JP2006201346A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ Download PDF

Info

Publication number
JP2006201346A
JP2006201346A JP2005011357A JP2005011357A JP2006201346A JP 2006201346 A JP2006201346 A JP 2006201346A JP 2005011357 A JP2005011357 A JP 2005011357A JP 2005011357 A JP2005011357 A JP 2005011357A JP 2006201346 A JP2006201346 A JP 2006201346A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
shutter
optical path
optical switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005011357A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4813061B2 (ja
Inventor
Shiyouhei Kobayashi
章兵 小林
Junichi Nakano
淳一 中野
Kenji Murakami
賢治 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2005011357A priority Critical patent/JP4813061B2/ja
Priority to US11/329,890 priority patent/US7315670B2/en
Publication of JP2006201346A publication Critical patent/JP2006201346A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4813061B2 publication Critical patent/JP4813061B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/353—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being a shutter, baffle, beam dump or opaque element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3566—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details involving bending a beam, e.g. with cantilever
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G02B6/357—Electrostatic force

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

【課題】電源の電圧の供給が停止したとき、全ての光路を遮断して誤動作を防止できる光スイッチを提供すること。
【解決手段】入力用及び出力用の光ファイバ１０１、１０２と、光ファイバ１０１、１０２に光を結合させるコリメータレンズ１０９、１１０と、光路を変更する可動ミラーアレイ１０３、１０４と、全ての光路を一括して遮断する第１の姿勢と、光路中に光を通過させる第２の姿勢とをとることができるシャッター１０５と、可動ミラーアレイ１０３、１０４を駆動するミラー駆動回路１０８と、シャッター１０５を駆動するシャッター駆動回路１０６と、ミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに電圧を供給する電源１０７とを有し、シャッター１０５は、電源１０７からの電圧の供給がないとき、第１の姿勢となることで出力用の光ファイバ１０２につながる全ての光路を一括して遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光スイッチ、特に可動ミラーアレイによる光の偏向を利用する光スイッチに関する。
入力用光ファイバ列からの光を出力用光ファイバ列へスイッチングする構成が知られている。例えば、特許文献１に開示された構成では、まず、入力用光ファイバ列から出射された光は、入力用レンズ列を透過する。透過した光は、第１のＭＥＭＳミラー列と第２のＭＥＭＳミラー列とで反射される。反射された光は、出力用レンズ列を透過して出力用光ファイバ列へ入射する。ここで、第１のＭＥＭＳミラー列の各ミラーの傾斜角と第２のＭＥＭＳミラー列の各ミラーの傾斜角は、電気信号で制御される。これにより、入力用光ファイバ列からの光は、電気信号による各ミラーの傾斜角に応じて偏向される。偏向された光は、所望の出力用ポート（出力用光ファイバ）に出力される。
特開２００１−１７４７２４号公報
上述の構成において、ＭＥＭＳミラー列への電圧の供給が停止したとき、電気制御信号によるミラーの傾斜角の制御が機能しなくなる。これにより、ミラーで反射される光は、いずれの出力ポートに出力されるのかが定まらなくなってしまう。このため、入力用光ファイバからの光が、意図しない出力ポート（出力用光ファイバ）に出力されてしまうことがある。この結果、光スイッチひいてはこの光スイッチを使用する光通信システムの誤動作を引き起こす可能性がある。
第１の本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動ミラーアレイを駆動する電源の電圧の供給が停止したとき、全ての光路を遮断して誤動作を防止できる光スイッチを提供することを目的とする。また、第２の本発明は、可動ミラーアレイを駆動する電源の電圧値が所定値以下になったとき、全ての光路を遮断して誤動作を防止できる光スイッチを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、光入力手段と、光出力手段と、光入力手段と光出力手段に光を結合させる光結合手段と、光入力手段から光出力手段へ至る光路を変更する光路変更手段と、光入力手段から光出力手段へ至る光路を遮断する第１の姿勢と、光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる光路遮断手段と、光路変更手段を駆動する第１の駆動回路と、光路遮断手段を駆動する第２の駆動回路と、第１の駆動回路と第２の駆動回路とに電圧を供給する電源と、を有する光スイッチであって、光路遮断手段は、電源からの電圧の供給がないとき、前記第１の姿勢となることで光出力手段につながる全ての光路を一括して遮断することを特徴とする光スイッチを提供できる。
また、第２の本発明によれば、光入力手段と、光出力手段と、光入力手段と光出力手段に光を結合させる光結合手段と、光入力手段から光出力手段へ至る光路を変更する光路変更手段と、光入力手段から光出力手段へ至る光路を遮断する第１の姿勢と、光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる光路遮断手段と、光路変更手段を駆動する第１の駆動回路と、光路遮断手段を駆動する第２の駆動回路と、第１の駆動回路と第２の駆動回路に電圧を供給する電源と、電源が供給する電圧を監視する電源監視手段と、を有する光スイッチであって、電源監視手段が電源の電圧降下を検知したとき、第２の駆動回路は、光出力手段につながる全ての光路を一括して遮断するように光路遮断手段を第１の姿勢へ駆動することを特徴とする光スイッチを提供できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路変更手段は第１の駆動回路により電気制御可能な可動ミラーアレイを有し、可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、光出力手段に光を出力することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は光結合手段と可動ミラーアレイとの間に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は光入力手段と光結合手段との間、または光出力手段と光結合手段との間に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光スイッチは、波長ごとに光を分離する分光器と第１のレンズをさらに有し、光入力手段から波長の異なる複数の光が入力され、入力された光は光結合手段と、分光器と、第１のレンズとを通り、可動ミラーアレイの各ミラー上に波長別に各々照射され、可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、光出力手段に光を出力することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は光結合手段と分光器との間に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は分光器と可動ミラーアレイとの間に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段と可動ミラーアレイとの間隔が２ｍｍ以上であることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光結合手段と分光器の間にリレー光学系を設け、光出力手段につながる全ての光路を一点で交差させることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は光路が一点で交差する位置に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光スイッチは、さらに第２のレンズを有し、光入力手段から波長の異なる複数の光が入力され、入力された光は光結合手段と、分光器と、第１のレンズと、第２のレンズとを通り、可動ミラーアレイの各ミラー上に波長別に各々照射され、可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、光出力手段に光を出力することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は第１のレンズと第２のレンズとの間に配置されていることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光入力手段は光ファイバまたは光導波路であることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光出力手段は光ファイバまたは光導波路であることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光結合手段はコリメータレンズであることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、光路遮断手段は電磁力と静電力と圧電効果と熱とのうちのいずれか一つにより駆動されることが望ましい。
