JP4488306B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、光スイッチ、特に波長に応じて光を分離する方式の光スイッチに関するものである。

近年、１本の光ファイバ内に波長の異なる光信号を多重化して伝送する技術が実用化しつつある。例えば、特許文献１には、多重化された複数の光信号を、波長の異なる光信号毎に分離し、その後ミラーを用いてスイッチする構成例が開示されている。特許文献１に開示された構成では、まず、入力用の光ファイバである入力ポートから出射される光は、コリメータレンズであるマイクロレンズアレイで平行光に変換される。平行光は、分光用の回折グレーティングで反射される。反射された光は、結像レンズである第２レンズを透過する。これにより、入力ポートから出射された光は、異なる波長の光毎に空間的に分離される。そして、空間的に分離された光は、波長に応じてミラーアレイの異なるミラーに入射する。ミラーアレイは、反射面の角度が独立に制御可能な複数のミラーを備えている。ミラーに入射した光は、ミラーの角度に応じて偏向されて反射される。反射された光は、再び第２レンズを透過し、回折グレーティングに入射する。回折グレーティングで反射された光は、出力用の光ファイバである出力ポートに入射する。光信号は、ミラーの角度を変化させることで、所望の出力用の光ファイバに出力（スイッチ）される。

特開２００３−１０１４７９公報

しかしながら、ミラーの角度は、温度や湿度等の環境変化、経時変化等の影響で所定値とは異なってしまうことがある。ミラーの角度が所定値と異なると、入力用の光ファイバからの出射光を、所望の出力用の光ファイバに正確に入射させることができない。このような場合、入力用の光ファイバからの光が、出力用の光ファイバに正確に出力（スイッチ）されているか否かが分からない。このため、出力信号の損失が増大した状態になってしまうという問題を生ずる。また、所望の出力用の光ファイバとは異なる他の出力用の光ファイバに一部の光が入射すると、クロストークを発生してしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、環境変化、経時変化に影響されず、出力用の光ファイバに正確に出力（スイッチ）することが可能な、信頼性の高い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、本発明によれば、入力用の光ファイバと、出力用の光ファイバと、入力用の光ファイバと出力用の光ファイバとのそれぞれに対応して配置された複数のコリメータレンズと、入力用の光ファイバから入力されコリメータレンズを経由した入力光を波長に応じて空間的に分離する分光器と、分光器からの光を結像する結像レンズと、結像レンズにより結像された光を反射する複数のミラーからなるミラーアレイであって、個々のミラーの角度が電気信号により独立に制御可能なミラーアレイと、を有する光スイッチにおいて、出力用の光ファイバに接続され、出力用の光ファイバからの出力光の一部をモニタ光として取り出す光分岐器と、光分岐器により取り出されたモニタ光を分光器へ導くモニタ用光ファイバと、モニタ用光ファイバに対応して、配置されたモニタ用コリメータレンズと、モニタ用コリメータレンズを経由して、分光器により分光され、結像レンズにより結像されたモニタ光の波長毎の光量を検出する光検出器アレイと、光検出器アレイで検出された波長毎の光量に応じて、ミラーアレイの複数のミラーの角度を制御する電気制御回路と、有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、モニタ用光ファイバより分光器に向けて出射されるモニタ光の光軸と、入力用の光ファイバより分光器に向けて出射される入力光の光軸とが非平行となるように、モニタ用光ファイバの出射端面と入力用の光ファイバの出射端面とは相対的に傾い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、ミラーアレイと光検出器アレイとは、結像レンズの結像面であって、同一平面上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、電気制御回路は光検出器アレイの少なくとも１つの光検出器の検出波長の光の強度が一定になるように、検出波長の光を反射するミラーの角度を制御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、制御回路は光検出器アレイの少なくとも１つの光検出器の検出波長の光の強度が最大になるように、検出波長の光を反射するミラーの角度を制御することが望ましい。

