JPH0618941A - 空間光配線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ｎ対ｎの接続切り替えを行う実用的な空間光
配線装置を提供すること。 【構成】 第１のホログラム素子１３によって、第１の
レンズアレイ１２から出射された光ビームを接続対象と
なる出力光ファイバアレイ１６が位置する方向に制御
し、さらに第２のホログラム素子１４によって第１のホ
ログラム素子１３から入射した光ビームの方向を出力光
ファイバアレイに結合する第２のレンズアレイ１５の光
軸方向に一致するように制御する。 【効果】 入力光ファイバアレイのアレイ数が増えて
も、入力光ファイバの位置によらず高効率で光ビームを
結合でき、大規模なｎ対ｎの空間光配線装置を容易に構
成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光交換機や光情報処理
装置に用いられる空間光配線装置に関するものであり、
特に、書換え可能なホログラム素子を用いた空間光配線
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光交換機や光情報装置の、高密度でフレ
キシブルな光配線の実現を目的として、書換え可能なホ
ログラムを用い、入出力光ファイバアレイ間の接続切り
替えを行う空間光配線装置が提案されている。図２は、
従来の空間光配線装置の一例を示す構成図である。図に
おいて、１０１は入力光ファイバアレイ、１０２は入力
光ファイバアレイ１０１から出射される光ビームを平行
光とするレンズアレイ、１０３はレンズアレイ１０２か
ら出射された光ビームの方向を制御する書換え可能なホ
ログラム素子、１０５はホログラム素子１０３から出射
された光ビームを出力光ファイバアレイ１０６に結合す
るレンズ、１０７はホログラム素子１０３を書換えるた
めの駆動装置である。書換え可能なホログラム素子１０
３としては、例えば液晶ホログラム素子が用いられる。

【０００３】前述の構成によれば、入力光ファイバアレ
イ１０１の各光ファイバから出射光はレンズアレイ１０
２によって平行光として出射され、さらにホログラム素
子１０３によってその光ビームの方向が所定方向に制御
される。この後、レンズ１０５によって出力光ファイバ
アレイ１０６の所定の光ファイバの端面に結合される。
従って、ホログラム素子１０３によって光ビーム方向を
制御することによって入力光ファイバアレイ１０１から
の出射光を出力光ファイバアレイ１０６の任意の光ファ
イバに入射させることができ、空間光配線を実現でき
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示すような従来の構成では、ｎ対ｎの接続切り替えを行
う実用的な空間光配線装置を構成するには、光ビームの
光ファイバアレイへの結合において以下のような問題が
ある。

【０００５】即ち、光ファイバの径は、シングルモード
ファイバでは５μｍ程度、マルチモードファイバでも５
０μｍ程度と小さい。このため、図２に示すような結合
のためのレンズ１０５が必要となる。しかし、レンズの
焦点距離ｆが長くなると、回折により集光径（集光可能
な最小のスポット径）が大きくなってしまう。例えば、
ビーム径Ｄが１ｍｍの時、マルチモードファイバの径５
０μｍに絞るためには、焦点距離ｆは６０ｍｍ以下とし
なければならない（集光径＝４（λ／π）ｆ／Ｄ、λは
光の波長）。焦点距離ｆを６０ｍｍとした場合、ビーム
径１ｍｍを考慮すると、隣接した光ファイバから入射す
る光の角度差が１度程度必要となる。マルチモードファ
イバへの受光角（斜入射でも結合出来る範囲）は数度で
あるため、マルチモードファイバの場合には、さらに焦
点距離ｆが短くなる上、受光角が小さくなるため、２本
以上の光ファイバからの結合は不可能である。

【０００６】また、光ファイバに光ビームを結合する別
の方法として、図３に示すように、出力光ファイバ１１
６の前に、レンズアレイ１１５を配置する方法が考えら
れる。この場合、レンズアレイ１１５の中の特定のレン
ズに入射する光ビームの方向が入力光ファイバによって
異なり、この角度差θによって集光位置がずれる。その
ずれ量Δは、レンズの焦点距離をｆとすると、Δ＝ｆ・
θ（ｒａｄ．）で与えられる。ビーム径Ｄが１ｍｍの場
合、マルチモードファイバではｆ＝２．５ｍｍ程度（ｆ
＝Ｄ／２ＮＡ：ＮＡはファイバのＮＡ）であるから、角
度差θが１度程度（１／５０ｒａｄ．／程度）でも、ず
れ量Δは５０μｍとなる。従って、角度差θを大きくす
ることができないため、大規模な空間光配線装置の構成
が困難である。また、シングルモードファイバを用いた
場合には、光ファイバ径はさらに小さくなるため、結合
はさらに困難となる。