第１の本発明によれば、光結合手段は、光入力手段と光出力手段に光を結合させる。光路変更手段は、光入力手段から光出力手段へ至る光路を変更する。また、光遮断手段は、光入力手段から光出力手段へ至る全ての光路を一括して遮断する第１の姿勢と、光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる。光路変更手段は、第１の駆動回路により駆動される。光路遮断手段は、第２の駆動回路により駆動される。そして、電源は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とに電圧を供給する。この構成において、電源から適正な電圧が供給されているときは、第２の駆動回路により光路遮断手段は第２の姿勢となる。これにより、光入力手段からの光は、光路中を光路遮断手段で遮断されることなく通過できる。このため、光入力手段からの光は、光路変更手段により変更された光路を進行する。そして、進行する光は、所定の光出力手段へ至る。これに対して、電源からの電圧の供給がないとき、光路遮断手段は、第１の姿勢となる。これにより、光出力手段につながる全ての光路は、一括して遮断される。このため、光入力手段からの光は、光路を遮断されることにより通過できない。従って、光入力手段からの光は、光出力手段へ至ることがない。この結果、可動ミラーアレイを駆動する電源の電圧の供給が停止したとき、全ての光路を遮断して誤動作を防止できる光スイッチを提供できる。
また、第２の本発明によれば、光結合手段は、光入力手段と光出力手段に光を結合させる。光路変更手段は、光入力手段から光出力手段へ至る光路を変更する。また、光遮断手段は、光入力手段から光出力手段へ至る全ての光路を一括して遮断する第１の姿勢と、光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる。光路変更手段は、第１の駆動回路により駆動される。光路遮断手段は、第２の駆動回路により駆動される。そして、電源は、第１の駆動回路と第２の駆動回路とに電圧を供給する。電源監視手段は、電源が供給する電圧を監視する。この構成において、電源から適正な電圧が供給されているときは、第２の駆動回路により光路遮断手段は第２の姿勢となる。これにより、光入力手段からの光は、光路中を光路遮断手段で遮断されることなく通過できる。このため、光入力手段からの光は、光路変更手段により変更された光路を進行する。そして、進行する光は、所定の光出力手段へ至る。これに対して、電源監視手段が電源の電圧降下を検知したとき、第２の駆動回路は、光路遮断手段を第１の姿勢へ駆動する。これにより、光出力手段につながる全ての光路は、一括して遮断される。このため、光入力手段からの光は、光路を遮断されることにより通過できない。従って、光入力手段からの光は、光出力手段へ至ることがない。この結果、可動ミラーアレイを駆動する電源の電圧が降下したとき、全ての光路を遮断して誤動作を防止できる光スイッチを提供できる。
以下に、本発明に係る光スイッチの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により、この発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の実施例１に係る光スイッチ１００の概略構成を示す。入力用の光ファイバ１０１は、入力用の複数の光ファイバから構成されている。入力用の光ファイバ１０１は、光入力手段に対応する。入力用光ファイバ１０１の出射端面の近傍には、コリメータレンズ１０９が配置されている。コリメータレンズ１０９は、複数の光ファイバにそれぞれ一対一に対応した複数のコリメータレンズから構成されている。入力用の光ファイバ１０１から出射された光は、対応するコリメータレンズ１０９に入射する。コリメータレンズ１０９は、入射光を略平行光に変換して出射する。コリメータレンズ１０９は、光結合手段に対応する。そして、コリメータレンズ１０９から出射された光は、第１の可動ミラーアレイ１０３に入射する。
第１の可動ミラーアレイ１０３は、複数のミラーを備えている。このとき、複数の入力用の光ファイバ１０１に対応して、それぞれミラーが設けられている。第１の可動ミラーアレイ１０３で反射された光は、第２の可動ミラーアレイ１０４に入射する。第２の可動ミラーアレイ１０４は、複数のミラーを備えている。これにより、第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラーで反射された光は、各ミラーの傾斜角に応じて、第２の可動ミラーアレイ１０４の特定のミラーに選択的に入射する。第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラーで反射された光は、第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーで出力用の光ファイバ１０２の方向へさらに反射される。第１の可動ミラーアレイ１０３、第２の可動ミラーアレイ１０４は、光路変更手段に対応する。
第２の可動ミラーアレイ１０４で反射された光は、シャッター１０５へ至る。シャッター１０５は、第１の姿勢と第２の姿勢とを選択的にとることができる。第１の姿勢におけるシャッター１０５は、入力用の光ファイバ１０１から後述する出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これに対して、第２の姿勢におけるシャッター１０５は、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る光路中に光を通過させる。図１は、シャッター１０５が第１の姿勢、即ち光路を遮断した状態を示す。シャッター１０５の詳細な構成については後述する。シャッター１０５は、光路遮断手段に対応する。
シャッター１０５が第２の姿勢、即ち光路中に光を通過させるとき、第２の可動ミラーアレイ１０４で反射された光は、コリメータレンズ１１０へ入射する。コリメータレンズ１１０は、複数の出力用の光ファイバ１０２にそれぞれ一対一に対応した複数のコリメータレンズから構成されている。コリメータレンズ１１０は、出力用の光ファイバ１０２の端面近傍に配置されている。コリメータレンズ１１０は、入射した略平行光を出力用の光ファイバ１０２の出射端面に集光する。コリメータレンズ１１０は、光結合手段に対応する。
第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラー、第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度は、ミラー駆動回路１０８により電気制御される。ミラー駆動回路１０８は、第１の駆動回路に対応する。第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラー、第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度を制御して変更することで、入力用の光ファイバ１０１から入力された光の光路を適宜変更できる。これにより、入力用の光ファイバ１０１から入力された光の出力先の出力用の光ファイバ１０２を切り替えること（光スイッチ）ができる。
なお、第１の可動ミラーアレイ１０３、第２の可動ミラーアレイ１０４は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の製造技術を用いて作製することができる。
シャッター１０５は、シャッター駆動回路１０６により駆動される。シャッター駆動回路１０６は、第２の駆動回路に対応する。また、電源１０７は、ミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに電圧を供給する。