本発明では、ミラーの角度を制御することで、第１の分光器で空間的に分離された光のうち所定の波長の光が、所望の出力用の光ファイバに入射するように構成されている。そして、光分岐部は、出力用の光ファイバからの光の一部を分岐して取り出す。分岐された光は、第２の分光器で波長に応じてさらに空間的に分離される。光検出器アレイは、この分離された光を検出する。光検出器アレイの検出結果は、出力用の光ファイバ内を伝播する光のうち、所定の波長の光の強度に対応している。ここで、光検出器アレイからの出力結果が所望の値となるように、ミラーの角度を制御する。このように、本発明では、光検出器アレイの検出結果に基づいて、ミラーの角度を制御できる。これにより、入力用の光ファイバからの出射光を、出力用の光ファイバに正確に出力（スイッチ）できる。従って、出力信号の損失を低減できる。また、所望の出力用の光ファイバへ光を入射させることができる。このため、クロストークを低減できる。このように、本発明によれば、出力用の光ファイバに正確に出力（スイッチ）することが可能な、信頼性の高い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及び参考例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例及び参考例により、この発明が限定されるものではない。

（参考例１）
図１は、本発明の参考例１に係る光スイッチ１００の概略構成を示す。光ファイバ１０１は、入力用の光ファイバ１０１ａと出力用の光ファイバ１０１ｂとを含む複数の光ファイバから構成されている。光ファイバ１０１の端面近傍には、コリメータレンズ１０２が配置されている。コリメータレンズ１０２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１０１ａから出射された光は、対応するコリメータレンズ１０２ａに入射する。コリメータレンズ１０２ａは、入射光を平行光に変換して出射する。コリメータレンズ１０２ａから出射された光は、グレーティング１０３に入射する。グレーティング１０３は、反射型の回折格子である。グレーティング１０３は、第１の分光器に対応する。グレーティング１０３で回折される光は、波長に応じて回折される角度が異なる。このため、入力用の光ファイバ１０１ａから出射された光は、グレーティング１０３により波長に応じて、空間的に分離される。ここで、入力用の光ファイバ１０１ａから出射された光にＮ個の波長の異なる光が多重化されている場合を考える。この場合、グレーティング１０３により回折された光は、角度が異なるＮ本の光に分離される。図１においては、説明の便宜のため、Ｎ本の光のうちｉ番目の光Ｒｉ（波長をλ_iとする）のみを示し、他の波長の光の図示は省略する。

グレーティング１０３で回折された光は、第１の結像レンズ１０４により、ミラーアレイ１０５に結像される。ミラーアレイ１０５は、一列に並んだ複数のミラーを備えている。このとき、異なる波長の光は、グレーティング１０３により、それぞれ異なる角度に回折される。このため、異なる波長の光は、ミラーアレイ１０５の異なるミラーに結像される。波長がλ_iの光Ｒｉは、ミラーアレイ１０５の複数のミラーのうちｉ番目のミラーに結像される。ミラーアレイ１０５の個々のミラーは、電気制御回路１１０からの電気信号により、角度が独立に制御される。角度が制御されたｉ番目のミラーにより、波長がλ_iの光Ｒｉは、出力用の光ファイバ１０１ｂに入射するように反射される。ミラーアレイ１０５からの反射光は、第１の結像レンズ１０４を再度透過する。次に、反射光は、グレーティング１０３で回折される。回折された反射光は、コリメータレンズ１０２ｂに入射する。コリメータレンズ１０２ｂは、出力用の光ファイバ１０１ｂに対応する位置に設けられている。コリメータレンズ１０２ｂは、入射した光を出力用の光ファイバ１０１ｂの端面に集光する。そして、集光された光は、光ファイバ１０１ｂに入射する。