【０００７】このように、上記いずれの方法でも、従来
の書換え可能なホログラム素子を用いた空間光配線装置
では、ｎ対ｎの接続切り替えを行なう実用的な空間光配
線装置を構成することが非常に困難であるという問題が
あった。

【０００８】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、ｎ対
ｎの接続切り替えを行う実用的な空間光配線装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、複数の入力光ファイバから
なる入力光ファイバアレイと、複数の出力光ファイバか
らなる出力光ファイバアレイとを備え、前記入力光ファ
イバからの出射光を、任意の前記出力光ファイバに入射
する空間光配線装置において、 前記入力光ファイバア
レイからの出射光をコリメトする第１のレンズアレイ
と、該第１のレンズアレイから出射される光ビームの方
向を制御する第１のホログラム素子と、該第１のホログ
ラム素子から出射される光ビームの方向を制御する第２
のホログラム素子と、該第２のホログラム素子から出射
される光ビームを前記出力光ファイバアレイに結合する
第２のレンズアレイと、前記第１及び第２のホログラム
素子を駆動する駆動装置とを設けた空間光配線装置を提
案する。

【００１０】また、請求項２では、請求項１記載の空間
光配線装置において、前記第１のレンズアレイから出射
された光ビームが前記第１のレンズアレイと第２のレン
ズアレイの中央付近で絞りこまれ、両レンズアレイの位
置でほぼ同じビーム径となるように、前記第１及び第２
のレンズアレイが配置されている空間光配線装置を提案
する。

【００１１】また、請求項３では、請求項１又は２記載
の空間光配線装置において、前記第２のホログラム素子
は、前記第１のホログラム素子を直進して通過した光線
が、直接照射されない位置に配置されている空間光配線
装置を提案する。

【００１２】また、請求項４では、請求項１、２又は３
記載の空間光配線装置において、前記第１のホログラム
素子と前記第２のホログラム素子の間の光路上に、少な
くとも１枚のミラーが設置されている空間光配線装置を
提案する。

【００１３】また、請求項５では、請求項４記載の空間
光配線装置において、前記ミラーは、前記第１のホログ
ラム素子により制御された光ビームが再び第１のホログ
ラム素子を通過するように配置されており、前記第１及
び第２のホログラム素子を１枚のホログラム素子で兼用
すると共に、前記第１及び第２のレンズアレイを１つの
レンズアレイで兼用し、さらに入力光ファイバアレイと
出力光ファイバアレイを１つの光ファイバアレイで兼用
した構成からなる空間光配線装置を提案する。

【００１４】また、請求項６では、請求項１、２、３、
４又は５記載の空間光配線装置において、前記入力光フ
ァイバアレイに代えてレーザ光源アレイを用いた空間光
配線装置を提案する。

【００１５】さらに、請求項７では、請求項１、２、
３、４、５又は６記載の空間光配線装置において、前記
出力ファイバアレイに代えて受光素子アレイを用いた空
間光配線装置を提案する。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１によれば、第１のホログラム
素子によって、第１のレンズアレイから出射された光ビ
ームは、接続対象となる出力光ファイバアレイが位置す
る方向に制御され、さらに第２のホログラム素子によっ
て前記第１のホログラム素子から入射した光ビームの方
向は、前記出力光ファイバアレイに結合する第２のレン
ズアレイの光軸方向に一致するように制御される。これ
により、入力光ファイバによらず第２のレンズアレイに
よる集光位置が一定とされる。このため、入力光ファイ
バアレイのアレイ数が増えても、入力光ファイバの位置
によらず高効率で結合できる。また、第２のホログラム
に入る光ビーム位置が多少ずれたとしても、光ビーム方
向が第２のレンズアレイの光軸方向に一致しているか
ら、集光位置はずれない。さらに、光源からの光ビーム
の方向ばらつきが多少有ったとしても、結合レンズの焦
点距離が短く、集光位置のずれも小さくなる。このた
め、光ビームの結合トレランスも高くなる。