次に、シャッター１０５について説明する。図２は、シャッター１０５の斜視構成を示す。一対の固定部１２１に、弾性的に変形可能な梁部１２２が両持ち支持されている。平板状の遮光部１２３が梁部１２２の略中央に支持されている。梁部１２２の中央付近に駆動電極（不図示）が設けられている。駆動電極による静電力によって遮光部１２３を図２の上下方向に駆動できる。シャッター１０５は、例えばＭＥＭＳの製造技術を用いて作製することができる。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、シャッター１０５の駆動電極は静電力（引力）を発生する。静電力が作用すると梁部１２２は駆動電極の方向へ撓んで湾曲した形状の状態となる。この状態がシャッター１０５の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、遮光部１２３は光路内から光路外へ退避している。これにより、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路中に光を通過させることができる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。この状態は、例えば、光スイッチ１００を備えている電話局内の光通信システムの電源が停電等により、突然停止した状態に相当する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラーの角度と第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度とは、全く電気制御されていない状態になる。このため、第１の可動ミラーアレイ１０３と第２の可動ミラーアレイ１０４とで反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ１０２に向けて反射されるのかが制御できない。
本実施例では、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、シャッター１０５の駆動電極（不図示）は、静電力（引力）を発生しない。静電力が作用していないと梁部１２２は撓むことなく略直線状の状態、即ち図２で示す状態となる。この状態がシャッター１０５の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、遮光部１２３は光路内に挿入される。そして、遮光部１２３は、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ１０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ１００、ひいてはこの光スイッチ１００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
（シャッターの第一の変形例）
図３−１、図３−２は、本実施例の光スイッチ１００に好適な他のシャッター１３０の構成を示す。図３−１は、シャッター１３０の概略構成を示す。
シャッター１３０の基板１３１は、例えばガラス材料によって数ミリ程度の大きさをもって四角形状に形成されている。そして、基板１３１は平坦な表面を有し、後述の可動体１３２は基板１３１の表面に沿って矢印Ａ、Ｂ方向に進退されるものである。
可動体１３２は、基板１３１上に設けられた切換動作部である。可動体１３２は、基板１３１の表面に沿って矢印Ａ、Ｂ方向に延びる細長棒状の可動部１３３と、可動部１３３の一端側に一体形成され弾性変形可能となった支持梁１３４と、可動部１３３の他端側に形成され後述する光路に対して進退される遮光板１３５と、後述の可動電極１３６とにより構成されている。
そして、可動体１３２の可動部１３３、支持梁１３４、遮光板１３５および可動電極１３６は後述の固定電極１３７と共に、例えば単結晶または多結晶のシリコン材料を用いてエッチング加工（マイクロマシニング技術）等を施すことにより形成され、可動電極１３６と固定電極１３７との間で静電引力を発生させる静電アクチュエータを構成する。
ここで、支持梁１３４は、長手方向の両端側が基板１３１上に固定される固定部１３４ａとなり、支持梁１３４の長手方向中間部には、可動部１３３の一端側が一体形成されている。そして、支持梁１３４は、基板１３１に対し可動部１３３を片持ち状態で支え、可動部１３３が矢印Ａ、Ｂ方向に変位するのを許すものである。
また、可動電極１３６は、可動部１３２の長手方向に沿った両側に一体形成されている。固定電極１３７は、各可動電極１３６と対向して配置されている。可動電極１３６、固定電極１３７は、櫛歯状電極からなり、電圧印加時には両者の間に静電引力が発生する。そして、可動体１３２は、可動電極１３６、固定電極１３７間の静電引力により支持梁１３４を弾性的に撓み変形させつつ矢印Ａ方向に駆動される。これに対して、可動体１３２は、電圧印加（通電）を解除したとき、支持梁１３４の弾性復元力により矢印Ｂ方向に変位する。
図３−２は、遮光板１３５を光が進行する方向から見た構成を示す。遮光板１３５は、遮光部１３５ａと開口部１３５ｂとからなる。図３−１に戻って説明を続ける。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、可動電極１３６と固定電極１３７との間に、例えば数１０ボルトの電圧を印加する。これにより、可動電極１３６と固定電極１３７との間に静電引力が発生する。この静電引力によって可動電極１３６が固定電極１３７側に移動する。可動体１３２は支持梁１３４を弾性的に撓み変形させつつ、矢印Ａ方向に駆動される。そして、可動体１３２が矢印Ａ方向に変位して、遮光板１３５の開口部１３５ｂが光路まで進出した位置で停止させる。この状態がシャッター１３０の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、遮光部１３５ａは光路内から光路外へ退避している。そして、開口部１３５ｂは、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路中に光を通過させる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。この状態は、上述したように、例えば、光スイッチ１００を備えている電話局内の光通信システムの電源が停電等により、突然停止した状態に相当する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラーの角度と第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度とは、全く電気制御されていない状態になる。このため、第１の可動ミラーアレイ１０３と第２の可動ミラーアレイ１０４とで反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ１０２に向けて反射されるのかが制御できない。
電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、可動電極１３６と固定電極１３７との間に印加されている電圧を解除する。これにより、上述した静電引力が消失し、可動体１３２は支持梁１３４の弾性復元力により矢印Ｂ方向に変位する。このため、可動体１３２が図３−１で示す位置に復帰する。このとき、遮光板１３５の遮光部１３５ａが光路まで進出した位置で停止する。この状態はシャッター１３０の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、遮光部１３５ａは光路内に挿入される。そして、遮光部１３５ａは、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ１０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ１００、ひいてはこの光スイッチ１００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
（シャッターの第二の変形例）
図４は、本実施例の光スイッチ１００に好適な別のシャッター１４０の斜視構成を示す。シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは、各々シャッター地板１４１に立てられたピン１４４ａ、１４４ｂ回りに回転可能に支持されている。シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂに各々設けられた長孔１４５ａ、１４５ｂにシャッターアクチュエータ１４７のレバーピン１４８が嵌合している。レバーピン１４８の矢印Ｃ方向の回転により、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂの開放動作を行なう。シャッター羽根１４３ａには板ばね１４６が掛けられている。板ばね１４６は、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂの閉方向付勢を行なっている。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、レバーピン１４８は矢印Ｃ方向へ移動する。これにより、板ばね１４６の付勢力に逆らってシャッター羽根１４３ａ、１４３ｂの開放動作を行なう。そして、図５−２に示すように、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは、矢印Ｄ方向へ開いた状態で停止する。この状態がシャッター１４０の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは光路内から光路外へ退避している。そして、開口部１４２は、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路中に光を通過させる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、第１の可動ミラーアレイ１０３の各ミラーの角度と第２の可動ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度とは、全く電気制御されていない状態になる。このため、第１の可動ミラーアレイ１０３と第２の可動ミラーアレイ１０４とで反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ１０２に向けて反射されるのかが制御できない。