ここで、複数の光ファイバ１０１の構成を詳しく説明する。入力用の光ファイバ１０１ａは１本のみである必要はなく、複数の光ファイバでも良い。同様に、出力用の光ファイバ１０１ｂは１本のみである必要はなく、複数の光ファイバでもよい。入力用の光ファイバでない他の光ファイバは、出力用の光ファイバとして用いることができる。また、図１において、光の進行方向を反転して、出力用の光ファイバ１０１ｂから入力用の光ファイバ１０１ａへ光を通すことも可能である。すなわち、入力用の光ファイバと出力用の光ファイバとは、それぞれ入力用の機能と出力用の機能との役割を交換することも可能である。

また、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度を変化させて、波長がλ_iの光を出力用の光ファイバ１０１ｂとは異なる他の出力用の光ファイバに向けて反射することも可能である。このように、波長がλ_iの光の出力先の出力用の光ファイバを切り替えることが可能である。

さらに、図示しないが、波長がλ_iとは異なる波長領域の光、例えばＮ本の光のうちｊ（≠ｉ）番目の光（波長をλ_jとする）は、ミラーアレイ１０５のｊ番目のミラーに結像される。電気制御回路１１０からの電気信号により、ｊ番目のミラーの角度が制御される。これにより、波長がλ_jの光は、ｊ番目のミラーにより、光ファイバ１０１ｂを含む出力用の複数の光ファイバのうちのいずれか１つの光ファイバに向けて反射される。

また、光ファイバ１０１ａとは異なる他の光ファイバを入力用の光ファイバとして用いることもできる。このときの、光の振る舞い等の動作は、上述した光ファイバ１０１ａの場合と同様である。このように、複数の光ファイバ１０１のいずれの光ファイバも同等に入力用の光ファイバとして用いることができる。このため、入力用の光ファイバは複数あってもよい。

さらに光スイッチ１００の説明を続ける。出力用の光ファイバ１０１ｂには光分岐器１０６が接続されている。光分岐器１０６は、出力用の光ファイバ１０１ｂからの出力光の一部の光、例えば出力光の全強度の１０％程度の光を分岐して取り出す。取り出された一部の出力光は、モニタ用光ファイバ１０７により導かれた後、モニタ用光ファイバ１０７端から出射される。出射された光は、モニタ用コリメータレンズ１０８により平行光に変換される。モニタ用コリメータレンズ１０８からの光は、グレーティング１０３で回折される。グレーティング１０３は、第２の分光器に対応する。回折された光は、光検出器アレイ１０９で検出される。

このように、グレーティング１０３は、第１の分光器の機能と第２の分光器の機能とを兼用する。第１の分光器と第２の分光器とを同一とすることで、分光器は１つで済む。この結果、光スイッチ１００の装置の小型化が可能となる。もちろん、第２の分光器を別に用意してもよいことは言うまでもない。第１の分光器と第２の分光器とが別の場合、及び同一の場合のいずれの場合でも、後述する得られる効果は同じである。

上述したように、波長がλ_iの光やλ_jの光が、出力用の光ファイバ１０１ｂに入射される。このため、出力用の光ファイバ１０１ｂには複数の波長の光が多重化されている。もちろん、波長がλ_iの光とλ_jの光に限定されるものではない。入力用の光ファイバ１０１ａから出射されたＮ個の波長の異なる光のうち、ｋ個（０≦ｋ≦Ｎ）の波長の光が、ミラーアレイ１０５のうちのｋ個の異なるミラーで出力用の光ファイバ１０１ｂに向けて反射されるとする。このとき、出力用の光ファイバ１０１ｂにはｋ個の波長の光が多重化されていることになる。

入力用の光ファイバが複数ある場合でも、Ｍ個（複数の入力用の光ファイバから出射される異なる波長の数の合計をＭとする）の波長の異なる光のうち、ｍ個（０≦ｍ≦Ｍ）の波長の光が、ミラーアレイ１０５のうちのｍ個の異なるミラーで出力用の光ファイバ１０１ｂに向けて反射されるとする。このとき、出力用の光ファイバ１０１ｂにはｍ個の波長の光が多重化されていることになる。

