JP4418345B2 - 光ファイバ装置，光モニタ装置および光スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ間を光学的に結合する際や、光ファイバを伝搬する光を分岐する際に用いて好適の、光ファイバ装置に関し、更に、光モニタ装置および光モニタ装置に関するものである。

インターネットデータセンタ（IDC：Internet Data Center）等に於いては、多数のサーバー用コンピュータが用いられ、それらのデータ入出力ポートがマルチモードファイバで相互接続されて用いられている。現状においては、提供するサービスに応じて接続を切り換える場合には、手動による切換が行われており、このマルチモードファイバの接続を自動切換する技術の提供が求められている。具体的には、マルチモードファイバ間の接続を切り換える光スイッチが求められている。

このような光スイッチの構成法の一つには、例えば図１８に示す光スイッチ１００のように、１本の光ファイバ１１１とN本の光ファイバ１１２−１〜１１２−Ｎを対向させ、１本の光ファイバ１１１を機械的に動かして接続を切り換えるものがある。即ち、光ファイバ１１１をアクチュエータ１１７により機械的に動かすことで、光ファイバ１１１と光学的に結合させる光ファイバとして、Ｎ本のうちのいずれか一本の光ファイバ１１２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を選択的に切り換えることができるようになっている。

上述のごとき光スイッチ１００を実現するためには、光ファイバ１１１に対向する光ファイバ１１２−１〜１１２−Ｎを選択的に切り換えるため、光ファイバ１１２−１〜１１２−Ｎの機械的な移動が容易であって、更に反射戻り光を減衰させることが容易であり、且つ高効率の光結合が可能な、光ファイバ用光結技術が必要である。
上述の図１８に示す光スイッチ１００における光ファイバ１１１，１１２−ｉ間の光学的結合をマルチモード光ファイバで実現するにあたっては、低損失化を実現しやすいことから、一般的には、後述する図２２に示すようなバットジョイント結合系を採用することが考えられている。

さらに、上述のマルチモード光ファイバの相互接続を行なう際においては、結合した光パワーを最大とするために、上述のごとき光ファイバの切り換えによる光の結合効率をモニタする機能をそなえる必要もある。即ち、このモニタ機能によるモニタ結果に基づいて、結合した光パワーが最大となるように、アクチュエータによる光ファイバ１１１の位置を調整するのである。

例えば図１９に例示するように、光ファイバ１１１および光ファイバ１１２−ｉを結合させる際には、各光ファイバ１１１，１１２−ｉ上に、それぞれの光ファイバ１１１，１１２−ｉに結合した光パワーをモニタするインラインパワーモニタ８１，８２をそなえるとともに、コントローラ１１６をそなえ、このコントローラ１１６により、これらのインラインパワーモニタ８１，８２によるモニタ結果に応じて、結合したパワーを最大にするように光ファイバ１１１の位置調整を行なうべくアクチュエータ１１７を制御することができるようになっている。

また、上述のパワーモニタ８１，８２で光出力をモニタする際には、通常、モニタ光を取り出すために光ファイバ１１１，１１２−ｉを伝搬する光を分岐することが行なわれるが、この光分岐を行う際の分岐過剰損失を小さくする光分岐技術も求められる。
・光ファイバ用光結技術について
上述の光ファイバ用光結技術としては、例えば図２０（ａ），図２０（ｂ）に示すようなレンズ結合系１０１，１０２がある。図２０（ａ）に示すレンズ結合系１０１においては、対向するシングルモード光ファイバ１１１ｓ，１１２ｓを、それぞれ、焦点距離がほぼ同一の２つの集光レンズ１２１´，１２２´を介して光学的に結合させるものである。即ち、シングルモード光ファイバ１１１ｓ，１１２ｓから互いに出力される光を、それぞれ、集光レンズ１２１´，１２２´によって一旦平行光線に変換し、再び集光して結合する。尚、図２０（ａ），図２０（ｂ）中、符号１１３は光ビームを示すものである。

このレンズ結合系１０１においては、レンズ１２１´の焦点距離にはシングルモード光ファイバ１１１ｓの端面が、レンズ１２２´の焦点距離にはシングルモード光ファイバ１１２ｓのそれぞれ端面が位置するように、レンズ１２１´，１２２´およびシングルモード光ファイバ１１１ｓ，１１２ｓを配置しながら、レンズ１２１´，１２２´間の距離については任意に設定することができるようになっている。このレンズ結合系１０１を、同一構造のシングルモード光ファイバ１１１ｓ，１１２ｓ間の光結合に用いると、ビームウエストにおける光１１３の集光スポットサイズと回折による広がり角が同じになるため、低損失の結合系を実現できる。

図２０（ｂ）に示すレンズ結合系１０２は、例えば以下の特許文献１〜特許文献３にて開示されたものである。このレンズ結合系１０２においても、対向する２本の光ファイバ１１１，１１２間を２つの集光レンズ１２１，１２２を介して相互に接続するものであるが、レンズ１２１の焦点距離をｆ１、レンズ１２２の焦点距離をｆ１と異なるｆ２とし、レンズ１２１は光ファイバ１１１の焦点距離に、レンズ１２２は光ファイバ１１２の焦点距離にそれぞれ配置しながら、レンズ１２１，１２２間の距離をｆ１＋ｆ２として配置したものである。尚、１１１ｃ，１１２ｃはそれぞれ、光ファイバ１１１，１１２のコアである。

このレンズ結合系１０２を、同一構造のシングルモード光ファイバ間を相互接続する場合や、同一構造のマルチモード光ファイバ間を相互接続するために用いると、光ファイバ１１１，１１２の端面近傍における光１１３の集光スポットサイズと光の入出射角が同じになるため、低損失の結合系を実現できる。ここに、「同一構造のマルチモードファイバ間を相互接続するために用いる」とは、具体的には、図２０（ｂ）の、光ファイバ１１１のコア径a1と光ファイバ１１２のコア径a2が等しく且つ光ファイバ１１１のコア１１１ｃから出射される光の最大傾斜角α１と光ファイバ１１２のコア１１２ｃから出射される光の最大傾斜角α２が等しいマルチモードファイバ間を相互接続するために用いる場合である。なお、レンズ結合系１０１のレンズ間距離を２ｆに設定すると、レンズ結合系１０２において二つのレンズの焦点距離ｆ１とｆ２が同一距離ｆであり且つ二つの光ファイバのコアから出射される光の最大傾斜角α１とα２が等しい場合の結合系と同じ構成になる。

なお、このレンズ結合系１０２をコア径が異なる光ファイバ（マルチモードファイバを含む）間の光結合に用いる場合には、例えば図２０（ｂ）に記載のように、光ファイバ１１１，１１２から入出射する光の広がり傾斜角をそれぞれα1、α2とするとき、次の条件♯１および条件♯２が同時に満たされるとき、低損失の結合系を実現できる。ここに光ファイバ１１１のコア１１１ｃの径をａ１、光ファイバ１１２のコア１１２ｃの径をａ２、集光レンズ１２１の焦点距離をｆ１、集光レンズの焦点距離をｆ２としている。

条件♯１：ｆ１とｆ２の比がａ１とａ２の比に等しい。
条件♯２：tan（α2）とtan（α1）の比がａ１とａ２の比に等しい。
図２１（ａ）に示すレンズ結合系１０２Ａは、図２０（ｂ）に示すレンズ結合系１０２を、コア径が異なる光ファイバ間を相互接続する例について示すものであり、図２１（ｂ）に示すレンズ結合系１０２Ｂは、レンズ結合系１０２をコア径が等しい光ファイバ間を相互接続する例について示すものである。この図２１（ｂ）に示すレンズ結合系１０２Ｂのように、コア１１１ｃ，１１２ｃの径が等しい場合は、上述の条件♯１，♯２により、２個の集光レンズ１２１，１２２の焦点距離が等しく且つレンズ間距離はレンズ焦点距離の２倍になる。

この図２１（ｂ）に示すレンズ結合系１０２Ｂにおいては、シングルモード光ファイバ間を相互接続する場合であっても、マルチモード光ファイバ間を相互接続する場合であっても、同一構造の光ファイバ間を相互接続する場合に適用することが可能であるが、レンズ１２１，１２２間距離についてはｆ１＋ｆ２に固定されることとなる。
さらに、他の光ファイバの結合系として、図２２に例示するような付き合わせ結合系１０３もある。この付き合わせ結合系１０３は、２つの光ファイバ１１１，１１２の端面１１１ｅ，１１２ｅを対向させ付き合わせることにより、光学的に接続させるものである。この付き合わせ結合系１０３を、同一構造のシングルモードファイバ間又は同一構造のマルチモードファイバ間の光結合に用いると、付き合わせた光ファイバ１１１，１１２間の隙間（ギャップ）Ｇ及び端面１１１ｅ、１１２ｅの反射が無い場合、低損失の結合系を実現することができるようになっている。

・光分岐技術について
ファイバ間の結合状態をモニタするための光分岐技術には、以下に示す特許文献４に記載された光ファイバカプラを適用することが考えられる。この特許文献４においては、例えば図２３に示すような光ファイバカプラ１０４について開示されている。この図２３に示す光カプラ１０４は、２本の光ファイバ９１、９２を接近させて加熱溶融し引き延ばされて構成されている。

この光ファイバカプラ１０４においては、融着・延伸部分９３によってコア９１ｃ，９２ｃが接近した構成を有している。即ち、融着・延伸部分９３についてのＡＡ´断面９４Ａと、その他の部分についてのＢＢ´断面９４Ｂとを比較すると、コア９１ｃ，９２ｃが比較的接近していることがわかる。これにより、融着・延伸部分９３におけるコア９１ｃ，９２ｃ間でエバネッセント波を結合させることにより、一方のコアから他方のコアに光が結合し分岐されるようになる。溶融・延伸部９３を長くするほど結合量が大きくなり、分岐されるパワーも大きくなる。

この図２３に示す光ファイバカプラ１０４は、シングルモード光ファイバやシングルモード導波路中の光を分岐する際に適用すると、様々な分岐比を持ち、過剰損失が小さいカプラを実現することができる。
特開平０１−１７７００３号公報 特開平０８−１５５６４号公報 特開２００２−５５２７６号公報 特開２００１−３２４６４４号公報

