JP3932915B2 - 光スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の波長が合波した入力光信号を透過光信号と、反射光信号に分岐する光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの高度化に伴い、低挿入損失、低クロストーク及び種々の機能を有する空間分割型の光スイッチのニーズが高まっている。
【０００３】
これに対して現在実用化されている光スイッチは、光ファイバを機械的に移動させることにより光路の切り替えを行う１×２型程度の単位スイッチが主である。
【０００４】
しかし、この方式のスイッチはその駆動部の大きさからマトリクス状スイッチ等の高機能スイッチを構成することは困難である。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として特開平８−２７１８１１号に示す提案がなされている。
【０００６】
図６は従来の光スイッチの例であり、図６（Ａ）は透過状態を示し、図６（Ｂ）は波長毎に分岐した状態を示している。
【０００７】
図６（Ａ）において、基板４上には入力側光ファイバ５ａと透過出力側光ファイバ５ｂとが同軸上に対向して配置されており、両光ファイバ５ａ、５ｂの光軸と直交するように反射出力側光ファイバ５ｃが配置されている。基板４上の各光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃには球レンズ６ａ、６ｂ、６ｃがそれぞれ配置されている。永久磁石板７には反射ミラー７ｍが設けられている。反射ミラー７ｍは波長１３１０ｎｍにおいて透過、波長１５５０ｎｍ帯波長において全反射するように設計されており、波長選択性を有している。永久磁石板７の回動軸８は、入力側光ファイバ５ａと透過出力側光ファイバ５ｂとの間の平行光Ｌ１ の光路の外側かつ、回動時に平行光Ｌ１ を横断することができるような位置に配置されている。
【０００８】
図６（Ａ）では、入力側光ファイバ５ａより出力される波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とが波長多重された光信号を球レンズ６ａによって平行光Ｌ１ に変換する。透過状態においては、平行光Ｌ１ は球レンズ６ｂに入射し、透過出力側光ファイバ５ｂに結合する。このとき、ミラー付永久磁石板７はそれ自身の磁力により電磁石９ａに引き寄せられた状態で位置Ｐ１に保持されている。
【０００９】
図６（Ｂ）では、電磁石９ａ及び電磁石９ｂに通電し、電磁石９ａにミラー付永久磁石板７の接触部分の極性と同極を誘起させると共に、電磁石９ｂにミラー付永久磁石板７の接触部分と反対極性を誘起させ、ミラー付永久磁石板７を、回動軸８を中心にして透過位置Ｐ１から波長分岐位置Ｐ２まで回動させる。ミラー付永久磁石板７が波長分岐位置Ｐ２に回動すると、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１は透過出力側光ファイバ５ｂへ、波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２のみが反射ミラー７ｍで反射されて光路Ｌ２ を通って反射出力側光ファイバ５ｃへスイッチされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光スイッチは、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とが波長多重された光信号を全て透過出力側光ファイバ５ｂに結合するか、または、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とに分岐する機能しか有さず、各光ファイバ５ｂ、５ｃの波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とを入れ替えることができず、一度の動作で回線の交換等の高度な処理を行うことができず、回線の交換を行うためには同様な複数のミラー付永久磁石板７を経由する必要があり、光スイッチが大型化し、動作も遅くなる問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造が容易で機能性が高くかつコンパクトな光スイッチを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る光スイッチは、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられ回転中心１０ａに対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面１１ａ、１２ａが回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置ＰＡ１および第二の所定位置ＰＡ２で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に当光面１１ａ、１２ａを配設させた基体１０と、基体１０の一方の当光面１１ａに設けられた第一波長λ１選択透過機能及び第二波長λ２選択反射機能を有する第一多層膜１１と、基体１０の当光面１２ａに設けられた第二波長λ２選択透過機能及び第一波長λ１選択反射機能を有する第二多層膜１２と、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の所定位置ＰＡ１または第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して所定の角度から光信号ＳＧ１を入射する入射光路１４と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く透過光路１５及び／または第一多層膜１１または第二多層膜１２の反射光信号ＲＳ１を導く反射光路１６とを備え、回転中心１０ａが第一入射光路１４、第一透過光路１５、第一反射光路１６に囲まれた空間に位置してなり、第一の所定位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第一波長λ１を有する透過光信号ＴＳ１ａと第二波長λ２を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐し、かつ、第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第二波長λ２を有する透過光信号と第一波長λ１を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐することを特徴とする。
【００１３】
本発明に使用する基体としては、屈折率が１．４６の石英ガラス、屈折率が１．５２のＢＫ−７等の光学ガラス、均質なホウ珪酸ガラス等の材質からなる直角プリズムの長辺を対向させ貼り付けたもの等が使用可能である。
【００１４】
