged in a direction perpendicular to the matrix surface as compared with the first specific example, and the size of the positioning member 4 in the in-plane direction of the matrix surface is larger. The thickness can be reduced.
For this reason, the bottom surface of the matrix optical switch 101 can be made small. Thereby, the space required for installing the matrix optical switch 101 can be reduced.

［具体例３］
具体例３が具体例１と異なる点は、図４に示されたように、各入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４の２つのコリメータレンズ５が、マトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定されている点である。
具体例３のマトリックス光スイッチ２０１は、具体例１のマトリックス光スイッチ１において、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４がその中心軸に対して４５°回転された状態で位置決め固定されたものである。 [Specific Example 3]
Example 3 differs from Example 1 in that the two collimator lenses 5 of the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are inclined by 45 ° with respect to the matrix surface as shown in FIG. It is a point that is fixed in a state of being arranged in.
The matrix optical switch 201 of Example 3 is the same as the matrix optical switch 1 of Example 1 except that the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 are positioned and fixed in a state where they are rotated by 45 ° with respect to the central axis. is there.

コリメータレンズ及び通信用光ファイバの外径Ｐが１２５μｍ，２つのコリメータレンズの外周の間隔Ｑが２μｍの場合、前記式（５），（６）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が３０３μｍ以上であり、その高さが２１５μｍ以上のものを用いることによって、現在最も普及している外径が１２５μｍの通信用光ファイバ６を用いて、具体例１と同様の作用効果が得られる。 When the outer diameter P of the collimator lens and the optical fiber for communication is 125 μm, and the interval Q between the outer circumferences of the two collimator lenses is 2 μm, the reflection surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 is obtained from the equations (5) and (6). By using a fiber having a lateral width of 303 μm or more and a height of 215 μm or more, it is possible to use the communication optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm, which is most widely used at present, and has the same effects as those of the first specific example. Is obtained.

更に、具体例３では、具体例１に比べて、コリメータレンズ５が、マトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定されており、位置決め部材４のうちマトリックス面の面内方向の大きさを小さくすることができる。
このため、マトリックス光スイッチ２０１の底面を小さくすることができる。これにより、マトリックス光スイッチ２０１を設置するために必要となるスペースを低減できる。
また、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の形状バランスが良く実装が容易となる。 Further, in the third specific example, the collimator lens 5 is fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface as compared with the first specific example, and the size of the positioning member 4 in the in-plane direction of the matrix surface is larger. The thickness can be reduced.
For this reason, the bottom surface of the matrix optical switch 201 can be made small. Thereby, the space required for installing the matrix optical switch 201 can be reduced.
Moreover, the shape balance of the movable mirrors A11 to A44 is good and mounting is easy.

［具体例４］
具体例４が、具体例１と異なる点は、コリメータレンズ５の外径が８０μｍであり、かつこのコリメータレンズ５を収容、固定する位置決め部材となるＶ溝基板４のＶ溝のピッチが８２μｍである点である。このため、２つのコリメータレンズ５は、その外周の間隔が２μｍで横方向、すなわちマトリックスに対して平行に並列に並べられた状態で固定されている。
外径が８０μｍのコリメータレンズ５としては、外径８０μｍの屈折率分布型光ファイバ等が適用できる。例えば、特願２００２−１９９９５９にて外径が８０μｍの石英系シングルモード光ファイバが開示されている。この外径が８０μｍの光ファイバや、通常の外径が１２５μｍの屈折率分布型光ファイバの製造方法を適用することによって、外径８０μｍの屈折率分布型光ファイバを製造することができる。 [Specific Example 4]
Example 4 is different from Example 1 in that the outer diameter of the collimator lens 5 is 80 μm, and the pitch of the V groove of the V groove substrate 4 serving as a positioning member for housing and fixing the collimator lens 5 is 82 μm. There is a point. For this reason, the two collimator lenses 5 are fixed in a state where their outer circumferences are 2 μm and are arranged in parallel in the horizontal direction, that is, parallel to the matrix.
As the collimator lens 5 having an outer diameter of 80 μm, a gradient index optical fiber having an outer diameter of 80 μm can be applied. For example, Japanese Patent Application No. 2002-199959 discloses a silica-based single mode optical fiber having an outer diameter of 80 μm. By applying this method of manufacturing an optical fiber having an outer diameter of 80 μm or a normal gradient index optical fiber having an outer diameter of 125 μm, a gradient index optical fiber having an outer diameter of 80 μm can be manufactured.

前述した式（１），（２）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が２２８μｍ以上であり、その高さが８０μｍ以上のものを用いることによって、外径が８０μｍのコリメータレンズ５を用い、小型のマトリックス光スイッチ１でありながら、可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の大きさを十分なものとし、光の損失を最小とすると共に漏洩光に起因するクロストーク特性の劣化を抑制できる。 From the above formulas (1) and (2), the reflecting mirror 3 of the movable mirrors A11 to A44 has a lateral width of 228 μm or more and a height of 80 μm or more, so that the outer diameter is 80 μm. Although it is a small matrix optical switch 1 using a collimator lens 5, the size of the movable mirrors A11 to A44 is sufficient, minimizing the loss of light and suppressing the deterioration of the crosstalk characteristics caused by leaked light. it can.