しかしながら、上述の図２３に示す光ファイバカプラ１０４を、マルチモード光ファイバを用いて構成する場合には、必要なエバネッセント波の結合を制御するのが困難なため、安定な分岐比を持つ光分岐を実現できず、従って、マルチモード光ファイバの光分岐のために上述の図２３に示す光ファイバカプラ１０４の技術を適用することができないという課題がある。

これに対し、例えば図２４に示す光学系１０５のように、前述の図２０（ａ）に示すレンズ結合系１０１において、集光レンズ１２１´，１２２´の間に、入射光パワーの一部を反射し且つ一部を透過するハーフミラー１１４のごとき光分岐部材を配置し光を分岐することが考えられる。又、ハーフミラー１１４で反射した光を集光レンズ１２３および光ファイバ１１３等を介して光電変換装置１１５で受光することにより、光ファイバ１１１，１１２間を伝搬する光についての光モニタを行なうことができる。尚、図２４中、図２０（ａ）と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。

しかしながら、図２０（ａ）に示すレンズ結合系１０１においては、マルチモード光ファイバ間を相互接続するために適用すると、以下に示すように損失が大きくなるため、上述の図２４のごとき、図２０（ａ）のレンズ光学系１０１にハーフミラー１１４を介装する構成は、マルチモード光ファイバに適用することが困難であるという課題がある。
図２５に示すレンズ結合系１０１ｍは、上述の図２０（ａ）に示すレンズ結合系１０１をマルチモード光ファイバ間の相互接続のために適用したものである。この図２５に示すように、レンズ結合系１０１でマルチモード光ファイバ１１１ｍ，１１２ｍ間の結合を行なう場合には、例えば光線成分１３３と１３４は、光ファイバ１１２ｍに入射する角度が、光ファイバ１１２ｍのコアとクラッドとの間で光が全反射する角度より大きくなるため、この光ファイバ１１２ｍには結合しない（即ち光ファイバ１１２ｍのコア中を全反射しながら伝搬していくことができない）。従って、光ファイバ１１１ｍ，１１２ｍ間の結合時に損失を生ずるのである。更には、光ファイバ１１１ｍ，１１２ｍ中を伝搬するモードの状態が変化するので、光ビームを構成する光成分１３３，１３４が、時間により発生したり消失したりするので、これが雑音となりＳＮ（信号対雑音比）が低下することにもなる。

また、前述の図２０（ｂ）に示すレンズ結合系１０２における集光レンズ１２１，１２２の間に、上述の図２４に示すようなハーフミラー１１４および光電変換装置１１５を介装することも考えられる。しかしながら、集光レンズ１２１，１２２間の距離が短いため、レンズ間に配置することが可能なハーフミラー１１４等の光学部材の大きさが制限され、設計上の制約が生じるという課題もある。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、２つのマルチモード光ファイバを、介装されるレンズ間の距離を従来技術よりも大きくしながら比較的高効率に結合させることができるようにした、光ファイバ装置，光モニタ装置および光スイッチ装置を提供することを目的とする。
さらに、設計上の制約を減少させることができるようにすることを目的とする。

このため、本発明の光ファイバ装置は、第１マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離を、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致させることができる。

さらに、本発明の光モニタ装置は、第１マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致し、且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成されたことを特徴としている。

また、本発明の光スイッチ装置は、切り換え元マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該切り換え元マルチモード光ファイバとほぼ同一である複数の切り換え先マルチモード光ファイバと、前記の切り換え元マルチモード光ファイバと、該複数の切り換え先マルチモード光ファイバのうちの一の切り換え先マルチモード光ファイバとが光学的に結合するように、該切り換え元マルチモード光ファイバを移動させうるアクチュエータと、をそなえ、前記の切り換え元マルチモード光ファイバ又は切り換え先マルチモード光ファイバの少なくとも一方に、第１マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、第１焦点距離としてほぼ同一の焦点距離を有する第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記第１焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致し、且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成された、光モニタ装置が介装されたことを特徴としている。

さらに、本発明の光スイッチ装置は、コア半径ａおよび開口数ＮＡがほぼ同一である複数のマルチモード光ファイバと、該複数のマルチモード光ファイバそれぞれの端面に対向して配置された、焦点距離がほぼ同一の複数の集光レンズと、該複数のマルチモード光ファイバから出射され対応する該集光レンズを通過した光を反射しうるとともに、該複数のマルチモード光ファイバのうちの少なくとも一対のマルチモード光ファイバを、対応する
該集光レンズを介して光学的に結合しうる反射部材と、前記光学的に結合されるマルチモード光ファイバ対を切り換えるべく、該反射部材の反射角度を切り換え設定しうる角度切り換え部と、をそなえ、該複数の集光レンズと、該複数の集光レンズにおける光学的中心軸と該反射部材における光反射面との交点と、の距離が、それぞれ前記焦点距離のほぼ２倍の位置となるように、該反射部材および該複数の集光レンズが配置されるとともに、前記光学的に結合される一対のマルチモード光ファイバにそれぞれ対応する該集光レンズが、該反射部材を介して光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、各マルチモード光ファイバが、当該マルチモード光ファイバの配置位置に対応する集光レンズに対して前記焦点距離から更に所定距離だけ離れて、且つ、当該マルチモード光ファイバの前記端面から出射される光の中心軸が、対応する該集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該複数のマルチモード光ファイバの各々と、当該マルチモード光ファイバに対向する集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致するたことを特徴としている。

このように、本発明によれば、第１，第２集光レンズが、焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、第１マルチモード光ファイバが、第１集光レンズに対して焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、第２マルチモード光ファイバが、第２集光レンズに対して焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置されているので、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を光結合する際に、接続損失が小さく低雑音の光結合を実現することができる。

さらに、従来技術のレンズ光学系の場合に比べて、第１，第２集光レンズ間の距離（レンズ間距離）を広げることができ、第１，第２集光レンズ間に他の光学部材を介装させることを容易にすることができるので、レンズ光学系の設計に当たっての応用性を高めることができる利点がある。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔Ａ１〕第１実施形態の説明
〔Ａ１−１〕第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００の構成
図１は本発明の第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００を示す図であり、この図１に示す光ファイバ装置２００は、第１マルチモード光ファイバ１１，第２マルチモード光ファイバ１２，第１集光レンズ２１，第２集光レンズ２２およびハーフミラー４をそなえて構成され、第１マルチモード光ファイバ１１または第２マルチモード光ファイバ１２からの光について、対向する第２マルチモード光ファイバ１２または第１マルチモード光ファイバ１１へそれぞれ導くとともに、一部を別方路へ分岐させる光分岐装置として機能しうるものである。

ここで、第１マルチモード光ファイバ１１および第２マルチモード光ファイバ１２は、ともにほぼ同一のコア径とほぼ同一の開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を有するものであって、互いの端面１１ａ，１２ａが対向して配置されている。そして、これら第１マルチモード光ファイバ１１および第２マルチモード光ファイバ１２の端面１１ａ，１２ａ間は、第１集光レンズ２１，第２集光レンズ２２およびハーフミラー４が介装されながら、光学的に結合されている。

また、第１，第２集光レンズ２１は、焦点距離が互いに同一の値ｆを有するものであり、第１集光レンズ２１は第１マルチモード光ファイバ１１側に、第２集光レンズ２２は第２マルチモード光ファイバ１２側に、それぞれ配置されている。
さらに、ハーフミラー（ミラー部材）４は、他の光学部材として第１，第２集光レンズ２１，２２間に介装されて、第１マルチモード光ファイバ１１又は第２マルチモード光ファイバ１２からの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面４１をそなえた分岐ミラーとして構成されたものである。

ここで、第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００においては、上述の第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２および第１，第２集光レンズ２１，２２が、以下に示すような本願発明にかかる特徴的な配置関係をそなえているので、マルチモード光ファイバ１１，１２間を低損失で結合しながら、第１集光レンズ２１，２２間の間隔を従来技術よりも広くすることができるようになっている。

すなわち、第１集光レンズ２１および第２集光レンズ２２は、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２の端面１１ａ，１２ａ間において、上述の互いにほぼ同一である焦点距離ｆのほぼ４倍の距離だけ離れて配置されるとともに、第１集光レンズ２１の光学的中心軸３０−１および第２集光レンズ２２の光学的中心軸３０−２が互いにほぼ一致するように配置されている。

また、ハーフミラー４は、上述の互いに一致する光学的中心軸３０−１，３０−２と反射面４１との交点４１ａが、第１および第２集光レンズ２１，２２間の中間点（各レンズ２１，２２から２ｆの距離の点）となるように配置されている。即ち、第１集光レンズ２１（又は第２集光レンズ２２）と、第１集光レンズ２１（第２集光レンズ）２２における光学的中心軸３０−１（３０−２）と当該ハーフミラー４における光反射面４１との交点と、の距離が、焦点距離ｆのほぼ２倍（２ｆ）の位置となるように配置されているのである。

さらに、第１マルチモード光ファイバ１１は、第１集光レンズ２１に対して第２集光レンズ２２が配置される側とは反対側に、第１集光レンズ２１から焦点距離ｆよりも更に離れて、且つ当該第１マルチモード光ファイバ１１から出射される光の中心軸３０−３が第１集光レンズ２１の光学的中心軸３０−１とほぼ一致するように配置されている。
同様に、第２マルチモード光ファイバ１２は、第２集光レンズ２２に対して第１集光レンズ２１側とは反対側に前記焦点距離ｆよりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバ１２から出射される光の中心軸３０−４が、第２集光レンズ２２の光学的中心軸３０−２とほぼ一致するように配置されている。

図２は、上述の第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２から出射された光ビームの軌跡に着目して示す図であって、ハーフミラー４については図示を省略している。図２においては、第１マルチモード光ファイバ１１から出射される光ビームとして、コア１１ｃの最も上側、中心及び最も下側から最大傾斜角で出力される光ビーム３１ａ，３２ａ及びコア１１ｃの最も上側と最も下側から光学的中心軸３０−３と平行に出射される光ビーム３３ａの軌跡について示している。又、第２マルチモード光ファイバ１２から出射される光ビームとして、上述の第１マルチモード光ファイバ１１から出射される光ビーム３１ａ〜３３ａに対応する光ビーム３１ｂ〜３３ｂの軌跡についても示している。