光分岐器１０６で取り出され、モニタ用光ファイバ１０７により導かれる出力光の一部にも複数の波長の光が多重化されている。このため、モニタ用コリメータレンズ１０８を通してグレーティング１０３で回折される光は、波長によって異なる角度に分離される。波長がλ_iの光は、光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器により検出される。波長がλ_jの光は、光検出器アレイ１０９のｊ番目の光検出器により検出される。

光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器は、波長がλ_iの光を検出する。波長λ_iは、検出波長に対応する。波長がλ_iの光は、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーで反射されている。従って、光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力が変化するとミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度が変化していることがわかる。ミラーの角度の変化は、温度や湿度の環境変化に起因するものや、長期的な経時変化に起因するものがありうる。これらの変化があっても信頼性の高い光スイッチを実現するためには、ミラーの偏向角の変化を知ることは重要である。

光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力（＝光の強度）を電気制御回路１１０にフィードバックして、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。これにより、光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力を長期にわたって一定に保つことが可能である。環境変化や経時変化に影響されることなく、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度を長期にわたって適切な角度に保ち、出力用の光ファイバ１０１ｂに長期にわたって一定の安定した強度の波長がλ_iの光を出力できる。波長がλ_jの光についても同様に長期にわたって一定の安定した強度で出力することが可能である。波長はλ_iとλ_jに限定されるものではなく、他の波長の光でも同じである。出力用の光ファイバは１０１ｂに限定されるものではなく、他の出力用の光ファイバであってもよい。

また、光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力（＝光の強度）を電気制御回路１１０にフィードバックして、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。これにより、光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力を長期にわたって最大に保つことも可能である。環境変化や経時変化に影響されることなく、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度を長期にわたって適切な角度に保ち、出力用の光ファイバ１０１ｂに長期にわたって常に最大の強度の波長λ_iの光を出力できる。波長λ_jの光についても同様に長期にわたって最大の強度で出力することが可能である。波長はλ_iとλ_jに限定されるものではなく、他の波長の光でも同じである。出力用の光ファイバは１０１ｂに限定されるものではなく、他の出力用の光ファイバであってもよい。

光検出器アレイ１０９のｉ番目の光検出器の出力を長期にわたって最大に保つときは、いわゆる山登り制御法により、ｉ番目の光検出器の出力の最大値を見つけることができる。また、ｉ番目の光検出器の出力を一定値に保つときは、例えば、最大値よりも小さい任意の値で一定に保つことができる。このとき、光スイッチ１００は、アッテネータとしての機能を果たす。

また、本参考例では、上述したように、出力用の光ファイバ１０１ｂからの出力光の一部の光、例えば出力光の全強度の１０％程度の光を分岐して取り出している。このため、出力用の光ファイバ１０１ｂに入射した光の強度を正確に検出できる。ここで、例えば、グレーティング１０３により回折された光のうち、光スイッチに用いない他の回折次数の光をモニタする構成も考えられる。しかしながら、このような構成では、モニタした結果にグレーティングの回折効率が影響してしまう。このため、出力用の光ファイバ１０１ｂに入射した光の強度を正確に検出することは困難である。

（参考例２）
図２は、本発明の参考例２に係る光スイッチ２００の概略構成を示す。上記参考例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。本参考例では、２本の出力用の光ファイバ１０１ｂ、１０１ｃが設けられている。そして、出力用の光ファイバ１０１ｂには、光分岐器１０６ｂが接続されている。出力用の光ファイバ１０１ｃには、光分岐器１０６ｃが接続されている。光分岐器１０６ｂ、１０６ｃで取り出された一部の出力光は、それぞれモニタ用光ファイバ１０７ｂ、１０７ｃで導かれる。モニタ用光ファイバ１０７ｂ、１０７ｃから出射された光は、それぞれモニタ用コリメータレンズ１０８ｂ、１０８ｃで平行光に変換される。モニタ用コリメータレンズ１０８ｂ、１０８ｃからの出射光は、グレーティング１０３で回折される。回折された光は、第２の集光レンズ２０４により、光検出器アレイ２０９に結像される。