第一波長選択透過機能及び第二波長選択反射機能を有する第一多層膜と、第二波長選択透過機能及び第一波長選択反射機能を有する第二多層膜としては、例えば、光通信に使用される波長１３１０ｎｍの光信号と、波長１５５０ｎｍのそれぞれの光信号に対してそれぞれ波長選択透過機能及び波長選択反射機能を有するようなものであれば使用可能である。なお、第一波長、第二波長は特定の単色レーザー光に限らず、フィルタにより選択可能な第一波長群、第二波長群でもよい。また、多層膜の構成としては、ガラス材質上にＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の高屈折率材料の膜とＭｇＦ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等の低屈折率材料の膜とが互いに所定の膜厚で数十層程度積層されていれば波長選択透過機能及び波長選択反射機能を有する多層膜を形成することが可能であり、例えば、ＢＫ−７からなる基体では、その当光面上に高屈折率材料の膜としてＴａ2Ｏ5、低屈折率材料の膜としてＡｌ2Ｏ3を交互に５〜１００層程度成膜したもの等が適している。
【００１５】
基体を回転駆動する回転駆動手段としては、手動によるもの、永久磁石や電磁石等の磁力を用いたもの、小型ギアモーター等を使用したもの、リニアモータと歯車を組み合わせたもの等が使用可能である。
【００１６】
入射光路としては、光ファイバ等の光導波路からの光信号をほぼ平行光にして、基体の第一多層膜または第二多層膜に対して約４５°等所定の角度から光信号を入射するものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータ等が適している。
【００１７】
出射光路である透過光路または反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第一多層膜または第二多層膜の透過光信号または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００１８】
また、本発明の光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に前記当光面を配設させた基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一及び第四波長選択透過機能および第二及び第三波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二及び第三波長選択透過機能および第一及び第四波長選択反射機能を有する第二多層膜と、前記基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第一入射光路と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第二入射光路と、第一入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く第一透過光路と、第二入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第二多層膜または第一多層膜の透過光信号を導く第二透過光路と、及び／または第一多層膜または第二多層膜のそれぞれの反射光信号を導く第一反射光路と第二反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第一の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第三波長を有する透過光信号と第四波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第四波長を有する透過光信号と第三波長を有する反射光信号とに分岐することを特徴とする。
【００１９】
第一入射光路としては、第一の所定位置または第二の所定位置に固定された基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射することが可能であればよい。また、接続効率を考慮すると第一入射光路には、斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２０】
第二入射光路としては、第一の所定位置または第二の所定位置に固定された基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射することが可能であればよい。また、接続効率を考慮すると第二入射光路には、斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２１】
第一波長または第二波長の出射光路である第一透過光路または第一反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第一多層膜または第二多層膜の透過光信号または第二多層膜または第一多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２２】
第三波長または第四波長の出射光路である第二透過光路または第二反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第二多層膜または第一多層膜の透過光信号または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２３】
【作用】
本発明に係る光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能な基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一波長選択透過機能及び第二波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二波長選択透過機能及び第一波長選択反射機能を有する第二多層膜と、該基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された該基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する入射光路と、第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く透過光路及び／または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を導く反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐するので、１回の第一の位置から第二の位置への回転作動により波長が多重された入射光を二つの出射光路に切り替えることができる１×２型光スイッチを構成することが可能となる。
【００２４】