【００１７】また、請求項２によれば、光ビームが第１
のレンズアレイと第２のレンズアレイの中央付近で絞り
こまれ、両レンズアレイの位置でほぼ同じビーム径とな
るように、前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレ
イが配置されている。これにより、光ビームの回折拡が
りの影響が緩和され、細いビーム径で遠くまで光ビーム
を送ることができるようになる。

【００１８】また、請求項３によれば、ホログラム素子
が不完全で、０次光（直進光）が完全に０とならない場
合においても、第１のホログラム素子を直進して通過し
た０次光は第２のホログラム素子に直接照射されること
がない。

【００１９】また、請求項４によれば、第１のホログラ
ム素子から出射された光ビームはミラーを介して第２の
ホログラム素子に入射される。

【００２０】また、請求項５によれば、第１のホログラ
ム素子により制御された光ビームは、ミラーによって反
射された後、再び前記第１のホログラム素子に入射され
る。これにより、前記第１及び第２のホログラム素子を
１枚のホログラム素子で、また第１のレンズアレイと第
２のレンズアレイを１つのレンズアレイでそれぞれ兼用
することができると共に、入力光ファイバアレイと出力
光ファイバアレイを１つの光ファイバアレイで兼用する
ことができる。

【００２１】また、請求項６によれば、入力光ファイバ
アレイがレーザ光源アレイに置き換えられる。

【００２２】さらに請求項７によれば、出力光ファイバ
アレイが受光素子アレイに置き換えられる。

【００２３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の第１の実施例を示すである。図に
おいて、１１は入力光ファイバアレイ、１２は入力光フ
ァイバアレイ１１から出射される光ビームを平行光とす
る第１のレンズアレイ、１３は第１のレンズアレイ１２
から出射された光ビームの方向を制御する書換え可能な
第１のホログラム素子、１４は第１のホログラム素子１
３から出射された光ビームを入射し、その出射方向を制
御する書換可能な第２のホログラム素子、１５は第２の
ホログラム素子１４から出射された光ビームを出力光フ
ァイバアレイ１６に結合する第２のレンズアレイ、１７
は第１及び第２のホログラム素子１３，１４を書換える
ための駆動装置である。

【００２４】入力光ファイバ１１からの出射光は、第１
のレンズアレイ１２により平行な光ビームとされ、第１
のホログラム素子１３に照射される。ホログラム素子１
３は駆動装置１７によって、各光ビームが照射される領
域ごとに制御されており、これにより、光ビームの方向
が所定の出力光ファイバの方向に送られる。第２のホロ
グラム素子１４では、光ビームの方向が第２のレンズア
レイ１５の光軸方向に向けられ、各々第２のレンズアレ
イ１５によって集光され、出力光ファイバアレイ１６に
結合される。このため、第２のレンズアレイ１５による
結像位置は、入力光ファイバの位置によらず一定とな
り、アレイ数を多くした場合でも、高い効率で光結合が
可能となる。以上から、入出力のアレイ数が増えても容
易に高効率な光結合が可能となり、大規模なｎ対ｎの空
間光配線装置が構成できる。

【００２５】書換え可能なホログラム素子１３，１４と
しては、例えば液晶ホログラム素子が考えられる。この
場合には、駆動装置１７は電気的な駆動回路により容易
に実現できる。また、上記の説明から明らかなように、
第１及び第２のホログラム素子１３，１４は、同一のビ
ームが通過するホログラムの領域に、逆方向に光を曲げ
るパタン（液晶ホログラムの場合には同じパタン）を表
示するように駆動される。この関係を保ちながら、ホロ
グラムパタンを書き換えすることにより、入出力のファ
イバ間の接続の切り替えが実現される。

