WO2006028210A1

WO2006028210A1 - 光スイッチ

Info

Publication number: WO2006028210A1
Application number: PCT/JP2005/016616
Authority: WO
Inventors: Tomoki Uesugi; Yoshihisa Yamada; Harumichi Kitaguchi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2007-03-10
Also published as: JP2006078837A

Abstract

　光ファイバ３０ａ～３０ｄは、平行に配列される。可動ミラー２６が空間３７の外にある場合には、入力用光ファイバ３０ａから出射した光は、レンズ３３ａで方向を曲げられた後、固定ミラー２５で反射され、レンズ３３ｂで集光されて出力用光ファイバ３３ｃに結合される。可動ミラー２６が空間３７内にある場合には、入力用光ファイバ３０ａから出射した光は、レンズ３３ａで方向を曲げられた後、固定ミラー２５で反射され、さらに固定ミラー２５で反射され、再度固定ミラー２５で反射され、レンズ３３ａで集光されて出力用光ファイバ３３ｂに結合される。

Description

明細書

光スィッチ

技術分野

[0001] 本発明は、光入力部 (例えば、入力用光ファイバ）と光出力部 (例えば、出力用光フアイバ）との結合関係を切り換えるための光スィッチに関する。

背景技術

[0002] 図 1 (a)は従来例の光スィッチの構造を示す断面図、図 1 (b)及び図 1 (c)は従来例の光スィッチにおいて光路を切り換える様子を示す一部破断した平面図である (特許文献 1)。図 1 (a)に示すように、この光スィッチ 11は、フェルール 12により位置決めされた 2組の光ファイバ 13a、 13b及び 13c、 13dと 2組のレンズ 14によって構成されている。フエルール 12は 2芯フエルールとなっていて、一方のフエルール 12は入力用の光ファイバ 13aと出力用の光ファイバ 13bを互いに平行となるように一定間隔をあけて位置決めし、他方のフエルール 12は入力用の光ファイバ 13cと出力用の光ファィバ 13dを互いに平行となるように一定間隔をあけて位置決めしている。光ファイバ 1 3a〜13dの端面に対向する位置には、それぞれ屈折率分布型のレンズ 14が配置されている。両レンズ 14は互いに間隙を隔てて対向しており、両レンズ 14間の間隙には両面反射ミラー 15が出し入れ自在に設けられている。

[0003] しかして、図 1 (a)に示すように、一方の入力用光ファイバ 13aから出射された光は、レンズ 14の光軸力も外れた位置に入射し、光束の中心方向をレンズ 14の光軸方向へ曲げられると共に、ほぼ平行光となって一方のレンズ 14から出射される。レンズ 14 間の間隙に障害物がない場合には、一方のレンズ 14から出射した光は、直ちに他方のレンズ 14に入射し、そのレンズ 14で集光されて他方の出力用光ファイバ 13dに入射する。同様にして、他方の入力用光ファイバ 13cから出射された光も、 2つのレンズ 14を通過して一方の出力用光ファイバ 13bに入射する。

[0004] 従って、図 1 (b)に示すように、両面反射ミラー 15がレンズ 14間の間隙力も外に出ている場合には、入力用の光ファイバ 13aと出力用の光ファイバ 13dとが結合し、入力用の光ファイバ 13cと出力用の光ファイバ 13bとが結合する。よって、この場合には、対角方向どうしの光ファイバ 13a〜13dが結合する。

[0005] これに対し、図 1 (c)に示すように、レンズ 14間の間隙に、レンズ 14の端面と平行となるようにして両面反射ミラー 15が挿入されると、一方の入力用光ファイバ 13aから出射されてレンズ 14から出た光は、両面反射ミラー 15で反射されることによって元のレンズ 14内に戻り、出力用の光ファイバ 13bに結合する。同様に、他方の入力用光ファイバ 13cから出射された光は、レンズ 14から出て両面反射ミラー 15で反射され、再び元のレンズ 14内に戻って出力用の光ファイバ 13dに結合する。よって、この場合には同じフエルール 12内の光ファイバ 13a〜 13dどうしが結合する。