本発明に係る光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能な基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一及び第四波長選択透過機能および第二及び第三波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二及び第三波長選択透過機能および第一及び第四波長選択反射機能を有する第二多層膜と、前記基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第一入射光路と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第二入射光路と、第一入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く第一透過光路と、第二入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第二多層膜または第一多層膜の透過光信号を導く第二透過光路と、及び／または第一多層膜または第二多層膜のそれぞれの反射光信号を導く第一反射光路と第二反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第一の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第三波長を有する透過光信号と第四波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第四波長を有する透過光信号と第三波長を有する反射光信号とに分岐するので、第一の位置から第二の位置への１回の回転作動により、波長が多重されたそれぞれ二つの入射光をそれぞれ二つの出射光路に切り替えることができる２×２型光スイッチを構成することが可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本発明に係る１×２型の光スイッチの一実施例であり、図１（Ａ）は第一の位置ＰＡ１の状態を示し、図１（Ｂ）は第二の位置ＰＡ２の状態をそれぞれ示している。
【００２７】
図１（Ａ）において、本発明の１×２型の光スイッチは、対向配置された光学ガラスのＢＫ−７からなる直角プリズムからなり、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられて２カ所の所定位置ＰＡ１、ＰＡ２で固定可能な基体１０と、基体１０の回転中心１０ａに対して互いにほぼ回転対称となる基体１０の回転方向に対して略垂直な直角プリズムの対向する表面に当光面１１ａ、１２ａが配設され、当光面１１ａに波長が１３１０ｎｍの波長λ１選択透過機能及び波長が１５５０ｎｍの波長λ２選択反射機能を有する第一多層膜１１が設けられ、当光面１２ａに波長が１５５０ｎｍの波長λ２選択透過機能及び波長が１３１０ｎｍの波長λ１選択反射機能を有する第二多層膜１２が設けられており、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ１を入射する第一入射光路１４と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く第一透過光路１５と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の反射光信号ＲＳ１を導く第一反射光路１６とを備えてなり、第一の位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第一入射光路１４から波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、波長λ１を有する透過光信号ＴＳ１ａと波長λ２を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐し、かつ、第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第一入射光路１４から波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、波長λ２を有する透過光信号ＴＳ１ｂと波長λ１を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐する。即ち、基体１０を、図１（Ａ）の第一の位置ＰＡ１から図１（Ｂ）の第二の位置ＰＡ２へ１回の回転作動をさせることにより、波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を第一透過光路１５と第一反射光路１６の二つの出射光路へ切り替えることができる。
【００２８】
図２に第一多層膜１１の光透過率特性を、また、図３に第二多層膜１２の光透過率特性をそれぞれ示す。図２の第一多層膜１１は、波長が１３１０ｎｍの波長λ１の光を９９％以上透過し、波長が１５５０ｎｍの波長λ２の光を１％以下透過、即ち、９９％以上反射するものであり、図３の第二多層膜１２は、波長が１５５０ｎｍの波長λ２の光を９９％以上透過し、波長が１３１０ｎｍの波長λ１の光を１％以下透過、即ち、９９％以上反射するものである。ＢＫ−７からなる基体１０では、その当光面上に高屈折率材料の膜としてＴａ2Ｏ5、低屈折率材料の膜としてＡｌ2Ｏ3を交互に１００層程度成膜することにより、このような光学特性が得られる。
【００２９】
図４は、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３の一例を示すものである。回転駆動手段１３は、基体１０に付設されたギア１０ｂに歯合する直線状の歯１３ｂ及び駆動用のコイル１３ｃとを備えた図示しない直動レール上に配置された直動部１３ａと、基体１０が第一の位置ＰＡ１に位置するように直動部１３ａを固定するストッパ１３ｄと、直動部１３ａをストッパ１３ｄに引きつける引きバネ１３ｅと、駆動用のコイル１３ｃにより発生ずる磁力に対して反発力または引力を生じさせて直動部１３ａを動かす磁石１３ｆと、基体１０が第二の位置ＰＡ２に位置するように直動部１３ａを固定するストッパ１３ｇとからなる。この回転駆動手段１３は、第一の位置ＰＡ１に位置する基体１０に付設されたギア１０ｂに歯合する直線状の歯１３ｂ及び駆動用のコイル１３ｃとを備えた図示しない直動レール上に配置された直動部１３ａの駆動用のコイル１３ｃに電流を流すことにより、磁石１３ｆの反発力で直動部１３ａがストッパ１３ｇまで前進してストッパ１３ｇに当接すると、直線状の歯１３ｂに歯合するギア１０ｂにより基体１０が回転駆動されて、第二の位置ＰＡ２に至る。また、電流を止めると引きバネ１３ｅにより、直動部１３ａが引き戻されて基体１０は第一の位置ＰＡ１に戻るようになっている。
【００３０】
図５は本発明に係る２×２型の光スイッチの一実施例であり、図５（Ａ）は第一の位置ＰＡ１の状態を示し、図５（Ｂ）は第二の位置ＰＡ２の状態をそれぞれ示している。
【００３１】
図５（Ａ）において、本発明の２×２型の光スイッチは、対向配置された光学ガラスのＢＫ−７からなる直角プリズムからなり、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられて２カ所の所定位置ＰＡ１、ＰＡ２で固定可能な基体１０と、基体１０の回転中心１０ａに対して互いにほぼ対称となる位置に基体１０の回転方向に対して略垂直な直角プリズムの対向する表面に当光面１１ａ、１２ａが配設され、当光面１１ａにλ１およびλ４波長選択透過機能及びλ２およびλ３波長選択反射機能を有する第一多層膜１１が設けられ、当光面１２ａにλ２およびλ３波長選択透過機能及びλ１およびλ４波長選択反射機能を有する第二多層膜１２が設けられており、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ１を入射する第一入射光路１４と、第一の所定位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１１または第一多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ２を入射する第二入射光路１７と、第一入射光路１４から入射され第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