上述したように、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２は、それぞれ、第１，第２集光レンズ２１，２２に対して焦点距離よりも更に離れて端面１１ａ，１２ａが配置されるようになっているが、この焦点距離から更に離れる距離としては、以下に示すように、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２のコア半径ａおよび開口数ＮＡに依存して求められる値にほぼ一致するように定めることができる。

すなわち、上述の端面１１ａから出射される光ビーム３１ａ，３２ａのうちで、第１マルチモード光ファイバ１１のコア１１ｃの最外周から当該第１マルチモードファイバ１１の光学的中心軸３０−３側に向かって進む光線で且つ当該第１マルチモード光ファイバ１１の光学的中心軸３０−３に対する傾斜角が最も大きい光線である光ビーム３１ａ−１，３２ａ−１が、当該第１マルチモード光ファイバ１１と第１集光レンズ２１との間にある第１集光レンズ２１のほぼ焦点位置２１fを通過するように、端面１１ａが第１集光レンズ２１に対して隔離する距離を定めるようになっている。

同様に、端面１２ａから出射される光ビーム３１ｂ，３２ｂのうちで、第２マルチモード光ファイバ１２のコア１２ｃの最外周から当該第２マルチモードファイバ１２の光学的中心軸３０−４側に向かって進む光線で且つ当該第２マルチモード光ファイバ１２の光学的中心軸３０−４に対する傾斜角が最も大きい光線である光ビーム３１ｂ−１，３２ｂ−１が、当該第２マルチモード光ファイバ１２と第２集光レンズ２２との間にある第２集光レンズ２２のほぼ焦点位置２２fを通過するように、端面１２ａが第２集光レンズ２２に対して隔離する距離を定めるようになっている。

なお、図３は、上述の第１マルチモード光ファイバ１１から出射された光ビームの軌跡に着目して示す図である。この図３に示すように、端面１１ａと第１集光レンズ２１との距離に関し、焦点距離ｆから更に離れる距離をδとすると、ｆ＋δとなる。端面１２ａと第２集光レンズ２２との距離についても同様にｆ＋δとなる。
換言すれば、第１マルチモード光ファイバ１１のコア１１ｃの最も上側の端から最も急角度で下側に出射される光３１ａ−１とともに、コア１１ｃの最も下側の端から最も急角度で上側に出射される光３２ａ−１が、第１集光レンズ２１の焦点２１ｆを通過するようにδを調整するようになっている。

これにより、第１マルチモード光ファイバ１１から出射される光ビーム３１ａ〜３３ａに着目すると、いずれの光ビーム３１ａ〜３３ａも第２マルチモード光ファイバ１２のコア１２ｃ内に入射し、入射ビームの最大傾斜角は第１マルチモード光ファイバ１１から出射する場合の最大出射角に等しくすることができる。従って、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を光結合する際に、接続損失が小さい光結合を実現することができる。

なお、上述のδに関し、上述のごとく光ビーム３１ａ−１，３２ａ−１（３１ｂ−１，３２ｂ−１）が焦点２１ｆ（２２ｆ）を通過するようにδを設定すると、理論的に無損失の光結合を実現することができるが、このδについては、以下に示すように表すことができる。
すなわち、図４に示すように、第１（第２）マルチモード光ファイバ１１（１２）のコアの屈折率をｎ１とし、クラッドの屈折率をｎ２とし、コア半径をａとすると、第１（第２）マルチモード光ファイバ１１（１２）から光を出射する場合の最大出射角αmaxは、以下の式（１）に示すように表すことができる。そして、図４から、δは式（２）に示すように表すことができるが、第１（第２）マルチモード光ファイバ１１（１２）の開口数ＮＡについては、式（３）のように表されるので、δは式（２）を用いることにより、式（４）に示すように表すことができる。尚、δをコアおよびクラッドの屈折率ｎ１，ｎ２を用いて表すと、式（５）に示すようになる。

〔Ａ１−２〕光ファイバ装置２００の具体的設計例について
つぎに、第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００の具体的設計例について説明する。
まず、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２は、例えばコア直径５０μｍ程度、ＮＡ０．２程度のステップインデックス型マルチモード光ファイバにより構成され、第１，第２集光レンズ２１，２２は、開口直径２．５ｍｍ程度、焦点距離４．９ｍｍ程度の凸レンズにより構成されている。更に、ハーフミラー４は開口２．５ｍｍをそなえている。

ここで、第１，第２集光レンズ２１，２２のレンズ間距離は、第１，第２集光レンズ２１，２２の焦点距離のほぼ４倍にあたる１９．６ｍｍ程度となるようにしている。又、第１集光レンズ２１と第１マルチモード光ファイバ１１との距離、および第２集光レンズ２２と第２マルチモード光ファイバ１２との距離は、上述の焦点距離よりもδだけ大きい。理論値として、前述の式（４）からδを求めると、約１２２．５μｍとなる。

図５に、δの値と挿入損失との関係を示す。尚、図５の（ａ）は図２に示す光ファイバ装置２００としての第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２の結合系１個分の損失を示すもので、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ２個分，４個分の挿入損失を示すものである。この図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、δが０〜１２２．５μｍ程度の間ではδが大きくなるほど損失が低下し、δが１２２．５μｍ程度よりも大きくなると再び損失が増加する。

δが１２２．５μｍになる距離は、図３に例示する、コア１１ｃ（１２ｃ）の最も上側の端から下側に向かって最大傾斜角で進む光３１ａ−１（３１ｂ−１）又はコア１１ｃ（１２ｃ）の最も下側の端から上側に向かって最大傾斜角で進む光３１ａ−２（３１ｂ−２）が第１集光レンズ２１（第２集光レンズ２２）の焦点２１ｆを通過する場合に相当し、このとき最も低損失になる。

〔Ａ１−３〕第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００の作用効果の説明
上述のごとく構成された光ファイバ装置２００においては、第１マルチモード光ファイバ１１からの光について第２マルチモード光ファイバ１２に低損失で導くとともに、第２マルチモード光ファイバ１２からの光についても第１マルチモード光ファイバ１１に低損失で導くことができる。

このとき、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を上述のごとく低損失で光学的に結合させながら、これらの第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２間に介装される第１，第２集光レンズ２１，２２が、焦点距離のほぼ４倍の距離を置いて配置されているので、マルチモード光ファイバを相互接続させる際の従来技術［図２１（ｂ）］に比べて、第１，第２集光レンズ２１，２２間に他の光学部材を介装させることを容易にしている。即ち、従来よりも間隔が広げられた第１，第２集光レンズ２１，２２間の距離に対応して、第１，第２集光レンズ２１，２２間に介装すべき光学部材のサイズの選択性を向上させることができる。

特に、第１実施形態の場合のように、ハーフミラー４を設けることで、第１マルチモード光ファイバ２１又は第２マルチモード光ファイバ２２のうちの一方からの光について、対向する他方のマルチモード光ファイバへ低損失で導くほか、一部を他方路へ分岐させる光分岐装置を構成することができる。
また、前述のマルチモード光ファイバを相互接続させる際の従来技術［図２１（ｂ）］においては、ハーフミラーを集光レンズ１２１，１２２間に介装しようとしても、集光レンズ１２１，１２２の間隔の制限から、ビーム径が第１実施形態のごとく絞られた位置でハーフミラーに入射させることができないため、開口部の大きさを第１実施形態の場合よりも確保したハーフミラーを用いることが必要である。この場合においては、集光レンズ１２１，１２２の間隔の制限とあいまって、レンズ１２１，１２２間にハーフミラーを介装することは一層困難となるのである。

これに対し、第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００においては、例えば上述の〔Ａ１−２〕における態様で設計された場合には、第１集光レンズ２１から第２集光レンズ２２側へ出射された光ビームの、第１集光レンズ２１から第２集光レンズ２２側へ焦点距離ｆ程度離れた位置ｚ１でのビーム径は、ほぼ２ｍｍ程度となる。同様に、第２集光レンズ２２から第１集光レンズ２１側へ出射された光ビームの、第２集光レンズ２２から第１集光レンズ２１側へ焦点距離ｆ程度離れた位置ｚ２でのビーム径も、ほぼ２ｍｍ程度となる。

したがって、第１，第２集光レンズ２１，２２間の位置ｚ１，ｚ２の位置においては、第１，第２集光レンズ２１，２２から出射された直後の位置に比べてビーム径は比較的絞られているので、介装しようとするハーフミラー４のサイズについても、開口入射する光のビーム径が絞られていることに対応して縮小化させることもでき、第１，第２集光レンズ２１，２２間にハーフミラー４を介装させることが一層容易になる。尚、ｚ１とｚ２の間の距離は第１，第２集光レンズ２１，２２の焦点距離のほぼ２倍の９．８ｍｍ程度である。

さらに、上述のごとく、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２がそれぞれ第１，第２集光レンズ２１，２２に対して置かれる距離である、焦点距離ｆ＋δにおけるδを最適化することで、未結合となるモード成分を少なくし、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２内を伝搬する光のモード変化に対して雑音が低下する効果が得られる。
たとえば、前述の図２５に示すレンズ結合系１０１ｍでは、光線１３３と１３４に対応するモードが未結合となる。マルチモード光ファイバ１１１，１１２中を伝搬する光のモードは、図示しない光源の状態とマルチモード光ファイバ１１１，１１２の状態（環境変化やファイバの振動など）により時間的に変化する。このとき、光線１３３及び１３４に対応するモードが発生と消失を繰り返すと、このモードが発生したときは結合パワーが低下するとともに消失したときは結合パワーが増加するため、時間的にパワー変動が生じ雑音となる。

このような未結合のモードが多数有る場合、全てのモードが同時に発生と消失を繰り返すことはないので統計的に扱う必要がある。上述の〔Ａ１−２〕において採用したものと同様の第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２および第１，第２集光レンズ２１，２２を用いてレンズ結合系を構成した場合において、前述のδに応じて、この未結合モードに起因するSN比の変化の計算例を図６に示す。