[0006] 図 1 (a)、図 1 (b)及び図 1 (c)に示した従来の光スィッチでは、上記のようにしてレンズ 14間に両面反射ミラー 15を出し入れすることにより、 4本の光ファイバ 13a〜13d の光路を切り換えることができるようになっており、 2 X 2光スィッチとなっている。

[0007] しかしながら、従来例のような構造の光スィッチでは、フェルール 12に保持された 2 組の光ファイバ力 2つのレンズ 14と両面反射ミラー 15を挟んで対向するので、光スイッチの両端力も光ファイバが出ることになる。そのため、装置に光スィッチを組み込む際の実装面積が増大したり、光ファイバの取り扱いが複雑になるという問題があつた。

[0008] 特許文献 1 :特開平 11 223779号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、すべての光ファイバを同一方向から引き出せるようにした光スィッチを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明に力かる光スィッチは、同一平面上において互いに平行に配置された、合計で 3本以上の光入力部及び光出力部を備え、互いに光を伝送する光入力部と光出力部の光結合の組み合わせを変更することによって光路切換えを行なう光スイツチであって、前記平面に垂直な方向力見て互いに直交するように配置された 2つの反射面を有し、前記光入力部及び光出力部に対向する位置に配置された固定ミラ一と、前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射して前記光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段とを備えたことを特徴としている。ここで、光入力部及び光出力部とは、光ファイバや光導波路等のように光を伝送するものであればょ、。

[0011] 本発明に力かる光スィッチにあっては、直交するように配置された 2つの反射面を有する固定ミラーを光入力部及び光出力部に対向する位置に配置しているので、光入力部から出射された光を固定ミラーで回帰反射させることができる。よって、すべての光入力部と光出力部を光スィッチの一方の側に設けることができる。また、光入力部から出射され固定ミラーで反射して光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段を備えているので、光路切換手段によって各光入力部と結合される光出力部を切り替えることができる。

[0012] 本発明の光スィッチにあっては、一方の側に光入力部と光出力部を平行にまとめられるので、光入力部と光出力部をアレイ化することができて光入力部及び光出力部の取り扱いが容易になる。また、光入力部と光出力部を光スィッチの一方にまとめることにより、光スィッチの実装面積も小さくすることができる。

[0013] 本発明にかかる光スィッチの一実施態様における前記光路切換手段は、光を反射させることによって光出力部への戻り先を切り替えるものである。力かる実施態様によれば、光入力部力出射された光を光路切換手段により反射させることによって光路を切り替えることができるので、簡単な構造の光スィッチが得られる。

[0014] 本発明に力かる光スィッチの別な実施態様にぉ、ては、前記光路切換手段が機能していないとき、前記光入力部力も出射され前記固定ミラーで反射し前記光出力部に入射する主軸光線の光路が交差していることを特徴としている。ここで、主軸光線とは、光入力部の端面から光入力部の光軸方向（軸心方向）と平行に出射される光線や、光出力部の端面に向けて光出力部の光軸方向（軸心方向）と平行に入射する光線をいう。力かる実施態様によれば、主軸光線の光路が交差しているので、この交差箇所で光路切換手段により光を反射させることにより容易に光路を入れ替えることができる。

[0015] 上記交差箇所で光を反射させて光路を切り替える方法としては、前記光路切換手段を、両面が光反射面となった可動ミラーと、前記可動ミラーを前記主軸光線の光路の交差位置に出し入れするためのァクチユエータとで構成すればよい。可動ミラーを光路に挿入すれば、可動ミラーが光路カゝら外れている場合と光路を入れ替えることができる力である。

[0016] あるいは、前記光路切換手段を、前記主軸光線の光路の交差位置に配置された、光の透過と反射を切り換えることができる光学機能素子で構成してもよヽ。この場合には、光学機能素子を光の反射する状態に切り替えることにより、光学素子が光を透過させる状態となっているときと光路を入れ替えることができる。なお、このような光学機能素子としては、電気光学効果や磁気光学効果、熱光学効果などを利用したものがある。