電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、シャッターアクチュエータ１４７は、レバーピン１４８を初期状態へ戻すように矢印Ｃと反対の方向へ移動する。これにより、板ばね１４６の付勢力に従ってシャッター羽根１４３ａ、１４３ｂの閉動作を行なう。そして、図５−１に示すように、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは、閉じた状態で停止する。この状態がシャッター１４０の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは光路内に挿入される。そして、シャッター羽根１４３ａ、１４３ｂは、入力用の光ファイバ１０１から出力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ１０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ１００、ひいてはこの光スイッチ１００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
上述したシャッター１０５、１３０、１４０は、入力用の光ファイバ１０１とコリメータレンズ１０９の間、またはコリメータレンズ１０９と可動ミラーアレイ１０３の間、またはコリメータレンズ１１０と出力用の光ファイバ１０２の間の光路内のいずれの位置に配置してもよい。このようにシャッターの構成に応じて最適な場所に配置可能である。
（実施例１の変形例）
図６は、実施例１の変形例に係る光スイッチ１５０の概略構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光スイッチは、電源監視手段１１１を備えている点が上記実施例１と異なる。
電源監視手段１１１は、電源１０７の電圧降下を監視する。例えば、ミラー駆動回路１０８は、電源電圧がＶm以上で正常に動作するように設計、製造されている。シャッター駆動回路１０６は電源電圧がＶs以上で正常に動作するように設計、製造されている。
そして、何らかの原因で、電源１０７の電圧が適正な値よりも降下してしまうことがある。電源監視手段１１１は、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、シャッター駆動回路１０６に指示信号を送出する。これにより、シャッター駆動回路１０６は、シャッター１０５を第１の姿勢へ駆動する。この結果、入力用の光ファイバ１０１から入力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。
ここで、以下の条件（１）を満足することが望ましい。
Ｖ0＞Ｖm、かつＶ0＞Ｖs・・・（１）
これにより、ミラー駆動回路１０８が正常に動作しなくなる前に、出力用の光ファイバ１０２につながる全ての光路を、シャッター１０５により遮断することができる。
また、電源１０７がマイナス電源のときは、マイナスの電圧値を絶対値に置き換える。そして、電源遮断手段１１１は、絶対値に置き換えられたプラスの値が上述の条件（１）を満足するとき、シャッター１０５を第１の姿勢へ駆動する。これにより、シャッター１０５は、入力用の光ファイバ１０１から入力用の光ファイバ１０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。
上記実施例１では、シャッター１０５自体が電源１０７からの電圧の供給が無くなったとき一括して光路を遮断するように機能している。これに対して、本変形例では、電源監視手段１１１が電源１０７の電圧を監視している。そして、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、電源監視手段１１１からの指示信号に基づいてシャッター駆動回路１０６がシャッター１０５を第１の姿勢となるように駆動する。このため、本変形例では、以下の（Ａ）、（Ｂ）の何れの構成のシャッターでも適用することができる。
（Ａ）上記実施例１で述べたシャッター１０５、１３０、１４０と同一のシャッター
（Ｂ）ラッチをかけられる自己保持機能を有するシャッター
例えば、上記（Ｂ）の構成のシャッターを用いるときは、シャッター自体は、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下しても、第２の姿勢（遮光しない状態）のままの状態を維持する、即ちラッチがかかった状態を維持する。そして、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、電源監視手段１１１はシャッター駆動回路１０６へ指示信号を出力する。これにより、シャッター１０５はシャッター駆動回路１０６により第１の姿勢となるように駆動される。例えば、実施例１で述べたシャッター１０５（図２）は、第２の姿勢（遮光しない状態）を継続するときは、駆動電極（不図示）により静電引力を継続して発生させる必要がある。これに対して、上記（Ｂ）の構成のシャッターは、ラッチがかかった状態で第２の姿勢（遮光しない状態）を維持する。これにより、ラッチがかかった状態ではシャッターへ電圧を供給しなくても良い。従って、上記（Ｂ）の構成のシャッターを用いると、上記（Ａ）のシャッターに比較して消費電力が少ないという効果を奏する。
本変形例では、何らかの原因で、電源１０７の電圧降下が発生したとき、第１の可動ミラー１０３の各ミラー、第２の可動ミラー１０４の各ミラーの角度の電気制御が機能しなくなる前に光路を一括して遮断できる。これにより、出力用の光ファイバ１０２に光が出力されることがない。この結果、光スイッチ１５０ひいては光スイッチ１５０を備える光通信システムの誤動作を防止できるという効果を奏する。
また、本変形例のシャッター１０５は、上記実施例１と同様に、電源１０７からの電圧の供給が無くなったとき、光路を遮断した状態を維持する。なお、本変形例においてシャッター１０５は、入力用の光ファイバ１０１とコリメータレンズ１０９の間、またはコリメータレンズ１０９と可動ミラーアレイ１０３の間、またはコリメータレンズ１１０と出力用の光ファイバ１０２の間の光路内のいずれの位置に配置してもよい。このようにシャッターの構成に応じて最適な場所に配置可能である。
図７は、本発明の実施例２に係る光スイッチ２００の概略構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。入力用の光ファイバ２０１は、複数の異なる波長λ１、λ２・・・λｎの光を伝播する。入力用光ファイバ２０１の出射端面の近傍には、コリメータレンズ２０３が配置されている。コリメータレンズ２０３は、入力用の光ファイバ２０１と後述する出力用の光ファイバ２０２にそれぞれ一対一に対応した複数のコリメータレンズから構成されている。入力用の光ファイバ２０１から出射された光は、対応するコリメータレンズ２０３に入射する。コリメータレンズ２０３は、入射光を略平行光に変換して出射する。コリメータレンズ２０３は、光結合手段に対応する。コリメータレンズ２０３から出射された光は、シャッター１０５に入射する。
シャッター１０５は、実施例１で説明したシャッターと同一の構成である。図７では、シャッター１０５が、第２の姿勢、即ち光路中に光を通過させる状態を示す。なお、シャッター１０５は、図中の紙面に垂直方向に移動する。これにより、シャッター１０５は、第１の姿勢と第２の姿勢とを選択的に切り替えることができる。
シャッター１０５を通過した光は、回折グレーティング２０４に入射する。回折グレーティング２０４は、反射型の回折格子である。回折グレーティング２０４は、分光器に対応する。回折グレーティング２０４に入射した光は、波長λ１、λ２・・・λｎ毎に異なる方向に回折されて反射される。これにより、回折グレーティング２０４に入射した光は、波長λ１、λ２・・・λｎ毎に空間的に分離される。波長毎に異なる方向に反射された光は、結像レンズ２０５により可動ミラーアレイ２０６の各ミラーに照射される。結像レンズ２０５は、第１のレンズに対応する。
好ましくは、結像レンズ２０５は、入力用の光ファイバ２０１の出射端面を、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの反射面上に結像することが望ましい。これにより、可動ミラーアレイ２０６の近傍は光の結像点の近くで光スポットが小さくなる。このため、可動ミラーアレイ２０６を小さくすることができる。このため、光スイッチ２００全体の小型化を実現できる。
可動ミラーアレイ２０６は、回折された各波長λ１、λ２・・・λｎに対し１個のミラーを有している。この結果、全部でｎ個のミラーがある。波長λｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応するミラーは、それぞれ反射光を所望の方向に向けるように光路の変更を行う。
可動ミラーアレイ２０６の各ミラーで反射された光は、再び結像レンズ２０５を透過した後、回折グレーティング２０４により反射される。反射された光は、再び、シャッター１０５に入射する。
反射された光は、シャッター１０５が第２の姿勢、即ち光路中に光を通過させるとき、コリメータレンズ２０３へ入射する。コリメータレンズ２０３は、出力用の複数の光ファイバ２０２にそれぞれ一対一に対応した複数のコリメータレンズから構成されている。コリメータレンズ２０３は、出力用の光ファイバ２０２の端面近傍に配置されている。コリメータレンズ２０３は、入射した略平行光を出力用の光ファイバ２０２の出射端面に集光する。
可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度は、ミラー駆動回路１０８により電気制御される。可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度を制御して変更することで、入力用の光ファイバ２０１から入力された光の光路を適宜変更できる。これにより、入力用の光ファイバ２０１から入力された光の出力先の出力用の光ファイバ２０２を切り替えること（光スイッチ）ができる。