く第一透過光路１５と、第二入射光路１７から入射され第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された第二多層膜１２または第一多層膜１１の透過光信号ＴＳ２を導く第二透過光路１８と、第一多層膜１１または第二多層膜１２のそれぞれの反射光信号ＲＳ１、ＲＳ２を導く第一反射光路１６、第二反射光路１９とを備えてなり、第一の位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第一入射光路１４からλ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、λ１波長を有する透過光信号ＴＳ１ａとλ２波長を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐すると共に、第一の所定位置ＰＡ１に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第二入射光路１７から波長が１３１０ｎｍのλ３波長及び波長が１５５０ｎｍのλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を入射した際に、λ３波長を有する透過光信号ＴＳ２ａとλ４波長を有する反射光信号ＲＳ２ａとに分岐し、かつ、第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第一入射光路１４からλ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、λ２波長を有する透過光信号ＴＳ１ｂとλ１波長を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐すると共に、第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第二入射光路１７からλ３波長及びλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を入射した際に、λ４波長を有する透過光信号ＴＳ２ｂとλ３波長を有する反射光信号ＲＳ２ｂとに分岐する。即ち、基体１０を、図５（Ａ）の第一の位置ＰＡ１から図５（Ｂ）の第二の位置ＰＡ２へ１回の回転作動をさせることにより、λ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１及び、λ３波長及びλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を第一透過光路１５と第一反射光路１６及び第二透過光路１８と第二反射光路１９のそれぞれ二つの出射光路へ切り替えることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では説明を簡単にするためλ１とλ４、λ２とλ３を同じ波長としたが、これに限らず、他の波長でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上請求項１に記載の発明によれば、光学系が簡潔でコンパクトであり、かつ１回の第一の位置から第二の位置への回転作動により波長が多重された入射光を二つの出射光路に切り替えることができる高速切り替えが可能な１×２型光スイッチを実現することができる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明によれば、二つの入射光を四つの出射光路に切り替えることができる高速切り替えが可能な２×２型光スイッチを実現することが可能となる光通信網を構築する上で優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に記載の光スイッチの動作原理を説明する説明図。
【図２】第一多層膜の一例の光学特性を説明するグラフ。
【図３】第二多層膜の一例の光学特性を説明するグラフ。
【図４】基体を回転駆動する回転駆動手段の説明図。
【図５】本発明の請求項２に記載の光スイッチの動作原理を説明する説明図。
【図６】従来の光スイッチの例を示す説明図。
【符号の説明】
１０ 基体
１０ａ 回転中心
１０ｂ ギア
１１ 第一多層膜
１１ａ、１２ａ 当光面
１２ 第二多層膜
１３ 回転駆動手段
１３ａ 直動部
１３ｂ 直線状の歯
１３ｃ 駆動用のコイル
１３ｄ ストッパ
１３ｅ 引きバネ
１３ｆ 磁石
１３ｇ ストッパ
１４ 第一入射光路
１５ 第一透過光路
１６ 第一反射光路
１７ 第二入射光路
１８ 第二透過光路
１９ 第二反射光路
ＰＡ１ 第一の位置
ＰＡ２ 第二の位置
ＳＧ１、ＳＧ２ 光信号
ＴＳ１、ＴＳ２ 透過光信号
ＲＳ１、ＲＳ２ 反射光信号
λ１ 第一波長
λ２ 第二波長
λ３ 第三波長
λ４ 第四波長
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の波長が合波した入力光信号を透過光信号と、反射光信号に分岐する光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの高度化に伴い、低挿入損失、低クロストーク及び種々の機能を有する空間分割型の光スイッチのニーズが高まっている。
【０００３】
これに対して現在実用化されている光スイッチは、光ファイバを機械的に移動させることにより光路の切り替えを行う１×２型程度の単位スイッチが主である。
【０００４】
しかし、この方式のスイッチはその駆動部の大きさからマトリクス状スイッチ等の高機能スイッチを構成することは困難である。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として特開平８−２７１８１１号に示す提案がなされている。
【０００６】
図６は従来の光スイッチの例であり、図６（Ａ）は透過状態を示し、図６（Ｂ）は波長毎に分岐した状態を示している。
【０００７】
図６（Ａ）において、基板４上には入力側光ファイバ５ａと透過出力側光ファイバ５ｂとが同軸上に対向して配置されており、両光ファイバ５ａ、５ｂの光軸と直交するように反射出力側光ファイバ５ｃが配置されている。基板４上の各光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃには球レンズ６ａ、６ｂ、６ｃがそれぞれ配置されている。永久磁石板７には反射ミラー７ｍが設けられている。反射ミラー７ｍは波長１３１０ｎｍにおいて透過、波長１５５０ｎｍ帯波長において全反射するように設計されており、波長選択性を有している。永久磁石板７の回動軸８は、入力側光ファイバ５ａと透過出力側光ファイバ５ｂとの間の平行光Ｌ１ の光路の外側かつ、回動時に平行光Ｌ１ を横断することができるような位置に配置されている。
【０００８】
図６（Ａ）では、入力側光ファイバ５ａより出力される波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とが波長多重された光信号を球レンズ６ａによって平行光Ｌ１ に変換する。透過状態においては、平行光Ｌ１ は球レンズ６ｂに入射し、透過出力側光ファイバ５ｂに結合する。このとき、ミラー付永久磁石板７はそれ自身の磁力により電磁石９ａに引き寄せられた状態で位置Ｐ１に保持されている。
【０００９】