【００２６】上記では、光ビームを平行光と考えたが、
実際には回折によりビーム径が拡がってしまう。例え
ば、波長0.63μｍの光の場合には、ビーム径0.44mmでは
１０ｃｍで１割程度拡がる。これに対して、第１のレン
ズアレイ１２と第２のレンズアレイ１５との中央付近で
１／√２に絞り込む構成とすると、ビーム径280 μｍで
１０ｃｍまで同じビーム径で送ることができる。これに
より、装置構成がコンパクトとなる。これを用いた具体
的な装置の規模を見積ると次のようになる。ビーム径が
280 μｍであるため、入力光ファイバのピッチは最小28
0 μｍまで可能である。ホログラム素子として画素サイ
ズｄ＝５μｍの液晶ホログラム素子（実現されている最
密な液晶ホログラム素子）を用いるとすれば、その時の
最大回折角θmax は、 θmax ＝sin ^-1（λ／2d)=3.6 度 となる。この時、光源側の第１のホログラム素子１３か
ら距離Ｌに配置された第２のホログラム素子１４の位置
での、光制御範囲Ｗが Ｗ＝Ｌtan θmax で与えられ、Ｌ＝１０ｃｍでは光制御範囲Ｗは６．３ｍ
ｍとなる。この範囲に出力光ファイバを並べることが出
来るが、その最小ピッチは上記のように２８０μｍであ
ることから、多少余裕を持っても、２０本程度１次元方
向に並べることができる。２次元配置すれば、４００本
も可能である。このように、本発明の構成を用いれば、
全長１０ｃｍ、直径１ｃｍ程度のコンパクトなシステム
構成で、４００×４００の大規模な空間光配線装置が可
能となる。

【００２７】図１の構成は、ホログラム素子が完全な位
相型であり、０次光（直進光）が完全に抑えられていな
い場合（液晶ホログラム素子等多くのものでは通常０次
光が残る）には、０次光によるクロストークが生じてし
まう。この様な場合に対処した第２の実施例を図４に示
す。

【００２８】図４において、２１は入力光ファイバアレ
イ、２２は入力光ファイバアレイ２１から出射される光
ビームを平行光とする第１のレンズアレイ、２３は第１
のレンズアレイ２２から出射された光ビームの方向を制
御する書換え可能な第１のホログラム素子、２４は第１
のホログラム素子２３から出射された光ビームを入射
し、その出射方向を制御する書換可能な第２のホログラ
ム素子、２５は第２のホログラム素子２４から出射され
た光ビームを出力光ファイバアレイ２６に結合する第２
のレンズアレイ、２７は第１及び第２のホログラム素子
２３，２４を書換えるための駆動装置である。

【００２９】第２の実施例においては、第１のホログラ
ム素子２３と、第２のホログラム素子２４をずらせて対
向させると共に、これらに対応して入力光ファイバアレ
イ２１、第１のレンズアレイ２２、第２のレンズアレイ
２５及び出力光ファイバアレイ２６を配置し、第１のホ
ログラム素子２３を通過した０次光（直進光）が、第２
のホログラム素子２４に直接照射されない構成としてあ
る。これにより、０次光によるクロストークを避けるこ
とができる。ただし、ホログラム素子で制御出来る範囲
の半分しか用いることが出来ないため、規模は多少小さ
くなる（２次元配置で１／４となる）。

【００３０】図５は本発明の第３の実施例を示す構成図
で、３１は複数のレーザ光源素子３１ａからなるレーザ
光源アレイ、３２は第１のレンズアレイで、レーザ光源
素子３１ａに対応して配置された複数のレンズからな
り、レーザ光源アレイ３１から出射される光ビームを平
行光として出射する。３３は第１のレンズアレイ３２か
ら出射された光ビームの方向を制御する書換え可能な第
１のホログラム素子、３４は第１のホログラム素子３３
から出射された光ビームを入射し、その出射方向を制御
する書換可能な第２のホログラム素子、３５は第２のレ
ンズアレイで、複数のレンズからなり、第２のホログラ
ム素子３４から出射された光ビームを受光素子アレイ３
６に結合する。受光素子アレイ３６は、第２のレンズア
レイ３５の各レンズに対応して配置された複数の受光素
子３６ａから構成されている。また、３７は第１及び第
２のホログラム素子３３，３４を書換えるための駆動装
置である。

【００３１】第３の実施例の構成は、前述した第１の実
施例における入力光ファイバアレイ１１をレーザ光源ア
レイ３１に置き替えると共に、出力光ファイバアレイ１
６を受光素子アレイ３６に置き替えた構成と同等であ
る。これにより、レーザ光源アレイ３１と受光素子アレ
イ３６の間の空間光配線装置が構成される。