シャッター１０５は、シャッター駆動回路１０６により駆動される。可動ミラーアレイ２０６は、ミラー駆動回路１０８により駆動される。また、電源１０７は、ミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに電圧を供給する。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、駆動電極は静電力（引力）を発生する。静電力が作用すると梁部１２２（図２）は駆動電極の方向へ撓んで湾曲した形状の状態となる。この状態がシャッター１０５の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、遮光部１２３は光路内から光路外へ退避している。これにより、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路中に光を通過させることができる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。この状態は、例えば、光スイッチ２００を備えている電話局内の光通信システムの電源が停電等により、突然停止した状態に相当する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度は、全く電気制御されていない状態になる。このため、可動ミラーアレイ２０６で反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ２０２に向けて反射されるのかが制御できない。
本実施例では、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、シャッター１０５の駆動電極（不図示）は、静電力（引力）を発生しない。静電力が作用していないと梁部１２２は撓むことなく略直線状の状態、即ち図２で示す状態となる。この状態がシャッター１０５の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、遮光部１２３は光路内に挿入される。そして、遮光部１２３は、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ２０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ２００、ひいてはこの光スイッチ２００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
また、シャッター１０５の遮光部１２３の移動方向は、紙面に垂直な方向に限られない。例えば、シャッター１０５の遮光部１２３は、紙面に沿って平行な方向で移動させてもよい。
なお、本変形例においてシャッター１０５は、コリメータレンズ２０３と回折グレーティング２０４の間、または回折グレーティング２０４と可動ミラーアレイ２０６の間の光路内のいずれの位置に配置してもよい。このようにシャッターの構成に応じて最適な場所に配置可能である。
好ましくは、シャッター１０５は、可動ミラーアレイ２０６の近傍に配置することが望ましい。上述のように、結像レンズ２０５は、入力用の光ファイバ２０１の出射端面を、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの反射面上に結像する。これにより、可動ミラーアレイ２０６の近傍は光の結像点の近くで光スポットが小さくなる。このため、可動ミラーアレイ２０６を小さくすることができる。従って、シャッター１０５の小型化が実現できる。特に、シャッター１０５の小型化に伴い、シャッター１０５の軽量化も可能となる。シャッター１０５の軽量化により、シャッター１０５の開閉動作を高速化できる。この結果、シャッター１０５が開いた状態から光路が完全に遮断されるまでの時間短縮が実現できる。
また、実施例１で述べたように、可動ミラーアレイ２０６は、一般的にＭＥＭＳ技術を用いて作られる。例えば、特開２００３−５７５７５号公報に可動ミラーの構造が開示されている。可動ミラーは、２枚のシリコン基板を貼り合せた構造であり、ミラー面の周りにはフレームが残っている。フレームはミラー面よりも０．５ｍｍ以上飛び出す可能性がある。
上述したように、シャッター１０５も同様にＭＥＭＳ技術を用いて小型化可能である。シャッター１０５を支持するシリコン基板にはフレームが残っている。フレームはシャッター面から０．５ｍｍ以上飛び出す可能性がある。
シャッター１０５は、可動ミラーアレイ２０６に近づけるほど、小型化できる。しかしながら、シャッター１０５と可動ミラーアレイ２０６との間隔を１ｍｍ以下に近づけると、シャッター１０５と可動ミラーアレイ２０６とが上述のフレーム同士の関係から空間的に干渉してしまう可能性がある。
このため、シャッター１０５と可動ミラーアレイ２０６との間隔は２ｍｍ以上あることが望ましい。これにより、シャッター１０５を小型化したうえに、かつ容易に組み立てることができる。
図８は、本発明の実施例３に係る光スイッチ３００の概略構成を示す。光スイッチ３００は、リレー光学系を有している点が上記実施例２と異なる。実施例１、実施例２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光スイッチングの動作は、上記実施例２と同じである。
リレー光学系は、コリメータレンズ２０３と回折グレーティング２０４との間の光路内に設けられている。リレー光学系は、正の屈折力を有する第３のレンズ３０１と正の屈折力を有する第４のレンズ３０２とから構成されている。第３のレンズ３０１の焦点位置と第４のレンズ３０２の焦点位置とが略一致するように配置されている。これにより、入力用の光ファイバ２０１と出力用の光ファイバ２０２とにつながる全ての光路は焦点位置において一点で交差している。
そして、シャッター１０５は、光路が一点で交差する位置、即ち焦点位置に配置されている。シャッター１０５の遮光部１２３（図２参照）は、紙面に対して垂直方向に移動する。図８は、シャッター１０５が、第２の姿勢、即ち光路中に光を通過させる状態を示す。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、駆動電極は静電力（引力）を発生する。静電力が作用すると梁部１２２は駆動電極の方向へ撓んで湾曲した形状の状態となる。この状態がシャッター１０５の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、遮光部１２３は光路内から光路外へ退避している。これにより、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路中に光を通過させることができる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度は、全く電気制御されていない状態になる。このため、可動ミラーアレイ２０６で反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ２０２に向けて反射されるのかが制御できない。
本実施例では、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、シャッター１０５の駆動電極（不図示）は、静電力（引力）を発生しない。静電力が作用していないと梁部１２２は撓むことなく略直線状の状態、即ち図２で示す状態となる。この状態がシャッター１０５の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、遮光部１２３は光路内に挿入される。そして、遮光部１２３は、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ２０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ３００、ひいてはこの光スイッチ３００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
本実施例では、上述したように、シャッター１０５をリレー光学系内の光路が一点で交差する位置、即ちレンズ３０１、レンズ３０２の焦点位置に配置している。従って、シャッター１０５の小型化が実現できる。特に、シャッター１０５の小型化に伴い、シャッター１０５の軽量化も可能となる。シャッター１０５の軽量化により、シャッター１０５の開閉動作を高速化できる。この結果、シャッター１０５が開いた状態から光路が完全に遮断されるまでの時間短縮が実現できる。
また、レンズ３０２と結像レンズ２０５とを１つのレンズで共通化することもできる。これにより、レンズの数を低減できる。
図９は、本発明の実施例４に係る光スイッチ４００の概略構成を示す。光スイッチ４００は、第２のレンズ４０１を有している点が上記実施例２と異なる。実施例１、実施例２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光スイッチングの動作は、上記実施例２と同じである。
第２のレンズ４０１は、結像レンズ２０５の結像面の近傍に配置されている。第２のレンズ４０１は、結像レンズ２０５で結像された入力用の光ファイバ２０１の出射端面の像を再結像する。可動ミラーアレイ２０６は、第２のレンズ４０１の結像面の近傍に配置されている。
シャッター１０５は、結像レンズ２０５の結像面の近傍に配置されている。シャッター１０５の遮光部１２３（図２）は、紙面に対して垂直方向に移動する。図９は、シャッター１０５が、第２の姿勢、即ち光路中に光を通過させる状態を示す。
まず、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６とに適正な電圧が供給されている状態から説明する。適正な電圧が供給されているとき、駆動電極は静電力（引力）を発生する。静電力が作用すると梁部１２２は駆動電極の方向へ撓んで湾曲した形状の状態となる。この状態がシャッター１０５の第２の姿勢に対応する。第２の姿勢では、遮光部１２３は光路内から光路外へ退避している。これにより、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路中に光を通過させることができる。