図６（Ｂ）では、電磁石９ａ及び電磁石９ｂに通電し、電磁石９ａにミラー付永久磁石板７の接触部分の極性と同極を誘起させると共に、電磁石９ｂにミラー付永久磁石板７の接触部分と反対極性を誘起させ、ミラー付永久磁石板７を、回動軸８を中心にして透過位置Ｐ１から波長分岐位置Ｐ２まで回動させる。ミラー付永久磁石板７が波長分岐位置Ｐ２に回動すると、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１は透過出力側光ファイバ５ｂへ、波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２のみが反射ミラー７ｍで反射されて光路Ｌ２ を通って反射出力側光ファイバ５ｃへスイッチされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光スイッチは、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とが波長多重された光信号を全て透過出力側光ファイバ５ｂに結合するか、または、波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とに分岐する機能しか有さず、各光ファイバ５ｂ、５ｃの波長１３１０ｎｍの光信号ＬＳ１と波長１５５０ｎｍの光信号ＬＳ２とを入れ替えることができず、一度の動作で回線の交換等の高度な処理を行うことができず、回線の交換を行うためには同様な複数のミラー付永久磁石板７を経由する必要があり、光スイッチが大型化し、動作も遅くなる問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造が容易で機能性が高くかつコンパクトな光スイッチを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る光スイッチは、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられ回転中心１０ａに対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面１１ａ、１２ａが回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置ＰＡ１および第二の所定位置ＰＡ２で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に当光面１１ａ、１２ａを配設させた基体１０と、基体１０の一方の当光面１１ａに設けられた第一波長λ１選択透過機能及び第二波長λ２選択反射機能を有する第一多層膜１１と、基体１０の当光面１２ａに設けられた第二波長λ２選択透過機能及び第一波長λ１選択反射機能を有する第二多層膜１２と、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の所定位置ＰＡ１または第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して所定の角度から光信号ＳＧ１を入射する入射光路１４と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く透過光路１５及び／または第一多層膜１１または第二多層膜１２の反射光信号ＲＳ１を導く反射光路１６とを備え、回転中心１０ａが第一入射光路１４、第一透過光路１５、第一反射光路１６に囲まれた空間に位置してなり、第一の所定位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第一波長λ１を有する透過光信号ＴＳ１ａと第二波長λ２を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐し、かつ、第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第二波長λ２を有する透過光信号と第一波長λ１を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐することを特徴とする。
【００１３】
本発明に使用する基体としては、屈折率が１．４６の石英ガラス、屈折率が１．５２のＢＫ−７等の光学ガラス、均質なホウ珪酸ガラス等の材質からなる直角プリズムの長辺を対向させ貼り付けたもの等が使用可能である。
【００１４】
第一波長選択透過機能及び第二波長選択反射機能を有する第一多層膜と、第二波長選択透過機能及び第一波長選択反射機能を有する第二多層膜としては、例えば、光通信に使用される波長１３１０ｎｍの光信号と、波長１５５０ｎｍのそれぞれの光信号に対してそれぞれ波長選択透過機能及び波長選択反射機能を有するようなものであれば使用可能である。なお、第一波長、第二波長は特定の単色レーザー光に限らず、フィルタにより選択可能な第一波長群、第二波長群でもよい。また、多層膜の構成としては、ガラス材質上にＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の高屈折率材料の膜とＭｇＦ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等の低屈折率材料の膜とが互いに所定の膜厚で数十層程度積層されていれば波長選択透過機能及び波長選択反射機能を有する多層膜を形成することが可能であり、例えば、ＢＫ−７からなる基体では、その当光面上に高屈折率材料の膜としてＴａ2Ｏ5、低屈折率材料の膜としてＡｌ2Ｏ3を交互に５〜１００層程度成膜したもの等が適している。
【００１５】
基体を回転駆動する回転駆動手段としては、手動によるもの、永久磁石や電磁石等の磁力を用いたもの、小型ギアモーター等を使用したもの、リニアモータと歯車を組み合わせたもの等が使用可能である。
【００１６】
入射光路としては、光ファイバ等の光導波路からの光信号をほぼ平行光にして、基体の第一多層膜または第二多層膜に対して約４５°等所定の角度から光信号を入射するものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータ等が適している。
【００１７】
出射光路である透過光路または反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第一多層膜または第二多層膜の透過光信号または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００１８】
また、本発明の光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に前記当光面を配設させた基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一及び第四波長選択透過機能および第二及び第三波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二及び第三波長選択透過機能および第一及び第四波長選択反射機能を有する第二多層膜と、前記基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第一入射光路と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第二入射光路と、第一入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く第一透過光路と、第二入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第二多層膜または第一多層膜の透過光信号を導く第二透過光路と、及び／または第一多層膜または第二多層膜のそれぞれの反射光信号を導く第一反射光路と第二反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第一の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第三波長を有する透過光信号と第四波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第四波長を有する透過光信号と第三波長を有する反射光信号とに分岐することを特徴とする。