【００３２】図６は本発明の第４の実施例を示す構成図
で、４１は入力光ファイバアレイ、４２は入力光ファイ
バアレイ４１から出射される光ビームを平行光とする第
１のレンズアレイ、４３は第１のレンズアレイ４２から
出射された光ビームの方向を制御する書換え可能な第１
のホログラム素子、４４は第１のホログラム素子４３か
ら出射された光ビームを入射し、その出射方向を制御す
る書換可能な第２のホログラム素子、４５は第２のホロ
グラム素子４４から出射された光ビームを出力光ファイ
バアレイ４６に結合する第２のレンズアレイ、４７は第
１及び第２のホログラム素子４３，４４を書換えるため
の駆動装置、４８はミラーである。

【００３３】第４の実施例では、第１及び第２のホログ
ラム素子４３，４４を互いに直行するように配置すると
共に、これに対応して入力光ファイバアレイ４１、第１
のレンズアレイ４２、第２のレンズアレイ４５及び出力
光ファイバアレイ４６を配置し、さらに第１のホログラ
ム素子４３と第２のホログラム素子４４との間にミラー
４８を配置することにより、互いに直交した方向を向い
た光ファイバアレイ間の、空間光配線を構成したもので
ある。

【００３４】ミラー４８を配置することにより、光ファ
イバアレイを対向して配置していない場合にも対応で
き、光ファイバアレイの配置に自由度を与えることがで
きる。図７、図８、図９のそれぞれは本発明の第５、第
６、及び第７の実施例を示す構成図である。これらの実
施例では複数のミラーを用いることにより、狭い間隔で
配置されたボード間の空間光配線を構成している。

【００３５】図７において、５１は複数のレーザ光源素
子５１ａからなるレーザ光源アレイ、５２は第１のレン
ズアレイで、レーザ光源素子５１ａに対応して配置され
た複数のレンズからなり、レーザ光源アレイ５１から出
射される光ビームを平行光として出射する。５３は第１
のレンズアレイ５２から出射された光ビームの方向を制
御する書換え可能な第１のホログラム素子、５４は第１
のホログラム素子５３から出射された光ビームを入射
し、その出射方向を制御する書換可能な第２のホログラ
ム素子、５５は第２のレンズアレイで、複数のレンズか
らなり、第２のホログラム素子５４から出射された光ビ
ームを受光素子アレイ５６に結合する。５８ａ、５８ｂ
はミラー、５９ａ，５９ｂはほぼ平行に配置されたボー
ドである。受光素子アレイ５６は、第２のレンズアレイ
５５の各レンズに対応して配置された複数の受光素子５
６ａから構成されている。また、第１及び第２のホログ
ラム素子５３，５４は図示せぬ駆動装置によって書換え
られる。

【００３６】図７に示す第５の実施例では、第１のホロ
グラム素子５３から出射された光ビームのパスをミラー
５８ａによって一旦ボード５９ａ，５９ｂに平行とし、
ボード５９ａ，５９ｂと平行に直進する光ビームをさら
にミラー５８ｂによって反射させ、第２のホログラム素
子５４に入射させることにより、２枚のボード５９ａ，
５９ｂ間の狭いスペース内に空間光配線を構成してい
る。図１に示す第１の実施例では、前述したように１０
ｃｍ程度の光のパスが必要であるが、幅は１ｃｍである
ため、第５の実施例のような構成をとれば、２ｃｍ程度
の隙間中にも容易に空間光配線が構成出来る。

【００３７】図８に示す第６の実施例は、第５の実施例
と同様にボード内の空間光配線を構成したものである。
即ち、図８において、６１は複数のレーザ光源素子６１
ａからなるレーザ光源アレイ、６２は第１のレンズアレ
イで、レーザ光源素子６１ａに対応して配置された複数
のレンズからなり、レーザ光源アレイ６１から出射され
る光ビームを入射し、平行光として出射する。６３は第
１のレンズアレイ６２から出射された光ビームの方向を
制御する書換え可能な第１のホログラム素子、６４は第
１のホログラム素子６３から出射された光ビームを入射
し、その出射方向を制御する書換可能な第２のホログラ
ム素子、６５は第２のレンズアレイで、複数のレンズか
らなり、第２のホログラム素子６４から出射された光ビ
ームを受光素子アレイ６６に結合する。受光素子アレイ
６６は、第２のレンズアレイ６５の各レンズに対応して
配置された複数の受光素子６６ａから構成されている。
６８ａ、６８ｂはミラー、６９ａ，６９ｂはほぼ平行に
配置されたボードである。また、第１及び第２のホログ
ラム素子６３，６４は図示せぬ駆動装置によって書換え
られる。