これに対して、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていない状態を説明する。電源１０７から電圧が供給されていない状態では、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度は、全く電気制御されていない状態になる。このため、可動ミラーアレイ２０６で反射された光は、いずれの出力用の光ファイバ２０２に向けて反射されるのかが制御できない。
本実施例では、電源１０７からミラー駆動回路１０８とシャッター駆動回路１０６に電圧が供給されていないとき、シャッター１０５の駆動電極（不図示）は、静電力（引力）を発生しない。静電力が作用していないと梁部１２２は撓むことなく略直線状の状態、即ち図２で示す状態となる。この状態がシャッター１０５の第１の姿勢に対応する。第１の姿勢では、遮光部１２３は光路内に挿入される。そして、遮光部１２３は、入力用の光ファイバ２０１から出力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。これにより、出力用の光ファイバ２０２に光が出力されない。この結果、光スイッチ４００、ひいてはこの光スイッチ４００を備える光通信システムの誤動作を防止するという効果を奏する。
本実施例では、上述したように、結像レンズ２０５が入力用の光ファイバ２０１の出射端面を結像する位置の近傍にシャッター１０５を配置している。これにより、シャッター１０５の小型化が実現できる。特に、シャッター１０５の小型化に伴い、シャッター１０５の軽量化も可能となる。シャッター１０５の軽量化により、シャッター１０５の開閉動作を高速化できる。この結果、シャッター１０５が開いた状態から光路が完全に遮断されるまでの時間短縮が実現できる。
また、可動ミラーアレイ２０６は第２のレンズ４０１の結像位置に配置されている。このため、シャッター１０５と可動ミラーアレイ２０６が空間的に干渉することがない。この結果、組立性が向上する。
（実施例２、３、４の変形例）
次に、上記実施例２、３、４の変形例について説明する。本変形例は、実施例１の変形例と同様に電源監視手段１１１（図６）をさらに有している。電源監視手段１１１は、電源１０７の電圧降下を監視する。例えば、ミラー駆動回路１０８は、電源電圧がＶm以上で正常に動作するように設計、製造されている。シャッター駆動回路１０６は電源電圧がＶs以上で正常に動作するように設計、製造されている。
そして、何らかの原因で、電源１０７の電圧が適正な値よりも降下してしまうことがある。電源監視手段１１１は、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、シャッター駆動回路１０６に指示信号を送出する。これにより、シャッター駆動回路１０６は、シャッター１０５を第１の姿勢へ駆動する。この結果、入力用の光ファイバ２０１から入力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。
ここで、上述の条件（１）を満足することが望ましい。これにより、ミラー駆動回路１０８が正常に動作しなくなる前に、出力用の光ファイバ２０２につながる全ての光路を、シャッター１０５により遮断することができる。
また、電源１０７がマイナス電源のときは、マイナスの電圧値を絶対値に置き換える。そして、電源遮断手段１１１は、絶対値に置き換えられたプラスの値が上述の条件（１）を満足するとき、シャッター１０５を第１の姿勢へ駆動する。これにより、シャッター１０５は、入力用の光ファイバ２０１から入力用の光ファイバ２０２へ至る全ての光路を一括して遮断する。
上記実施例２、３、４では、シャッター１０５自体が電源１０７からの電圧の供給が無くなったとき一括して光路を遮断するように機能している。これに対して、本変形例では、電源監視手段１１１が電源１０７の電圧を監視している。そして、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、電源監視手段１１１からの指示信号に基づいてシャッター駆動回路１０６がシャッター１０５を第１の姿勢となるように駆動する。このため、本変形例では、以下の（Ａ）、（Ｂ）の何れの構成のシャッターでも適用することができる。
（Ａ）上記実施例１で述べたシャッター１０５、１３０、１４０と同一のシャッター
（Ｂ）ラッチをかけられる自己保持機能を有するシャッター
例えば、上記（Ｂ）の構成のシャッターを用いるときは、シャッター自体は、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下しても、第２の姿勢（遮光しない状態）のままの状態、即ちラッチがかかった状態を維持する。そして、電源１０７の電圧が所定の電圧Ｖ0まで降下したとき、電源監視手段１１１はシャッター駆動回路１０６へ指示信号を出力する。これにより、シャッター１０５はシャッター駆動回路１０６により第１の姿勢となるように駆動される。例えば、実施例１で述べたように、シャッター１０５（図２）は、第２の姿勢（遮光しない状態）を継続するときは、駆動電極（不図示）により静電引力を継続して発生させる必要がある。これに対して、上記（Ｂ）の構成のシャッターは、ラッチがかかった状態で第２の姿勢（遮光しない状態）を維持する。これにより、ラッチがかかった状態ではシャッターへ電圧を供給しなくても良い。従って、上記（Ｂ）の構成のシャッターを用いると、上記（Ａ）のシャッターに比較して消費電力が少ないという効果を奏する。
本変形例では、何らかの原因で、電源１０７の電圧降下が発生したとき、可動ミラーアレイ２０６の各ミラーの角度の電気制御が機能しなくなる前に光路を一括して遮断できる。これにより、出力用の光ファイバ２０２に光が出力されることがない。この結果、光スイッチひいては光スイッチを備える光通信システムの誤動作を防止できるという効果を奏する。
また、本変形例においてシャッターは、入力用の光ファイバ２０１と出力用の光ファイバ２０２の間の光路内のいずれの位置に配置してもよい。このようにシャッターの構成に応じて最適な場所に配置可能である。
また、実施例１〜４の全ての実施例において、入力用の光ファイバ１０１、２０１と出力用の光ファイバ１０１、２０１とは、光ファイバに限られず光導波路で構成しても良い。
また、シャッター１０５、１３０、１４０を駆動するための駆動力としては、電磁力と、静電力と、圧電効果と、熱とのいずれか一つを用いることができる。
さらに、実施例１〜４では、一つのシャッターが全光束を遮断している。しかしながら、これに限られるものではなく、複数のシャッターが協調的に動作して全光束を遮断する構成とすることもできる。
加えて、光路を変更する手段として可動ミラーアレイを用いる場合について説明したが、液晶や電気光学素子など、光路変更可能な素子であれば他のものを用いることができる。なお、可動ミラーアレイは、二値的なデジタル素子と異なり、アナログ的に高分解能な光路変更動作が可能となる。このため、光スイッチの大規模化、例えばファイバ数の増加に対して有利である。これにより、光ファイバの配列を２次元化することも容易である。
また、上述の各実施例では入力用の光ファイバ１０１、２０１及び出力用の光ファイバ１０２、２０２の近傍にコリメータレンズ（光結合手段）を配置している。しかしながら、これに限られず、例えば特開２００３−２７９８７１号公報に開示されているような、光結合手段としてテレセントリック光学系を用いた光スイッチにも適用可能である。このように、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形例をとることができる。
以上のように、本発明の光スイッチは、可動ミラーアレイを備える光スイッチに適している。
本発明の実施例１に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 実施例１のシャッターの構成を示す図である。 実施例１のシャッターの第一の変形例の構成を示す図である。 シャッターの第一の変形例における遮光板の構成を示す図である。 実施例１のシャッターの第二の変形例の構成を示す図である。 シャッターの第二の変形例を光軸方向から見た図である。 シャッターの第二の変形例を光軸方向から見た他の図である。 本発明の実施例１の変形例に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る光スイッチの概略構成を示す図である。
符号の説明
１００ 光スイッチ
１０１ 入力用の光ファイバ
１０２ 出力用の光ファイバ
１０３、１０４ 可動ミラーアレイ
１０５ シャッター
１０６ シャッター駆動回路
１０７ 電源
１０８ ミラー駆動回路
１０９、１１０ コリメータレンズ
１１１ 電源監視手段
１２１ 固定部
１２２ 梁部
１２３ 遮光部
１３０ シャッター
１３１ 基板
１３２ 可動体
１３３ 可動部
１３４ 支持梁
１３４ａ 固定部
１３５ 遮光板
１３５ａ 遮光部
１３５ｂ 開口部
１３６ 可動電極
１３７ 固定電極
１４０ シャッター
１４１ シャッター地板
１４２ 開口部
１４３ａ、１４３ｂ シャッター羽根
１４４ａ、１４４ｂ ピン
１４５ａ、１４５ｂ 長孔
１４６ 板ばね
１４７ シャッターアクチュエータ
１４８ レバーピン
１５０ 光スイッチ
２００ 光スイッチ
２０１ 入力用の光ファイバ
２０２ 出力用の光ファイバ
２０３ コリメータレンズ
２０４ 回折グレーティング
２０５ 結像レンズ
２０６ 可動ミラーアレイ
３００ 光スイッチ
３０１ 第３のレンズ
３０２ 第４のレンズ
４００ 光スイッチ
４０１ 第２のレンズ