この図６において、（ａ）は未結合モードの50%が雑音になると仮定した場合、（ｂ）は未結合モードの20%が雑音になると仮定した場合である。このように、いずれの場合もδが１２２．５μmに近づくほどSN比が改善される効果が得られる。
このように、本発明の第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００によれば、第１，第２集光レンズ２１，２２が、焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、第１マルチモード光ファイバ１１が、第１集光レンズ２１に対して焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバ１１の端面１１ａから出射される光の中心軸が、第１集光レンズ２１の光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、第２マルチモード光ファイバ１２が、第２集光レンズ２２に対して焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバ１２の端面１２ａから出射される光の中心軸が、第２集光レンズ２２の光学的中心軸とほぼ一致するように配置されているので、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を光結合する際に、接続損失が小さく低雑音の光結合を実現することができる。

さらに、従来技術［図２１（ｂ）参照］のレンズ光学系の場合に比べて、第１，第２集光レンズ２１，２２間の距離（レンズ間距離）を広げることができ、第１，第２集光レンズ２１，２２間に他の光学部材を介装させることを容易にすることができるので、レンズ光学系の設計に当たっての応用性を高めることができる利点がある。
また、ハーフミラー４を第１，第２集光レンズ２１，２２間に設けることで、第１マルチモード光ファイバ２１又は第２マルチモード光ファイバ２２を相互に光学的に結合させながら、一部の光を他方路へ分岐させる光分岐装置を、ハーフミラーのサイズの増大を抑制させながら構成することができる利点もある。

なお、上述の第１実施形態においては、第１，第２集光レンズ２１，２２間にハーフミラー４を介装しているが、本発明によればこれに限定されるものではなく、第１，第２集光レンズ２１，２２間に他の光学部材を設けず（図２参照）に構成することとしてもよい。又は、ハーフミラー４以外の他の光学部材を設けることも可能であり、例えば図２に示す光学系を反射モデルとして構成するために、第１，第２集光レンズ２１，２２間の中間位置に反射部材としてのミラーを介装することとしてもよい。

〔Ａ２〕第１実施形態の第１変形例の説明
なお、上述の第１実施形態においては、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２の各端面１１ａ，１２ａについては、例えば図７に示す光ファイバ装置２００Ａのように、光の進行方向に垂直な角度から傾斜させることで、端面１１ａ，１２ａで反射され再びもとの光ファイバに結合して戻る光パワー（反射戻り光）を少なくすることができる効果を生ずる。例えば、端面１１ａ，１２ａを光の進行方向に垂直な角度から８度程度以上傾斜させると、端面１１ａ，１２ａからの反射戻り光の光ファイバへの結合の減衰量を40dB程度以上にすることができる。

〔Ａ３〕第１実施形態の第２変形例の説明
図８は本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光ファイバ装置３００を示す図である。この図８に示す光ファイバ装置３００は、前述の第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００（図１参照）に比して、第１，第２集光レンズ２１，２２間に介装される他の光学部材として、前述の第１実施形態の場合と同様のハーフミラー４とともに、第３集光レンズ２３がそなえられている点が異なり、それ以外の構成については前述の第１実施形態の場合と基本的に同様である。

ここで、第３集光レンズ２３は、ハーフミラー４で分岐される光の光路上に設けられ、第１，第２集光レンズ２１，２２における焦点距離（図１におけるｆ参照）とほぼ同一の焦点距離を持つ凸レンズにより構成されている。即ち、第１マルチモード光ファイバ１１又は第２マルチモード光ファイバ１２から他方路へ分岐する光についてはハーフミラー４で反射されるようになっているが、第３集光レンズ２３は、ハーフミラー４で反射する光の中心軸３０ｒと自身の光学的中心軸３０−５とが一致するように配置されている。更に、第３集光レンズ２３は、第１又は第２集光レンズ２１，２２における光学的中心軸３０−１，３０−２と反射面４１との交点４１ａからの距離が、第３集光レンズ２３の焦点距離ｆの２倍の位置となるように配置されている。

具体的な設計例としては、前述の〔Ａ１−２〕の構成に加えて、第１，第２集光レンズ２１，２２と同様の特性、即ち開口直径２．５ｍｍで焦点距離４．９ｍｍの凸レンズにより構成することができる。尚、この場合においても、第１，第２集光レンズ２１，２２間の距離は、焦点距離ｆのほぼ４倍程度の１９．６ｍｍ程度とし、第１集光レンズ２１と第１マルチモード光ファイバ１１との間の距離、および、第２集光レンズ２２と第２マルチモード光ファイバ１２との間の距離は、焦点距離ｆよりもδだけ大きくする。このδの値としては、前述の式（４）に示す値とする値程度とすることが好ましく、上述の第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２の設計態様においては、前述の〔Ａ１−２〕で検討したように、１２２．５μｍ程度とすることが望ましい。

このように構成された光ファイバ装置３００においても、前述の第１実施形態の場合と同様に、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を光結合する際に、接続損失が小さく低雑音の光結合を実現することができる。更に、従来技術［図２１（ｂ）参照］のレンズ光学系の場合に比べて、第１，第２集光レンズ２１，２２間の距離（レンズ間距離）を広げることができ、第１，第２集光レンズ２１，２２間に他の光学部材を介装させることを容易にすることができるので、レンズ光学系の設計に当たっての応用性を高めることができる利点がある。

〔Ａ４〕第１実施形態の第３変形例の説明
図９は本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光ファイバ装置４００を示す図である。この図９に示す光ファイバ装置４００は、前述の第１実施形態における光ファイバ装置１０（図１参照）に比して、第１，第２集光レンズ２１，２２間に介装される他の光学部材として、ハーフミラー４とともに、前述の図８に示すものと同様の第３集光レンズ２３および第３マルチモード光ファイバ１３が設けられている点が異なり、それ以外の構成については前述の第１実施形態の場合と基本的に同様である。

第３マルチモード光ファイバ１３は、第３集光レンズ２３についてハーフミラー４が配置された側とは反対側において、コア半径ａおよび開口数ＮＡが第１マルチモード光ファイバ１１および第２マルチモード光ファイバ１２とほぼ同一のものである。
そして、この第３マルチモード光ファイバ１３は、第３集光レンズ２３に対して焦点距離ｆから更に所定距離δだけ離れて、且つ、第３マルチモード光ファイバ１３の前記端面１３ａから光が出射された場合の光の中心軸３０−６が、第３集光レンズ２３の光学的中心軸３０−５とほぼ一致するように、第３マルチモード光ファイバ１３が配置されている。

なお、第３マルチモード光ファイバ１３が第３集光レンズ２３に対して焦点距離ｆから更に離れる所定距離δの値としては、前述の式（４）に示すδにほぼ一致することが好ましく、特に、第３マルチモード光ファイバ１３を、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２と同様に、コア直径５０μｍ程度、ＮＡ０．２程度のステップインデックス型マルチモード光ファイバとして構成した場合には、この第３マルチモード光ファイバ１３が第３集光レンズ２３に対して焦点距離ｆから更に離れる所定距離δは、前述の〔Ａ１−２〕の場合と同様に、１２２．５μｍ程度とすることが望ましい。

このように構成された光ファイバ装置３００においても、前述の第１実施形態の場合と同様に、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を光結合する際に、接続損失が小さく低雑音の光結合を実現することができる。更に、従来技術［図２１（ｂ）参照］のレンズ光学系の場合に比べて、第１，第２集光レンズ２１，２２間の距離（レンズ間距離）を広げることができ、第１，第２集光レンズ２１，２２間に他の光学部材を介装させることを容易にすることができるので、レンズ光学系の設計に当たっての応用性を高めることができる利点がある。

また、分岐した光を第３マルチモード光ファイバ１３に結合するので、分岐された光の引き回しが容易になり、第３マルチモードファイバ１３の端面１３ａに対する他端側に設けるべき光学部材等への接続が容易になる効果を生ずる。
〔Ｂ〕第２実施形態の説明
〔Ｂ−１〕第２実施形態にかかる光モニタ装置５００の構成について
図１０は本発明の第２実施形態にかかる光モニタ装置５００を示す図である。この図１０に示す光モニタ装置５００は、前述の第１実施形態にかかる光ファイバ装置２００（図１参照）に比して、第１，第２集光レンズ２１，２２間に介装される他の光学部材として、前述の第１実施形態の場合と同様のハーフミラー４とともに、ハーフミラー４で反射された光を光電変換しうる光電変換素子（光モニタ部）５がそなえられて、光モニタ装置を構成している点が異なり、それ以外の構成については前述の第１実施形態の場合と基本的に同様である。尚、図１０中、図１と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。

すなわち、この図１０に示す光ファイバ装置５００においては、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２間を伝搬する光について、光電変換素子５でモニタを行なうようになっている。そして、この光モニタ装置５００は、例えば前述の図１８，図１９に示す光スイッチ１００におけるインラインパワーモニタ８１，８２として適用することができるようになっている。

すなわち、マルチモード光ファイバとしての光ファイバ１１１に結合させるマルチモード光ファイバ１１２−ｉを切り換える光スイッチ１００を構成した場合において、光モニタ装置５００を、インラインパワーモニタ８１として光ファイバ１１１に介装することとしたり、インラインパワーモニタ８２として光ファイバ１１２−ｉに介装したりすることができる。

たとえば、光スイッチ１００におけるインラインパワーモニタ８１として適用する場合には、第１マルチモード光ファイバ１１を光ファイバ１１２−ｉとは反対側のマルチモード光ファイバ１１１とし、第２マルチモード光ファイバ１２を光ファイバ１１２−ｉ側のマルチモード光ファイバ１１１として構成することにより、光ファイバ１１１を伝搬する光について光電変換素子５でモニタし、モニタ結果をコントローラ１１６に出力するようにする。

また、インラインパワーモニタ８２として適用する場合には、第１マルチモード光ファイバ１１を光ファイバ１１１側の光ファイバ１１２−ｉとし、第２マルチモード光ファイバ１２を光ファイバ１１とは反対側の光ファイバ１１２−ｉとして、光ファイバ１１２−ｉ中を伝搬する光についてそれぞれモニタし、モニタ結果をコントローラ１１６に出力するようにする。

〔Ｂ−２〕第２実施形態にかかる光モニタ装置５００の作用効果について
上述のごとく構成された光モニタ装置５００においては、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２間が、前述の第１実施形態の場合と同様に光学的に結合されているので、第１マルチモード光ファイバ１１からの光は第１集光レンズ２１，ハーフミラー４および第２集光レンズ２２を介して第２マルチモード光ファイバ１２に導かれるとともに、一部がハーフミラー４を通じて光電変換素子５に出射される。同様に、第２マルチモード光ファイバ１２からの光は第２集光レンズ２２，ハーフミラー４および第１集光レンズ２１を介して第１マルチモード光ファイバ１１に導かれるとともに、一部がハーフミラー４を通じて光電変換素子５に出射される。

このとき、第１マルチモード光ファイバ１１，第１集光レンズ２１，第２集光レンズ２２および第２マルチモード光ファイバ１２は、前述の第１実施形態の場合と同様の配置関係をそなえているので、低損失かつ低雑音のレンズ結合系を実現しながら、光電変換素子５により一部の光をモニタ光として取り出すことができる。
このように、本発明の第２実施形態にかかる光モニタ装置５００によれば、第１実施形態の場合と同様に配置された第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２，第１，第２集光レンズ２１，２２およびハーフミラー４をそなえるとともに、光電変換素子５をそなえているので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、従来技術では困難であったマルチモード光ファイバ中を伝搬する光についてのモニタも行なうことができる利点がある。

〔Ｂ−３〕第２実施形態にかかる光モニタ装置５００の変形例について
なお、上述の第２実施形態においても、図７に示す光ファイバ装置２００Ａと同様に、端面反射をなくすようにするために、第１，第２マルチモード光ファイバ１１，１２を、端面１１ａ，１２ａが光の進行方向に対して垂直から傾斜するように構成することとしてもよい。

さらに、図１１に示す光モニタ装置５００Ａのように、第１実施形態の第１変形例にかかる光ファイバ装置３００をなす第３集光レンズ２３に対向して光電変換素子５を配置して、ハーフミラー４で反射して第３集光レンズ２３を通過した分岐光をモニタすることとしてもよい。
さらには、図１２に示す光モニタ装置５００Ｂのように、第１実施形態の第２変形例にかかる光ファイバ装置４００をなす第３マルチモード光ファイバ１３の第３集光レンズ２３とは反対側端面に対向して光電変換素子５を配置して、ハーフミラー４で反射して第３集光レンズ２３を通過し第３マルチモード光ファイバ１３を伝搬した分岐光について光電変換素子５でモニタすることとしてもよい。

また、上述の第２実施形態にかかる光モニタ装置５００を、例えば図１３に示すような構成のＮ×Ｍ光スイッチ６００における光モニタ６１０−１〜６１０−Ｎ，６２０−１〜６２０−Ｍとして構成することとしてもよい。
ここで、この図１３に示すＮ×Ｍ光スイッチ６００は、Ｎ個の１×Ｍ光スイッチ６３０−１〜６３０−Ｎ（ここにＭ，Ｎは２以上）と、Ｍ個のＮ×１光スイッチ６４０−１〜６４０−Ｍと、が組み合わされて構成されている。この場合においては、各光スイッチ６３０−１〜６３０−Ｎ，６４０−１〜６４０−Ｍについては、前述の図１８，図１９に示す光スイッチ１００と同様に構成することができる。

すなわち、各光スイッチ６３０−１〜６３０−Ｎ，６４０−１〜６４０−Ｍは、１本のポート側光ファイバ（図１８の光ファイバ１１１に相当）６５０をアクチュエータ６７０（図１８のアクチュエータ１１７に相当）を通じて機械的に動かして、対向するＮ本又はＭ本の光ファイバ（図１９の光ファイバ１１２−ｉに相当）６６０のうちのいずれか一本を、このポート側光ファイバ６５０に光学的に結合させる光ファイバとすべく選択的に切り換えるように構成されている。

さらに、このように構成された各光スイッチ６３０−１〜６３０−ＮのＭ本の光ファイバ６６０および各光スイッチ６４０−１〜６４０−ＭのＮ本の光ファイバが分配されて接続されている。即ち、Ｎ×Ｍ光スイッチ６００は、各光スイッチ６３０−１〜６３０−ＮのＭ本の光ファイバが、Ｍ個の光スイッチ６４０−１〜６４０−Ｍに１本ずつ接続されて構成されている。

そして、このように構成されたＮ×Ｍ光スイッチ６００をなす個々の光スイッチ６３０−１〜６３０−Ｎ，６４０−１〜６４０−Ｍのポート側光ファイバ６５０上の光モニタ６１０−１〜６１０−Ｎ，６２０−１〜６２０−Ｍ（図１９のインラインパワーモニタ８１参照）として、第２実施形態にかかる光モニタ装置５００を適用することにより、各光スイッチ６３０−１〜６３０−Ｎ，６４０−１〜６４０−Ｍのポート側光ファイバ６５０に結合された光についてモニタすることができるようになっている。

なお、図１３中においては、各光スイッチ６３０−１〜６３０−ＮのＭ本の光ファイバ６６０および各光スイッチ６４０−１〜６４０−ＭのＮ本の光ファイバ６６０上の光モニタ（図１９のインラインパワーモニタ８２参照）についての図示は省略されているが、これらの光ファイバ６６０上においても、光モニタとして光モニタ装置５００を介装することもできるほか、光モニタ部の搭載を実際に省略することもできる。

〔Ｃ１〕第３実施形態の説明
〔Ｃ−１〕第３実施形態にかかる光スイッチ装置７００の構成について
図１４は本発明の第３実施形態にかかる１×Ｎ光スイッチ装置７００を示す図である。この図１４に示す光スイッチ装置７００は、切り換え元マルチモード光ファイバとしての一本の光ファイバ７１１を機械的に移動させることにより、この光ファイバ７１１に光学的に結合させる一の切り換え先マルチモード光ファイバとしての光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎを選択的に切り換えることができるものである。

ここで、第３実施形態にかかる光スイッチ装置７００は、上述の光ファイバ７１１および複数（Ｎ本）の光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎをそなえるとともに、光モニタ７２０，コントローラ６，アクチュエータ７３０，基台７４０およびレンズ７５１，７５２をそなえて構成されている。
光モニタ７２０は、光ファイバ７１１上に介装されて、前述の第２実施形態における光モニタ装置５００（図１０参照）と同様の構成を有している。そして、光ファイバ７１１を伝搬する光についてモニタして、モニタ結果についてはコントローラ６に出力するようになっている。

また、光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎは、一端面７１２ａが光ファイバ７１１の端面７１１ａに対向するとともに、その端面７１２ａの位置が一直線上に揃うように並列配置されている。
そして、基台７４０には、光ファイバ７１１における端面７１１ａ側部分が固定されるとともに、第３集光レンズ，第４集光レンズとしてのレンズ７５１，７５２が端面７１１ａ側からこの順番で固定配置されている。

また、アクチュエータ７３０は、上述の基台７４０を光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎの端面７１２ａが揃う方向に沿ってリニアに移動することができるようになっている。換言すれば、アクチュエータ７３０は、光ファイバ７１１の端面７１１ａと、各光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎの端面７１２ａと、の距離が一定間隔に保たれるように基台７４０を移動させ、Ｎ本の光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎのうちの一の光ファイバ７１２−ｉ（図１４中においては一例として光ファイバ７１２−３）を、光ファイバ７１１とレンズ７５１，７５２を介して光学的に結合させることができる。

第３実施形態における光スイッチ装置７００においては、光ファイバ７１１、レンズ７５１，７５２、および、光ファイバ７１１に光学的に結合される一の光ファイバ７１２−ｉが、前述の第１実施形態における光ファイバ装置２００のハーフミラー４を除いたもの（図２参照）とほぼ同様な部材の配置関係を有している。
すなわち、基台７４０のレンズ７５１，７５２は、第２焦点距離として互いに同一の焦点距離を有するものであって、この第２焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように、基台７４０上に配置されている。尚、第３実施形態においては、光モニタ７２０を構成する光ファイバ装置５００（図１０参照）の第１，第２集光レンズ２１，２２の焦点距離（第１焦点距離）と同一であってもよいし、又異なっていてもよい。

さらに、基台７４０に一端部が固定されている光ファイバ７１１の端面７１１ａは、レンズ７５１に対して第２焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該光ファイバ７１１の端面７１１ａから出射される光の中心軸が、レンズ７５１の光学的中心軸とほぼ一致するように配置されている。
また、光ファイバ７１１は、レンズ７５１に対して所定距離δだけ第２焦点距離よりも更に離れて、且つ、端面７１１ａから出射される光の中心軸がレンズ７５１の光学的中心軸とほぼ一致するように配置されている。

さらに、光ファイバ７１１と光学的に結合される一の光ファイバ７１２−ｉは、レンズ７５２に対して第２焦点距離よりも所定距離δだけ更に離れて、且つ、この光ファイバ７１２−ｉの端面７１２ａから出射される光の中心軸が、レンズ７５２の光学的中心軸とほぼ一致するような位置となるように配置される。
コントローラ６は、上述の光モニタ７２０から光ファイバ７１１に結合した光をモニタして、上述のごとく光ファイバ７１１と光学的に結合される一の光ファイバ７１２−ｉが、光ファイバ７１１に対して結合効率が最適となる位置に基台７４０を移動させるべく、アクチュエータ７３０を制御する。

〔Ｃ−２〕第３実施形態にかかる光スイッチ装置７００による作用効果について
上述のごとく構成された光スイッチ装置７００においては、コントローラ６によるアクチュエータ７３０の制御を通じて、複数の光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎのうちのいずれか一の光ファイバ７１２−ｉが、光ファイバ７１１に光学的に結合される。即ち、光ファイバ７１１から出射された光は、レンズ７５１，７５２を介して光ファイバ７１２−ｉに導かれ、光ファイバ７１２−ｉから出射された光については、レンズ７５２，７５１を介して光ファイバ７１１に導かれる。

そして、アクチュエータ７３０により、基台７４０を光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎの端面７１２ａが揃う方向に沿って移動させという単純な移動動作によって、光ファイバ７１１に光学的に結合させるべき一の光ファイバ７１２−ｉを選択的に切り換えることができる。そして、光ファイバ７１１，レンズ７５１，７５２および光ファイバ７１２−ｉが、本願発明の特徴的な配置関係を有するように構成されているので、低損失かつ低雑音の光結合を実現することができる。