[0017] 本発明にかかる光スィッチのさらに別な実施態様においては、前記光入力部及び前記光出力部の端面に対向させてレンズを設け、当該レンズの光軸と前記光入力部及び前記光出力部の端部の光軸とがー致しな、ようにして、る。力かる実施態様によれば、レンズの光軸と光入力部及び光出力部の端部の光軸とがー致していないので、光入力部力真っ直ぐに出射された光はレンズによって斜めに曲げられる。また、光出力部に向けて斜めに進んでくる光をレンズで曲げて光出力部と平行に戻すことができる。よって、レンズで光を曲げることにより、主軸光線の光路を交差させることが可能になる。し力も、レンズを利用することで、光入力部から出射された光を集光又は平行光化するためのレンズを兼ねることができ、部品点数を増加させることなく主軸光線の光路を曲げることができる。

[0018] なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1 (a)は従来例の光スィッチの構造を示す断面図、図 1 (b)及び図 1 (c)は従来例の光スィッチにおいて光路を切り換える様子を示す一部破断した平面図である

[図 2]図 2は、本発明の実施例 1による光スィッチの外観斜視図である。

[図 3]図 3は、実施例 1による光スィッチの平面図である。 [図 4]図 4は、実施例 1による光スィッチの側面図である。

[図 5]図 5は、実施例 1の光スィッチにおいて、基台の上面力光ファイバアレイと固定ミラーを除ヽた状態を示す斜視図である。

[図 6]図 6は、同上の側面図である。

[図 7]図 7は、実施例 1における光ファイバアレイ及び固定ミラーの斜視図である。

[図 8]図 8は、同上の平面図である。

[図 9]図 9は、実施例 1の光スィッチにおける光学的な配置を示す説明図である。

[図 10]図 10は、可動ミラーが上昇していて空間の外に出ている場合の光の挙動を表わした説明図である。

[図 11]図 11は、可動ミラーが下降して空間に挿入されて!ヽる場合の光の挙動を表わした説明図である。

[図 12]図 12は、本発明の実施例 2による光スィッチの外観斜視図である。

[図 13]図 13は、実施例 2による光スィッチの平面図である。

[図 14]図 14は、実施例 2による光スィッチの側面図である。

[図 15]図 15は、本発明の実施例 3による光スィッチにおいて、光学機能素子が透明な状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。

[図 16]図 16は、本発明の実施例 3による光スィッチにおいて、光学機能素子が光を反射する状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。

[図 17]図 17は、本発明の実施例 4による光スィッチにおいて、光学機能素子が透明な状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。

[図 18]図 18は、本発明の実施例 4による光スィッチにおいて、光学機能素子が光を反射する状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。

[図 19]図 19は、実施例 4で用、られる固定ミラーの構造を示す斜視図である。

[図 20]図 20 (a)及び図 20 (b)は上記固定ミラーの製造方法の一例を説明する図である。

符号の説明

21 光スィッチ

23 光ファイノくアレイ 25 固定ミラー

26 可動ミラー

27 ァクチユエータ

29 駆動桿

30a, 30b、 30c、 30d 光ファイノ

32 レンズアレイ基板

33a, 33b レンズ

34 三角ブロック

36a, 36b 反射面

37 空間

41 光スィッチ

42 光スィッチ

43 光スィッチ

44 光スィッチ

51 光学機能素子

61 三角プリズム

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものでなぐ適宜設計変更可能であることはいうまでもない。実施例 1

[0022] 図 2は本発明の実施例 1による光スィッチ 21の外観斜視図、図 3及び図 4はその平面図及び側面図である。この光スィッチ 21においては、長方形平板状をした基台 22 の上面に、光ファイバアレイ 23、光ファイバアレイ固定部 24、固定ミラー 25、可動ミラ一 26、可動ミラー駆動用のァクチユエータ 27を設けている。図 5及び図 6は基台 22 の上面力も光ファイバアレイ 23と固定ミラー 25とを除いた状態を示す斜視図及び側面図である。図 7及び図 8は光ファイバアレイ 23及び固定ミラー 25の斜視図及び平面図である。

[0023] 基台 22は絶縁材料によって形成されており、図 5に示すように、その上面の片側にはァクチユエータ 27が固定されており、基台 22の下面からはァクチユエータ 27の端子 28が突出している。このァクチユエータ 27は、電磁リレーなどにも用いられているものであり、電磁石（図示せず)が内部に内蔵され、中央部を揺動自在に指示された可動片 27aの下面に永久磁石（図示せず)が固着され、可動片 27aの上面に駆動桿 29が設けられている。オン側の端子 28に通電して電磁石を励磁すると、可動片 27a の先端部が電磁石に吸着され、駆動桿 29が水平に倒され、電磁石の電流遮断後もそのままの状態で自己保持される。また、オフ側の端子 28に通電すると、可動片 27a の基部が電磁石に吸着され、駆動桿 29の先端側が上に上がり、電流遮断後もそのままの状態で自己保持される。