Claims (17)

  1. 光入力手段と、
    光出力手段と、
    前記光入力手段と前記光出力手段に光を結合させる光結合手段と、
    前記光入力手段から前記光出力手段へ至る光路を変更する光路変更手段と、
    前記光入力手段から前記光出力手段へ至る全ての光路を一括して遮断する第１の姿勢と、前記光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる光路遮断手段と、
    前記光路変更手段を駆動する第１の駆動回路と、
    前記光路遮断手段を駆動する第２の駆動回路と、
    前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路に電圧を供給する電源と、
    を有する光スイッチであって、
    前記光路遮断手段は、前記電源からの電圧の供給がないとき、前記第１の姿勢となることで前記光出力手段につながる全ての光路を一括して遮断することを特徴とする光スイッチ。
  2. 光入力手段と、
    光出力手段と、
    前記光入力手段と前記光出力手段に光を結合させる光結合手段と、
    前記光入力手段から前記光出力手段へ至る光路を変更する光路変更手段と、
    前記光入力手段から前記光出力手段へ至る全ての光路を一括して遮断する第１の姿勢と、前記光路中に光を通過させる第２の姿勢をとることができる光路遮断手段と、
    前記光路変更手段を駆動する第１の駆動回路と、
    前記光路遮断手段を駆動する第２の駆動回路と、
    前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路に電圧を供給する電源と、
    前記電源が供給する電圧を監視する電源監視手段と、
    を有する光スイッチであって、
    前記電源監視手段が電源の電圧降下を検知したとき、前記第２の駆動回路は前記光出力手段につながる全ての光路を一括して遮断するように前記光路遮断手段を前記第１の姿勢へ駆動することを特徴とする光スイッチ。
  3. 請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記光路変更手段は、前記第１の駆動回路により電気制御可能な可動ミラーアレイを有し、前記可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、前記光出力手段に光を出力することを特徴とする光スイッチ。
  4. 請求項３に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は前記光結合手段と前記可動ミラーアレイとの間に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  5. 請求項３に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は、前記光入力手段と前記光結合手段との間、または前記光出力手段と前記光結合手段との間に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  6. 請求項３に記載の光スイッチにおいて、前記光スイッチは、波長ごとに光を分離する分光器と第１のレンズをさらに有し、
    前記光入力手段から波長の異なる複数の光が入力され、入力された光は前記光結合手段と、前記分光器と、前記第１のレンズとを通り、前記可動ミラーアレイの各ミラー上に波長別に各々照射され、前記可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、前記光出力手段に光を出力することを特徴とする光スイッチ。
  7. 請求項６に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は前記光結合手段と前記分光器との間に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  8. 請求項６に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は前記分光器と前記可動ミラーアレイとの間に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  9. 請求項８に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段と前記可動ミラーアレイとの間隔が２ｍｍ以上であることを特徴とする光スイッチ。
  10. 請求項６に記載の光スイッチにおいて、前記光結合手段と前記分光器の間にリレー光学系を設け、前記光出力手段につながる全ての光路を一点で交差させたことを特徴とする光スイッチ。
  11. 請求項１０に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は光路が一点で交差する位置に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  12. 請求項６に記載の光スイッチにおいて、前記光スイッチは、さらに第２のレンズを有し、
    前記光入力手段から波長の異なる複数の光が入力され、入力された光は前記光結合手段と、前記分光器と、前記第１のレンズと、前記第２のレンズとを通り、前記可動ミラーアレイの各ミラー上に波長別に各々照射され、前記可動ミラーアレイの各ミラーの角度を電気制御することにより、前記光出力手段に光を出力することを特徴とする光スイッチ。
  13. 請求項１２に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
  14. 請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記光入力手段は光ファイバまたは光導波路であることを特徴とする光スイッチ。
  15. 請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記光出力手段は光ファイバまたは光導波路であることを特徴とする光スイッチ。
  16. 請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記光結合手段はコリメータレンズであることを特徴とする光スイッチ。
  17. 請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記光路遮断手段は電磁力と静電力と圧電効果と熱とのうちのいずれか一つにより駆動されることを特徴とする光スイッチ。