なお、前述の第２実施形態の場合と同様の光ファイバ装置５００の構成を有する光モニタ７２０においては、マルチモード光ファイバである光ファイバ７１１を伝搬する光について、低損失で一部の光をモニタし、モニタ結果をコントローラ６に対して出力している。コントローラ６においては、光モニタ７２０からのモニタ結果をもとに、上述の光ファイバ７１１，７１２−ｉ間の光学的な結合状態が最適となるようにアクチュエータ７３０を制御している。

ところで、従来技術においても、例えば図２２に示すように、マルチモード光ファイバ間の端面を付き合わせることにより、この付き合わせた光ファイバ間の隙間及び端面反射が無い場合、低損失の結合系を実現することが可能であった。しかし前述の図１８に示すような光スイッチ１００にこの図２２に示す結合系１０３を適用する場合には、光ファイバ１１１を、光ファイバ１１２−１〜１１２−Ｎに沿った方向に加えて、端面１１１ｅ，１１２ｅ間の隙間をなくすようにするために、光軸方向に機械的に移動させる必要もあるため、隙間を無くすように微細に制御することが困難である。例えば、特開2003-315702号公報に、光ファイバを光軸に平行な方向に移動させて、接続先のファイバを選択する動作以外に、光ファイバを光軸方向に動かし光ファイバを対向する光ファイバに押しつける動作を加え、隙間を無くす方法が考案されているが、機構が複雑になる、又光軸方向への光ファイバの押し付けによって、ファイバ端面が損傷することも考えられるほか、ファイバ切り換えのために２方向への移動作業が必要となるため、スイッチ速度が遅くなることなどが考えられる。

そして、ファイバ端面の損傷などの可能性を考慮すると、対向する光ファイバ端面間の隙間Ｇを無くすことが出来ない場合は、例えば図１５に例示するように、例えば左側のファイバ１９１から右側のファイバ１９２に光が進む場合、ハッチングを施した部分１９３は損失となる。また、隙間Ｇを小さくするには端面１９１ａを光の進行方向に対して垂直にする必要があるため、光ファイバ端面１９１ａからの反射戻り光を減衰させることが困難になることも考えられる。

これに対し、第３実施形態にかかる光スイッチ装置７００においては、光ファイバ７１１，７１２−ｉの端面間７１１ａ，７１２ａ間に所定の間隔を確保しながら、低損失の光学的結合を実現し、なおかつアクチュエータ７３０による基台７４０の１方向の移動という単純な機構によって、光ファイバ７１１に結合させるべき光ファイバ７１２−ｉを高速に切り換えることができる。

このように、本発明の第３実施形態にかかる光スイッチ装置７００によれば、光モニタ７２０により前述の第２実施形態の場合と同様の利点を得ることができるほか、レンズ７５１，７５２を介した光ファイバ７１１，７１２−ｉの配置関係によって、光ファイバ７１１，７１２−ｉの端面間７１１ａ，７１２ａ間に所定の間隔を確保しながら、低損失の光学的結合を実現し、なおかつコントローラ６によるアクチュエータ７３０の１方向の移動制御という簡単な制御によって、光ファイバ７１１に結合させるべき光ファイバ７１２−ｉを高速に且つ正確に切り換えることができる利点がある。

なお、上述の図１４に示す光スイッチ装置７００においては、コントローラ６による制御によって、アクチュエータ７３０は光ファイバ７１２−１〜７１２−Ｎの端面７１２ａが揃っている方向に沿ってリニアに移動するようになっているが、本発明によれば、例えば図１６に示す光スイッチ装置７００Ａのように、アクチュエータ７３０を粗動用アクチュエータ７３１と微動用アクチュエータ７３２に分割し、粗動用アクチュエータ７３１で光ファイバ７１２−ｉを選択し、微動用アクチュエータ７３２で、光モニタ７２０からのモニタ結果を基にファイバ７１１，７１２−ｉ間の結合効率を最適とすべく微調節するように構成することとしてもよい。

また、上述の第３実施形態にかかる光スイッチ装置を用いることにより、前述の図１３に示すようなＮ×Ｍ光スイッチを構成することも、勿論可能である。
〔Ｄ〕第４実施形態の説明
〔Ｄ−１〕第４実施形態にかかる光スイッチ装置の構成について
図１７は本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置８００を示す図である。この図１７に示す光スイッチ装置８００は、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５と、集光レンズ８２１−１〜８２１−５と、紙面に垂直な回転軸を中心に回転可能な反射部材としてのミラー４ｍと、ミラー４ｍの角度を切り換え設定するための角度切り換え部８３０と、をそなえて構成されている。

マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５は、コア半径ａおよび開口数ＮＡがほぼ同一のものであって、集光レンズ８２１−１〜８２１−５は、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５それぞれの端面に対向して配置された、焦点距離ｆがほぼ同一の複数（第４実施形態においては５つ）のものである。そして、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５の光軸の中心（又は、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５の端面８１１ａから出射される光の中心軸８１２−１〜８１２−５）は、それぞれ、集光レンズ８２１−１〜８２１−５の光学的中心軸８２２−１〜８２２−５にほぼ一致するようになっている。

さらに、ミラー４ｍは、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５から出射され対応する集光レンズ８２１−１〜８２１−５を通過した光を反射しうるものであって、紙面に垂直な回転軸４１ｘを中心に回転可能に構成され、これにより、各マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５からの光に対する反射面４１ｍの角度を可変できるように構成されている。具体的には、図中実線の反射面４１ｍの角度について、点線で示す角度となるように回転させることができるのである。

また、このミラー４ｍは、上述の反射面角度の設定によって、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５のうちの少なくとも一対のマルチモード光ファイバを、対応する集光レンズを介して光学的に結合させることができるようになっている。例えば、ミラー４ｍの反射面角度の設定により、マルチモード光ファイバ８１１−１とマルチモード光ファイバ８１１−４とを、上述のマルチモード光ファイバ対として、集光レンズ８２１−１，ミラー４ｍおよび集光レンズ８２１−４を介して光学的に結合することができるようになっている。

なお、上述の光学的に結合された一対のマルチモード光ファイバ間の光学系に着目すると、後述するように、第１，第２集光レンズにおける光路上に介装されたミラー４ｍを用いて、実質的に前述の図２に示すハーフミラー４のない光学系を構成したものと等価なものである。
さらに、角度切り換え部８３０は、光学的に結合されるマルチモード光ファイバ対を切り換えるべく、上述のミラー４ｍの反射角度を切り換え設定しうるものである。

これにより、角度切り換え部８３０によるミラー４ｍの反射面角度の設定により、例えばマルチモード光ファイバ８１１−１に対して光学的に結合させるマルチモード光ファイバとして、マルチモード光ファイバ８１１−２〜８１１−５のいずれかを選択しうる１×Ｎ（Ｎは複数）の光スイッチ装置を構成することができる。尚、使用態様によって、元の光ファイバ８１１−１に反射させることも、勿論可能である。

ここで、上述の５つのマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５のうちの任意の一対のマルチモード光ファイバについて光学的に結合させる場合、この結合系に含まれる集光レンズおよびマルチモード光ファイバは、ミラー４ｍを介することにより、前述の第１実施形態の場合とほぼ同様の結合系が構成される。
具体的に、光学的に結合される一対のマルチモードファイバを例えばマルチモード光ファイバ８１１−１，８１１−４であるとすると、マルチモード光ファイバ８１１−１，８１１−４の端面８１１ａそれぞれ対向する集光レンズ８２１−１，８２１−４と、集光レンズ８２１−１，８２１−４における光学的中心軸８２２−１，８２２−４およびミラー４ｍにおける光反射面の交点と、の距離が、それぞれ上述の焦点距離ｆのほぼ２倍の位置となるように、ミラー４ｍおよび集光レンズ８２１−１，８２１−４が配置されている。

このとき、例えば、集光レンズ８２１−１〜８２１−５における光学的中心軸８２２−１〜８２２−５およびミラー４ｍにおける光反射面の交点が、ミラー４ｍの回転軸４１ｘにほぼ一致するように、ミラー４ｍを構成することにより、上述の５つのマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５のうちの任意の一対のマルチモード光ファイバについて光学的に結合させることができる。この場合においては、各集光レンズ８２１−１〜８２１−５は、ミラー４ｍの回転軸を中心とした半径が上述の焦点距離ｆの２倍である円弧上に配置されることになる。

さらに、光学的に結合される任意の一対のマルチモード光ファイバにそれぞれ対応する集光レンズ８２１−１〜８２１−５が、ミラー４ｍを介して光学的中心軸８２２−１〜８２２−５が互いにほぼ一致するように配置されている。例えば、一対のマルチモード光ファイバ８１１−１，８１１−４が光学的に結合されるとすると、マルチモード光ファイバ８１１−１，８１１−４の各端面８１１ａに対向する集光レンズ８２１−１，８２１−４が、ミラー４ｍを介して光学的中心軸８２２−１，８２２−４がほぼ一致するように配置されている。

また、各マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５は、それぞれのマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５の配置位置に対応する（端面８１１ａに対向している）集光レンズ８２１−１〜８２１−５に対して、（集光レンズ８２１−１〜８２１−５の）焦点距離ｆから更に所定距離δだけ離れて、且つ、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５の端面８１１ａから出射される光の中心軸８１２−１〜８１２−５が、対応する集光レンズ８２１−１〜８２１−５の光学的中心軸８２２−１〜８２２−５とほぼ一致するように配置されている。

上述の所定距離δとしては、各マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５のコア半径ａ又は開口数ＮＡに依存する値を適用することができる。即ち、前述の式（４）で得られるδを適用することができる。換言すれば、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５および対応する集光レンズ８２１−１〜８２１−５の距離が、集光レンズ８２１−１〜８２１−５の焦点距離ｆよりも式（４）で得られる所定距離δだけ長い距離にほぼ一致するように、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５を配置するようになっている。

これにより、集光レンズ８２１−１〜８２１−５とミラー４ｍとの間の距離については、集光レンズ８２１−１〜８２１−５の焦点距離ｆのほぼ２倍の距離を置くことができるので、焦点距離ｆにほぼ一致するように集光レンズを配置した場合に比べて、設置可能な集光レンズの個数を増やすことができ、ひいては切り換えのために取り込むことができるマルチモード光ファイバの本数を増大させることができる。