【００３８】第５の実施例と第６の実施例との相違点
は、第６の実施例ではレーザ光源アレイ６１と受光素子
アレイ６６を同じボード６９ａの側に配置したことにあ
る。即ち、第１のホログラム素子６３からボード６９ｂ
に向けて出射された光ビームはミラー６８ａによって一
旦ボード６９ａ，６９ｂに対して平行にされ、ボード６
９ａ，６９ｂと平行に直進する光ビームはミラー６８ｂ
によってボード６９ａの方向に反射されて第２のホログ
ラム素子６４に入射される。これによっても第５の実施
例と同様に、２枚のボード５９間の狭いスペース内に空
間光配線を構成することができる。

【００３９】図７及び図８に示す構成では、ボードに平
行な方向には、ある程度の距離が必要であり、入出力ア
レイ、即ちレーザ光源アレイ５１，６１及び受光素子ア
レイ５６，６６の配置が制限される。これに対して、図
９に示す第７の実施例では、複数枚のミラー７８ａ〜７
８ｄにより光を折り返して、光のパスをかせぐことによ
り、任意の位置間の接続を実現できる。このように、１
枚または複数枚のミラーを配置すると、入出力アレイを
任意に配置できるとともに、狭い間隔の中にも空間光配
線が構成できるようになり、種々の装置構成に柔軟に対
応できる。

【００４０】即ち、図９において、７１は複数のレーザ
光源素子７１ａからなるレーザ光源アレイ、７２は第１
のレンズアレイで、レーザ光源素子７１ａに対応して配
置された複数のレンズからなり、レーザ光源アレイ７１
から出射される光ビームを入射し、平行光として出射す
る。７３は第１のレンズアレイ７２から出射された光ビ
ームの方向を制御する書換え可能な第１のホログラム素
子、７４は第１のホログラム素子７３から出射された光
ビームを入射し、その出射方向を制御する書換可能な第
２のホログラム素子、７５は第２のレンズアレイで、複
数のレンズからなり、第２のホログラム素子７４から出
射された光ビームを受光素子アレイ７６に結合する。受
光素子アレイ７６は、第２のレンズアレイ７５の各レン
ズに対応して配置された複数の受光素子７６ａから構成
されている。７８ａ〜７８ｄはミラー、７９ａ，７９ｂ
はほぼ平行に配置されたボードである。また、第１及び
第２のホログラム素子７３，７４は図示せぬ駆動装置に
よって書換えられる。

【００４１】前述の構成によれば、第１のホログラム素
子７３から出射された光ビームのパスをミラー７８ａに
よって一旦ボード７９ａ，７９ｂに平行とし、ボード７
９ａ，７９ｂと平行に直進する光ビームをミラー７８ｂ
によってボード７９ａ，７９ｂに対してほぼ垂直方向に
反射させた後、さらにミラー７８ｃによって光ビームの
パスがボード７９ａ，７９ｂと平行となるように反射さ
せ、次いでミラー７８ｄによって光ビームを反射させて
第２のホログラム素子５４に入射させている。これによ
り、２枚のボード７９ａ，７９ｂ間の狭いスペース内に
任意の位置間の接続切替えを行うことができる空間光配
線を構成している。