異なる波長の光は、グレーティング１０３で異なる角度に回折される。このため、異なる波長の光は、第２の結像レンズ２０４により光検出器アレイ２０９の異なる光検出器に結像される。

モニタ用光ファイバ１０７ｂ、１０７ｃのどちらから出射された光か否かに関わらず、波長が決まれば結像位置が決まる。このため、モニタ用光ファイバ１０１ｂ、１０１ｃのように複数の出力用ファイバからの出力光をひとつの光検出器アレイ２０９で検出できる。この結果、光検出器アレイの数を減らすことができる。

図５−１は、光検出器アレイ２０９の概略構成を示す。光検出器２０９は、複数の光検出器２０９ａ１、２０９ａ２、・・・２０９ａｉ、・・・、２０９ａＮが一列に並んでいる。第２の結像レンズ２０４により、光スポット２１１ｉ、２１１ｊが光検出器に結像される。第２の結像レンズ２０４で結像されているため、光スポットの径は小さくなる。この結果、光検出器アレイ２０９は、参考例１の光検出器アレイ１０９に比較して、小型にすることができる。

参考例１と同様に、光検出器アレイ２０９の例えばｉ番目の光検出器の出力より、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度の変化を知ることができる。また、ｉ番目の光検出器の出力を電気制御回路１１０にフィードバックして、ｉ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。この結果、出力用の光ファイバに出力されるｉ番目の波長の光の強度を一定または最大に保つことができる。

（実施例１）
図３、図４は、本発明の実施例１に係る光スイッチ３００の概略構成を示す。図３は、上面（ｘｚ面）から見た構成、図４は側面（ｙｚ面）から見た構成をそれぞれ示す。また、図５−２は、光ファイバの端面の構成を示す図である。なお、上記参考例１または参考例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。

第１の結像レンズ３０４は、参考例２で説明した第２の結像レンズの機能も兼用している。リレーレンズ３０１は、第１の結像レンズ（＝第２の結像レンズ）３０４と組み合わされてリレー光学系を形成している。リレー光学系は、複数のコリメータレンズ１０２とグレーティング１０３との間の光路内に配置される。このように、本実施例は、リレーレンズ３０１と第１の結像レンズ３０４とから構成されるリレー光学系を、複数のコリメータレンズ１０２とグレーティング１０３との間の光路内に設けている点が参考例２と異なる。その他の構成、即ち入力用の光ファイバ１０１ａから出射された光が、出力用の光ファイバ１０１ｂに入射されるまでの構成は、参考例１または参考例２と同様である。

リレー光学系を設けることで、グレーティング１０３に入射する光のビーム径を変更することができる。ビーム径を大きくしてから第１の結像レンズ３０４で結像すると、結像された光のスポットは小さく絞られる。この結果、ミラーアレイ１０５のミラーを小さくすることができる。ミラーアレイ１０５が小さいと、ミラーアレイ１０５にはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いたミラーアレイを用いることができる。この結果、光スイッチ３００の装置が小型化できる。

また、モニタ用光ファイバ１０７から出射される光は、光検出器アレイ２０９で検出される。参考例２と異なり、第２の結像レンズは、第１の結像レンズと兼用されている。この結果、結像レンズを１つのレンズで兼用することにより、光スイッチ３００の装置が小型化できる。

モニタ用光ファイバ１０７から出射された光は、モニタ用コリメータレンズ１０８で平行光に変換される。モニタ用コリメータレンズ１０８からの光は、リレーレンズ３０１と第１の結像レンズ３０４とからなるリレー光学系を透過する。リレー光学系からの光は、グレーティング１０３で回折される。回折された光は、第１の結像レンズ３０４で光検出器アレイ２０９上に結像される。