上述の光スイッチ装置８００としては、例えば以下のような仕様で設計することができる。即ち、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５を、コア直径５０μｍ程度、ＮＡ０．２程度のステップインデックス型マルチモード光ファイバにより構成し、集光レンズ８２１−１〜８２１−５を、開口直径２．５mm程度、焦点距離４．９mm程度の凸レンズにより構成し、ミラー４ｍを、例えば１５度程度のステップで反射面４１ｍの角度を選択的に切り換え可能に構成する。

すなわち、角度切り換え部８３０により、ミラー４ｍの反射面４１ｍの角度を上述のステップ毎に選択的に切り換えて、光学的に結合すべきマルチモード光ファイバ対を切り換えている。
この場合においては、各集光レンズ８２１−１〜８２１−５とミラー４ｍとの距離は焦点距離（４．９ｍｍ程度）の２倍の９．８ｍｍ程度となるように設定する。又、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５および対応する集光レンズ８２１−１〜８２１−５の間の距離については、焦点距離（４．９ｍｍ程度）に、式（４）を用いて算出される値である１２２．５μｍ程度を加えた距離にほぼなるように設定する。

〔Ｄ−２〕第４実施形態にかかる光スイッチ装置の作用効果について
上述のごとく構成された、第４実施形態にかかる光スイッチ装置８００においては、ミラー４ｍの角度によって任意の一対のマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５が光学的に結合されているので、この光学的に結合された一対のマルチモード光ファイバ間相互で光が伝搬する。

たとえば、一対のマルチモード光ファイバ８１１−１，８１１−４が集光レンズ８２１−１，ミラー４ｍおよび８２１−４を介して光学的に結合されている場合には、マルチモード光ファイバ８１１−１から出射された光は、集光レンズ８２１−１，ミラー４ｍおよび集光レンズ８２１−４を介してマルチモード光ファイバ８２１−４に導かれ、マルチモード光ファイバ８１１−４から出射された光は、集光レンズ８２１−４，ミラー４ｍおよび集光レンズ８２１−１を介してマルチモード光ファイバ８２１−４に導かれる。

このとき、角度切り換え部８３０により、ミラー４ｍの反射面４１ｍの角度を上述のステップ毎に選択的に切り換えることにより、上述のごとき光学的に結合すべきマルチモード光ファイバの対を切り換えている。
特に、角度切り換え部８３０によるミラー４ｍの反射面４１ｍの角度を切り換えることにより、一本のマルチモード光ファイバ（例えばマルチモード光ファイバ８１１−１）を基準に、光学的に結合すべき対象となるマルチモード光ファイバを、他のマルチモード光ファイバ（マルチモード光ファイバ８１１−２〜８１１−５）のうちの一のマルチモード光ファイバを選択するようにすれば、１×Ｎ（この場合はＮ＝４）光スイッチとして動作させることができる。

このように、本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置８００によれば、集光レンズ８２１−１〜８２１−５とミラー４ｍとの間の距離について、集光レンズ８２１−１〜８２１−５の焦点距離ｆのほぼ２倍の距離を置くことができるので、集光レンズ８２１−１〜８２１−５とミラー４ｍとの間の距離を焦点距離ｆにほぼ一致するように集光レンズを配置した場合に比べて、設置可能な集光レンズの個数を増やすことができる。換言すれば、各ポートをなすマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５から出射される光の光軸８１２−１〜８１２−５間の相対角度を小さくすることができ、ポート数を増加させることができる効果が得られる。即ち、切り換えのために取り込むことができるマルチモード光ファイバの本数を増大させることができ、切換チャネル数が多いマルチモードファイバ対応光スイッチを実現できる効果を生ずる。

なお、上述の説明においては、ミラー４ｍの反射面４１ｍの角度切り換えによって、少なくとも一対のマルチモード光ファイバが光学的に結合されることに着目して説明したが、ミラー４ｍの反射面４１ｍの角度と、マルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５および集光レンズ８２１−１〜８２１−５の配置の関係によっては、複数対のマルチモード光ファイバを光学的に結合させることも、勿論可能である。

また、上述の第４実施形態においては、複数のマルチモード光ファイバとして５つのマルチモード光ファイバ８１１−１〜８１１−５をそなえた場合について詳述したが、５本以外の複数の本数のマルチモード光ファイバをそなえた光スイッチ装置として、任意の一対のマルチモード光ファイバを光学的に結合させるための構成を有することとしてもよい。

また、上述の第４実施形態にかかる光スイッチ装置を用いることにより、前述の図１３に示すようなＮ×Ｍ光スイッチを構成することも、勿論可能である。
〔Ｅ〕その他
本発明によれば、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔Ｆ〕付記
（付記１） 第１マルチモード光ファイバと、
コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、
焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、
前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、
前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置されたことを特徴とする、光ファイバ装置。

（付記２） 前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に、他の光学部材が介装されたことを特徴とする、付記１記載の光ファイバ装置。
（付記３） 該他の光学部材として、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について反射しうる反射部材がそなえられたことを特徴とする、付記２記載の光ファイバ装置。

（付記４） 該反射部材が、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーにより構成されたことを特徴とする、付記３記載の光ファイバ装置。
（付記５） 該他の光学部材として、
該分岐ミラーが、前記の第１又は第２集光レンズと、前記の第１又は第２集光レンズにおける光学的中心軸と該分岐ミラーにおける光反射面との交点と、の距離が、前記焦点距離のほぼ２倍の位置となるように配置されるとともに、
前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について該分岐ミラーで反射された光についての光路上に、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズとほぼ同一の焦点距離を有する第３集光レンズがそなえられ、
かつ、当該第３集光レンズの光学的中心軸と、該分岐ミラーで反射された光についての光学的中心軸と、が一致するように、且つ、該第１集光レンズにおける光学的中心軸と前記の分岐ミラーにおける光反射面との交点からの距離が前記焦点距離のほぼ２倍の位置となるように、該第３集光レンズが配置されたことを特徴とする、付記４記載の光ファイバ装置。

（付記６） 該他の光学部材として、前記の分岐ミラーおよび第３集光レンズとともに、該第３集光レンズについて該分岐ミラーが配置された側とは反対側において、コア半径ａおよび開口数ＮＡが前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバとほぼ同一の第３マルチモード光ファイバがそなえられ、
かつ、該第３マルチモード光ファイバが、該第３集光レンズに対して前記焦点距離から更に所定距離だけ離れて、且つ、当該第３マルチモード光ファイバの前記端面から光が出射された場合の光の中心軸が、該第３集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置されたことを特徴とする、付記５記載の光ファイバ装置。

（付記７） 該他の光学部材として、該分岐ミラーとともに、該分岐ミラーで反射された光を光電変換しうる光電変換素子が設けられたことを特徴とする、付記４記載の光ファイバ装置。
（付記８） 該他の光学部材として、前記の分岐ミラーおよび第３集光レンズとともに、該分岐ミラーで反射され該第３集光レンズを通過した光を光電変換しうる光電変換素子が設けられたことを特徴とする、付記５記載の光ファイバ装置。

（付記９） 該他の光学部材として、前記の分岐ミラー，第３集光レンズおよび第３マルチモード光ファイバとともに、該分岐ミラーで反射され該第３集光レンズを通過し該第３マルチモード光ファイバを伝搬した光について光電変換しうる光電変換素子が設けられたことを特徴とする、付記６記載の光ファイバ装置。
（付記１０） 該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記の第１および第２マルチモード光ファイバのコア半径ａ又は開口数ＮＡに依存する所定距離と、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項記載の光ファイバ装置。

（付記１１） 該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、付記１０記載の光ファイバ装置。

（付記１２） 該第１マルチモード光ファイバのコアの最外周から該第１マルチモード光ファイバの光学的中心軸側に向かって進む光線であって該第１マルチモード光ファイバの光学的中心軸に対する傾斜角が最も大きい光線が、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第１集光レンズの間にある該第１集光レンズのほぼ焦点の位置を通過するように、前記の第１集光レンズに対して該第１マルチモード光ファイバが配置され、
該第２マルチモード光ファイバのコアの最外周から該第２マルチモード光ファイバの光学的中心軸側に向かって進む光線であって該第２マルチモード光ファイバの光学的中心軸に対する傾斜角が最も大きい光線が、前記の第２マルチモード光ファイバおよび第２集光レンズの間にある該第２集光レンズのほぼ焦点の位置を通過するように、前記の第２集光レンズに対して該第２マルチモード光ファイバが配置されたことを特徴とする、付記１〜１１のいずれか記載の光ファイバ装置。

（付記１３） 該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離，該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離および該第３マルチモード光ファイバと該第３集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、付記６又は９記載の光ファイバ装置。

（付記１４） 第１マルチモード光ファイバと、
コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、
焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、
前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、
前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、
該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成されたことを特徴とする、光モニタ装置。

（付記１５） 切り換え元マルチモード光ファイバと、
コア半径ａおよび開口数ＮＡが該切り換え元マルチモード光ファイバとほぼ同一である複数の切り換え先マルチモード光ファイバと、
前記の切り換え元マルチモード光ファイバと、該複数の切り換え先マルチモード光ファイバのうちの一の切り換え先マルチモード光ファイバとが光学的に結合するように、該切り換え元マルチモード光ファイバを移動させうるアクチュエータと、をそなえ、
前記の切り換え元マルチモード光ファイバ又は切り換え先マルチモード光ファイバの少なくとも一方に、
第１マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、第１焦点距離としてほぼ同一の焦点距離を有する第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記第１焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成された、光モニタ装置が介装されたことを特徴とする、光スイッチ装置。