【００４２】図１０に示す第８の実施例は、ミラー８８
をホログラム素子８３に平行に設置したものであり、ホ
ログラム素子８３を通過した光ビームが、再びホログラ
ム素子８３に返ってくる構成である。この場合には、１
つの光ファイバアレイ８１、１つのレンズアレイ８２、
１つのホログラム素子８３、ミラー８８からなってお
り、光ファイバアレイ８１、レンズアレイ８２、ホログ
ラム素子８３は入出力兼用とすることができる。これに
より、簡単な構成で空間光配線が構成できる。ここで、
各素子の機能は使用状態で異なったものとなる。例え
ば、光ファイバ８１２から光ファイバ８１１に光信号が
送られる場合には、レンズ８２２が第１のレンズとし
て、またホログラム素子８３においてレンズ８２２に対
向する領域８３２が第１のホログラム素子としてそれぞ
れ作用すると共に、ホログラム素子８３においてレンズ
８２１に対向する領域８３１が第２のホログラム素子と
して、またレンズ８２１が第２のレンズとしてそれぞれ
作用する。逆に、光ファイバ８１１から光ファイバ８１
２に光信号が送られる場合には、レンズ８２１が第１の
レンズとして、またホログラム素子８３の領域８３１の
部分が第１のホログラム素子としてそれぞれ作用すると
共に、ホログラム素子８３の領域８３２が第２のホログ
ラム素子として、またレンズ８２２が第２のレンズとし
てそれぞれ作用する。

【００４３】図１１は第８の実施例を示す構成図で、第
７の実施例における光ファイバアレイ８１を素子アレイ
９１に代えると共に、、さらにもう１枚ミラーを挿入し
て、ボード間の隙間に空間配線装置を構成したものと同
等である。即ち、図１１において、９１は素子アレイ
で、例えば受光素子９１ａとレーザ光源素子９１ｂが交
互に並べて配置され構成されている。９２はレンズアレ
イで、受光素子９１ａ及びレーザ光源素子９１ｂに対応
して配置された複数のレンズから構成されている。９３
は書換可能なホログラム素子、９８ａ，９８ｂはミラ
ー、９９ａ，９９ｂはほぼ平行に配置されたボードであ
る。また、ホログラム素子９３は図示せぬ駆動装置によ
って書き換えられる。

【００４４】前述の構成によれば、素子アレイ９１中の
レーザ光源素子９１ｂから出射された光ビームを同じ素
子アレイ中の受光素子９１ａに入射することができると
共に、ボード９９ａ，９９ｂ間の狭い隙間中に容易に空
間光配線を構成することができる。

【００４５】尚、第１乃至第７の実施例においても、入
力側と出力側で構造的な差異はなく、使用法により、入
力側と出力側を交換することも、その１部を入力側とし
残りを出力側としても同様の効果が得られることは言う
までもないことである。さらに、このことから本発明の
空間光配線装置は双方向通信にも適用できることは明か
である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、第２のホログラム素子により、光ビームの方
向が第２のレンズアレイの光軸方向に一致するように制
御され、入力光ファイバによらず集光位置が一定となる
ので、従来の書換え可能なホログラム素子を用いても、
出力光ファイバアレイに対して光ビームの結合を容易に
行うことができると共に、入出力のアレイ数が増えても
高効率な光結合が可能となり、大規模なｎ対ｎの空間光
配線装置を構成することができるという非常に優れた効
果を奏するものである。

【００４７】また、請求項２によれば、上記の効果に加
えて、細いビーム径で遠くまで光ビームを送ることがで
きるので、コンパクトな装置構成で、大規模な空間光配
線装置を構成することができる。

【００４８】また、請求項３によれば、上記の効果に加
えて、ホログラム素子が不完全で０次光が大きい場合に
もクロストークのない装置構成が可能となる。

【００４９】また、請求項４によれば、上記の効果に加
えて、入力アレイと出力アレイが対向して配置されてい
ないときでも、本発明を適用することができると共に、
小さなスペースでも、自由な空間光配線装置の構成が可
能となる。

【００５０】また、請求項５によれば、上記の効果に加
えて、第１及び第２のホログラム素子を１枚のホログラ
ム素子で兼用でき、また第１のレンズアレイと第２のレ
ンズアレイを１つのレンズアレイで兼用することができ
ると共に、入力光ファイバアレイと出力光ファイバアレ
イを１つの光ファイバアレイで兼用することができるの
で、装置をより小形に形成することができる。

【００５１】さらに、請求項６又は７によれば、上記の
効果に加えて、レーザ光源アレイ或いは受光素子アレイ
等の光ファイバアレイ以外の入出力アレイを用いること
により、本発明を広範囲に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空間光配線装置の第１の実施例を示す
構成図