ここで、図５−２に示すように、１本のモニタ用光ファイバ１０７の近傍に、一列の光ファイバ１０１が配置されている。

図４に戻って説明を続ける。モニタ用光ファイバ１０７の端面と、入力用の光ファイバ１０１ａの端面とは傾いて配置されている。これにより、モニタ用光ファイバ１０７から出射される光の光軸と、入力用の光ファイバ１０１ａから出射される光の光軸とは非平行である。光軸どうしが非平行であるため、結像レンズ３０４で結像される入力用の光ファイバ１０１ａからの光はミラーアレイ１０５上に結像され、モニタ用光ファイバ１０７からの光は光検出器アレイ２０９上に結像される。この結果、光検出器アレイ２０９とミラーアレイ１０５とを空間的に干渉しあうことなく配置することができる効果がある。

また、入力用の光ファイバ１０１ａからの光と、モニタ用光ファイバ１０７からの光とは同一平面上に結像される。このため、ミラーアレイ１０５と光検出器アレイ２０９とは同一平面上に配置できる。例えば、１つの枠体内の同一平面上にミラーアレイ１０５と光検出器アレイ２０９とを配置できる。この結果、組立調整が容易になる。また、結像面、即ち点光源と共役な面に配置するので、光検出器アレイ２０９を小型にできる。

さらに、図６に示すように、グレーティング１０３で回折された光を、ミラー３０２で反射させて光路を折り曲げる構成とすることもできる。ミラー３０２で反射された光は、レンズ３０３により、光検出器アレイ２０９上に再結像される。この構成では、ミラーアレイ１０５と光検出器アレイ２０９とを空間的に離すことができる。この結果、ミラーアレイ１０５や光検出器アレイ２０９の駆動回路、制御回路等の周辺機器の配置が容易となる。

本実施例では、参考例１と同様に、光検出器アレイ２０９の例えばｉ番目の光検出器の出力に基づいて、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度の変化を知ることができる。

また、ｉ番目の光検出器の出力を電気制御回路１１０にフィードバックして、ｉ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。これにより、出力用の光ファイバに出力されるｉ番目の波長の光の強度を一定または最大に保つことができる。

（実施例１の変形例）
図７は、本実施例の変形例に係る光スイッチ４００を側面（ｙｚ面）からみた構成を示す。参考例２と同様に、２本の出力用の光ファイバからの出力光の一部を、それぞれ２本のモニタ用光ファイバ１０７ｂ、１０７ｃで導く。理解の容易のため図７では光軸上の光線のみを図示し、その他の光線の図示は省略する。モニタ用光ファイバ１０７ｂ、１０７ｃから出射された光は、それぞれモニタ用コリメータレンズ１０８ｂ、１０８ｃで平行光に変換される。変換された平行光は、リレーレンズ３０１と第１の結像レンズ３０４とからなるリレー光学系を透過する。リレー光学系からの光は、グレーティング１０３で回折される。回折された光は、第１の結像レンズ３０４で光検出器アレイ３０９上に結像される。

図８−１は、光検出器アレイ３０９の構成を示す。光検出器アレイ３０９は、２列の光検出器アレイ３０９ｂ、３０９ｃを備えている。モニタ用光ファイバ１０７ｂから出射された光は、グレーティング１０３により波長に応じて空間的に分離される。そして、モニタ用光ファイバ１０７ｂからの光に含まれる波長に対応する検出器３０９ｂ１・・・，３０９ｂｉ，・・・，３０９ｂＮに結像される。同様に、モニタ用光ファイバ１０７ｃから出射された光は、グレーティング１０３で波長に応じて空間的に分離される。そして、モニタ用光ファイバ１０７ｃからの光に含まれる波長に対応する検出器３０９ｃ１・・・，３０９ｃｉ，・・・，３０９ｃＮに結像される。