【００１９】
第一入射光路としては、第一の所定位置または第二の所定位置に固定された基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射することが可能であればよい。また、接続効率を考慮すると第一入射光路には、斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２０】
第二入射光路としては、第一の所定位置または第二の所定位置に固定された基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射することが可能であればよい。また、接続効率を考慮すると第二入射光路には、斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２１】
第一波長または第二波長の出射光路である第一透過光路または第一反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第一多層膜または第二多層膜の透過光信号または第二多層膜または第一多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２２】
第三波長または第四波長の出射光路である第二透過光路または第二反射光路としては、ほぼ平行光として出射される第二多層膜または第一多層膜の透過光信号または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を、集光して光ファイバ等の光導波路へ導くものであれば使用可能である。接続効率を考慮すると斜め研磨仕上げされ、かつ、反射防止膜が形成された光ファイバと反射防止膜が形成されたＧＲＩＮレンズや球面レンズ等により構成されたコリメータが適している。
【００２３】
【作用】
本発明に係る光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能な基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一波長選択透過機能及び第二波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二波長選択透過機能及び第一波長選択反射機能を有する第二多層膜と、該基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された該基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する入射光路と、第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く透過光路及び／または第一多層膜または第二多層膜の反射光信号を導く反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐するので、１回の第一の位置から第二の位置への回転作動により波長が多重された入射光を二つの出射光路に切り替えることができる１×２型光スイッチを構成することが可能となる。
【００２４】
本発明に係る光スイッチは、回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能な基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一及び第四波長選択透過機能および第二及び第三波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二及び第三波長選択透過機能および第一及び第四波長選択反射機能を有する第二多層膜と、前記基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第一入射光路と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第二入射光路と、第一入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く第一透過光路と、第二入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第二多層膜または第一多層膜の透過光信号を導く第二透過光路と、及び／または第一多層膜または第二多層膜のそれぞれの反射光信号を導く第一反射光路と第二反射光路とを備えてなり、第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第一の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第三波長を有する透過光信号と第四波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第四波長を有する透過光信号と第三波長を有する反射光信号とに分岐するので、第一の位置から第二の位置への１回の回転作動により、波長が多重されたそれぞれ二つの入射光をそれぞれ二つの出射光路に切り替えることができる２×２型光スイッチを構成することが可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本発明に係る１×２型の光スイッチの一実施例であり、図１（Ａ）は第一の位置ＰＡ１の状態を示し、図１（Ｂ）は第二の位置ＰＡ２の状態をそれぞれ示している。
【００２７】
図１（Ａ）において、本発明の１×２型の光スイッチは、対向配置された光学ガラスのＢＫ−７からなる直角プリズムからなり、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられて２カ所の所定位置ＰＡ１、ＰＡ２で固定可能な基体１０と、基体１０の回転中心１０ａに対して互いにほぼ回転対称となる基体１０の回転方向に対して略垂直な直角プリズムの対向する表面に当光面１１ａ、１２ａが配設され、当光面１１ａに波長が１３１０ｎｍの波長λ１選択透過機能及び波長が１５５０ｎｍの波長λ２選択反射機能を有する第一多層膜１１が設けられ、当光面１２ａに波長が１５５０ｎｍの波長λ２選択透過機能及び波長が１３１０ｎｍの波長λ１選択反射機能を有する第二多層膜１２が設けられており、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ１を入射する第一入射光路１４と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く第一透過光路１５と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の反射光信号ＲＳ１を導く第一反射光路１６とを備えてなり、第一の位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第一入射光路１４から波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、波長λ１を有する透過光信号ＴＳ１ａと波長λ２を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐し、かつ、第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第一入射光路１４から波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、波長λ２を有する透過光信号ＴＳ１ｂと波長λ１を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐する。