[0024] 可動ミラー 26は、両面が鏡面となった両面ミラーである。図 6に示すように、可動ミラ一 26は、ァクチユエータ 27の駆動桿 29の先端に固定されており、駆動桿 29の先端部下面よりも下方に飛び出ている。また、可動ミラー 26は、駆動桿 29の長さ方向と平行な向きで、垂直に取り付けられている。従って、可動ミラー 26は、ァクチユエータ 27 を駆動することによって上下に昇降する。

[0025] 光ファイバアレイ 23においては、図 7及び図 8に示すように、複数本の光ファイバ 8a 〜8eの先端部を一定ピッチで平行に揃えてガラス製又は榭脂製の保持ブロック 31 で一体化したものである。この実施例では、 8本の光ファイバを 250 μ mのピッチで平行に保持した巿販品の光ファイバアレイ 23を示している力 2 X 2光スィッチでは、使用するのは 4本の光ファイバであるので、 8本の光ファイバのうち両端の各 2本ずつの光ファイノく 30a、 30b、 30c、 30dのみを使用して!/ヽる。残り 4本の光ファイノく 30eiま力ットしてもよく、そのまま残しておいてもよい。あるいは、 2本の光ファイバ 30a、 30bと 2 本の光ファイバ 30c、 30dを所定の距離をおいて保持ブロック 31に保持させたものを特別に製作してもよい。この実施例では、光ファイバ 30a、 30dが入力用光ファイバ（光入力部）となっており、光ファイバ 30b、 30cが出力用光ファイバ（光出力部）となつている。

[0026] 保持ブロック 31の前面には、レンズアレイ基板 32が取り付けられている。レンズァレィ基板 32には、一方の端の 2本の光ファイバ 30a、 30bに対向する位置に球面レンズ又は非球面レンズ等の円形のレンズ 33aが設けられており、他方の端の光ファイバ 3 0c、 30dに対向する位置にも球面レンズ又は非球面レンズ等の円形のレンズ 33bが設けられている。

[0027] 固定ミラー 25は、図 7及び図 8に示すように、斜面の傾斜角が 45度の角度をなす略直角二等辺三角形柱状をした三角ブロック 34を 2つ、ベース 35の背面に固着させ、三角ブロック 34の斜面どうしが対向して互ヽに 90度の角度をなすようにしたものである。また、三角ブロック 34の斜面には、金属薄膜を蒸着させるなどしてそれぞれ鏡面の反射面 36a、 36bが形成されている。

[0028] 固定ミラー 25は、接着剤等により光ファイバアレイ 23の前面すなわちレンズアレイ基板 32の前面に一体に取り付けられており、光ファイバアレイ 23と固定ミラー 25との間には三角形状の空間 37が形成されている。固定ミラー 25を光ファイバアレイ 23の前面に取り付けた状態では、光ファイバ 30a、 30b及びレンズ 33aの前方に反射面 3 6aが対向しており、反射面 36aは光ファイバ 30a、 30bの光軸方向に対して 45度の角度で傾いている。同様に、光ファイバ 30c、 30d及びレンズ 33bの前方に反射面 3 6bが対向しており、反射面 36bは光ファイバ 30c、 30dの光軸方向に対して 45度の角度で傾いている。

[0029] 図 4及び図 5に示すように、基台 22の上面の、ァクチユエータ 27に隣接する位置には、矩形板状をした光ファイバアレイ固定部 24が突設されている。光ファイバアレイ 2 3は、光ファイバアレイ固定部 24の上に載置され、可動ミラー 26と所定の位置関係となるように位置合わせした後、図 1〜図 3に示すように、紫外線硬化型榭脂のような即乾性の接着剤で下面を光ファイバアレイ固定部 24に固定される。