本変形例では、光ファイバ１０１ａからの光は、ミラーアレイ１０５上に結像する。また、光ファイバ１０７ｂからの光は、光検出器アレイ３０９ｂ上に結像する。さらに、光ファイバ１０７ｃからの光は、光検出器アレイ３０９ｃ上に結像する。このように、光ファイバ１０１ａ、１０７ｂ、１０７ｃから出射される光が、それぞれ異なる位置に結像する。この理由は、それぞれの光ファイバの端面が傾いており、光ファイバ１０１ａ、１０７ｂ、１０７ｃから出射される光の光軸が、それぞれ非平行であるためである。光ファイバ１０１ａ、１０７ｂ、１０７ｃから出射される光は、グレーティング１０３で波長に応じて光が分離される方向と９０度異なる方向に、それぞれ傾いている。即ち、光ファイバ１０１ａ、１０７ｂ、１０７ｃから出射される光の光軸は、グレーティング１０３が回折する方向（ｘｚ面内の方向）に対して略直交する方向（ｙｚ面内の方向）において非平行となるように傾いている。この結果、ミラーアレイ１０５と、光検出器アレイ３０９ｂ、光検出器アレイ３０９ｃとがお互いに空間的に干渉しない効果がある。

波長がｉ番目の光スポット２１１ｉは、モニタ用光ファイバ１０７ｃから出射された光である。図８−１に示すように、光スポット２１１ｉは、光検出器アレイ３０９ｃのｉ番目の光検出器３０９ｃｉ上に結像されている。また、波長がｊ番目の光スポット２１１ｊは、モニタ用光ファイバ１０７ｂから出射された光である。光スポット２１１ｊは、光検出器アレイ３０９ｂのｊ番目の光検出器３０９ｂｊ上に結像されている。

光検出器アレイ３０９ｃのｉ番目の光検出器３０９ｃｉの出力より、ミラーアレイ１０５のｉ番目のミラーの角度、特に出力用の光ファイバ１０１ｃへ向けて光を反射する時の角度の変化を知ることができる。同様に、光検出器アレイ３０９ｂのｊ番目の光検出器の出力より、ミラーアレイ１０５のｊ番目のミラーの角度、特に出力用の光ファイバ１０１ｂへ向けて光を反射する時の角度の変化を知ることができる。これにより、出力用の光ファイバごとに、ミラーの角度の変化を知ることができる。このため、所望の出力用の光ファイバへ光を正確に入射させることができる。この結果、クロストークを低減できる。

また、光検出器３０９ｃのｉ番目の光検出器３０９ｃｉの出力を、電気制御回路１１０にフィードバックして、ｉ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。これにより、出力用の光ファイバ１０１ｃに出力されるｉ番目の波長の光の強度を一定または最大に保つことができる。光検出器３０９ｂのｊ番目の光検出器３０９ｂｊの出力を電気制御回路１１０にフィードバックして、ｊ番目のミラーの角度を電気信号で制御する。これにより、出力用の光ファイバ１０１ｂに出力されるｊ番目の波長の光の強度を一定または最大に保つことができる。このように、出力用の光ファイバごとに、ミラーの角度を電気制御して、出力される光の強度を一定または最大に保つことができる。本変形例では、光検出器アレイを複数用いることで複数の出力用の光ファイバごとにミラーの角度を制御できる。なお、出力用の光ファイバは２本である必要はなく、３本以上あってもよい。

（参考例３）
図８−２は、本発明の参考例３に係る光スイッチの光検出器近傍の構成を示す。本参考例は、実施例１の変形例の構成に加えて、さらに図８−２に示すように、光検出器３０９
の出力を復調回路４０１に接続している。復調回路４０１は、光検出器３０９で検出した光信号を電気信号に復調する。復調された電気信号の劣化、例えば、通信信号のエラーレートの増加やＳ／Ｎ比の低下を検出することにより、ミラーの角度の変化がより高感度で検出可能となる。なお、復調するための復調回路は複数の光検出器に設けてもよい。

上述したように、本発明に係る光スイッチは、例えばアッテネータとして用いることもできる。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をとることができる。