即ち、基体１０を、図１（Ａ）の第一の位置ＰＡ１から図１（Ｂ）の第二の位置ＰＡ２へ１回の回転作動をさせることにより、波長λ１及び波長λ２のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を第一透過光路１５と第一反射光路１６の二つの出射光路へ切り替えることができる。
【００２８】
図２に第一多層膜１１の光透過率特性を、また、図３に第二多層膜１２の光透過率特性をそれぞれ示す。図２の第一多層膜１１は、波長が１３１０ｎｍの波長λ１の光を９９％以上透過し、波長が１５５０ｎｍの波長λ２の光を１％以下透過、即ち、９９％以上反射するものであり、図３の第二多層膜１２は、波長が１５５０ｎｍの波長λ２の光を９９％以上透過し、波長が１３１０ｎｍの波長λ１の光を１％以下透過、即ち、９９％以上反射するものである。ＢＫ−７からなる基体１０では、その当光面上に高屈折率材料の膜としてＴａ2Ｏ5、低屈折率材料の膜としてＡｌ2Ｏ3を交互に１００層程度成膜することにより、このような光学特性が得られる。
【００２９】
図４は、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３の一例を示すものである。回転駆動手段１３は、基体１０に付設されたギア１０ｂに歯合する直線状の歯１３ｂ及び駆動用のコイル１３ｃとを備えた図示しない直動レール上に配置された直動部１３ａと、基体１０が第一の位置ＰＡ１に位置するように直動部１３ａを固定するストッパ１３ｄと、直動部１３ａをストッパ１３ｄに引きつける引きバネ１３ｅと、駆動用のコイル１３ｃにより発生ずる磁力に対して反発力または引力を生じさせて直動部１３ａを動かす磁石１３ｆと、基体１０が第二の位置ＰＡ２に位置するように直動部１３ａを固定するストッパ１３ｇとからなる。この回転駆動手段１３は、第一の位置ＰＡ１に位置する基体１０に付設されたギア１０ｂに歯合する直線状の歯１３ｂ及び駆動用のコイル１３ｃとを備えた図示しない直動レール上に配置された直動部１３ａの駆動用のコイル１３ｃに電流を流すことにより、磁石１３ｆの反発力で直動部１３ａがストッパ１３ｇまで前進してストッパ１３ｇに当接すると、直線状の歯１３ｂに歯合するギア１０ｂにより基体１０が回転駆動されて、第二の位置ＰＡ２に至る。また、電流を止めると引きバネ１３ｅにより、直動部１３ａが引き戻されて基体１０は第一の位置ＰＡ１に戻るようになっている。
【００３０】
図５は本発明に係る２×２型の光スイッチの一実施例であり、図５（Ａ）は第一の位置ＰＡ１の状態を示し、図５（Ｂ）は第二の位置ＰＡ２の状態をそれぞれ示している。
【００３１】
図５（Ａ）において、本発明の２×２型の光スイッチは、対向配置された光学ガラスのＢＫ−７からなる直角プリズムからなり、回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられて２カ所の所定位置ＰＡ１、ＰＡ２で固定可能な基体１０と、基体１０の回転中心１０ａに対して互いにほぼ対称となる位置に基体１０の回転方向に対して略垂直な直角プリズムの対向する表面に当光面１１ａ、１２ａが配設され、当光面１１ａにλ１およびλ４波長選択透過機能及びλ２およびλ３波長選択反射機能を有する第一多層膜１１が設けられ、当光面１２ａにλ２およびλ３波長選択透過機能及びλ１およびλ４波長選択反射機能を有する第二多層膜１２が設けられており、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ１を入射する第一入射光路１４と、第一の所定位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１１または第一多層膜１２に対して４５°の角度から光信号ＳＧ２を入射する第二入射光路１７と、第一入射光路１４から入射され第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く第一透過光路１５と、第二入射光路１７から入射され第一の位置ＰＡ１または第二の位置ＰＡ２に固定された第二多層膜１２または第一多層膜１１の透過光信号ＴＳ２を導く第二透過光路１８と、第一多層膜１１または第二多層膜１２のそれぞれの反射光信号ＲＳ１、ＲＳ２を導く第一反射光路１６、第二反射光路１９とを備えてなり、第一の位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第一入射光路１４からλ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、λ１波長を有する透過光信号ＴＳ１ａとλ２波長を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐すると共に、第一の所定位置ＰＡ１に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第二入射光路１７から波長が１３１０ｎｍのλ３波長及び波長が１５５０ｎｍのλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を入射した際に、λ３波長を有する透過光信号ＴＳ２ａとλ４波長を有する反射光信号ＲＳ２ａとに分岐し、かつ、第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して第一入射光路１４からλ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、λ２波長を有する透過光信号ＴＳ１ｂとλ１波長を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐すると共に、第二の位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して第二入射光路１７からλ３波長及びλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を入射した際に、λ４波長を有する透過光信号ＴＳ２ｂとλ３波長を有する反射光信号ＲＳ２ｂとに分岐する。