[0030] 図 9は光スィッチ 21における光学的な配置を示す説明図である。図 9においては、光ファイバ 30a〜30dから入出射される光のうち各光ファイバ 30a〜30dの端部の光軸方向（軸心方向）と平行に入出射される主軸光線の光路を矢印で表わしている。また、不要な光ファイノ 30eは図示を省略している（以下同様)。符号 38は、光ファイバ 30a〜30dの端部の光軸方向を含む平面に垂直で、光ファイバ 30a〜30dの端部の光軸方向と平行で、光ファイバ 30a〜30dの中央を通る仮想的な平面を表わしている。固定ミラー 25は、その反射面 36a、 36bが平面 38に関して互いに面対称となるように配置されており、各反射面 36a、 36bは平面 38と 45度の角度をなしている。 [0031] レンズ 33aは、その光軸（図 9において 1点鎖線で示す。）が光ファイバ 30a、 30bの中央を平行に通過する直線と一致するように配置されている。また、レンズ 33aは、レンズ 33aに平行光束が入射したと考えた場合、反射面 36aに関する平面 38の鏡像 3 8aの上に焦点を結ぶように配置されている。言い換えると、レンズ 33aの主面と鏡像 3 8aとの距離力レンズ 33aの焦点距離に等しくなつている。同様に、レンズ 33bは、その光軸が光ファイバ 30a、 30bの中央を平行に通過する直線と一致するように配置されている。また、レンズ 33bは、レンズ 33bに平行光束が入射した場合、反射面 36b に関する平面 38の鏡像 38bの上に焦点を結ぶように配置されて、る。言、換えると、レンズ 33bの主面と鏡像 38bとの距離力レンズ 33bの焦点距離に等しくなつている。また、可動ミラー 26は、光ファイバアレイ 23と固定ミラー 25の間の空間 37に挿入されたときには、平面 38と一致する。

[0032] 従って、光ファイバ 30aから出射され、固定ミラー 25の反射面 36a、 36bで反射されて光ファイバ 30cに入射する主軸光線の光路と、光ファイバ 30dから出射され、固定ミラー 25の反射面 36b、 36aで反射されて光ファイバ 30bに入射する主軸光線の光路とは、平面 38の位置で交差する。

[0033] 図 10及び図 11は光スィッチ 21の動作を説明する図であって、図 10は可動ミラー 2 6が上昇して、て空間 37の外に出て、る場合の光の挙動を表わし、図 11は可動ミラ一 26が下降して空間 37内に挿入されている場合の光の挙動を表わしている。ここで、各光ファイノ 30a〜30dと各レンズ 33a、 33bとの、光ファイノ 30a〜30dの端咅の光軸方向に沿った距離は、レンズ 33a、 33bの焦点距離に等しくなつている。

[0034] 図 10に示すように可動ミラー 26が空間 37の外にある場合には、入力用の光フアイノ 30aのコアから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 10において実線矢印で示す。）は、レンズ 33aの光軸力外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33aを通過した平行光束は、反射面 36a及び 36bで 2回反射した後、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ 33bの光軸力外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ 30cの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファイバ 30cに入射する。 [0035] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 10において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bの光軸カゝら外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、反射面 36b及び 36aで 2回反射した後、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ 33aの光軸力外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ 30bに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30bのコア端面に集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0036] 図 11に示すように可動ミラー 26が空間 37内にある場合には、入力用の光ファイバ 30aから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 11にお、て実線矢印で示す。）は、レンズ 33aで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33aを通過した平行光束は、反射面 36aで反射された後、可動ミラー 26 で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面 36aで反射されてレンズ 33aに入射する。レンズ 33aを通過した光は、出力用の光ファイバ 30bの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30b のコアに集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0037] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 11において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、反射面 36bで反射された後、可動ミラー 26で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻つた平行光束は、再び反射面 36bで反射されてレンズ 33bに入射する。レンズ 33bを通過した光は、出力用の光ファイバ 30cの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファイバ 30cに入射する。