以上のように、本発明に係る光スイッチは、出力用の光ファイバに正確に出力（スイッチ）するための光スイッチに適している。

参考例１に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 参考例２に係る光スイッチの概略構成を示す図である。 実施例１に係る光スイッチの上面構成を示す図である。 実施例１に係る光スイッチの側面構成を示す図である。 参考例２の光検出器の構成を示す図である。 実施例１の光ファイバの端面を示す図である。 実施例１に係る光スイッチの他の構成を示す図である。 実施例１の変形例に係る光スイッチの側面構成を示す図である。 実施例１の変形例における光検出器の構成を示す図である。 参考例３における光検出器近傍の構成を示す図である。

１００ 光スイッチ
１０１ 光ファイバ
１０１ａ 入力用の光ファイバ
１０１ｂ、１０１ｃ 出力用の光ファイバ
１０２、１０２ａ、１０２ｂ コリメータレンズ
１０３ グレーティング
１０４ 第１の結像レンズ
１０５ ミラーアレイ
１０６、１０６ｂ、１０６ｃ 光分岐器
１０７、１０７ｂ、１０７ｃ モニタ用光ファイバ
１０８、１０８ｂ、１０８ｃ モニタ用コリメータレンズ
１０９ 光検出器アレイ
１１０ 電気制御回路
２００ 光スイッチ
２０４ 第２の結像レンズ
２０９ 光検出器アレイ
２０９ａ１〜２０９ａＮ 光検出器
２１１ｉ、２１１ｊ 光スポット
３００ 光スイッチ
３０１ リレーレンズ
３０２ ミラー
３０３ レンズ
３０４ 結像レンズ
３０９ 光検出器アレイ
３０９ｂ１〜３０９ｂＮ、３０９ｃ１〜３０９ｃＮ 光検出器
４００ 光スイッチ
４０１ 復調回路

Claims (5)

1. 入力用の光ファイバと、
   出力用の光ファイバと、
   前記入力用の光ファイバと前記出力用の光ファイバとのそれぞれに対応して配置された
   複数のコリメータレンズと、
   前記入力用の光ファイバから入力され前記コリメータレンズを経由した入力光を波長に応じて空間的に分離する分光器と、
   前記分光器からの光を結像する結像レンズと、
   前記結像レンズにより結像された光を反射する複数のミラーからなるミラーアレイであって、個々のミラーの角度が電気信号により独立に制御可能なミラーアレイと、
   を有する光スイッチにおいて、
   前記出力用の光ファイバに接続され、前記出力用の光ファイバからの出力光の一部をモニタ光として取り出す光分岐器と、
   前記光分岐器により取り出された前記モニタ光を前記分光器へ導くモニタ用光ファイバと、
   前記モニタ用光ファイバに対応して、配置されたモニタ用コリメータレンズと、
   前記モニタ用コリメータレンズを経由して、前記分光器により分光され、前記結像レンズにより結像された前記モニタ光の波長毎の光量を検出する光検出器アレイと、
   前記光検出器アレイで検出された波長毎の光量に応じて、前記ミラーアレイの複数のミラーの角度を制御する電気制御回路と、
   を有することを特徴とする光スイッチ。
2. 請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記モニタ用光ファイバより前記分光器に向けて出射される前記モニタ光の光軸と、前記入力用の光ファイバより前記分光器に向けて出射される前記入力光の光軸とが非平行となるように、前記モニタ用光ファイバの出射端面と前記入力用の光ファイバの出射端面とは相対的に傾いてい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、前記ミラーアレイと前記光検出器アレイとは、前記結像レンズの結像面であって、同一平面上に配置されていることを特徴とする光スイッチ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光スイッチにおいて、前記電気制御回路は前記光検出器アレイの少なくとも１つの光検出器の検出波長の光の強度が一定になるように、前記検出波長の光を反射する前記ミラーの角度を制御することを特徴とする光スイッチ。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光スイッチにおいて、前記制御回路は前記光検出器アレイの少なくとも１つの光検出器の検出波長の光の強度が最大になるように、前記検出波長の光を反射する前記ミラーの角度を制御することを特徴とする光スイッチ。

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