（付記１６） 該複数の切り換え先マルチモード光ファイバの端部が揃うように配置されるとともに、
該切り換え元マルチモード光ファイバにおける該切り換え先マルチモードファイバ側の端部を固定する基台をそなえ、
該アクチュエータが、該切り換え先マルチモードファイバの端部が揃う方向に沿って、該基台を通じて該切り換え元マルチモード光ファイバを移動させうるように構成され、
かつ、該基台に、
第２焦点距離としてほぼ同一の焦点距離を有する第３集光レンズおよび第４集光レンズが設けられ、
前記の切り換え元マルチモード光ファイバおよび該一の切り換え先マルチモード光ファイバが、前記の第３集光レンズおよび第４集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、
前記の第３集光レンズおよび第４集光レンズが、前記第２焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
該切り換え元マルチモード光ファイバが、第３集光レンズに対して前記第２焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該切り換え元マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第３集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
該一の切り換え先マルチモード光ファイバが、該第４集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、該一の切り換え先マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第４集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置されたことを特徴とする、付記１５記載の光スイッチ装置。

（付記１７） コア半径ａおよび開口数ＮＡがほぼ同一である複数のマルチモード光ファイバと、
該複数のマルチモード光ファイバそれぞれの端面に対向して配置された、焦点距離がほぼ同一の複数の集光レンズと、
該複数のマルチモード光ファイバから出射され対応する該集光レンズを通過した光を反射しうるとともに、該複数のマルチモード光ファイバのうちの少なくとも一対のマルチモード光ファイバを、対応する該集光レンズを介して光学的に結合しうる反射部材と、
前記光学的に結合されるマルチモード光ファイバ対を切り換えるべく、該反射部材の反射角度を切り換え設定しうる角度切り換え部と、をそなえ、
該複数の集光レンズと、該複数の集光レンズにおける光学的中心軸と該反射部材における光反射面との交点と、の距離が、それぞれ前記焦点距離のほぼ２倍の位置となるように、該反射部材および該複数の集光レンズが配置されるとともに、
前記光学的に結合される一対のマルチモード光ファイバにそれぞれ対応する該集光レンズが、該反射部材を介して光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
各マルチモード光ファイバが、当該マルチモード光ファイバの配置位置に対応する集光レンズに対して前記焦点距離から更に所定距離だけ離れて、且つ、当該マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、対応する該集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置されたことを特徴とする、光スイッチ装置。

（付記１８） 前記の複数のマルチモード光ファイバにそれぞれ対向する集光レンズが、前記焦点距離の２倍の長さを半径とする円弧上に配列されたことを特徴とする、付記１７記載の光スイッチ装置。
（付記１９） 各マルチモード光ファイバと、当該マルチモード光ファイバの配置位置に対応する集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、付記１７又は１８記載の光スイッチ装置。

本発明の第１実施形態にかかる光ファイバ装置を示す図である。 本発明の第１実施形態における第１，第２マルチモード光ファイバから出射された光ビームの軌跡に着目して示す図である。 本発明の第１実施形態における第１マルチモード光ファイバから出射された光ビームの軌跡に着目して示す図である。 本発明の第１実施形態における第１マルチモード光ファイバから出射された光ビームの軌跡に着目して示す図である。 本発明の第１実施形態におけるδの値と挿入損失との関係を示す。 本発明の第１実施形態におけるδに応じて、未結合モードに起因するSN比の変化の計算例を示す図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光ファイバ装置を示す図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光ファイバ装置を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる光ファイバ装置を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる１×Ｎ光スイッチ装置を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる１×Ｎ光スイッチ装置が解決する課題について説明するための図である。 本発明の第３実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置を示す図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。 （ａ），（ｂ）はともに従来技術を示す図である。 （ａ），（ｂ）はともに従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。 本発明が解決しようとする課題について説明するための図である。 本発明が解決しようとする課題について説明するための図である。

符号の説明

４ ハーフミラー（反射部材）
４ｍ ミラー（反射部材）
５ 光電変換素子
６，１１６ コントローラ
１１ 第１マルチモード光ファイバ
１１ａ，１２ａ 端面
１１ｃ，１２ｃ コア
１２ 第２マルチモード光ファイバ
１３ 第３マルチモード光ファイバ
２１ 第１集光レンズ
２１ｆ，２２ｆ 焦点
２２ 第２集光レンズ
２３ 第３集光レンズ
３０−１，３０−２，３０−５ 光学的中心軸
３０−３，３０−４，３０ｒ，３０−６ 光の中心軸
３１ａ〜３３ａ，３１ａ−１，３２ａ−１ 光ビーム
３１ｂ〜３３ｂ，３１ｂ−１，３２ｂ−１ 光ビーム
４１ 反射面
４１ａ 交点
４１ｘ 回転軸
８１，８２ インラインパワーモニタ
９１，９２，１１１〜１１３，１１２−１〜１１２−Ｎ，１９１，１９２，６５０，６６０ 光ファイバ
９１ｃ，９２ｃ，１１１ｃ，１１２ｃ コア
９３ 融着・延伸部分
９４Ａ，９４Ｂ 断面
１００ 光スイッチ
１０１，１０１ｍ，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ レンズ結合系
１０３ 付き合わせ結合系
１０４ 光ファイバカプラ
１０５ 光学系
１２１〜１２３，１２１´，１２２´，８２１−１〜８２１−５ 集光レンズ
１１１ｅ，１１２ｅ 端面
１１１ｓ，１１２ｓ シングルモード光ファイバ
１１３，１３３，１３４ 光ビーム
１１４ ハーフミラー
１１５ 光電変換装置
１１７，６７０，７３０，７３１，７３２ アクチュエータ
１９３ 損失となる光ビームの成分
２００，２００Ａ，３００，４００ 光ファイバ装置
５００，５００Ａ，５００Ｂ 光モニタ装置
６００ Ｎ×Ｍ光スイッチ装置
６１０−１〜６１０−Ｎ，６２０−１〜６２０−Ｍ 光モニタ部
６３０−１〜６３０−Ｎ １×Ｍ光スイッチ
６４０−１〜６４０−Ｍ １×Ｎ光スイッチ
７００，７００Ａ，８００ 光スイッチ装置
７１１ 切り換え元マルチモード光ファイバ
７１２−１〜７１２−Ｎ 切り換え先マルチモード光ファイバ
７２０ 光モニタ
７４０ 基台
７５１，７５２ レンズ
８１１−１〜８１１−５ マルチモード光ファイバ
８１２−１〜８１２−５ 光の中心軸
８２２−１〜８２２−５ 光学的中心軸
８３０ 角度切り換え部

Claims (4)

1. 第１マルチモード光ファイバと、
   コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、
   焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、
   前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、
   前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
   該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
   該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
   該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
   δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
   で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、光ファイバ装置。
2. 第１マルチモード光ファイバと、
   コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、
   焦点距離がほぼ同一の第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、
   前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、
   前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
   該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
   該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、
   該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
   δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
   で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致し、
   且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、
   該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成されたことを特徴とする、光モニタ装置。
3. 切り換え元マルチモード光ファイバと、
   コア半径ａおよび開口数ＮＡが該切り換え元マルチモード光ファイバとほぼ同一である複数の切り換え先マルチモード光ファイバと、
   前記の切り換え元マルチモード光ファイバと、該複数の切り換え先マルチモード光ファイバのうちの一の切り換え先マルチモード光ファイバとが光学的に結合するように、該切
   り換え元マルチモード光ファイバを移動させうるアクチュエータと、をそなえ、
   前記の切り換え元マルチモード光ファイバ又は切り換え先マルチモード光ファイバの少なくとも一方に、
   第１マルチモード光ファイバと、コア半径ａおよび開口数ＮＡが該第１マルチモード光ファイバとほぼ同一である第２マルチモード光ファイバと、第１焦点距離としてほぼ同一の焦点距離を有する第１集光レンズおよび第２集光レンズと、をそなえ、前記の第１マルチモード光ファイバおよび第２マルチモード光ファイバが、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズを介してそれぞれの端面間が光学的に結合され、前記の第１集光レンズおよび第２集光レンズが、前記第１焦点距離のほぼ４倍の距離だけ互いに離れ且つ光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバが、該第１集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第１マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第１集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第２マルチモード光ファイバが、該第２集光レンズに対して前記第１焦点距離よりも更に離れて、且つ、当該第２マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、該第２集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該第１マルチモード光ファイバと該第１集光レンズとの間の距離、および、該第２マルチモード光ファイバと該第２集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
   δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
   で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致し、且つ、前記の第１マルチモード光ファイバ又は第２マルチモード光ファイバからの入射光について一部を透過するとともに残りを反射により分岐させる光反射面をそなえた分岐ミラーが、前記の第１集光レンズと第２集光レンズとの間に介装されるとともに、該分岐ミラーで前記分岐された光をモニタする光モニタ部をそなえて構成された、光モニタ装置が介装されたことを特徴とする、光スイッチ装置。
4. コア半径ａおよび開口数ＮＡがほぼ同一である複数のマルチモード光ファイバと、
   該複数のマルチモード光ファイバそれぞれの端面に対向して配置された、焦点距離がほぼ同一の複数の集光レンズと、
   該複数のマルチモード光ファイバから出射され対応する該集光レンズを通過した光を反射しうるとともに、該複数のマルチモード光ファイバのうちの少なくとも一対のマルチモード光ファイバを、対応する該集光レンズを介して光学的に結合しうる反射部材と、
   前記光学的に結合されるマルチモード光ファイバ対を切り換えるべく、該反射部材の反射角度を切り換え設定しうる角度切り換え部と、をそなえ、
   該複数の集光レンズと、該複数の集光レンズにおける光学的中心軸と該反射部材における光反射面との交点と、の距離が、それぞれ前記焦点距離のほぼ２倍の位置となるように、該反射部材および該複数の集光レンズが配置されるとともに、
   前記光学的に結合される一対のマルチモード光ファイバにそれぞれ対応する該集光レンズが、該反射部材を介して光学的中心軸が互いにほぼ一致するように配置され、
   各マルチモード光ファイバが、当該マルチモード光ファイバの配置位置に対応する集光レンズに対して前記焦点距離から更に所定距離だけ離れて、且つ、当該マルチモード光ファイバから出射される光の中心軸が、対応する該集光レンズの光学的中心軸とほぼ一致するように配置され、該複数のマルチモード光ファイバの各々と、当該マルチモード光ファイバに対向する集光レンズとの間の距離が、前記のコア半径ａおよび開口数ＮＡを用いた式
   δ＝ａ／tan｛arcsin（ＮＡ）｝
   で表されるδと、前記焦点距離と、の和にほぼ一致することを特徴とする、光スイッチ装置。

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