[0038] よって、この実施例にあっては、ァクチユエータ 27で可動ミラー 26を上昇させて空間 37外に出している場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30cとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30bとが結合される。また、ァクチユエータ 27で可動ミラー 26を下降させて空間 37内に挿入している場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30bとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30cとが結合される。 [0039] し力も、このような光スィッチ 21にあっては、すべての光ファイバ 30a〜30eが同じ方向に位置しているので、多数の光スィッチ 21が交 «のような装置に組み込まれている場合、装置の一方の側のみからそれぞれの光スィッチ 21や光ファイバ 30a〜3 Oeの点検を行なうことができ、取り扱いが容易になる。また、光ファイバ 30a〜30eの配線スペースが片側にだけあればよいので、装置内における光スィッチ 21の実装面積ち/ Jヽさくなる。

[0040] この光スィッチ 21の組み立て時における調芯作業も 2回の作業に分けて行なうことができるので、調芯作業が容易になる。すなわち、まず固定ミラー 25を光ファイバァレイ 23の前面に取り付ける際には、入力用の光ファイバ 30a、 30dから光を出射させ、出力用の光ファイバ 30c、 30bに入射した光を光ファイバ 30c、 30bの他端でモニタ一し、その受光量が最大となるように固定ミラー 25を動力して受光量最大となった位置で固定ミラー 25を光ファイバアレイ 23に接着固定する。この結果、図 10の状態となるように光ファイバ 30a〜30eと反射面 36a、 36bとが位置調整される。

[0041] ついで、固定ミラー 25を取り付けられた光ファイバアレイ 23を、接着剤を塗布された光ファイバアレイ固定部 24の上に置き、可動ミラー 26を空間 37内に下降させる。そして、入力用の光ファイバ 30a、 30dから光を出射させ、出力用の光ファイバ 30b、 30cに入射した光を光ファイバ 30b、 30cの他端でモニターし、その受光量が最大となるように光ファイバアレイ 23を動力して受光量最大となった位置で光ファイバアレイ 23を光ファイバアレイ固定部 24に接着固定する。この結果、図 11の状態となるように光ファイバ 30a〜30e及び反射面 36a、 36bと、可動ミラー 26とが位置調整される。

[0042] 前者の調整作業は可動ミラー 26の位置を考慮することなく調整でき、後者の調整は光ファイバアレイ 23と固定ミラー 25の位置関係が固定された後の調整であるから、調芯作業を 2回に分けて行なうことにより、光スィッチ 21の組み立て時の調芯作業を容易にすることができる。

[0043] さらに、光ファイバを光ファイバアレイ 23としてアレイ化することで、光ファイバと固定ミラーや可動ミラー等との調芯作業を一括して行なうことができる。

[0044] なお、上記実施例では、入力用の光ファイバ 30a、 30dのコア端面から出射された光束をレンズ 33a、 33bで平行光束に変換させるようにした力入力用の光ファイバ 3 0a、 30dのコア力ら出射された平行光束をレンズ 33a、 33bにより平面 38にお!/ヽて収束させるようにしてちょい。

実施例 2

[0045] 図 12は本発明の実施例 2による光スィッチ 41の外観斜視図、図 13及び図 14その平面図及び側面図である。この光スィッチ 41においては、固定ミラー 25は、光フアイバアレイ 23に取り付けられておらず、そのベース 35を基台 22の上面又はァクチユエータ 27の前面に固定されている。固定ミラー 25と光ファイバアレイ 23とは離間しており、可動ミラー 26は固定ミラー 25の前方で昇降させられるようになつている。これ以外の点については実施例 1と同様である。特に、光スィッチ 41の切り替え動作は、図 10 及び図 11により説明した実施例 1の切り替え動作と同じである。

実施例 3

[0046] 図 15及び図 16は本発明の実施例 3における光スィッチ 42の要部を示す平面図である。実施例 3においては、可動ミラーに代えて、光を透過させる状態と光を反射させる状態とに切り換えることができる光学機能素子 51を用いている。このような光学機能素子 51としては、電気光学効果を利用したもの、磁気光学効果を利用したもの、熱光学効果を利用したものなどがある。電気光学効果を利用した光学機能素子 51としては、例えば KTN (KTa Nb O (x = 0.1〜0.9) )、 BaTiO、 LiNbOなどの電

X l -X 3 3 3

気光学効果により屈折率が変化する電気光学薄膜を用いたものがある。

[0047] この光学機能素子 51は、光を反射させる状態のときの反射面が前記平面 38の位置に一致するようにして設置される。光学機能素子 51は、光を透過させる状態と光を反射させる状態とに切り替わるようになっており、例えば直流電源 57をオン、オフすることによって状態を変化させることができる。