【図２】従来の書換え可能なホログラムを用いた空間光
配線装置の第１の例を示す構成図

【図３】従来の書換え可能なホログラムを用いた空間光
配線装置の第２の例を示す構成図

【図４】本発明の空間光配線装置の第２の実施例を示す
構成図

【図５】本発明の空間光配線装置の第３の実施例を示す
構成図

【図６】本発明の空間光配線装置の第４の実施例を示す
構成図

【図７】本発明の空間光配線装置の第５の実施例を示す
構成図

【図８】本発明の空間光配線装置の第６の実施例を示す
構成図

【図９】本発明の空間光配線装置の第７の実施例を示す
構成図

【図１０】本発明の空間光配線装置の第８の実施例を示
す構成図

【図１１】本発明の空間光配線装置の第９の実施例を示
す構成図

【符号の説明】

１１，２１，４１…入力光ファイバアレイ、１６，２
６，４６…出力光ファイバアレイ、１２，２２，３２，
４２，５２，６２，７２…第１のレンズアレイ、１３，
２３．３３，４３，５３，６３，７３…第１のホログラ
ム素子、１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４…
第２のホログラム素子、１５，２５，３５，４５，５
５，６５，７５…第２のレンズアレイ、１７，２７，３
７，４７…駆動装置、３１，５１，６１，７１，９１…
レーザ光源アレイ、３６，５６，６６，７６，９６…受
光素子アレイ、４８，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８
ｂ，７８ａ〜７８ｄ，８８、９８ａ、９８ｂ…ミラー、
５９ａ，５９ｂ，６９ａ，６９ｂ，７９ａ，７９ｂ，９
９ａ，９９ｂ…ボード、９１…素子アレイ、９２…レン
ズアレイ（第１、第２兼用）、９３…ホログラム素子
（第１、第２の兼用）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力光ファイバからなる入力光フ
   ァイバアレイと、複数の出力光ファイバからなる出力光
   ファイバアレイとを備え、前記入力光ファイバからの出
   射光を、任意の前記出力光ファイバに入射する空間光配
   線装置において、 前記入力光ファイバアレイからの出射光をコリメートす
   る第１のレンズアレイと、 該第１のレンズアレイから出射される光ビームの方向を
   制御する第１のホログラム素子と、 該第１のホログラム素子から出射される光ビームの方向
   を制御する第２のホログラム素子と、 該第２のホログラム素子から出射される光ビームを前記
   出力光ファイバアレイに結合する第２のレンズアレイ
   と、 前記第１及び第２のホログラム素子を駆動する駆動装置
   とを設けた、 ことを特徴とする空間光配線装置。
2. 【請求項２】 前記第１のレンズアレイから出射された
   光ビームが前記第１のレンズアレイと第２のレンズアレ
   イの中央付近で絞りこまれ、両レンズアレイの位置でほ
   ぼ同じビーム径となるように、前記第１及び第２のレン
   ズアレイが配置されていることを特徴とする請求項１記
   載の空間光配線装置。
3. 【請求項３】 前記第２のホログラム素子は、前記第１
   のホログラム素子を直進して通過した光線が、直接照射
   されない位置に配置されていることを特徴とする請求項
   １又は２記載の空間光配線装置。
4. 【請求項４】 前記第１のホログラム素子と前記第２の
   ホログラム素子の間の光路上に、少なくとも１枚のミラ
   ーが設置されていることを特徴とする請求項１、２、又
   は３記載の空間光配線装置。
5. 【請求項５】 前記ミラーは、前記第１のホログラム素
   子により制御された光ビームが再び第１のホログラム素
   子を通過するように配置されており、前記第１及び第２
   のホログラム素子を１枚のホログラム素子で兼用すると
   共に、前記第１及び第２のレンズアレイを１つのレンズ
   アレイで兼用し、さらに入力光ファイバアレイと出力光
   ファイバアレイを１つの光ファイバアレイで兼用した構
   成からなることを特徴とする請求項４記載の空間光配線
   装置。
6. 【請求項６】 前記入力光ファイバアレイに代えてレー
   ザ光源アレイを用いたことを特徴とする請求項１、２、
   ３、４又は５記載の空間光配線装置。
7. 【請求項７】 前記出力ファイバアレイに代えて受光素
   子アレイを用いたことを特徴とする請求項１、２、３、
   ４、５又は６記載の空間光配線装置。