具体例４では、外径が８０μｍのコリメータレンズ５を用いたことによって、外径が１２５μｍのコリメータレンズ５を用いた場合に比べて入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４を更に小型化できる。
また、外径が８０μｍの光ファイバ６は、外径が１２５μｍの光ファイバ６に比べて、小さい曲げ半径で使用しても光学特性の劣化が少なく、長期安定性に優れる。
このため、外径が８０μｍのコリメータレンズ５と光ファイバ６を用いることによって、入出力ポートＢ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４を更に小型化でき、かつ光ファイバ６を小さい曲げ半径で収容することができ、マトリックス光スイッチ１の更なる小型化が可能となる。 In Specific Example 4, by using the collimator lens 5 having an outer diameter of 80 μm, the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 can be further downsized as compared with the case where the collimator lens 5 having an outer diameter of 125 μm is used.
In addition, the optical fiber 6 having an outer diameter of 80 μm is less deteriorated in optical characteristics and excellent in long-term stability even when used with a smaller bending radius than the optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm.
For this reason, by using the collimator lens 5 and the optical fiber 6 having an outer diameter of 80 μm, the input / output ports B1 to B4 and C1 to C4 can be further reduced in size, and the optical fiber 6 can be accommodated with a small bending radius. The matrix optical switch 1 can be further downsized.

また、外径が８０μｍの光ファイバ６は、外径１２５μｍの光ファイバ６と融着接続した際、接続損失を十分に低い値とすることができる。このため、既存の外径１２５μｍの光ファイバ６を用いた光通信システムに低損失で接続できる。 Further, the optical fiber 6 having an outer diameter of 80 μm can have a sufficiently low connection loss when the optical fiber 6 is fused and connected to the optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm. Therefore, it can be connected to an existing optical communication system using the optical fiber 6 having an outer diameter of 125 μm with low loss.

［具体例５］
具体例５が、具体例２と異なる点は、コリメータレンズ５の外径が８０μｍであり、かつこのコリメータレンズ５を収容、固定する位置決め部材となるＶ溝基板４のＶ溝のピッチが８２μｍである点である。このため、２つのコリメータレンズ５は、その外周の間隔が２μｍでマトリックス面に対して垂直方向に並べられた状態で固定されている。 [Specific Example 5]
Example 5 differs from Example 2 in that the outer diameter of the collimator lens 5 is 80 μm, and the pitch of the V-groove of the V-groove substrate 4 serving as a positioning member for housing and fixing the collimator lens 5 is 82 μm. There is a point. For this reason, the two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface with an interval of the outer periphery of 2 μm.

前述した式（３），（４）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が１１３μｍ以上であり、その高さが１６２μｍ以上のものを用いることによって、外径が８０μｍのコリメータレンズ５を用い、小型のマトリックス光スイッチ１でありながら、具体例２，４と同様の作用効果が得られる。 From the above formulas (3) and (4), by using the reflecting surface 3 of the movable mirrors A11 to A44 having a lateral width of 113 μm or more and a height of 162 μm or more, the outer diameter is 80 μm. Although the collimator lens 5 is used and the matrix optical switch 1 is small, the same effects as those of the specific examples 2 and 4 can be obtained.

［具体例６］
具体例６が、具体例３と異なる点は、コリメータレンズ５の外径が８０μｍであり、かつこのコリメータレンズ５を収容、固定する位置決め部材となるＶ溝基板４のＶ溝のピッチが８２μｍである点である。このため、２つのコリメータレンズ５は、その外周の間隔が２μｍでマトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられた状態で固定されている。 [Specific Example 6]
Example 6 differs from Example 3 in that the outer diameter of the collimator lens 5 is 80 μm, and the pitch of the V-groove of the V-groove substrate 4 serving as a positioning member for housing and fixing the collimator lens 5 is 82 μm. There is a point. For this reason, the two collimator lenses 5 are fixed in a state of being arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface with an outer peripheral distance of 2 μm.

前述した式（５），（６）より、前記可動ミラーＡ１１〜Ａ４４の反射面３として、その横幅が１４０μｍ以上であり、その高さが１３８μｍ以上のものを用いることによって、外径が８０μｍのコリメータレンズ５を用い、小型のマトリックス光スイッチ１でありながら、具体例３，４と同様の効果が得られる。 From the above formulas (5) and (6), the reflecting mirror 3 of the movable mirrors A11 to A44 has a lateral width of 140 μm or more and a height of 138 μm or more, so that the outer diameter is 80 μm. Although the collimator lens 5 is used and the matrix optical switch 1 is small, the same effects as those of the specific examples 3 and 4 can be obtained.

本発明のマトリックス光スイッチを用いることによって、光クロスコネクト装置の更なる小型化、低価格化が実現できるため、高密度に入出力部が集積された光通信機器に適用できる。 By using the matrix optical switch of the present invention, the optical cross-connect device can be further reduced in size and price, and can be applied to an optical communication device in which input / output units are integrated at high density.