[0048] しかして、図 15に示すように、光学機能素子 51が光を透過させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aのコアから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 15において実線矢印で示す。）は、レンズ 33aの光軸力も外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 3 3aを通過した平行光束は、反射面 36aで反射された後、光学機能素子 51を透過し、さらに反射面 36bで反射され、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ 33bの光軸力も外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファィバ 30cの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファイバ 30cに入射する。

[0049] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 15において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bの光軸カゝら外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、反射面 36bで反射された後、光学機能素子 51を透過し、さらに反射面 36aで反射され、元の方向に戻る。元の方向へ回帰反射した平行光束は、レンズ 33 aの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ 30bに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30bのコア端面に集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0050] また、図 16に示すように光学機能素子 51が光を反射する状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 1 6において実線矢印で示す。）は、レンズ 33aで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33aを通過した平行光束は、反射面 36aで反射された後、光学機能素子 51で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面 36aで反射されてレンズ 33aに入射する。レンズ 33a を通過した光は、出力用の光ファイバ 30bの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30bのコアに集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0051] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 16において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、反射面 36bで反射された後、光学機能素子 51で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面 36bで反射されてレンズ 33bに入射する。レンズ 33 bを通過した光は、出力用の光ファイバ 30cの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファイバ 30cに入射する。

[0052] よって、この実施例にあっては、光学機能素子 51が透過状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30cとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30bとが結合される。また、光学機能素子 51 が反射状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30 bとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30cとが結合される。

実施例 4

[0053] 図 17及び図 18は本発明の実施例 4における光スィッチ 43の要部を示す平面図である。実施例 4においては、固定ミラー 25としてプリズムを用い、プリズムの界面 (反射面 36a、 36b)で光を全反射させるようにしたものである。

[0054] 図 19は実施例 4で用いられる固定ミラー 25の構造を示す斜視図である。固定ミラ一 25は直角二等辺三角形柱状をした三角プリズム 61によって形成されており、 90 度の角部を挟む平面がそれぞれ反射面 36a、 36bとなっている。固定ミラー 25である三角プリズム 61内には、光学機能素子 51が内蔵されている。光学機能素子 51は、反射面 36a、 36bと 45度の角度をなすようにして、 90度の角部と当該角部に対向する斜面との間に延びている。そして、一体化された固定ミラー 25及び光学機能素子 5 1は、図 17及び図 18に示すように、光学機能素子 51が前記平面 38の位置に一致するようにして設置される。

[0055] 図 20 (a)及び図 20 (b)は上記固定ミラー 25の製造方法の一例を説明する図である。まず図 20 (a)に示すように、上記三角プリズム 61の 1Z2の大きさを有する直角二等辺三角形柱状をした小さな三角プリズム 62を 2つ用意する。そして、一方の三角プリズム 62の 90度の角部に隣接する面に、透明な接着用榭脂を用いて光学機能素子 51の一方の面を接着する。ついで、図 20 (a)及び図 20 (b)に示すように、光学機能素子 51の他方の面に、透明な接着用榭脂を用いて、他方の三角プリズム 62の 90度の角部に隣接する面を接着する。この結果、 2つの小さな三角プリズム 62によって大きな三角プリズム 61が形成されると共に、三角プリズム 61内に光学機能素子 51が内蔵される。

[0056] しかして、実施例 4にあっては、図 17に示すように光学機能素子 51が光を透過させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aのコアから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 17において実線矢印で示す。）は、レンズ 33aの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33aを通過した平行光束は、三角プリズム 61内に入射し、反射面 36 aで全反射された後、光学機能素子 51を透過し、さらに反射面 36bで全反射され、元の方向に戻る。元の方向へ回帰反射した平行光束は、レンズ 33bの光軸力も外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ 30cの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファイバ 30cに入射する。

