JPH10503853A - 光信号スイッチング装置及び動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、入力光ファイバ（２１０）からの光信号を複数の出力光ファイバ（２１４及び２１６）の一つに切り換えるための装置（７４及び２００）を提供する。本装置（７４及び２００）は、入力光信号を、基準に関してある角度で平行ビーム（２１６）にコリメートするためのコリメータと、該平行ビームを出力光信号（２２０）に焦点を合わせるためのデコリメータ（７８）とを含んでいる。本発明はまた、平行ビームを反射するための反射器（９２、２０８、２１８及び２２２）を含んでいる。反射器（９２及び２０８）は、出力光信号（２２０）が複数の出力光ファイバ（２１４及び２１６）の一つに焦点を合わせられるように基準に関して平行ビーム（２１６）の角度を変化させるための複数の位置を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 光信号スイッチング装置及び動作方法 発明の技術分野 本発明は、一般的には光処理システムの分野に関し、そして特に、光ファイバ ネットワークで使用される光スイッチに関する。 発明の背景 光ファイバシステムにおいて、光ファイバケーブル間で光信号をスイッチング するための種々の方法が従来より開発されてきた。従来開発されたこれらの方法 は、３つの分類；電気的、固体（半導体）、及び機械的、に分けることができる 。 電気的スイッチは、光信号を電気信号に変換し、それから、通常のスイッチン グ技術によって電気信号をスイッチする。それから、電気的スイッチは、電気信 号をもとの光信号に変換して戻す。光信号の電気的スイッチングは、現存の機械 的スイッチを使うときよりも速いが、しかしまた、かなり高価である。さらに、 電気信号の電気的スイッチングは、帯域幅が制限されている。即ち、変換された 電気信号は、光信号における全ての情報を伝送することはできない。この制限に より、光信号の電気的スイッチングによって光ファイバで利用可能の全光帯域幅 を利用することはできず、そして、光ファイバを使うとき利用可能の利点は厳し く制限される。 半導体光信号スイッチは、典型的にはチタニウム拡散リチウムニオベートデバ イスを使用する。半導体スイッチは、１ナノ秒以下の高速のスイッチング速度、 及び光ファイバと同じ帯域幅容量を有している。しかしながら、半導体スイッチ は、現存の機械的スイッチの３０〜１００倍のコストがかかり、かつ、現存の機 械的スイッチの２０倍を越える挿入損失を有している。 光信号をスイッチングするための従来開発された機械的スイッチは典型的には 、電気的又は半導体光スイッチよりもコストが低く、挿入損失が低く、そして光 ファイバの帯域幅と適合しうる。しかしながら、現在利用可能の光機械的スイッ チは、比較的に遅く、スイッチング速度は、略５〜５０msである。 ある現存の機械的スイッチで使用されるアクチュエータは、スイッチング速度 が遅い。従来開発された光機械的スイッチは典型的には、ミラー又はプリズムを 動かし、ファイバを回転させて、光信号用の信号路を変化させる。或いは、現存 の機械的スイッチは、所望の出力ファイバと整列するように入力ファイバ自体を 動かすことによって信号路を変化させる。これらの両方の技術共に、最少の時間 周期で、大質量のもの（ミラー又はプリズム）を動かすことを必要とする。現存 の光機械的スイッチは、アクチュエータとして、ソレノイド及びモータ又は圧電 変換器を使用している。 ＳＯＮＥＴ及び非同期転送モード（ＡＴＭ）パケットスイッチングシステムの ような、ネットワークシステムにおける最近の開発は、１０μs以下の光信号ス イッチング速度を必要とする。この速度は、従来開発された光機械的スイッチを 通して利用可能のものよりも略１，０００倍速い。それ故、光ファイバネットワ ークの恩恵を受けるために、より高価な電気的又は半導体スイッチを使用する必 要があるが、補足的にいえば、電気的及び半導体光ファイバスイッチは、ネット ワーク機能に影響する程の損失を生じる。 発明の要約 それ故、従来開発された光スイッチと関連した問題を取り除く光ファイバ間の 光信号を結合するためのスイッチの必要性が生じた。 光ファイバ間の光信号を結合するための低コストで、信頼性のある、高速光機 械的スイッチの必要性が生じた。 チャンネル間に十分な分離を有する光ファイバスイッチに対する別の必要性が 存在する。 略１０μs以下のスイッチング速度の光ファイバスイッチに対するさらに別の 必要性が存在する。 本発明によると、従来開発された光信号スイッチング装置及び技術と関連した 欠点及び問題を実質上取り除くか又は減少させる光ファイバスイッチが提供され る。 本発明の１つの観点によると、入力光ファイバからの光信号を複数の出力光フ ァイバの１つにスイッチングするための装置が提供される。この装置は、基準に 関するある角度で入力光信号を、平行化ビームにコリメートするためのコリメー タ、及びこの平行化ビームを出力光信号に焦点を合わせるためのデコリメータを 包含している。本発明はまた、平行化ビームを反射するための反射器を含んでい る。反射器は、出力光信号が複数の出力光ファイバの一つに焦点を合わせられる ように、基準に関して平行化ビームの角度を変化させるための複数の位置を有し ている。 本発明の別の観点によると、複数の入力光ファイバからの複数の光信号を、複 数の出力光ファイバにスイッチングするための装置が提供される。この装置は、 基準に関してある角度で各入力光信号を平行化ビームにコリメートするためのコ リメータ、及び各平行化ビームを出力光信号に焦点を合わせるためのデコリメー タを包含している。この装置はさらに、各平行化ビームを反射するための反射器 を含んでいる。この反射器は、各出力光信号が複数の出力光ファイバの一つに焦 点を合わせられるように、各平行化ビームの角度をその基準に関して変化させる ための複数の位置を有している。 本発明のさらに別の観点によると、入力光ファイバからの光信号を、複数の出 力光ファイバの１つにスイッチングするための方法が提供される。この方法は、 基準に関してある角度で入力光信号を平行化ビームにコリメートし、そしてそれ からこの平行化ビームの角度をある値だけ変化させることを包含している。この 平行化ビームは、その角度が、複数の出力光ファイバの１つに変化させられた後 、デコリメートされ、そして焦点を合わせられる。ビーム角度が変化する各値は 、平行化ビームを異なる出力光ファイバにスイッチングすることに相当する。 本発明は、多数の技術的利点を提供する。本光スイッチの技術的利点は、現存 の光スイッチに比較して低コストであるということである。本光ファイバスイッ チは、本発明の一実施例では略１０μsの高速スイッチング速度であるという追 加の技術的利点を提供する。 本発明は、１本のファイバを数本のファイバに、或いは数本のファイバを別の 数本のファイバにスイッチする異なるタイプのものに構成可能である技術的利点 を提供する。本スイッチは、リバースバイパス又はクロスバースイッチとして構 成することができる。このスイッチはまたカスケードにして、ネットワークで光 信号をスイッチするための大スイッチアレイを提供することができる。 本光スイッチは、従来開発された光機械的スイッチよりも少ない要素の反射性 面ベースのシステムであり、そしてそれ故、構成するのに安価である。 本スイッチは、低コストの技術的利点に寄与する現存の材料及び技術を使って 製造することができる。 本スイッチの別の技術的利点は、典型的には１dB以下の低挿入損失である。本 スイッチによって提供される分離は、本スイッチを使用するネットワークにおい てクロストークを無くする。 本スイッチは、光ファイバの多くの応用に適している技術的利点を提供する。 それは、低コストのスイッチングを提供するために、ＳＯＮＥＴ又はＡＴＭネッ トワークに集積化することができる。 本光スイッチの別の技術的利点は、可変ビームスプリッタ、アテネータ、或い はモジュレータとして使用することができる。 図面の簡単な説明 本発明及びその利点のより完全な理解のために、添付図面と関連して以下の説 明が今なされる。この図面において、同じ参照番号は同じ部分を示している。図 １は、ビームのコリメーションを例示する。 図２は、イメージの空間位置をシフトするビームのコリメーション及びデコリ メーションを示している。 図３Ａ及び３Ｂは、図２のレンズのための入力及び出力焦平面（焦点を通る光 軸に垂直な面）を例示する。 図４は、本発明の一実施例を示している。 図５は、図４の光スイッチの入力焦平面を例示している。 図６Ａ及び６Ｂは、図４の光スイッチの出力焦平面の２つの配列を例示してい る。 図７は、本発明の単一レンズの実施例を示している。 図８Ａ及び８Ｂは、図７の単一レンズ光スイッチの焦平面の配列を例示してい る。 図９は、単一レンズ光スイッチの別の実施例を示している。 図１０Ａ−１０Ｃは、リバースバイパス動作のために構成された本発明の一実 施例を例示している。 図１１Ａ−１１Ｄは、クロスバースイッチのために構成された本発明の一実施 例を示している。 図１２は、無効化内部全反射（ＦＴＩＲ）を使用する本発明の一実施例を例示 している。 図１３Ａ及び１３Ｂは、１×４スイッチを提供するために、図１２の２つのス イッチのカスケードを示している。 図１４Ａ及び１４Ｂは、１×２光ファイバスイッチの一実施例を示している。 図１５は、単一レンズを使用する本発明の一実施例を示している。 図１６は、２つのレンズを使用する本発明の一実施例を示している。 図１７は、ダブルアクションスイッチングのための本発明の別の実施例を示し ている。 図１８は、入射の間隔及び角度の関数として無効化内部全反射のグラフを示し ている。 図１９Ａ−１９Ｃは、本発明を使用する４×４クロスバースイッチ構成を例示 している。 図２０は、本発明を使用するスイッチアレイを例示している。 発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施例が図面に例示されており、ここで、同じ数字は多数の 図面の相当する部分を参照するために使用されている。 図１は、１つのレンズによるビームのコリメーションを例示しており、そして 本スイッチの理論及び動作を理解するのに有用である。図１は、参照のみのため にＸ−軸１２及びＹ−軸１４を有するグリッド１０を包含している。コリメータ 即ちレンズ１６は、レンズ１６の焦点距離のところに位置するＹ−軸１４からあ る距離１８のところにＸ−軸１２に沿って位置決めされている。レンズ１６の焦 平面（焦点を通る光軸に垂直な面）２０は、図１においてＹ−軸１４上に図示さ れている。図１はまた、レンズ１６の焦平面２０に沿った点２２で始まるイメー ジを包含している。点２２のこのイメージは、変位量２４だけＸ−軸１２から変 位させられている。 点２２のこのイメージは、レンズ１６によって平行ビーム２６にコリメートさ れる。平行ビーム２６は、例示目的のためにのみ図示された、センタービーム２ ８、上ビーム３０、及び下ビーム３２を包含している。レンズ１６は、焦平面２ ０内の点２２の、Ｘ−軸１２に関する空間位置即ち変位２４を、角度θ３４に符 号化する。