本実施形態のマトリックス光スイッチの一例を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows an example of the matrix optical switch of this embodiment. コリメータレンズがマトリックス面に対して平行に並べられたマトリックス光スイッチの一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of a matrix optical switch in which collimator lenses are arranged in parallel to the matrix surface. コリメータレンズがマトリックス面に対して垂直方向に並べられたマトリックス光スイッチの一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of a matrix optical switch in which collimator lenses are arranged in a direction perpendicular to the matrix surface. コリメータレンズがマトリックス面に対して４５°傾いた方向に並べられたマトリックス光スイッチの一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of a matrix optical switch in which collimator lenses are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface.

Explanation of symbols

１，１０１，２０１‥‥マトリックス光スイッチ、３‥‥可動ミラーの反射面、４‥‥位置決め部材（Ｖ溝基板）、５‥‥コリメータレンズ、６‥‥光導波路（光ファイバ）、Ａ１１〜Ａ４４‥‥可動ミラー、Ｂ１〜Ｂ４‥‥マトリックスの各行の延長線上に設けられた入出力ポート、Ｃ１〜Ｃ４‥‥マトリックスの各列の延長線上に設けられた入出力ポート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,201 ... Matrix optical switch, 3 ... Reflective surface of movable mirror, 4 ... Positioning member (V groove substrate), 5 ... Collimator lens, 6 ... Optical waveguide (optical fiber), A11-A44 ··· movable mirrors, B1 to B4 ··· I / O ports provided on extension lines of each row of the matrix, C1 to C4 ··· I / O ports provided on extension lines of each column of the matrix

Claims

A movable mirror provided at each lattice point of an N × M matrix (N and M are integers of 1 or more), N input / output ports provided on an extension line of each row of the matrix, M input / output ports provided on the extended line of each row,
A movable mirror at a desired position reflects signal light incident from an input / output port located on an extension line of the matrix row or column in a right angle direction, from the input / output port located on the extension line of the matrix column or row. In a matrix optical switch that switches light paths by emitting light,
The input / output port has a positioning member and two collimator lenses fixed to the positioning member, an optical waveguide is connected to each collimator lens, and the optical waveguide is a bidirectional optical path in which transmission and reception are a pair. Function as
A matrix optical switch characterized in that a pair of bidirectional optical paths are switched by one movable mirror.

2. The matrix optical switch according to claim 1, wherein the two collimator lenses are fixed in a state in which an outer periphery is arranged with an interval of 5 μm or less.

3. The matrix optical switch according to claim 1, wherein the two collimator lenses are fixed in a state in which an outer peripheral interval is arranged at 2 μm. 4.

The matrix optical switch according to claim 1, wherein the optical waveguide is a communication optical fiber.

5. The matrix optical switch according to claim 4, wherein an outer diameter of the collimator lens is substantially the same as an outer diameter of the communication optical fiber.

The two collimator lenses are fixed in parallel with the matrix surface,
6. The matrix optical switch according to claim 5, wherein the reflecting surface of the movable mirror satisfies the following expressions (1) and (2).
W ≧ (2P + Q) × √2 (1)
T ≧ P (2)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Each interval is shown.)

The two collimator lenses are fixed in a state of being arranged in a direction perpendicular to the matrix surface,
6. The matrix optical switch according to claim 5, wherein the reflecting surface of the movable mirror satisfies the following expressions (3) and (4).
W ≧ P × √2 (3)
T ≧ (2P + Q) (4)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Each interval is shown.)

The two collimator lenses are fixed in a state where they are arranged in a direction inclined by 45 ° with respect to the matrix surface,
The matrix optical switch according to claim 5, wherein the reflecting surface of the movable mirror satisfies the following expressions (5) and (6).
W ≧ {P + (P + Q) / √2} × √2 (5)
T ≧ {P + (P + Q) / √2} (6)
(W and T are the width of the reflecting surface of the movable mirror and the height of the reflecting surface of the movable mirror, respectively, P and Q are the outer diameters of the collimator lens and communication optical fiber, and the outer circumferences of the two collimator lenses. Each interval is shown.)

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
The matrix optical switch according to claim 6, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width of 356 μm or more and a height of 125 μm or more.

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
The matrix optical switch according to claim 7, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width of 177 µm or more and a height of 252 µm or more.

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 125 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
The matrix optical switch according to claim 8, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width of 303 µm or more and a height of 215 µm or more.

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 80 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
The matrix optical switch according to claim 6, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width of 228 μm or more and a height of 80 μm or more.

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 80 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
8. The matrix optical switch according to claim 7, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a lateral width of 113 [mu] m or more and a height of 162 [mu] m or more.

The outer diameters of the collimator lens and the communication optical fiber are both 80 μm, and the outer circumference of the two collimator lenses is 2 μm,
The matrix optical switch according to claim 8, wherein the reflecting surface of the movable mirror has a horizontal width of 140 µm or more and a height of 138 µm or more.

The matrix optical switch according to claim 1, wherein the positioning member is a V-groove substrate.