[0057] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 17において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bの光軸カゝら外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、三角プリズム 61内に入射して反射面 36bで全反射された後、光学機能素子 51を透過し、さらに反射面 36aで全反射され、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ 33aの光軸力外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ 30bに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ 30bのコア端面に集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0058] また、図 18に示すように光学機能素子 51が光を反射させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 18において実線矢印で示す。）は、レンズ 33aで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33aを通過した平行光束は、三角プリズム 61内に入射して反射面 36aで全反射された後、光学機能素子 51で反射されることによつて元の方向へ戻る。元の方向に戻った平行光束は、再び反射面 36aで全反射されてレンズ 33aに入射する。レンズ 33aを通過した光は、出力用の光ファイバ 30bの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30bのコアに集光されて光ファイバ 30bに入射する。

[0059] 一方、入力用の光ファイバ 30dから出射された光束 (この光束の主軸光線の光路を図 18において破線矢印で示す。）は、レンズ 33bで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ 33bを通過した平行光束は、三角プリズム 61内に入射し、反射面 36bで反射された後、光学機能素子 51で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向に戻った光束は、再び反射面 36bで全反射されてレンズ 33bに入射する。レンズ 33bを通過した光は、出力用の光ファイバ 30cの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ 30cのコア端面に集光され、光ファィバ 30cに入射する。

[0060] よって、この実施例にあっては、光学機能素子 51が透過状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30cとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30bとが結合される。また、光学機能素子 51 が反射状態となっている場合には、入力用の光ファイバ 30aと出力用の光ファイバ 30 bとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ 30dと出力用の光ファイバ 30cとが結合される。

[0061] なお、図示しないが、三角プリズム 62の間に光学機能素子 51を挟み込む代わりに、 2つの三角プリズム 62の間に隙間を設けておき、この隙間に両面が鏡面となった可動ミラー 26を出し入れするようにしてもょ、。

[0062] なお、上記各実施例では、 4本の光ファイバの結合関係を切り替えるようにしたが、光ファイバの本数は 3本であってもよい。例えば、上記いずれかの実施例において入力用光ファイバ又は出力用光ファイバを 1本だけ省略して光ファイバを 3本にすれば、出力先又は入力元を切り替え可能な I X 2光スィッチとして用いることができる。また、本発明の光スィッチの構成から明らかなように、光ファイバを 5本以上にしてもよい。

[0063] また、上記各実施例では、固定ミラー 25は、反射面 36a、 36bが平面 38と 45度の角度をなすように配置されていた力固定ミラー 51は光ファイバ 30a〜30dの配置されて、る平面に垂直な軸の回りに傾ヽて、てもよ、。固定ミラー 51が傾ヽて、ても、出力用の光ファイバに戻る主軸光線の方向は入力用光ファイバから出射される主軸光線の方向と平行となり、実施例 1〜4では、主軸光線の光路が交差していれば、そこで光を反射させることにより光路を入れ替えることができる力もである。また、実施例 5では、主軸光線の光路が逆向きで平行となっていれば、そこで光を回帰反射させることにより光路を入れ替えることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 同一平面上において互いに平行に配置された、合計で 3本以上の光入力部及び光出力部を備え、互いに光を伝送する光入力部と光出力部の光結合の組み合わせを変更することによって光路切換えを行なう光スィッチであって、

前記平面に垂直な方向から見て互いに直交するように配置された 2つの反射面を有し、前記光入力部及び光出力部に対向する位置に配置された固定ミラーと、前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射して前記光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段と、

を備えた光スィッチ。

[2] 前記光路切換手段は、光を反射させることによって光出力部への戻り先を切り替えるものであることを特徴とする、請求項 1に記載の光スィッチ。

[3] 前記光路切換手段が機能していないとき、前記光入力部から出射され前記固定ミラ一で反射し前記光出力部に入射する主軸光線の光路が交差していることを特徴とする、請求項 1に記載の光スィッチ。

[4] 前記光路切換手段は、両面が光反射面となった可動ミラーと、前記可動ミラーを前記主軸光線の光路の交差位置に出し入れするためのァクチユエータとからなることを特徴とする、請求項 3に記載の光スィッチ。

[5] 前記光路切換手段は、前記主軸光線の光路の交差位置に配置された、光の透過と反射を切り換えることができる光学機能素子であることを特徴とする、請求項 3に記載の光スィッチ。

[6] 前記光入力部及び前記光出力部の端面に対向させてレンズを設け、当該レンズの光軸と前記光入力部及び前記光出力部の端部の光軸とがー致しないようにしたことを特徴とする、請求項 3に記載の光スィッチ。