即ち、基体１０を、図５（Ａ）の第一の位置ＰＡ１から図５（Ｂ）の第二の位置ＰＡ２へ１回の回転作動をさせることにより、λ１波長及びλ２波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ１及び、λ３波長及びλ４波長のレーザー光が合波した光信号ＳＧ２を第一透過光路１５と第一反射光路１６及び第二透過光路１８と第二反射光路１９のそれぞれ二つの出射光路へ切り替えることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では説明を簡単にするためλ１とλ４、λ２とλ３を同じ波長としたが、これに限らず、他の波長でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上請求項１に記載の発明によれば、光学系が簡潔でコンパクトであり、かつ１回の第一の位置から第二の位置への回転作動により波長が多重された入射光を二つの出射光路に切り替えることができる高速切り替えが可能な１×２型光スイッチを実現することができる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明によれば、二つの入射光を四つの出射光路に切り替えることができる高速切り替えが可能な２×２型光スイッチを実現することが可能となる光通信網を構築する上で優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に記載の光スイッチの動作原理を説明する説明図。
【図２】第一多層膜の一例の光学特性を説明するグラフ。
【図３】第二多層膜の一例の光学特性を説明するグラフ。
【図４】基体を回転駆動する回転駆動手段の説明図。
【図５】本発明の請求項２に記載の光スイッチの動作原理を説明する説明図。
【図６】従来の光スイッチの例を示す説明図。
【符号の説明】
１０ 基体
１０ａ 回転中心
１０ｂ ギア
１１ 第一多層膜
１１ａ、１２ａ 当光面
１２ 第二多層膜
１３ 回転駆動手段
１３ａ 直動部
１３ｂ 直線状の歯
１３ｃ 駆動用のコイル
１３ｄ ストッパ
１３ｅ 引きバネ
１３ｆ 磁石
１３ｇ ストッパ
１４ 第一入射光路
１５ 第一透過光路
１６ 第一反射光路
１７ 第二入射光路
１８ 第二透過光路
１９ 第二反射光路
ＰＡ１ 第一の位置
ＰＡ２ 第二の位置
ＳＧ１、ＳＧ２ 光信号
ＴＳ１、ＴＳ２ 透過光信号
ＲＳ１、ＲＳ２ 反射光信号
λ１ 第一波長
λ２ 第二波長
λ３ 第三波長
λ４ 第四波長
Claims (3)
- 回転中心１０ａに対して回動可能に取り付けられ回転中心１０ａに対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面１１ａ、１２ａが回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置ＰＡ１および第二の所定位置ＰＡ２で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に当光面１１ａ、１２ａを配設させた基体１０と、基体１０の一方の当光面１１ａに設けられた第一波長λ１選択透過機能及び第二波長λ２選択反射機能を有する第一多層膜１１と、基体１０の当光面１２ａに設けられた第二波長λ２選択透過機能及び第一波長λ１選択反射機能を有する第二多層膜１２と、基体１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、第一の所定位置ＰＡ１または第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第一多層膜１１または第二多層膜１２に対して所定の角度から光信号ＳＧ１を入射する入射光路１４と、第一多層膜１１または第二多層膜１２の透過光信号ＴＳ１を導く透過光路１５及び／または第一多層膜１１または第二多層膜１２の反射光信号ＲＳ１を導く反射光路１６とを備え、回転中心１０ａが第一入射光路１４、第一透過光路１５、第一反射光路１６に囲まれた空間に位置してなり、第一の所定位置ＰＡ１に固定された基体１０の第一多層膜１１に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第一波長λ１を有する透過光信号ＴＳ１ａと第二波長λ２を有する反射光信号ＲＳ１ａとに分岐し、かつ、第二の所定位置ＰＡ２に固定された基体１０の第二多層膜１２に対して入射光路１４から第一波長λ１及び第二波長λ２が合波した光信号ＳＧ１を入射した際に、第二波長λ２を有する透過光信号と第一波長λ１を有する反射光信号ＲＳ１ｂとに分岐することを特徴とする光スイッチ。
- 回転中心に対して回動可能に取り付けられ該回転中心に対して互いにほぼ回転対称となる位置に光が当たる２面の当光面が回転方向に対して略垂直に配設され第一の所定位置および第二の所定位置で固定可能であり、透明プリズムを貼り付けて対向する表面に前記当光面を配設させた基体と、該基体の一方の当光面に設けられた第一及び第四波長選択透過機能および第二及び第三波長選択反射機能を有する第一多層膜と、該基体の他方の当光面に設けられた第二及び第三波長選択透過機能および第一及び第四波長選択反射機能を有する第二多層膜と、前記基体を回転駆動する回転駆動手段と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜または第二多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第一入射光路と、該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜または第一多層膜に対して所定の角度から光信号を入射する第二入射光路と、第一入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第一多層膜または第二多層膜の透過光信号を導く第一透過光路と、第二入射光路から入射され該第一の所定位置または該第二の所定位置に固定された第二多層膜または第一多層膜の透過光信号を導く第二透過光路と、及び／または第一多層膜または第二多層膜のそれぞれの反射光信号を導く第一反射光路と第二反射光路とを備えてなり、
第一の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第一波長を有する透過光信号と第二波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第一の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第三波長を有する透過光信号と第四波長を有する反射光信号とに分岐し、かつ、第二の所定位置に固定された前記基体の第二多層膜に対して第一入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第二波長を有する透過光信号と第一波長を有する反射光信号とに分岐すると共に、第二の所定位置に固定された前記基体の第一多層膜に対して第二入射光路から複数波長が合波した光信号を入射した際に、第四波長を有する透過光信号と第三波長を有する反射光信号とに分岐することを特徴とする光スイッチ。 - 第一多層膜及び第二多層膜は、高屈折率材料の膜と低屈折率材料の膜とが交互に成膜されたものであり、第一多層膜は、第一波長の光を９９％以上透過する選択透過機能または第一及び第四波長の光を９９％以上透過する選択透過機能を有し、第二多層膜は、第二波長の光を９９％以上反射する選択反射機能または第二及び第三波長の光を９９％以上反射する選択反射機能を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光スイッチ。
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