点２２のイメージの空間位置は、コリメートビーム２６の角度θ３４ を定義する。角度θ３４は、次の関係によって定義することができる。 θ＝ arc tan（変位量２４ / 焦点距離１８） （１） それ故、点２２の空間位置は、光Ｘ−軸１２に関するビーム２６の角度θ３４ を定義する。 図２は、入力３６の点２２の入力イメージを点３９の出力３８に変換するため 、背中合わせに置かれた２つのコリメートレンズを示している。図２は、図１の レンズ１６及びＸ−軸１２に沿って位置決めされたデコリメータ即ちレンズ４０ を包含している。レンズ４０は、平行ビーム２６をデコリメートし、かつレンズ ４０がそれと関連した焦平面４２上の点３９でビームの焦点を合わせるとき、コ リメートビームの角度を元の変位量にデコードする。 背中合わせに置かれたレンズ１６及び４０は、それらの焦点距離の比に等しい 倍率を持つ普通のイメージレンズとして作用する。レンズ１６と４０の焦点距離 が等しいとき、倍率は無く、イメージは単に出力３８に転送される。等しい焦点 距離を持つレンズ１６と４０は、イメージレンズを形成し、かつこれは、点２２ の入力イメージから反転され、逆転される出力イメージを点３９に提供する特性 を有している。出力イメージ点３９は、等式１の説明で述べた関係に従ってＸ− 軸１２から変位４８だけ変位させられている。変位４８は、変位２４と同じ値で ある。このようにして、入力イメージ点２２は、出力焦平面４２のイメージ点３ ９で反転され、かつ逆転される。即ち、入力焦平面２０上のイメージ点２２は、 図２のＸ−軸１２によって表されるレンズ１６及び４０の光学中心から等しいが 、反対の変位４８で、出力焦平面４２にイメージ出力される。コリメーションを 通じて信号変位のある角度への空間コード化、およびそれに続くビームのデコリ メーションを通じてこの角度変位へのデコードの概念は、光信号を種々の出力光 チャンネル又はファイバにルートし、或いはスイッチするために使用することが できる。 レンズ１６と４０の両方が、図２のＸ−軸１２に沿って中心が置かれているけ れども、これらレンズは、イメージレンズを形成するために整列させる必要はな いということに注目されるであろう。Ｘ−軸１２に関するいずれかのレンズ１６ 又は４０の傾きは、出力焦平面上のイメージ化信号変位に単に付加されるのみで ある。同様にして、Ｘ−軸１２に関するいずれかのレンズ１６又は４０の移動は 、単に結合効率に影響するのみである。 図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ図２における入力焦平面２０及び出力焦平面４２ のための可能な構成を例示している。焦平面２０は、６つの入力イメージＡ〜Ｆ を含んでいる。入力イメージＡ〜Ｆは、光ファイバのための終端にすることがで きる。入力は、Ｙ−軸１４及び図２においてページの外に出るＺ−軸４９のまわ りに対称に配置される。入力Ａは位置５０に示され、入力Ｂは位置５２に、入力 Ｃは位置５４に、入力Ｄは位置５６に、入力Ｅは位置５８に、そして入力Ｆは位 置６０に示されている。陰影は、各入力の信号を区別するために使用した。 図３Ｂは、図２における出力焦平面４２のための構成を示している。図２に関 連して前述したように、入力焦平面２０のイメージは、出力焦平面４２でＹ−軸 １４及びＺ−軸４９まわりで反転された。このようにして、入力にプライム符号 （’）を付して示した、図３Ａの入力に相当する出力は、Ｚ−軸４９から反対側 に距離を置いて出力焦平面４２にイメージ出力される。それ故、出力焦平面４２ は、位置６２に出力Ａ’、位置６４に出力Ｂ’、位置６６に出力Ｃ’、位置６８ に出力Ｄ’、位置７０に出力Ｅ’、そして位置７２に出力Ｆ’を含んでいる。図 ３Ａの入力の陰影は、各入力のための相当する出力位置が容易に識別されるよう に、図３Ｂの出力に引き継がれたということに注目されよう。それ故、入力Ａは 出力Ａ’と同じ陰影を有しているが、図３Ａ及び３Ｂの他の入力及び出力もまた 同様である。光学相互作用関係に基づき、出力焦平面４２は入力として、かつ入 力焦平面２０を出力を形成するものとして使用することができるであろう。 図４は、本発明の光スイッチの一実施例を例示している。光スイッチ７４は、 コリメータ即ちコリメートレンズ７６及びデコリメータ即ちデコリメートレンズ ７８を含んでいる。入力８４は、コリメートレンズ７６の焦平面８２上に位置し ている。出力９０は、レンズ７８の焦平面８８上に位置している。反射器９２は 、レンズ７６と７８の間に位置している。反射器９２は、第一の位置９４及び第 二の位置９６を有し、かつフラットミラーに具体化することができる。反射器９ ２は、アクチュエータ９７によって位置９２と９４の間で動かすことができる。 アクチュエータ９７は、反射器９２を２つの位置の間で動かせる電気制御信号９ ９を受信する圧電装置から構成することができる。位置９４と９６の間で動く反 射器９２は、それぞれ出力９０の位置を、位置９８と１００の間で変化させる。 アクチュエータ９７のためのいくつかの可能な構成が、本発明の発明者ラウフリ ン（Laughlin）に特許された、ＦＴＩＲモジュレータという名称の、米国特許第 ５，２２１，９８７号に記載されている。米国特許第５，２２１，９８７号は、 参照により特にここに組み入れられる。 図５は、図３Ａからの入力基準を使う入力焦平面８２のための可能な構成を示 している。入力焦平面８２は、位置５０に入力Ａを、位置５４に入力Ｃを、位置 ５６に入力Ｄを、そして位置６０に入力Ｆを含んでいる。入力焦平面８２の入力 は、参照目的のみのために、Ｙ−軸１４及びＺ−軸４９を中心にして図示されて いるが、入力はそこを中心にする必要はないし、軸方向に整列させる必要もない ということが理解されよう。入力Ｂ及びＥは、簡単化のために示されていないが 、しかし、図３Ａとおいて同様に図示することができるであろう。第一の位置９ ４の反射器９２によって、入力は、図５に示されるようにＺ−軸１４を中心にさ れる。反射器９２を位置９６に動かすことにより、入力の中心が仮想軸１０２に 変化する。 図６Ａ及び６Ｂは、反射器９２が、それぞれその第一及び第二の位置にあると きの図４からの出力焦平面８８を示している。図３Ｂからの出力基準は、出力焦 平面８８を説明するときに用いられる。図６Ａは、反射器９２を第一の位置９４ にし、出力をＹ−軸１４及びＺ−軸４９のまわりに焦点を合わせた出力焦平面８ ８を示している。図２の説明と関連して前述したように、入力焦平面８２は、入 力をＹ−軸１４及びＺ−軸４９まわりに反転しかつ再イメージ化して、レンズ７ ６及び７８により出力焦平面８８に再イメージ化される。この様にして、位置５ ０の入力Ａは位置６２の出力Ａ’に再イメージ化され、入力Ｃは位置６６の出力 Ｃ’に再イメージ化され、入力Ｄは位置６８の出力Ｄ’に再イメージ化され、そ して入力Ｆは出力焦平面８８の位置７２の出力Ｆ’に再イメージ化される。 第二の位置９６に反射器９２を切り換えることにより、図５の入力焦平面８２ の仮想中心を、仮想中心線１０２に変化させる効果がある。入力焦平面８２の仮 想中心のシフトにより、入力イメージが出力焦平面８８上に再イメージ化される とき、相当するシフトが生じる。第二の位置９４の反射器９２によって、出力焦 平面８８で出力はＺ−軸４９まわりを中心にされる。前述の再イメージ化概念を 使って、入力Ａは位置６２で出力Ａ’に再イメージ化され、入力Ｃは位置６４で 出力Ｃ’に再イメージ化され、入力Ｄは位置６８で出力Ｄ’に再イメージ化され 、そして入力Ｆは位置７０で出力Ｆ’に再イメージ化される。入力及び出力の陰 影は、入力からの信号の出力へのルートを容易に識別する。 スイッチ７４は、反射器９２、及び光信号空間符号化及びイメージレンズの概 念を使用して、レンズ７６と７８の中心線を事実上シフトすることにより入力信 号を多数の出力信号にスイッチする。重要なことは、再イメージ化が新たな仮想 中心線のまわりになされるということを除いて、入力イメージが、中心線まわり に、等しくはあるが反対の値の出力に再イメージ化されるということである。こ れにより、空間位置にシフトが生じ、かつまた入力に対比して出力の順序に配列 変更が生じる。この様にして、入力焦平面８４で終端した入力光ファイバの光信 号は、出力焦平面８８で終端した多数の出力光ファイバにルートすることができ る。スイッチ７４のための反射器９２は、例示目的のみのために２つの位置で示 されている。反射器９２は、本発明の発明概念から離れることなく各レンズのた めに異なる仮想軸をそれぞれ形成する多数の位置を有することができる。 図７は、単一レンズを使う本発明の別の実施例を示している。スイッチ１０６ は、光ビームをコリメートし、またデコリメートするレンズ１０８を含んでいる 。レンズ１０８の焦平面１１２は、スイッチ１０６のための入力及び出力信号の 両方を包含している。スイッチ１０６への入力信号は点１１６によって表されて おり、かつ出力信号は点１１８によって表され、そして、入力及び出力信号の数 は、図７に示された数に制限されないということが理解されよう。スイッチ１０ ６はまた、第一の位置９４及び第二の位置９６を有する反射器９２、アクチュエ ータ９７、及び復帰反射器１１４を包含している。焦平面１１２から点１１６に よって表された入力信号は、レンズ１０８により平行ビームにコリメートされ、 かつ反射器９２によって反射される。この反射された平行ビームは、復帰反射器 １１４に向けられ、そしてそれによって反射される。復帰反射器１１４による反 射の後、平行ビームは再び反射器９２によって反射される。それから、これらの 信号は、図７に焦平面１１２の点１１８として表される出力信号にレンズ１０８ によってデコリメートされる。 スイッチ１０６の一実施例において、復帰反射器１１４は、焦平面１１２に直 交している面１２２に関して、バイアス角度θ１２０にある。バイアス角度θ１ ２０は、焦平面１１２内の入力及び出力信号の位置のための固定オフセットを提 供するように使用することができる。この様にして、点１１６によって表された 入力信号は、焦平面１１２内において空間的に離されて、点１１８によって表さ れる出力信号を提供する。 図８Ａ及び８Ｂは、それぞれ、第一の位置９４及び第二の位置９６の反射器９ ２を有するスイッチ１０６の焦平面１１２を示している。図８Ａは、複数入力信 号及び複数出力信号を有し、かつ反射器９２を第一の位置９４にした焦平面１１ ２の起こり得る構成を示している。入力信号は、入力Ａ、入力Ｂ、入力Ｃ、によ って表される一方、その出力は出力Ａ’、出力Ｂ’、及び出力Ｃ’によって表さ れる。反射器９２を第一の位置９４にした図８Ａの実施例において、入力及び出 力信号は、Ｙ−軸１４及びＺ−軸４９まわりを中心にされる。この様にして、位 置１２４の入力Ａは、位置１２６の出力Ａ’に再イメージ化され、そして位置１ ２８の入力Ｂは位置１３０の出力Ｂ’に再イメージ化される。この例において、 入力Ｃ及び出力Ｃ’は、反射器９２の第一の位置に対して非アクティブに示され ている（入力Ｃがアクティブの時の出力Ｃ’の位置は、参照目的のみのために、 図８Ａに示されている。関連した入力及び出力上で同じ陰影が、明瞭にするため に付けられている。 図８Ａの例に続いて、図８Ｂは、反射器９２が第二の位置９６に動かされると き、焦平面１１２をＹ−軸１０４まわりの仮想中心にシフトさせる結果を示して いる。この様にして、入力Ａは位置１３２で出力Ａ’に再イメージ化され、位置 １２８の入力Ｂは位置１３０でＢ’に再イメージ化され、そして位置１３４の入 力Ｃは位置１３６で出力Ｃ’に再イメージ化される。光学相互作用関係のプロセ スにより、スイッチ１０６の出力を入力にし、入力を出力にすることができる。 図９は、図７の光スイッチ１０６のための別の実施例を例示している。スイッ チ１３８は、位置９４及び９６の反射器９２を含み、そして復帰反射器１１４の 必要性を無くしている。点１１６によって表された焦平面１１２からの入力信号 は、レンズ１０８によってコリメートされる。このコリメートされた平行ビーム は反射器９２によって反射され、そしてレンズ１０８によって、焦平面１１２上 の点１１８により表された出力信号にデコリメートされ、焦点が合わせられる。 アクチュエータ９７により位置９４と９６の間で反射器９２を動かすことによっ て、点１１６の入力の仮想中心及び点１１８の出力は、図７及び図８Ａ及び８Ｂ に関して図示しかつ前述したように、入力を出力に切り換えるように変更するこ とができる。 信号路におけるシフトを、単一軸まわりのシフトと関連して前述したけれども 、これらのシフトは、本発明の発明概念から離れることなくいくつか又は多数の 軸まわりに行うことができるということに注目されるであろう。 図１０Ａ−１０Ｃは、リバースバイパススイッチを形成するよう構成された本 スイッチの別の実施例を示している。図１０Ａは、リバースバイパススイッチ１ ４０によって実行される機能を表している。スイッチ１４０の第一の位置におい て、入力Ａは出力Ａ’に結合され、かつ入力Ｂは出力Ｂ’に結合される。第二の 位置において、入力Ａは入力Ｂに結合され、かつ出力Ａ’は出力Ｂ’に結合され る。例えば、図７のスイッチ１０６、又は図９のスイッチ１３８を使って、リバ ースバイパススイッチ１４０は、本発明の概念を使って提供することができる。 図７のスイッチ１０６は、図１０Ａのリバースバイパススイッチ１４０を形成す るように構成することができる。レンズ１０８を、勾配指数（gradient index： ＧＲＩＮ）レンズのような、適当なレンズと取り替えることによって、スイッチ １０６によりリバースバイパス機能を提供することが可能になる。 図１０Ｂは、リバースバイパススイッチ１４０を形成するようにスイッチ１０ ６のレンズ１０８と取り替えるＧＲＩＮレンズ１４１と関連した焦平面を示して いる。図１０Ｂに示されるように、ＧＲＩＮレンズ１４１の焦平面に直接フィー ドバックのための光ファイバを結合することによって、リバースバイパスを達成 することができる。光ファイバ１４２は、光信号がファイバ１４２からレンズ１ ４１に進むときエネルギー損失又は屈折を最小化するように、適切な指数マッチ ング粘着物によってレンズ１４１に結合することができる。光ファイバ１４２は 、位置１４４に入力Ａを、位置１４６に入力Ｂを、位置１４８に出力Ａ’を、位 置１５０に出力Ｂ’を提供する。復帰ループ１５２は、位置１５４と１５６の間 に復帰路を形成し、かつまた、光ファイバに具体化することができる。 図７のスイッチ１０６の反射器９２を第一の位置９４にすることによって、図 １０Ｂに示されるような焦平面１１２は、Ｙ−軸１４及びＺ−軸４９まわりに中 心がおかれる。前述したように、位置１４４の入力Ａは、位置１４８で出力Ａ’ にイメージ化され、位置１４６の入力Ｂは、位置１５０で出力Ｂ’にイメージ化 される。この様にして、図１０Ａに示されるように、入力Ａは出力Ａ’にルート され、かつ入力Ｂは出力Ｂ’にルートされる。 図１０Ｃは、スイッチ１０６の反射器９２が第二の位置９６に動かされるとき 、Ｙ−軸１０４及びＺ−軸４９に対してレンズ１４１の焦平面１１２の仮想軸に 生じるシフトを示している。位置１４４の入力Ａは、位置１５４で復帰ループ１ ５２の入力にイメージ化される。復帰ループ１５２は入力Ａを復帰ループ１５２ の位置１５６に供給し、そしてそれは次に、位置１４６で入力Ｂに再イメージ化 される。位置１４８の出力Ａ’は、位置１５０で出力Ｂ’に再イメージ化される 。この様にして、入力Ａは入力Ｂにルートされ、かつ出力Ａ’は出力Ｂ’にルー トされて、図１０Ａのリバースバイパススイッチ１４０の第二の位置を形成する 。 同様にして、図９のスイッチ１３８は、リバースバイパススイッチ１４０を形 成するように変更することができる。 図１１Ａ〜１１Ｄは、クロスバースイッチ１５８を形成するように構成された 本発明の一実施例を示している。その第一の位置において、入力Ａは出力Ａ’に 結合され、入力Ｂは出力Ｂ’に結合される。スイッチ１５８の第二の位置におい て、入力Ａは出力Ｂ’に結合され、かつ入力Ｂは出力Ａ’に結合される。 図４の光スイッチ７４は、クロスバースイッチ１５８を形成するよう構成する ことができる。スイッチ７４のためのレンズ７６及び７８用にＧＲＩＮレンズの ような適切なレンズを使うことによって、スイッチ７４はクロスバー機能を提供 することが可能になる。レンズ７６は、ＧＲＩＮレンズ１５９に具体化し、かつ レンズ７８はＧＲＩＮレンズ１６０に具体化することができる。図１１Ｂは、Ｇ ＲＩＮレンズ１５９と関連した入力焦平面１６３を示している。ファイバ１４２ は、図１０Ｂ及び１０Ｃと関連して前述したようなＧＲＩＮレンズ１５９の焦平 面１６３に直接結合されている。入力焦平面１６３は、位置１６１に入力Ａを、 位置１６２に入力Ｂを、位置１６４に出力Ａ’を、そして位置１６６に出力Ｂ’ を含んでいる。 図１１Ｃは、第二のレンズＧＲＩＮ１６０の焦平面１６５のファイバ構成を示 し、かつこれは、位置１７２と１７４を結合する第一の復帰ループ１７０、位置 １７８と１８０を結合する第二の復帰ループ１７６、位置１８４と１８６を結合 する第三の復帰ループ１８２、及び位置１９０と位置１９２を結合する第四の復 帰ループ１８８を含んでいる。これら復帰ループは、光ファイバに具体化するこ とができ、かつ前述したような指数マッチング粘着物によってレンズ１６０と関 連した焦平面１６５に結合することができる。 反射器９２を第一の位置にして、レンズ１５９からの入力信号は、レンズ１６ ０と関連した焦平面１６５内のライン１９４でイメージ化される。この様にして 、位置１６１の入力Ａは、第四の復帰ループ１８８上の位置１９２にイメージ化 される。ループ１８８は、入力Ａを位置１９０に供給し、これは次に、出力Ａ’ で位置１６４に再イメージ化される。位置１６２の入力Ｂは、第三の復帰ループ １８２上の位置１８４にイメージ化される。ループ１８２は入力Ｂを位置１８６ に供給し、そしてこれは次に、出力Ｂ’で位置１６６に再イメージ化される。そ れ故、この第一の位置において、入力Ａは出力Ａ’に結合され、かつ入力Ｂは出 力Ｂ’に結合される。 反射器９２を第二の位置９６に動かすことにより、レンズ１５９からの入力信 号は、レンズ１６１の焦平面１６５上のライン１９６でイメージ化される。図１ １Ｄは、ライン１９６のまわりに復帰レンズ１６０の焦点を合わせた焦平面８２ を示している。位置１６１の入力Ａは、第二の復帰ループ１７６の位置１８０に イメージ化される。ループ１７６は入力Ａを位置１７８に供給し、そしてこれは 次に、出力Ｂ’で位置１６６に再イメージ化される。位置１６２の入力Ｂは、第 一の復帰ループ１７０の位置１７２にイメージ化される。ループ１７０は入力Ｂ を位置１７４に供給し、そしてこれは次に、出力Ａ’で位置１６４に再イメージ 化される。この様にして、入力Ａは出力Ｂ’に結合され、かつ入力Ｂは出力Ａ’ に結合される。 クロスバースイッチ１５８は、レンズ１６０の焦平面１６５からの復帰ファイ バをレンズ１５９の焦平面１６３にループにすることによって、達成することが できる。レンズ間に復帰ファイバを利用する本発明の構成の一例を、図１９−１ ９Ｃと関連して以下に説明する。 図４−１１Ｄに関して前述したように本発明は、反射器の位置を多数位置の間 で変化させることによりシステムの１以上の仮想軸をシフトすることを通して、 入力ファイバと出力ファイバの間で光信号の切り替えを達成する。イメージの仮 想軸のシフトは、無効化内部全反射（ＦＴＩＲ）の概念によって達成することが できる。 光がガラスのような緻密性の高い媒体から、空気のような緻密性の低い媒体に 進入するとき、緻密性の低い媒体内の光の角度は、緻密性の高い媒体内にあると きよりも大きい。内部全反射は、緻密性の高い媒体内をある角度で進む光が、緻 密性の高い媒体と低い媒体の間の界面によって完全に反射する現象である。この 完全反射或いは内部全反射は、第二の屈折媒体を緻密性の高い媒体の反射面と近 接接触させることにより無効にすることができる。この用語”近接接触”は、図 １８と関連した説明においてさらに定義されるであろう。緻密性の高い媒体内を 進む光は、反射面を通過し、かつ第二の屈折媒体内に進む。これが、無効化内部 全反射（ＦＴＩＲ）の概念である。 ＦＴＩＲは、米国特許第５，２２１，９８７号に記載されている。ＦＴＩＲを 使用する本発明は、１以上の入力ファイバからの光エネルギーを複数の出力ファ イバにルートする。このスイッチは、可変ではあるが制御された値だけスイッチ 内の内部全反射を無効にすることによりエネルギーをルートする。 図１２は、ＦＴＩＲを利用する本光スイッチの一実施例を例示している。ＦＴ ＩＲ光スイッチ２００は、レンズにすることができるコリメータ７６及びデコリ メータ７８を含んでいる。スイッチ２００は、レンズ７６と７８の間に位置決め された屈折器２０２を含んでいる。屈折器２０２は図１２のスイッチ２００の実 施例においては直角プリズムであるけれども、屈折器２０２のために他の構成が 本発明の発明概念から離れることなくスイッチ２００のために適しているという ことが理解されるであろう。スイッチ２００はまた、屈折器２０２内の内部全反 射を無効にするために使用される第二の屈折器又はスイッチプレート２０４を含 んでいる。スイッチ２００はまた、スイッチプレート２０４を屈折器２０２と近 接接触させるためのアクチュエータ２０５を含んでいる。スイッチ２００の一実 施例において、アクチュエータ２０５は圧電装置である。アクチュエータ２０５ のための構成は、米国特許第５，２２１，９８７号に見ることができる。入力信 号は、レンズ７６のための焦平面内に位置した入力ファイバ２１０によってスイ ッチ２００に供給され、かつ出力信号は、レンズ７８のための焦平面に位置した 出力ファイバ２１２及び２１４に供給される。 スイッチ２００の第一の位置において、スイッチプレート２０４は屈折器２０ ２には接触しない。入力ファイバ２１０からのエネルギーは、コリメートレンズ ７６によってビーム２１６に平行化され、かつビーム２１６は屈折器２０２内に 導入される。平行化入力ビーム２１６は、内部全反射（ＴＩＲ）により屈折器２ ０２の反射面２１８で反射され、かつ一次平行化出力ビーム２２０を形成する。 一次平行化出力ビーム２２０はデコリメート出力レンズ７８によって、第一の出 力光ファイバ２１２に焦点が合わせられる。 入力光ファイバ２１０から第二の出力光ファイバ２１４へのスイッチングを達 成するために、スイッチプレート２０４は、アクチュエータ２０５により反射面 ２１８即ち屈折器２０２と近接接触させられる。これは、屈折器２０２における 内部全反射を無効にし、入力平行化ビーム２１６をスイッチプレート２０４内に 伝送させる。平行化ビーム２１６は、二次コリメート出力ビームとして内部全反 射により、スイッチプレート２０４の反射性面２２２から反射される。反射性面 ２２２における内部全反射はいつも必要なわけではないということに注目されよ う。 スイッチプレート２０４の反射性面２２２は、スイッチプレート２０４の内側 面２２４に対してバイアス角度θ２２３にある。二次コリメート出力ビーム２２ ６は、一次コリメート出力ビーム２２０に対して角度θ２２３の２倍の角度で反 射器２０２を出る。二次コリメート出力ビーム２２６はそれから、第二の出力光 ファイバ２１４上に出力レンズ７８によって再イメージ化される。この方法によ って、入力光ファイバ２１０における光信号は、屈折器２０２と近接接触するよ うに、かつ離れるように、スイッチプレート２０４を動かすことによって、出力 光ファイバ２１２と２１４の間で切り換えることができる。スイッチプレート２ ０４が屈折器２０２と近接接触していないとき、入力光ファイバ２１０からの光 信号は、第一の出力光ファイバ２１２にイメージ化される。スイッチプレート２ ０４が屈折器２０２と近接接触されるとき、屈折器２０２における内部全反射は 無効にされ、それによって、入力光ファイバ２１０からの光信号は、第二の出力 光ファイバ２１４にイメージ化することができる。 スイッチプレート２０４と屈折器２０２の間の間隔を制御することにより、屈 折器２０２による内部全反射の無効が制御される。面２２４によって無効にされ るとき反射性面２１８での反射は、フィールド理論から展開されるものであって 、その本質は十分明らかにされている。スイッチプレート２０４の屈折器２０２ の反射性面２１８での反射は、次のように定義される。 ここで、添え字ｓ及びｐは、入射平面に直交及び平行に偏光した波動をそれぞ れ参照している。 φ＝反射性面２１８で屈折器におけるその法線からの角度 ｎ₀＝屈折器２０２の屈折率 ｎ₁＝屈折器２０２とスイッチプレート２０４の間の媒体の屈折率 ｎ₂＝スイッチプレート２０４の屈折率 図１８は、表面で生じるべきいくつかの典型的角度に対して表面２１８と表面 ２２４の間の間隔の関数として、そして屈折器２０２とスイッチプレート２０４ の間の間隔の関数として、屈折器２０４の反射性面２１８での反射を例示してい る。図１８は、屈折器２０２内の内部全反射の無効の程度が、屈折器２０２とス イッチプレート２０４の間の間隔の関数であるということを示している。それ故 、（等式(2)〜(7)及び図１８によって定義されるように）スイッチプレート２０ ４を屈折器２０２と近接接触させることにより、屈折器２０２によって反射され るコリメートビームの部分及びスイッチプレート２０４によって反射される部分 が制御される。 或いは、屈折器２０２とスイッチプレート２０４の間の間隔を変化させること により、入力光ファイバ２１０からの入力光信号は、出力光ファイバ２１２と２ １４の間で可変に分割して、信号スプリッタを形成することができる。同様にし て、スイッチ２００は、いずれかの出力光ファイバ２１２と２１４への入力信号 を可変に減衰させるために使用することができる。 好ましい実施例において、レンズ７６及び７８は、ＧＲＩＮレンズである。入 力光ケーブル２１０はレンズ７６に直接結合することができ、かつ出力光ケーブ ル２１０及び２１４は、ＧＲＩＮレンズを使うとき前述した技術によりレンズ７ ８に直接結合することができる。 スイッチ２００の動作は、スイッチプレート２０４を屈折器２０２から取り除 いた非切り替え位置、及びスイッチプレート２０４が屈折器２０２と近接接触さ せられるときの切り替え位置を有するものとして前述した。この構成によって、 スイッチ２００は、非切り替えのとき屈折器２０２内でＦＴＩＲを使用せず、か つ切り替えのとき使用する。スイッチ２００の動作は、本発明の発明概念から離 れることなく逆にすることができる。例えば、スイッチ２００の非切り替え条件 は、スイッチプレート２０４が屈折器２０２と近接接触して、ＦＴＩＲを生じる ときであり、そしてスイッチ２００の切り替え条件は、スイッチプレート２０４ が屈折器２０２から取り除かれかつ屈折器２０２におけるＦＴＩＲが生じないと きであるように確立させることができる。スイッチ２００の切り替え及び非切り 替え条件の選択は、その性能に影響しない。 さらに、スイッチ２００のアクチュエータ２０５は、スイッチプレート２０４ を屈折器２０２と近接接触するようにかつそこから外に動かすものとして前述し てきた。アクチュエータ２０５は、本発明の発明概念から離れることなく、米国 特許第５，２２１，９８７号に記載された変換器のいずれかに具体化することが できる。アクチュエータ２０５は、光スイッチの構成に依存して屈折器２０２と 近接接触するようにかつそこから外にスイッチプレートを動かすために使用する ことができる。このようにして、アクチュエータ２０５は、屈折器２０２とスイ ッチプレート２０４の間の間隔を制御する。 図１３Ａは、単一入力光ファイバを複数出力光ファイバに切り替えるためにＦ ＴＩＲを使う本発明の別の実施例を示している。スイッチ２２８は、コリメート レンズ７６及びデコリメートレンズ７８を包含している。スイッチ２２８の入力 は、入力光ファイバ２１０によって供給され、かつその出力は、図示された出力 光ファイバ２１２及び２１４、及び図１３Ａでは隠れたファイバ２３０及び２３ ２（図１３Ｂ参照）によって供給される。スイッチ２２８は、背中合わせにした プリズム又は長斜方形形態の屈折器２３４を包含している。屈折器２３４は第一 の反射性面２１８及び第二の反射性面２３６を有している。スイッチ２２８は、 スイッチプレート２０４及びスイッチプレート２３７を含む２つのスイッチプレ ート、及びアクチュエータ２０５及びアクチュエータ２３３を含む２つのアクチ ュエータを有している。 図１３Ａのスイッチ２２８の動作は、図１２のスイッチ２００に対して前述し たのと同じである。スイッチプレート２０４を屈折器２３４の第一の反射性面２ １８と接触させることにより、屈折器２３４内の第一の反射性面２１８での内部 全反射は、図１２に関して前述したように、屈折器２３４内を進む光信号がシフ トされるように、無効にされる。同様にして、スイッチプレート２３７を屈折器 ２３４の第二の反射性面２３６と接触させることにより、屈折器２３４の内部全 反射が無効にされ、屈折器２３４内の第二の反射面２３６で伝送光信号をシフト する。内部全反射が第二の反射面２３６で無効にされると、屈折器２３４内の光 信号は、スイッチプレート２３６の面２３８の内側に通って、信号が反射される 反射性面２３９に伝送される。スイッチプレート２３７はまた、スイッチプレー ト２０５上のバイアス角度θ２２３と同様なバイアス角度（明示せず）を有して いる。スイッチプレート２３７上のバイアス角度は、スイッチプレート２０５上 のバイアス角度θ２２３と同じ面内にすることができる。しかしながら、好まし い実施例において、スイッチプレート２３７上のバイアス角度はバイアス角度θ ２２３に直交し、それ故、紙面に向かう方向にされる。この技術によって、スイ ッチプレート２０４は、屈折器２３４内を進む光信号に対して２つの位置を提供 し、かつスイッチプレート２３７は屈折器２３４内を進む光信号に対して２つの 位置を提供する。これによって、入力光ファイバ２１０からの入力ビームが４つ の出力光ファイバに切り替えることが可能になる。４つの出力光ファイバ２１２ 、２１４、２３０、及び２３２の可能な構成が、図１３Ｂに図示されている。 それぞれ図１２及び１３Ａに示された光スイッチ２００及び２２８はカスケー ドにすることができ、かつ各カスケードは追加の信号ルーティング位置を提供す るということに注目されよう。この様にして、入力光ファイバ２１０における光 信号は、多数の出力光ファイバのいずれか１つに切り替えることができる。また 、カスケードにされる本発明のスイッチの数は、図示された実施例に限定されな いということに注目されよう。 図１４Ａは、本発明の別の実施例を例示している。図１４Ａのスイッチ２４１ は、図７のスイッチ１０６と同様なものであり、かつ図１２のスイッチ２００と 同様な屈折器２０２、スイッチプレート２０４及びアクチュエータ２０５を含ん でいる。スイッチ２４１はまた、コリメート及びデコリメートレンズ２４２を使 用する。入力光信号は、入力光ファイバ２１０によってスイッチ２４１に供給さ れ、かつその出力信号は出力光ファイバ２１２及び２１４に供給される。図７の 光スイッチ１０６と同様に、スイッチ２４１は、屈折器２０２から変位して図示 された復帰反射器１１４を使用する。復帰反射器１１４はまた、直交面１２２に 関してバイアス角度θ１２０を有している。復帰反射器１１４は、本発明の発明 概念から離れることなく屈折器２０２に具体化することができるということに注 目されよう。 入力光ファイバ２１０は、イメージをレンズ２４２に供給し、かつこれは次に 、コリメート入力ビーム２１６を屈折器２０２に供給する。スイッチプレート２ ０８を屈折器２０２の反射面２１８から取り除いて、コリメートビーム２１６は 内部全反射により面２１８から反射し、かつ復帰反射器１１４に進む。復帰反射 器１１４のバイアス角度１２０は、復帰ビーム内にシフトを生じさせる（明示さ れていない）。それから、復帰ビームは、再び反射面２１８によって反射され、 かつデコリメートするレンズ２４２ａに戻って、復帰ビームを第一の出力光ファ イバ２１２に焦点を合わせる。レンズ２４２ａは、例示目的のみのためにレンズ ２４２から離れて図示されている。レンズ２４２ａは、入力イメージをコリメー トし、かつ復帰光信号をデコリメートするレンズ２４２にすることができる。本 発明のある応用に対して、別個のコリメートレンズ２４２と別個のデコリメート レンズ２４２ａを有することが望まれるかもしれない。 出力光ファイバ２１２からの出力を出力光ファイバ２１４に切り換えるために 、スイッチプレート２０４は屈折器２０２の反射面２１８と接触させられる。こ れにより、屈折器２０２における全反射が無効にされ、かつスイッチプレート２ ０４の反射面２２２からビーム２１６を反射させる。図１２に関して前述したよ うに、これは、レンズ２４２ａにより出力光ファイバ２１４に焦点を合わせられ る復帰ビームにシフトを生じる。 この様にして、入力信号は単一レンズを有する２以上の出力ファイバの間で切 り換えることができる。これによって、第二のレンズの必要性及び費用が無くな って、スイッチ２４１を安価なものにする。 図１５は、リバースバイパススイッチとして構成される本発明の別の実施例を 示している。図１５のスイッチ２４４は、それぞれ図１２及び１４Ａのスイッチ ２００及び２４１と同様なものである。スイッチ２４４は、直角プリズム実施例 において屈折器２４６を含んでいる。屈折器２４６は復帰ビームを提供するため の反射性面２４８を有している。スイッチ２４４は、入力信号を供給し、かつ出 力信号を受け取るレンズ２５０を有している。レンズ２５０は、図１０Ｂ及び１ ０Ｃと関連して前述したように結合されたファイバを有するＧＲＩＮレンズにす ることができる。スイッチ２４４は、前述したスイッチプレートと同様なスイッ チプレート２５２及び該スイッチプレート２５２を動かすためのアクチュエータ （明示せず）を有している。屈折器の反射面２４８は、入力と出力の間で光信号 をルーティングする時に復帰ビーム内に固定オフセットを形成するようにわずか のバイアス角度を有することができる。 図１５のスイッチ２４４の動作において、入力信号はレンズ２５０によってコ リメートされ、かつこのコリメートされた信号は反射性面２１８での内部全反射 により反射性面２４８に反射される。反射性面２４８上のバイアスは、反射性面 ２１８に復帰しかつレンズ２５０に戻されるコリメート信号に固定オフセットを 生じるであろう。スイッチ動作の詳細は、図１０Ｂ及び１０Ｃと関連して説明す る。スイッチプレート２５２が屈折器２４６の表面２１８と接触していないとき 、図１０Ｂに示されるように、位置１４４で入力Ａは、位置１４８で出力Ａ’に ルートされ、かつ位置１４６で入力Ｂは位置１５０で出力Ｂ’にルートされる。 スイッチプレート２５２を屈折器２４６の反射面２１８と接触させることにより 、図１０Ｃに関して前述したように出力ビームにシフトを生じる屈折器２４６内 の内部全反射を無効にする。この様にして、位置１４４で入力Ａは、位置１５４ で復帰ループ１５２の入力にイメージ化される。復帰ループ１５２は位置１５６ にイメージを供給し、それは次に、位置１４６で入力Ｂにイメージ化される。位 置１４８で出力Ａ’は、位置１５０で出力Ｂ’にイメージ化される。この様にし て、入力Ａは入力Ｂに結合され、かつ出力Ａ’は出力Ｂ’に結合されて、リバー スバイパススイッチ１４０のための第二の位置を形成する。 図１６は、クロスバースイッチとして構成される本発明の別の実施例を示して いる。図１６のスイッチ２５４は、それぞれ図１２及び１４Ａのスイッチ２００ 及び２４１と非常に似たものであり、かつ図１１Ａ−１１Ｄと関連して前述した ようなクロスバー機能を提供する。スイッチ２５４は、屈折器２４６、スイッチ プレート２５２、アクチュエータ（明示せず）、及びレンズ２５６及び２５８を 包含している。スイッチ２５４のレンズ２５６は、図１１Ｂ及び１１Ｄのレンズ ８２と同様に構成することができ、かつレンズ２５８は図１１Ｃのレンズ１６０ と同様な構成にすることができる。レンズ２５６及び２５８は前述したようにＧ ＲＩＮレンズに具体化することができる。 スイッチ２５４の動作において、入力光信号は、レンズ２５６によって屈折器 ２４６に供給される。これらの信号は、反射面２１８によってレンズ２５８に反 射される。レンズ２５８は、レンズ１６０に対して前述したように復帰ループを 使用することによって信号を反射する。この反射された信号はまた、反射性面２ １８によって反射され、かつレンズ２５６に戻される。図１６のスイッチ２５４ の動作における追加の細部は、図１１Ｂ−１１Ｄを使って説明する。スイッチプ レート２５２が、屈折器２４６の表面２１８と接触していないとき、位置１６１ で入力Ａは、第四の復帰ループ１８８の位置１９２にイメージ化される。復帰ル ープ１８８は、位置１９０にイメージを供給し、それは次に、位置１６４で出力 Ａ’に再イメージ化される。位置１６２で入力Ｂは、このイメージを位置１８６ に供給する第三の復帰ループ１８２の位置１８４にイメージ化される。位置１８ ６でイメージは、位置１６６で出力Ｂ’に再イメージ化される。この様にして、 入力Ａは出力Ａ’に結合され、かつ入力Ｂは出力Ｂ’に結合される。 クロスバースイッチングを達成するために、スイッチプレート２５２は、屈折 器２４８の面２１８と接触させることができる。これにより、屈折器２４８内の 内部全反射を無効にして、前述したようにイメージ内にシフトを生じる。それか ら、位置１６１で入力Ａは、第二の復帰ループ１７６の位置１８０にイメージ化 される。ループ１７６は、このイメージを位置１７８に供給し、それは次に、位 置１６６で出力Ｂ’に再イメージ化される。同様にして、位置１６２で入力Ｂは 、第一の復帰ループ１７０の位置１７２にイメージ化される。ループ１７０はこ のイメージを位置１７４に供給し、これは次に、位置１６４で出力Ａ’に再イメ ージ化される。この様にして、入力Ａは出力Ｂ’に結合され、かつ入力Ｂは出力 Ａ’に結合されて、クロスバースイッチ１５８の第二の位置を形成する。 図１７は、複数位置スイッチを提供する本発明の別の実施例を示している。ス イッチ２６０は、内部全反射面２６２、２６４、及び反射性面２６６を有する屈 折器２４６を包含している。スイッチ２６０はまた、スイッチプレート２６８及 び２７０を含んでいる。スイッチ２６０への入力及び出力は、屈折器２４６の面 ２６６でレンズ２７２によって供給される。レンズ２７２によって供給される入 力信号は、ＦＴＩＲ面２６２、２６４、及び反射性面２６６によって、屈折器２ ４６において反射されるであろう。面２６６上にバイアス角度（明示せず）を形 成することにより、レンズ２７２に出力として信号のシフトが生じる。屈折器２ ４６と接触するように独立して動くスイッチプレート２６８及び２７０により、 スイッチ２００、２２８、２４１、２４４、及び２５４に対して前述したように 、レンズ２７２によって供給される光信号の切り替えを達成する。反射性面２６ ６は出力レンズと置き換えることができ、かつ屈折器２４６はカスケードにして 、複合化スイッチングを形成することができるということが認められよう。 図２０は、スイッチアレイ２７８を使用するスイッチングシステム２７６を示 している。アレイ２７８の個々のスイッチ２８０は、光信号を切り換えるため本 発明において具体化することができる。さらにシステム２７８を説明するために 、第一段２８２は入力として参照され、かつアレイ２７８の第二段２８４は出力 として参照されるが、信号は、システム２７６において両方向に進むことができ るということが理解されよう。段２８２における各スイッチ２８０は、光ファイ バにすることができる複数入力２８６を包含している。段２８２における各スイ ッチ２８０は、中間カップリング２８８によって第二の段２８４の個々のスイッ チ２８０に結合されている。中間カップリング２８８はまた、光ファイバに具体 化することができる。第二の段２８４の各スイッチ２８０は出力光信号２９０を 供給し、これはまた、光ファイバに具体化することができる。入力２８６、出力 ２９０、及び中間カップリング２８８の数は、図１８に示された数に制限される 必要はないということに注目されよう。 システム２７６の動作において、第一の段２８２の各スイッチ２８０は、入力 信号を適切な中間カップリング２８８に切り換える。中間カップリング上の信号 は、第二段２８４の個々のスイッチ２８０の１つによって適切な出力に切り換え られる。各スイッチ２８０は、コントローラ２９４から制御信号２９２を受信す る。コントローラ２９４は、各スイッチのアクチュエータをトリガーすることに よって各スイッチの位置を設定して、出力信号が入力と、適切な路内の出力の間 でルートされるようにする。図２０のスイッチングシステム２７６は、本発明が 、光信号を処理するための多段スイッチングシステムを構成するために使用する ことができるということを示している。 図１９Ａ−１９Ｃは、本発明の概念を使って実施できる４×４クロスバースイ ッチを例示している。クロスバースイッチにおいて、４つの入力のそれぞれが、 ４つの出力のそれぞれにルートすることができる。図１９Ａ−１９Ｃのスイッチ ３００は、前述した本発明のいずれか２つのレンズの実施例を使って実施するこ とができる。図１３Ａのスイッチ２２８は、図１９Ａ−１９Ｃのクロスバースイ ッチ３００を実施するために使用することができる本発明の一実施例である。ス イッチ３００は、４つの入力を４つの出力のいずれか１つへの切り替えを達成す るために、２つのレンズ及び２つのスイッチプレートを有するスイッチを必要と する。図１９Ｂは、図１３Ａにおけるレンズ７６と関連した入力焦平面のための 起こり得る構成を表している。好ましい実施例において、レンズ７６は関連した 焦平面３０２を有するＧＲＩＮレンズ３０１である。焦平面３０２での入力は、 位置３０４で入力Ａとして、位置３０６で入力Ｂとして、位置３０８で入力Ｃと して、位置３１０で入力Ｄとして示されている。これらの入力のそれぞれを、例 えば、光ファイバによってレンズ３０１の焦平面に供給することができる。光フ ァイバは、光ファイバをＧＲＩＮレンズに結合するために前述したように、適切 な指数マッチング粘着物によってレンズ３０１に取り付けることができる。 図１９Ｃは、図１３Ａのレンズ７８と関連した出力焦平面のための構成を表し ている。好ましい実施例において、レンズ７８は焦平面３１２を有するＧＲＩＮ レンズ３１１である。レンズ３１１の出力焦平面３１２は、位置３１４で出力Ａ ’を、位置３１６で出力Ｂ’を、位置３１８で出力Ｃ’を、そして位置３２０で 出力Ｄ’を包含している。レンズ３１１上の出力位置のそれぞれに、光ファイバ が適切に結合されている。 図１９Ａは、クロスバースイッチ３００のための入力焦平面３０２と出力焦平 面３１２の間の関係を表している。スイッチ３００における信号の組み合わせを 達成するために、復帰ループａ３１４、ｂ３１６、及びｃ３１８が必要とされる 。復帰ループのそれぞれが、出力焦平面３１２で受信した信号を、元の入力焦平 面に戻して、クロスバースイッチ３００の動作が達成できるようにする。 図１９Ｂ及び１９Ｃに戻ると、入力及び出力と復帰ループの方向配列が図示さ れている。入力焦平面３０２で、復帰ループａ３１４が位置３２０にあり、復帰 ループｂ３１６が位置３２２にあり、そして復帰ループｃ３１８が位置３２４に ある。出力焦平面３１２における復帰ループのための相当する構成が図１９Ｃに 示されている。復帰ループａ３１４は位置３２６にあり、復帰ループｂ３１６は 位置３２８にあり、そして復帰ループｃ３１８は位置３３０にある。 図１９Ａはまた、クロスバースイッチ３００内の信号のイメージ化がいかに生 じるかを示している。垂直軸３３２は、入力焦平面３０２上の入力の位置と、出 力焦平面３１２上の出力との間の基準として供給される。マトリックス３３４は 、入力焦平面３０２からの信号を出力焦平面３１２へのルーティングを説明する のに役立てるために、スイッチ３００上に重ね合わされた。行３３６は、スイッ チ３００の状態を表している。前述したように、スイッチ３００は、２つのスイ ッチプレートによって実施することができる。スイッチプレートの状態は、行３ ３６内の対数によって表されている。例えば、状態０、０は、両方のスイッチプ レートを開にしたスイッチ３００を表し、かつ、開は、スイッチプレートを屈折 器と近接接触させることにより任意に設定されるけれども、開は、スイッチプレ ートが屈折器と近接接触していないときに対して設定することができるというこ とが理解できるであろう。それ故、例えば、列３３８において、表示０、０は、 両方のスイッチ開を参照し、かつ列３４０において、１、０は、第一のスイッチ プレート閉、及び第二のスイッチ開を参照している。マトリックス３３４の残り の列は、自ずから明らかであろう。 マトリックス３３４における水平線は、行３３６の４つのスイッチ位置に対す るスイッチの信号のための仮想軸を例示している。軸３４２は、０、０状態にお けるスイッチの仮想軸であり、仮想軸３４４は、状態１、０におけるスイッチの 仮想軸であり、仮想軸３４６は状態０、１におけるスイッチの仮想軸であり、か つ仮想軸３４８は状態１、１におけるスイッチの仮想軸である。 マトリックス３３４内のエントリーは、入力焦平面３０２からの入力がイメー ジ化される出力焦平面３１２上の位置を表している。例えば、スイッチ状態０、 ０に対して、位置３０４で入力Ａは、仮想軸３４２まわりに変位しないように仮 想軸３４２と整列させられ、かつ出力焦平面３１２上の位置３１６と整列させら れる。それ故、入力Ａは、位置３１６で出力Ｂ’に結合される。位置３０６で入 力Ｂは、仮想軸３４２回りに位置３１４にイメージ化され、そしてそれ故、出力 Ａ’に結合される。位置３０８で入力Ｃは、仮想軸３４２まわりに復帰ループａ ３１４の位置３２６にイメージ化される。復帰ループａ３１４は、この信号を入 力焦平面３０２の位置３２０に戻す。位置３２０で復帰ループａは、仮想軸３４ ２まわりに出力焦平面３１２上の位置３１８にイメージ化され、そして位置３２ ０を出力Ｃ’に結合する。それ故、入力Ｃは出力Ｄ’に結合される。マトリック ス３３４における位置３４１でのエントリー”ａＣ”は、入力Ｃが復帰ループａ ３１４によって位置３２０に供給されるということを示している。位置３１０で 入力Ｄは、仮想軸３４２まわりに復帰ループｂ３１６の入力で位置３２８にイメ ージ化される。復帰ループｂ３１６は、位置３２２で入力焦平面３０２に信号を 戻す。それから、位置３２２は、仮想軸３４２まわりに出力焦平面３１２の出力 Ｃ’で位置３１８に再イメージ化される。それ故、入力Ｄは、出力Ｃ’に結合さ れる。この様にして、スイッチ３００を状態０、０にすることにより、各入力は 異なる出力に結合される。 マトリックス３３４は、入力焦平面３０２からの入力が出力焦平面３１２上の 出力にいかにイメージ化されるか理解するのを助ける。同様にして、スイッチ３ ００の他の状態は、各入力がブロッキングも無く異なる出力に切り替えることが できるようにマトリックス３３４を使って追跡することができる。 図１９Ａ−１９Ｃのスイッチ３００は、本発明を使うクロスバースイッチの技 術的利点を提供する。スイッチ３００はまた、例えば、１６×１６非ブロッキン グクロスバー信号スイッチングを提供するために、スイッチのアレイ内に置くこ とができる。 本発明は、レーザー安全装置及び電気チョッパーホイールのようなレーザーＱ −スイッチング応用に限定されないが、これらを含めた多数の応用を有している ということに注目されよう。さらに、本発明は、ＲＦ信号のスイッチングを提供 することができる。ＲＦ信号に透明な大スケール物質を使うことによって、本発 明の利点は、ＲＦ信号を処理するために達成することができる。 光信号をルーティングするための本発明は、低コスト及び高速スイッチング速 度の技術的利点を提供する。本発明は、イメージの仮想焦平面内でシフトを達成 するために共通ミラー又は無効化内部全反射の概念を使用することができる。こ の様にして、光信号は切り替え、減衰させ、変調し、又は種々の出力の間で分割 することができる。 本発明は詳細に前述したけれども、特許請求の範囲によって限定されるような 本発明の精神及び範囲から離れること無く、種々の変化、代換え、及び変更をな すことができるということが理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入力光信号を複数の出力光学位置の一つに切り替えるための装置において、 入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 前記出力光学位置の異なる一つにビームを指向するために平行ビームを反射し かつ選択された値だけ平行ビームの角度を変更するための複数の位置を有する反 射器と、 からなる前記装置。 ２．前記平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるためのデコリメートレ ンズをさらに備える請求項１に記載の装置。 ３．前記レンズは平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるために動作可 能である請求項１に記載の装置。 ４．前記レンズがＧＲＩＮレンズからなる請求項１に記載の装置。 ５．デコリメートレンズがＧＲＩＮレンズからなる請求項２に記載の装置。 ６．前記反射器がミラーからなる請求項１に記載の装置。 ７．複数の位置の間で反射器を動かすための制御信号に応答するアクチュエータ をさらに備える請求項１に記載の装置。 ８．前記アクチュエータが圧電装置からなる請求項７に記載の装置。 ９．入力光信号を複数の出力光学位置の一つに切り替えるための装置において、 入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 ビームを前記出力光学位置の異なる一つに指向するために平行ビームを反射し かつ選択された値だけ平行ビームの角度を変更するための複数の位置を有する反 射器と、 を備え、該反射器は、さらに、 内部全反射により平行ビームを反射するための第一の反射性面を有する第一の 屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器と、 を備え、 前記第二の屈折器の接触面は、この第二の屈折器が第一の屈折器と近接接触し ているとき前記第一の屈折器の第一の反射性面により平行ビームの内部全反射を 無効にするように、かつ平行ビームが前記第二の屈折器に入るように動作可能で あり、 前記第二の屈折器の反射性面は、ビームを出力光学位置の異なる一つに指向す るために平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化させ るよう動作可能である 前記装置。 １０．前記第一と第二の屈折器の間の間隔を制御可能の制御信号に応答するアク チュエータをさらに備える請求項９に記載の装置。 １１．平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるためのデコリメートレン ズをさらに備える請求項９に記載の装置。 １２．前記第一の屈折器がプリズムである請求項９に記載の装置。 １３．アクチュエータが圧電装置からなる請求項１０に記載の装置。 １４．前記アクチュエータは、平行ビームの第一の部分が前記第一の屈折器の反 射性面によって反射されかつ平行ビームの第二の部分が前記第二の屈折器の反射 性面によって反射されるように変化しかつ制御された値だけ第一と第二の屈折器 の間の間隔を調整する請求項１０に記載の装置。 １５．接触面及び反射性面を有する第三の屈折器をさらに備え、 前記第一の屈折器はさらに、この第一の屈折器の第一の反射性面及び前記第二 の屈折器の反射性面の一つによって反射された後、内部全反射により平行ビーム を反射するための第二の反射性面を備え、 前記第三の屈折器の接触面は、該第三の屈折器が前記第一の屈折器と近接接触 しているとき該第一の屈折器の第二の反射性面による平行ビームの内部全反射を 無効にし、かつ平行ビームが前記第三の屈折器に入るように動作可能であり、 前記第三の屈折器の反射性面は、出力光学位置の異なる一つにビームを指向す るために、平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化さ せるように動作可能である 請求項９に記載の装置。 １６．前記第一と第三の屈折器の間の間隔を制御するよう動作可能の制御信号に 応答する第二のアクチュエータをさらに備える請求項１５に記載の装置。 １７．前記第二のアクチュエータが圧電装置からなる請求項１６に記載の装置。 １８．第一の屈折器の第一の反射性面及び第二の屈折器の反射性面の一つによっ て反射された後内部全反射により平行ビームを反射するため第一の反射性面を有 する第三の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第四の屈折器と、 をさらに備え、 前記第四の屈折器の接触面は、該第四の屈折器が前記第三の屈折器と近接接触 しているとき前記第三の屈折器の第一の反射性面による平行ビームの内部全反射 を無効にし、かつ該平行ビームが前記第四の屈折器に入るように動作可能であり 、 前記第四の屈折器の反射性面は、出力光学位置の異なる一つにビームを指向す るために、平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化さ せるように動作可能である請求項９に記載の装置。 １９．入力光学信号を複数の出力光学位置の一つに切り替えるための装置におい て、 入力光学信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 平行ビームを反射するための第一の反射器と、 平行ビームを出力光学位置の異なる一つに指向するために平行ビームを反射し かつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化させるための複数の位置を有する 第二の反射器と、 から成る前記装置 ２０．前記レンズはさらに、前記第一と第二の反射器による反射後に平行ビーム をデコリメートしかつ焦点を合わせるように動作可能である請求項１９に記載の 装置。 ２１．前記レンズがＧＲＩＮレンズから成る請求項１９に記載の装置。 ２２．前記第一と第二の反射器がミラーから成る請求項１９に記載の装置。 ２３．複数の位置の間で前記第二の反射器を動かすための制御信号に応答するア クチュエータをさらに備える請求項１９に記載の装置。 ２４．前記アクチュエータが圧電装置から成る請求項２３に記載の装置。 ２５．入力光信号を複数の出力光位置の１つに切り換えるための装置において、 入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 該平行ビームを反射するための第一の反射器と、 該平行ビームを出力光位置の異なるものに指向するため該光ビームを反射させ かつ選択された値だけ該平行ビームの角度を変化させるための複数の位置を有す る第二の反射器とを備え、 前記第一と第二の反射器は、内部全反射により平行ビームを反射するための第 一の反射性面及び平行ビームを反射するための第二の反射性面を有する第一の屈 折器に具体化され、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器を備え、 該第二の屈折器の接触面は、該第二の屈折器が第一の屈折器と近接接触してい るとき第一の屈折器の反射性面による平行ビームの内部全反射を無効にし、かつ 平行ビームが第二の屈折器に入るように動作可能であり、そして、 該ビームを出力光位置の異なるものに指向するために該平行ビームを反射しか つ選択された値だけ該平行ビームの角度を変化させるように動作可能である、前 記装置。 ２６．前記第一と第二の屈折器の間隔を制御するよう動作可能である制御信号に 応答するアクチュエータをさらに備える請求項２５に記載の装置。 ２７．前記第一の屈折器がプリズムである請求項２５に記載の装置。 ２８．前記アクチュエータは、前記平行ビームの第一の部分が前記第一の屈折器 の反射性面によって反射されかつ該平行ビームの第二の部分が前記第二の屈折器 の反射性面によって反射されるように変化しかつ制御された値だけ前記第一と第 二の屈折器の間の間隔を調整する請求項２６に記載の装置。 ２９．第一の反射性面と前記第二の屈折器の反射性面の一方による反射後内部全 反射により平行ビームを反射する第一の反射性面を有する第三の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第四の屈折器と、 をさらに備え、 前記第四の屈折器の接触面は、該第四の屈折器が前記第三の屈折器と近接接触 しているとき該第三の屈折器の第一の反射性面による平行ビームの内部全反射を 無効にし、かつ該平行ビームが該第四の屈折器に入るように動作可能であり、そ して、 前記第四の屈折器の反射性面が、該ビームを出力光学位置の異なるものに指向 するために、該平行ビームを反射しかつ選択された値だけ該平行ビームの角度を 変化させるよう動作可能である、請求項２５に記載の装置。 ３０．複数の入力光光信号を複数の出力光学位置に切り換えるための装置におい て、 各入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 各ビームを出力光学位置の異なるものに指向させるために、各平行ビームを反 射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を変化させるための複数の位置を 有する反射器と、 から成る前記装置。 ３１．各平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるためのデコリメートレ ンズをさらに備える請求項３０に記載の装置。 ３２．前記デコリメータから前記コリメータに一つの光信号をルートするよう動 作可能のコリメータ及びデコリメータに結合された復帰ループをさらに備える請 求項３１に記載の装置。 ３３．前記コリメータがさらに各平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせ る請求項３０に記載の装置。 ３４．前記コリメータがＧＲＩＮレンズから成る請求項３０に記載の装置。 ３５．前記デコリメートレンズがＧＲＩＮレンズから成る請求項３１に記載の装 置。 ３６．前記反射器がミラーから成る請求項３０に記載の装置。 ３７．第一の端及び第二の端を有する復帰ループをさらに備え、該第一の端と第 二の端の両方がコリメートレンズに結合され、該復帰レンズは、複数の入力光信 号が複数の出力光学位置に切り換えられるように、前記第一の端からの光信号を 第二の端にルートするように動作可能である請求項３０に記載の装置。 ３８．第一の端及び第二の端を有する復帰ループをさらに備え、該第一の端と第 二の端の両方がデコリメートレンズに結合され、該復帰ループは、複数の入力光 信号が複数の出力光学位置に切り換えられるように、前記第一の端からの光信号 を第二の端にルートするよう動作可能である請求項３１に記載の装置。 ３９．前記複数の位置の間で反射器を動かすための制御信号に応答するアクチュ エータをさらに備える請求項３０に記載の装置。 ４０．前記アクチュエータが圧電装置から成る請求項３９に記載の装置。 ４１．複数の入力光信号を複数の出力光学位置に切り換えるための装置において 、 各入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 各ビームを前記出力光学位置の異なるものに指向させるため各平行ビームを反 射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を変化させるための複数の位置を 有している反射器と、 を備え、該反射器はさらに、 各平行ビームを内部全反射により反射するための第一の反射性面を有する第一 の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器と、を備え、 前記第二の屈折器の接触面は、該第二の屈折器が第一の屈折器と近接接触して いるとき第一の屈折器の第一の反射性面による各平行ビームの内部全反射を無効 にし、かつ各平行ビームが第二の屈折器に入るように動作可能であり、そして 前記第二の屈折器の反射性面が、各ビームを出力光学位置の異なるものに指向 させるため、各平行ビームを反射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を 変化させるよう動作可能である前記装置。 ４２．前記第一と第二の屈折器の間の間隔を制御するよう動作可能の制御信号に 応答するアクチュエータをさらに備える請求項４１に記載の装置。 ４３．平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるためのデコリメートレン ズをさらに備える請求項４１に記載の装置。 ４４．前記デコリメートレンズからの光信号をコリメートレンズにルートするよ う動作可能のコリメートレンズ及びデコリメートレンズに結合された復帰ループ をさらに備える請求項４３に記載の装置。 ４５．第一の端及び第二の端を有する復帰ループをさらに備え、該第一の端と第 二の端の両方がコリメートレンズに結合され、該復帰ループは、複数の入力光信 号が複数の出力光学位置に切り換えられるように、第一の端からの光信号を第二 の端にルートするよう動作可能である請求項４１に記載の装置。 ４６．第一の端及び第二の端を有する復帰ループをさらに備え、該第一の端と第 二の端の両方がデコリメートレンズに結合され、該復帰ループは、複数の入力光 信号が複数の出力光学位置に切り換えられるように、第一の端からの光信号を第 二の端にルートするよう動作可能である請求項４３に記載の装置。 ４７．前記第一の屈折器がプリズムである請求項４１に記載の装置。 ４８．接触面及び反射性面を有する第三の屈折器をさらに備え、 前記第一の屈折器はさらに、第一の屈折器の第一の反射性面及び第二の屈折器 の反射性面の一方による反射後各平行ビームを内部全反射により反射するための 第二の反射性面を備え、 前記第三の屈折器の接触面は、該第三の屈折器が第一の屈折器と近接接触して いるとき第一の屈折器の第二の反射性面による各平行ビームの内部全反射を無効 にし、かつ各コリメートビームが第三の屈折器に入るように動作可能であり、 第三の屈折器の反射性面は、各ビームを出力光学位置の異なるものに指向させ るため、各平行ビームを反射しかつ各平行ビームの角度を変化させるよう動作可 能である、 請求項４１に記載の装置。 ４９．前記第一及び第三の屈折器の間の間隔を制御するよう動作可能の制御信号 に応答する第二のアクチュエータをさらに備える請求項４８に記載の装置。 ５０．前記第一の屈折器の第一の反射性面と前記第二の屈折器の反射性面の一方 による反射後各平行ビームを内部全反射により反射するための第一の反射性面を 有する第三の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第四の屈折器と、をさらに備え、 該第四の屈折器の接触面は、該第四の屈折器が前記第三の屈折器と近接接触し ている該第三の屈折器の第一の反射性面による各平行ビームの内部全反射を無効 にし、かつ各平行ビームが第四の屈折器に入るように動作可能であり、 前記第四の屈折器の反射性面が、各ビームを出力光学位置の異なるものに指向 させるため、各平行ビームを反射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を 変化させるよう動作可能である、請求項４１に記載の装置。 ５１．複数の入力光信号を複数の出力光学位置に切り換えるための装置において 、 各入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 各平行ビームを反射するための第一の反射器と、 各平行ビームを出力光学位置の異なるものに指向させるために、平行ビームを 反射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を変化させるための複数の位置 を有する第二の反射器と、から成る前記装置。 ５２．前記コリメートレンズはさらに、前記第一と第二の反射器による反射後各 平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるよう動作可能である請求項５１ に記載の装置。 ５３．前記第一と第二の反射器がミラーから成る請求項５１に記載の装置。 ５４．複数の位置の間で前記第二の反射器を動かすための制御信号に応答するア クチュエータをさらに備える請求項５１に記載の装置。 ５５．前記アクチュエータが圧電装置から成る請求項５１に記載の装置。 ５６．第一の端と第二の端を有する復帰ループをさらに備え、該第一の端と第二 の端の両方が前記コリメートレンズに結合され、該復帰ループは、複数の入力光 信号が複数の出力光学位置に切り換えられるように、第一の端からの光信号を第 二の端にルートするよう動作可能である請求項５１に記載の装置。 ５７．複数の入力光信号を複数の出力光学位置に切り換えるための装置において 、 各入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 各平行ビームを反射するための第一の反射器と、 各平行ビームを出力光学位置の異なるものに指向させるために、平行ビームを 反射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度を変化させるための複数の位置 を有する第二の反射器と、を備え、該第一と第二の反射器は、内部全反射により 各平行ビームを反射するための第一の反射性面及び各平行ビームを反射するため の第二の反射性面を有する第一の屈折器に具体化され、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器を備え、 該第二の屈折器の接触面は、該第二の屈折器が前記第一の屈折器と近接接触し ているとき該第一の屈折器の反射性面による各平行ビームの内部全反射を無効に し、かつ各平行ビームが前記第二の屈折器に入るように動作可能であり、 前記第二の屈折器の反射性面は、各ビームを出力光学位置の異なるものに指向 させるために、各平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を 変化させるよう動作可能である、前記装置。 ５８．前記第一と第二の屈折器の間の間隔を制御するよう動作可能の制御信号に 応答するアクチュエータをさらに備える請求項５７に記載の装置。 ５９．前記第一の屈折器がプリズムである請求項５７に記載の装置。 ６０．前記第一の屈折器の第一の反射性面及び前記第二の屈折器の反射性面の一 方による反射後内部全反射により各平行ビームを反射するための第一の反射性面 を有する第三の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第四の屈折器と、をさらに備え、 該第四の屈折器の接触面は、該第四の屈折器が前記第三の屈折器と近接接触し ているとき該第三の屈折器の第一の反射性面による各平行ビームの内部全反射を 無効にしかつ各平行ビームが前記第四の屈折器に入るように動作可能であり、 前記第四の屈折器の反射性面は、各ビームを出力光学位置の異なるものに指向 させるために、各平行ビームを反射しかつ選択された値だけ各平行ビームの角度 を変化させるよう動作可能である、請求項５７に記載の装置。 ６１．入力光信号を複数の出力光学位置に可変に分割するための装置において、 入力光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 該ビームを出力光学位置に指向させるために、内部全反射により平行ビームを 反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化させるための第一の反射性 面を有する第一の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器と、 前記第一の屈折器の反射性面による平行ビームの内部全反射を部分的に無効に するように、そして平行ビームの一部が前記第二の屈折器に入りかつ出力光学位 置に指向されないように、前記第二の屈折器と第一の屈折器の間の間隔を制御す るよう動作可能の制御信号に応答するアクチュエータと、 を備え、そして、 前記レンズはさらに、平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるように 動作可能である、前記装置。 ６２．前記アクチュエータは、前記第二の屈折器に入る平行ビームの一部を調整 するように第一の屈折器との間の間隔を可変に制御するよう動作可能である請求 項６１に記載の装置。 ６３．複数の出力光学位置の間で入力光学信号を可変に分割するための装置にお いて、 入力光学信号を平行ビームにコリメートするための第一のレンズと、 該平行ビームをデコリメートしかつ焦点を合わせるための第二のレンズと、 該ビームを第一の出力光学位置に指向させるために、内部全反射により平行ビ ームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化させるための第一の 反射性面を有する第一の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器と、 前記第一の屈折器の反射性面による平行ビームの内部全反射を部分的に無効に するように、そして平行ビームの一部が前記第二の屈折器に入り、かつ残りの部 分が前記第一の屈折器の反射性面により反射されるように、前記第二の屈折器と 第一の屈折器の間の間隔を制御するための制御信号に応答するアクチュエータと 、から成り、 前記第二の屈折器の反射性面がさらに、ビームの一部を第二の出力光学位置に 指向させるために、平行ビームの一部を反射しかつその一部の角度を変化させる よう動作可能である、 前記装置。 ６４．前記アクチュエータはさらに、前記第二の屈折器に入る平行ビームの一部 を調整するように前記第一の屈折器と第二の屈折器の間の間隔を可変に制御する よう動作可能である請求項６３に記載の装置。 ６５．入力光信号を複数の出力光学位置の１つに切り換えるための方法において 、 入力光信号を平行ビームにコリメートするステップと、 該平行ビームを出力光学位置の１つに指向させるステップと、 該ビームを出力光学位置の異なるものに指向させるために、選択された値だけ 平行ビームの角度を変化させるステップと、 から成る前記方法。 ６６．前記指向させるステップの前に、平行ビームをデコリメートしかつ焦点を 合わせるステップを備える請求項６５に記載の方法。 ６７．前記角度を変化させるステップはさらに、選択された値だけ平行ビームの 角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有する反射器によって平行ビームを反 射させるステップを備える請求項６５に記載の方法。 ６８．前記角度を変化させるステップはさらに、 選択された値だけ平行ビームの角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有す る反射器によって平行ビームの第一の反射をさせるステップと、 平行ビームの角度を再び変化させるように第一の反射後固定反射器によって平 行ビームの第二の反射をさせるステップと、 を備える請求項６５に記載の方法。 ６９．前記角度を変化させるステップはさらに、選択された値だけ平行ビームの 角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有する反射によって平行ビームを反射 させるステップを備える請求項６５に記載の方法。 ７０．前記角度を変化させるステップはさらに、反射性面を有する第一の屈折器 による内部全反射により平行ビームを反射させることによって、第一の値だけ平 行ビームの角度を変化させるステップと、反射性面を有する第二の屈折器と前記 第一の屈折器の反射性面の間の間隔を制御することによって、平行ビームの内部 全反射を無効にすることにより第二の値だけ平行ビームの角度を変化させるステ ップと、前記第二の屈折器の反射性面によって平行ビームを反射させるステップ とを備える請求項６５に記載の方法。 ７１．前記第一の屈折器の第二の反射性面による内部全反射により平行ビームを 反射することによって、第三の値だけ平行ビームの角度を変化させるステップを さらに備える請求項６５に記載の方法。 ７２．反射性面を有する第三の屈折器と前記第一の屈折器の第二の反射性面との 間の間隔を制御することによって平行ビームの内部全反射を無効にすることによ って第四の値だけ平行ビームの角度を変化させるステップと、前記第三の屈折器 の反射性面によって平行ビームを反射させるステップと、をさらに備える請求項 ６５に記載の方法。 ７３．前記第一の屈折器の反射性面と前記第二の屈折器の反射性面の一方による 平行ビームの反射後、第一の反射性面を有する第三の屈折器による内部全反射に により平行ビームを反射させることによって第三の値だけ平行ビームの角度を変 化させるステップをさらに備える請求項７０に記載の方法。 ７４．複数の入力光信号を複数の出力光学位置に切り換えるための方法において 、 入力光信号のそれぞれを平行ビームにコリメートするステップと、 各平行ビームを出力光学位置の一つに指向させるステップと、 各ビームを出力光学位置の異なるものに指向させるため選択された値だけ各平 行ビームの角度を変化させるステップと、 から成る前記方法。 ７５．前記指向させるステップの前に、平行ビームをデコリメートしかつ焦点を 合わせるステップをさらに備える請求項７４に記載の方法。 ７６．前記角度を変化させるステップはさらに、選択された値だけ各平行ビーム の角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有する反射器によって各平行ビーム を反射させるステップを備える請求項７４に記載の方法。 ７７．前記角度を変化させるステップはさらに、 選択された値だけ各平行ビームの角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有 する反射器によって各平行ビームの第一の反射をさせるステップと、 各平行ビームの角度を再び変化させるように第一の反射ステップ後固定反射器 によって各平行ビームの第二の反射をさせるステップと、をさらに備える請求項 ７４に記載の方法。 ７８．前記角度を変化させるステップはさらに、選択された値だけ各平行ビーム の角度をそれぞれが変化させる複数の位置を有する反射器によって各平行ビーム を反射させるステップを備える請求項７４に記載の方法。 ７９．前記角度を変化させるステップはさらに、反射性面を有する第一の屈折器 による内部全反射により各平行ビームを反射させることによって第一の値だけ各 平行ビームの角度を変化させるステップと、反射性面を有する第二の屈折器と前 記第一の屈折器の反射性面との間の間隔を制御することによって、各平行ビーム の内部全反射を無効にすることにより第二の値だけ各平行ビームの角度を変化さ せるステップと、前記第二の屈折器の反射性面によって各平行ビームを反射する ステップと、を備える請求項７４に記載の方法。 ８０．前記第一の屈折器の第二の反射性面による内部全反射により平行ビームを 反射することによって、第三の値だけ平行ビームの角度を変化させるステップを さらに備える請求項７４に記載の方法。 ８１．反射性面を有する第三の屈折器と前記第一の屈折器の第二の反射性面との 間の間隔を制御することによって、平行ビームの内部全反射を無効にすることに より第四の値だけ平行ビームの角度を変化させるステップと、前記第三の屈折器 の反射性面によって平行ビームを反射させるステップと、をさらに備える請求項 ７４に記載の方法。 ８２．前記第一の屈折器の反射性面と前記第二の屈折器の反射性面の一方による 平行ビームの反射後第一の反射性面を有する第三の屈折器によって内部全反射に より平行ビームを反射することによって第三の値だけ各平行ビームの角度を変化 させるステップをさらに備える請求項７９に記載の方法。 ８３．複数の入力光信号を複数の出力光信号に切り換えるためのシステムにおい て、 複数のスイッチから成るスイッチアレイを備え、 各スイッチは、 複数の光入力及び出力と、 一つの入力からの光信号を平行ビームにコリメートするためのレンズと、 各位置がスイッチ出力の一つに相当するスイッチ出力の異なるものに、ビーム を指向させるために、平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角 度を変化させるための複数の位置を有する反射器と、 各入力光信号が所望の出力光信号に指向させられるように、スイッチアレイの 各スイッチ内の光信号の切り替えを制御するためのコントローラと、から成る前 記システム。 ８４．スイッチアレイが、第一と第二のスイッチ段内に組織される請求項８３に 記載のシステム。 ８５．各スイッチの反射器が、 内部全反射により平行ビームを反射させるための第一の反射性面を有する第一 の屈折器と、 接触面及び反射性面を有する第二の屈折器と、 を備え、 前記第二の屈折器の接触面は、該第二の屈折器が前記第一の屈折器と近接接触 させられるとき該第一の屈折器の第一の反射性面による平行ビームの内部全反射 を無効にし、かつ平行ビームが前記第二の屈折器にはいるように動作可能であり 、 前記第二の屈折器の反射性面は、ビームをスイッチ出力の異なるものに指向さ せるために、平行ビームを反射しかつ選択された値だけ平行ビームの角度を変化 させるように動作可能である、請求項８３に記載のシステム。