JP2005011357A 2005-01-19 2005-01-19 光スイッチ Expired - Fee Related JP4813061B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011357A JP4813061B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 光スイッチ
US11/329,890 US7315670B2 (en) 2005-01-19 2006-01-11 Optical switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011357A JP4813061B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 光スイッチ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006201346A true JP2006201346A (ja) 2006-08-03
JP4813061B2 JP4813061B2 (ja) 2011-11-09

Family

ID=36683973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005011357A Expired - Fee Related JP4813061B2 (ja) 2005-01-19 2005-01-19 光スイッチ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7315670B2 (ja)
JP (1) JP4813061B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009244753A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光スイッチ

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1656815B1 (en) * 2003-07-28 2007-12-05 Olympus Corporation Optical switch and method of controlling an optical switch
US8179581B1 (en) 2007-03-28 2012-05-15 University Of South Florida Electrostatically-addressed MEMS array system and method of use
US7664348B2 (en) * 2007-12-21 2010-02-16 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Optical switch with reconfigurable broadcasting and combining capabilities
JP5345884B2 (ja) * 2009-03-27 2013-11-20 日本電信電話株式会社 光スイッチ
US9880358B2 (en) 2015-03-17 2018-01-30 Nu Visions International, Inc. Mechanical fiber switch
CN113488843A (zh) * 2021-07-15 2021-10-08 陕西澳威激光科技有限公司 一种光谱组束系统及超大功率激光的输出方法
KR102691411B1 (ko) * 2023-11-20 2024-08-05 주식회사 오토피디아 레이저 빔 조사 장치 및 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6373218A (ja) * 1986-09-17 1988-04-02 Olympus Optical Co Ltd レ−ザ光分配装置
JPH01148485A (ja) * 1987-12-02 1989-06-09 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置
JPH02281678A (ja) * 1989-03-27 1990-11-19 General Electric Co <Ge> コヒーレント高エネルギ連続波レーザ・ビームを多重化する装置と方法
JP2003021756A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Sun Tec Kk 光通信用モジュール
JP2003515187A (ja) * 1999-11-16 2003-04-22 ネットワーク フォトニクス， インコーポレイテッド 波長ルータ
JP2004532544A (ja) * 2001-03-19 2004-10-21 カペラ フォトニクス インコーポレイテッド 再構成可能型光アドドロップ多重化装置
JP2004302111A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Fujitsu Ltd 光デバイス
JP2005257772A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Nikon Corp オプティカルクロスコネクト装置、及び光路変更装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6690885B1 (en) 1999-10-07 2004-02-10 Lucent Technologies Inc. Optical crossconnect using tilting mirror MEMS array
DE60018883T2 (de) 1999-11-17 2006-04-13 Lucent Technologies Inc. Optisches Querverbindungssystem mit mikro-elektromechanischer Kippspiegelanordnung
EP1656815B1 (en) * 2003-07-28 2007-12-05 Olympus Corporation Optical switch and method of controlling an optical switch

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6373218A (ja) * 1986-09-17 1988-04-02 Olympus Optical Co Ltd レ−ザ光分配装置
JPH01148485A (ja) * 1987-12-02 1989-06-09 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置
JPH02281678A (ja) * 1989-03-27 1990-11-19 General Electric Co <Ge> コヒーレント高エネルギ連続波レーザ・ビームを多重化する装置と方法
JP2003515187A (ja) * 1999-11-16 2003-04-22 ネットワーク フォトニクス， インコーポレイテッド 波長ルータ
JP2004532544A (ja) * 2001-03-19 2004-10-21 カペラ フォトニクス インコーポレイテッド 再構成可能型光アドドロップ多重化装置
JP2003021756A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Sun Tec Kk 光通信用モジュール
JP2004302111A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Fujitsu Ltd 光デバイス
JP2005257772A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Nikon Corp オプティカルクロスコネクト装置、及び光路変更装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009244753A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光スイッチ

Also Published As

Publication number Publication date
JP4813061B2 (ja) 2011-11-09
US20060159389A1 (en) 2006-07-20
US7315670B2 (en) 2008-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4813061B2 (ja) 光スイッチ
US6603894B1 (en) MEMS mirror arrays and external lens system in an optical switch
US7437032B2 (en) Optical switch and method of controlling optical switch
JP2010534864A (ja) 多機能デジタル光スイッチ
US6614581B2 (en) Methods and apparatus for providing a multi-stop micromirror
JP4495095B2 (ja) マイクロミラー装置およびミラーアレイ
US20020044722A1 (en) Optical add drop multiplexer
US11199665B2 (en) Optical device for redirecting optical signals
JP2004053839A (ja) 光スイッチ装置
JP2011085916A (ja) 複数ビーム偏向器、二次元スキャナ及び複数ビーム偏向モジュール
KR20040094810A (ko) 콤비네이션 마이크로머신 및 광소자 어레이
US20100321754A1 (en) Wavelength selective switch
US7403322B2 (en) MEMS-based alignment of optical components
JP4472440B2 (ja) 光スイッチ
JP2008112169A (ja) ヒンジを有するマイクロミラー
JP4823265B2 (ja) 光スイッチ
US10101546B2 (en) Optical module and method for manufacturing the optical module
JP2010139991A (ja) 光スイッチ
EP1205781A1 (en) Optical add drop multiplexer
JP4461918B2 (ja) 可動ミラーデバイス、分散補償器、利得等化器、及び光ａｄｍ装置
US20140071511A1 (en) Wavelength selective switch
CA2450634A1 (en) Optical switch
US20030142426A1 (en) Multiple translational motion bump stops for movable structure having torsional hinge
JP2004128072A (ja) 可変波長光源
US20020085793A1 (en) Optical switch

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110817

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110824

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4813061

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees