(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバ網に適用される光結合デバイスとして、それぞれが光学的に独立した光導波路として機能する複数のコアの配列状態を変換可能にするための構造を備えた光配列変換デバイスを提供する。【解決手段】光配列変換デバイス300は、複数の入射光束に対応して配置されたレンズ面Lを有する光入射面301と、各レンズ面Lに対応した光出射領域Rが、レンズ面Lの配置とは異なるように配置された光出射面302を備える。レンズ面Lは、入射光束をコリメートする。光入射面301と光出射面302との間には、互いに対応するレンズ面Lと光出射領域Rの組それぞれに対応して、コリメート光の光路を変更するための複数の光路変更ユニットが配置されており、各光路変更ユニットは、ミラー面M1~M4を含む。【選択図】図３
2010286697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光束がそれぞれ異なる位置に到達する光入射面と、
それぞれが前記複数の光束のいずれかに対応して前記光入射面上に配置された複数の第１レンズ面であって、それぞれが前記複数の光束のうち対応する一つをコリメートする複数の第１レンズ面と、
前記光入射面に対向する光出射面であって、それぞれが前記複数の第１レンズ面のいずれかに対応している複数の光出射領域が、前記光入射面上における前記複数の第１レンズ面の配列とは異なるように配列された光出射面と、
それぞれが前記複数の第１レンズ面と前記複数の光出射領域の対応する組のいずれかに対応している複数の光路変更ユニットであって、それぞれが前記複数の第１レンズ面のうち対応する一つから前記複数の光出射領域のうち対応する一つに向かうコリメート光の光路を変更するための１又はそれ以上の反射面を含む複数の光路変更ユニットと、を備えた光配列変換デバイス。
【請求項２】
前記光出射面における前記複数の光出射領域にそれぞれ配置された複数の第２レンズ面であって、それぞれ、前記複数の光出射領域のうち対応する一つに到達してきたコリメート光を集光するための複数の第２レンズ面を備えたことを特徴とする請求項１記載の光配列変換デバイス。
【請求項３】
前記複数の第１レンズ面それぞれの焦点距離と、前記複数のレンズ面それぞれの焦点距離は異なることを特徴とする請求項２記載の光配列変換デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれが光学的に独立した光導波路として機能する複数のコアを有するマルチコアファイバと他のネットワーク資源間での良好な光結合を可能にするための光配列変換デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つの送信局と複数の加入者との間の光通信を可能にするＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスを提供するため、例えば図１１に示されたように、多段の光スプリッタを介在させることで１本の光ファイバを各加入者が共有する、いわゆるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが実現されている。
【０００３】
すなわち、図１１に示されたＰＯＮシステムは、インターネットなどの既存の通信システムの最終中継局である端局１（送信局）と、端局１と加入者宅２（加入者）との間に敷設された光ファイバ網とを備える。この光ファイバ網は、分岐点として設けられたクロージャー（光スプリッタ３０を含む）と、端局１からクロージャーまでの光通信回線１２と、クロージャーから各加入者宅２までの光通信回線３１から構成されている。
【０００４】
上記端局１は、局側終端装置１０（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、ＯＬＴ１０からの多重化信号を分岐する光スプリッタ１１を備える。一方、上記加入者宅２には、加入者側終端装置２０（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が設けられている。また、端局１と加入者宅２との間に敷設されている光ファイバ網の分岐点としてのクロージャーには、少なくとも、到達した多重化信号をさらに分岐するための光スプリッタ３０や、サービス内容を制限するための波長選択フィルタなどが配置されている。
【０００５】
以上のように、図１１に示されたＰＯＮシステムでは、端局１内に光スプリッタ１１が設けられるとともに、光ファイバ網上に配置されたクロージャー内にも光スプリッタ３０が設けられているので、１つの局側終端装置１０からは複数の加入者に対してＦＴＴＨサービスの提供が可能になっている。
【０００６】
しかしながら、上述のように多段の光スプリッタを介することで複数の加入者が一本の光ファイバを共有するＰＯＮシステムでは、輻輳制御（Congestion Control）や受信ダイナミックレンジの確保など、将来的な伝送容量の増加に対して技術的課題を抱えているのは事実である。本技術的課題（輻輳制御・ダイナミックレンジの確保など）を解決する手段の一つとして、ＳＳ（Single Star）システムへの移行が考えられる。ＳＳシステムへ移行する場合は、局内側においてファイバ心数がＰＯＮシステムに対して増大するため、局内側光ケーブルにおいて極細径化・超高密度化が必須となる。極細径・超高密度化用の光ファイバとしては、マルチコアファイバが好適である。
【０００７】
例えば、マルチコアファイバとして、特許文献１に開示された光ファイバは、その断面において二次元に配置された7個以上のコアを有する。また、特許文献２には、複数のコアが一直線上に並列された光ファイバが開示されており、光導波路・半導体光集積素子との接続が容易になる旨、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−３４１１４７号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明者らは、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。
【００１０】
すなわち、特許文献１に記載されたマルチコアファイバは、送信端や受信端において、光デバイス等との接続が困難になる。これは、特許文献２にも記載されている通り、通常製造される光導波路、半導体光集積素子等の光学デバイスは、一次元に複数の光送受信要素（発光エリア又は受光エリア）が配列されているのが一般的であり、このような光デバイスを、その断面において複数のコアが二次元に配置されているマルチコアファイバ（以下、この配置状態を二次元コア配列という）に光学的に結合させることは困難であった。
【００１１】
一方、ＦＴＴＨにおいて加入者の増加に伴いファイバ芯数も増加するため局内のファイバ収納スペースを圧迫しているのも事実であり、二次元コア配列を有するマルチコアファイバの何れに関しても、その利用要求が高まってくることは容易に想像できる。また、特許文献２に記載されたマルチコアファイバは、一次元配列された光送受信要素との光学的な接続を目的としているため、コアは一次元に配列されている。この場合、当該マルチコアファイバ一本当りのコア数を大幅に増加させることが困難であるため、光伝送路としての利用はできない。
【００１２】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、光ファイバ網へのマルチコアファイバの適用に伴い、当該マルチコアファイバと他のネットワーク資源間における信号チャネルごとの光学的結合を実現するため、コア配列を任意に変換するための構造を備えた光配列変換デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、この発明に係る光配列変換デバイスは、一次元コア配列、二次元コア配列を問わずそれぞれが信号チャネルとなる複数のコアを有するマルチコアファイバを含む光ファイバ網に適用される光結合デバイスとして、それぞれが光学的に独立した光導波路（信号チャネル）として機能する複数のコアの配列状態を、任意に変更する。なお、本発明に係る光配列変換デバイスにおける配列変換では、二次元コア配列から一次元コア配列あるいは一次元コア配列から二次元コア配列のいずれも可能である。また、本発明に係る光配列変換デバイスにおける配列変換には、二次元コア配列同士あるいは一次元コア配列同士の光学的結合であっても、コア間隔の変更する場合も含まれる。
【００１４】
本発明に係る光配列変換デバイスは、複数の光束（それぞれが信号チャネルに相当）がそれぞれ異なる位置に到達する光入射面と、光入射面にそれぞれ入射された光束を出力する光出射面を備える。また、当該光配列変換デバイスにおいて、光入射面上には、それぞれが複数の光束のいずれかに対応して配置された複数の第１レンズ面が設けられている。これら複数の第１レンズ面それぞれは、複数の光束のうち対応する一つをコリメートする。一方、光出射面上には、それぞれが複数の第１レンズ面のいずれかに対応している複数の光出射領域が配置されており、これら複数の光出射領域の、光出射面上における配置は、光入射面上における複数の第１レンズ面の配列とは異なっている。特に、本発明に係る光配列変換デバイスは、それぞれが複数の第１レンズ面と複数の光出射領域の対応する組のいずれかに対応している複数の光路変更ユニットを備える。これら複数の光路変更ユニットそれぞれは、複数の第１レンズ面のうち対応する一つから複数の光出射領域のうち対応する一つに向かうコリメート光の光路を変更するための１又はそれ以上の反射面を含む。
【００１５】
本発明に係る光配列変換デバイスは、光出射面における複数の光出射領域にそれぞれ配置された複数の第２レンズ面を備えてもよい。この場合、これら複数の第２レンズ面それぞれは、複数の光出射領域のうち対応する一つに到達してきたコリメート光を集光するレンズ面として機能する。
【００１６】
なお、本発明に係る光配列変換デバイスにおいて、複数の第１レンズ面それぞれの焦点距離と、複数のレンズ面それぞれの焦点距離は異なってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光ファイバ網の構成要素間、例えば二次元コア配列を有するマルチコアファイバと一次元コア配列を有するネットワーク資源（従来の多チャンネル型光部品）との光学的結合や、上記マルチコアファイバと複数の単一チャネル型光学デバイスの同時結合を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る光配列変換デバイスが適用可能な光通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】マルチコアファイバの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る光配列変換デバイスの構成と、当該光配列変換デバイスとマルチコアファイバとの代表的な接続構成を説明するための図である。
【図４】図２に示されたマルチコアファイバの端面における二次元コア配列を説明するための平面図である。
【図５】本発明に係る光配列変換デバイスの第１実施形態の構成を説明するための展開図である。
【図６】図４に示されたコア配列を有するマルチコアファイバに対する第１実施形態に係る光配列変換デバイスの配列変換機能として、コアＣ２から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。
【図７】図４に示されたコア配列を有するマルチコアファイバに対する第１実施形態に係る光配列変換デバイスの配列変換機能として、コアＣ６から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。
【図８】図４に示されたコア配列を有するマルチコアファイバに対する第１実施形態に係る光配列変換デバイスの配列変換機能として、コアＣ１から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。
【図９】第１実施形態に係る光配列変換デバイスの、光出射端面からみた構成を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る光配列変換デバイスの第２実施形態の構成を説明するための展開図である。
【図１１】従来の光通信システム（ＰＯＮシステム）の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明に係る光配列変換デバイスの各実施形態を、図１〜図１０を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
本発明に係る光配列変換デバイスにおける配列変換には、二次元コア配列と一次元コア配列間において各コアの配置を変更する場合の他、同一コア配列同士であってもコア間隔を変更する場合も含まれるが、以下の説明では、代表的な例として、二次元コア配列を有するマルチコアファイバと一次元コア配列を有する他のネットワーク資源との信号チャネルごとの光学的結合を可能にする構成を有する光配列変換デバイスについて言及することとする。また、本明細書では、各光学デバイスの光入出射端面における光導波路（コア）自体の配置の他、各信号チャネルの配置、すなわち、光束の入出射位置も含めて単に「コア配置」という。
【００２１】
図１は、本発明に係る光配列変換デバイスが適用可能な光通信システムの構成を示す図である。この図１に示された光通信システムは、図１１と同様に、１つの送信局と複数の加入者との間の光通信を可能にするＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスを提供する。ただし、図１に示された光通信システムは、送信局からマルチコアファイバを介して複数の信号チャネルを出力するＳＳ（Single Star）システムである。
【００２２】
すなわち、このＳＳシステムは、インターネットなどの既存の通信システムの最終中継局である端局１００（送信局）と、加入者宅２００（加入者）と、端局１００と加入者宅２００（加入者）との間に敷設された光ファイバ網の一部を構成するとともに、両端面において二次元に配列された複数のコア（光導波領域）を有するマルチコアファイバ４００を備える。
【００２３】
端局１００は、それぞれが独立に駆動制御されるとともに一次元に配列された複数の発光エリアを有し、これら複数の発光エリアから信号光を出力するワンチップマルチチャネルＯＬＴ１１０（局側終端装置）と、ワンチップマルチチャネルＯＬＴ１１０の光出射面（複数の発光エリアが配列されている面）とマルチコアファイバ４００の光入射面とを光学的に結合する光配列変換デバイス１２０を備える。マルチコアファイバ４００は、端局１００側において採用される極細径・超高密度光ケーブルに収納される。一方、加入者宅２００には、ＯＮＵ２１０が設けられている。マルチコアファイバ４００の光出射面と各加入者宅２００のＯＮＵ２１０とを光学的に結合させるため、マルチコアファイバ４００の光出射面と加入者宅２００との間にも配列変換デバイス３００が設けられている。配列変換デバイス３００と各加入者宅２００とはテープファイバ５００を構成する各光ファイバにより光学的に接続されている。
【００２４】
端局１００において、ワンチップマルチチャネルＯＬＴ１１０は、例えば、１６個の発光エリアが一次元に配列された発光素子である。このワンチップマルチチャネルＯＬＴ１１０と１６個のコアが二次元に配列されたマルチコアファイバ４００との間には配列変換デバイス１２０が設けられている。配列変換デバイス１２０は、ワンチップマルチチャネルＯＬＴ１１０における各発光エリアとマルチコアファイバ４００における各コアとを一対一で光学的に結合させる。すなわち、配列変換デバイス１２０は、複数の光路を有しており、光入射面上においてこれら光路の一方の端部が一次元に配列される一方、これら光路の他方の端部は光出射面上において二次元に配列されている。逆に、配列変換デバイス３００も、複数の光路を有しているが、光入射面上においてこれら光路の一方の端部が二次元に配列される一方、これら光路の他方の端部は光出射面上において一次元に配列されている。
【００２５】
図２は、上記マルチコアファイバ４００の構造を示す斜視図である。この図２に示されたように、マルチコアファイバ４００は、複数のコア４０１と、二次元配列状態を保持した状態でこれら複数のコア４０１を一体的に被覆するクラッド４０２と、クラッド４０２の外周に設けられた樹脂被覆４０３を備える。複数のコア４０１それぞれは、当該マルチコアファイバ４００の長手方向に一致する所定軸ＡＸに沿ってそれぞれ伸び、かつ、光学的に互いに独立した光導波路（信号チャネル）として機能する。クラッド４０２は、複数のコア４０１を一体的に被覆するとともに、所定軸ＡＸに直交する当該マルチコアファイバ４００の光入出射断面４１０において、複数のコア４０１により構成される当該マルチコアファイバ４００の二次元コア配列を保持する。なお、接続作業の際には、当該マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０を含む先端部分の樹脂被覆４０３は除去される。
【００２６】
次に、上述のような構造を有するマルチコアファイバ４００と光配列変換デバイス３００との代表的な接続構成を、当該光配列変換デバイス３００の構成とともに、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
すなわち、接続対象であるマルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０を含む先端部分にはフェルール４５０が接着固定されている。一方、当該光配列変換デバイス３００は、スリーブ３５０内に収納されており、フェルール４５０がこのスリーブ３５０の貫通孔内に挿入されることにより、マルチコアファイバ４００の長手方向の位置決めが行われる。一方、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０上におけるコア配列と光配列変換デバイス３００の光入射端面におけるコア配列の位置合わせは、軸ＡＸを中心にマルチコアファイバ４００を回転させることにより行われる。
【００２８】
具体的に、光配列変換デバイス３００は、複数の光束（それぞれが信号チャネルに相当）がそれぞれ異なる位置に到達する光入射面３０１と、光入射面３０１にそれぞれ入射された光束を出力する光出射面３０２を備える。また、当該光配列変換デバイス３００において、光入射面３０１上には、それぞれが複数の光束のいずれかに対応して配置された複数の第１レンズ面Ｌが設けられている。各第１レンズ面Ｌは、複数の光束のうち対応する一つをコリメートする。一方、光出面３０２上には、それぞれが複数の第１レンズ面Ｌのいずれかに対応している複数の光出射領域Ｒが配置されており、これら複数の光出射領域Ｒの、光出射面３０２上における配置は、光入射面３０１上における複数の第１レンズ面Ｌの配列とは異なっている。特に、この光配列変換デバイス３００は、それぞれが複数の第１レンズ面Ｌと複数の光出射領域Ｒの対応する組のいずれかに対応している複数の光路変更ユニットを備え、これら複数の光路変更ユニットは、光入射面３０１と光出射面３０２との間に配置された反射面Ｍ１〜Ｍ４により構成されている。反射面Ｍ１〜Ｍ４の配置をそれぞれ調整することで、複数の第１レンズ面Ｌのうち対応する一つから複数の光出射領域Ｒのうち対応する一つに向かうコリメート光の光路を変更できるため、当該光配列変換デバイス３００による配列変換が可能になる。
【００２９】
なお、図３ではマルチコアファイバ４００と光配列変換デバイス３００との代表的な接続構成が示されているが、マルチコアファイバ４００と光配列変換デバイス１２０との接続構成も同様に実現可能である。この場合、図３において、光配列変換デバイス３００の光入射端面３０１が光配列変換デバイス１２０の光出射端面に相当し、光配列変換デバイス３００の光出射端面３０２が光配列変換デバイス１２０の光入射端面に相当する。また、この光配列変換デバイス１２０の光入射端面（光配列変換デバイス３００の光出射端面３０１に相当）における各領域Ｒにはレンズ面が設けられる。
【００３０】
（第１実施形態）
次に、図４〜図９を参照しながら、当該第１実施形態に係る光配列変換デバイス３００の構成を説明する。なお、図４には、接続対象となるマルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０のコア配列が示されている。すなわち、このマルチコアファイバ４００は７本のコア４０１を有し、その光入出射端面４１０上には、中央にコアＣ０、コアＣ０を取り囲むようにコアＣ１〜Ｃ６が配置されている。
【００３１】
この第１実施形態に係る光配列変換デバイス３００は、図３に示されたように、上記マルチコアファイバ４００との光学的接続のため、スリーブ３５０に収納されるが、具体的には図４にされた構造を備える。なお、図５は、本発明に係る光配列変換デバイスの第１実施形態の構成を説明するための展開図である。
【００３２】
図５に示されたように、第１実施形態に係る光配列変換デバイス３００は、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０と向かい合うよう配置された面Ａ（図３の光入射面３０１に相当）上に、第１レンズ面Ｌとして、レンズ面Ｌ０〜Ｌ６が、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０におけるコア配列に一致するよう配置されている。
【００３３】
光配列変換デバイス３００の本体の、ｘｙ平面に平行な断面形状は、ｚ軸方向に沿って大きくなっている。また、ｚ＝ｚ１で規定される平面１（面Ｄに一致）からｚ＝ｚ２で規定される平面２（面Ｅに一致）までの当該本体内部には、空洞が設けられている（なお、面Ｄ及び面Ｅは、面Ａに対し平行）。この空洞の内面Ｃ上には、反射面として、ミラー面Ｍ１−１〜Ｍ１−６が形成されている。マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０上に配置されたコアＣ０〜Ｃ６それぞれから出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ０〜Ｌ６によってコリメートされ、例えば、コアＣ０から出力された光束は、面Ａの中央に配置されたレンズ面Ｌ０によりコリメートされた後、該コリメート光が、面Ｄからｚ軸方向に平行に出力される。また、コアＣ１〜Ｃ６からそれぞれ出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ１〜Ｌ６から面Ｃまでは、ｚ軸方向に平行に進み（それぞれの光束は対応するレンズ面によりコリメートされる）、ミラー面Ｍ１−１〜Ｍ１−６のうち対応する一つで反射される。これにより、本体内部を伝搬する各コリメート光は、ｘｙ平面において、当該本体の中心から外側に向かって光路を変える。さらに、外周面Ｂ上には、ミラー面Ｍ２−１〜Ｍ２−６が、上記ミラー面Ｍ１−１〜Ｍ１−６と対面する位置に形成されており、各コリメート光は、ミラー面Ｍ２−１〜Ｍ２−６のうち対応する一つにより、再びｚ軸方向に平行に光路を変える。
【００３４】
コアＣ１から出力された各光束は、レンズ面Ｌ１においてコリメートされた後、ミラー面Ｍ１−１、ミラー面Ｍ２−１の順で反射され、コリメート光として面Ｅからｚ軸方向に平行に出力される（コアＣ０に対応するコリメート光に対して同一平面上を平行に進む）。同様に、コアＣ４から出力された各光束は、レンズ面Ｌ４においてコリメートされた後、ミラー面Ｍ１−４、ミラー面Ｍ２−４の順で反射され、コリメート光として面Ｅからｚ軸方向い平行に出力される（この場合も、コアＣ０に対応するコリメート光に対して同一平面上を平行に進む）。
【００３５】
一方、面Ｅ上には、４個のプリズム体が配置されている。これらプリズム体はｙｚ平面での断面形状が平行四辺形であり、反射面として、ミラー面Ｍ３−２、Ｍ３−３、Ｍ３−５、Ｍ３−６、及び、ミラー面Ｍ４−２、Ｍ４−３、Ｍ４−５、Ｍ４−６がそれぞれ形成されている。各ミラー面のｙｚ平面での断面形状は、ｚ軸方向に対して４５°傾斜している。この構成により、コアＣ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６（図４参照）それぞれから出力された光束は、それぞれが対応するレンズ面Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６によりコリメートされる。そして、レンズ面Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６からのコリメート光それぞれは、ミラー面Ｍ３−２、Ｍ３−３、Ｍ３−５、Ｍ３−６のうち対応する一つ、ミラー面Ｍ４−２、Ｍ４−３、Ｍ４−５、Ｍ４−６のうち対応する一つの順に反射され、ｚ軸方向にと平行になる。さらに、コリメート光それぞれは、ミラー面Ｍ３−２、Ｍ３−３、Ｍ３−５、Ｍ３−６のうち対応する一つで反射されることによりｙ軸方向に対して平行になるよう進行方向が変更される。その後、コリメート光それぞれは、ミラー面Ｍ４−２、Ｍ４−３、Ｍ４−５、Ｍ４−６のうち対応する一つで反射されることにより、ｚ軸方向に平行になるよう進行方向を変えられる。上述のように光路が変更されたコリメート光それぞれは、プリズム体それぞれの面Ｆ−２、Ｆ−３、Ｆ−５、Ｆ−６（それぞれ光出射面３０２に一致）から出力される。なお、これらコリメート光それぞれは、上述のコアＣ０、Ｃ１、Ｃ４それぞれに対応したコリメート光に対して平行同一平面上を平行に進む。
【００３６】
上述のように、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０上に配置されたコアＣ０〜Ｃ６それぞれから出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ０〜Ｌ６によってコリメートされ、当該光配列変換デバイス３００の本体内を伝搬する。そして、図５に示されたように各ミラー面が配置されることにより、面Ａ上において二次元に配列されたレンズ面Ｌ０〜Ｌ６それぞれに到達した光束は、図９に示されたように光出射面３０２上において一次元に配列された光出射領域Ｒ０〜Ｒ６から、それぞれ出力されることとなる（配列変換）。以下、一例として、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０上におけるコアＣ２、Ｃ６、Ｃ１からの出力された光束それぞれの、当該光配列変換デバイス３００内における光路を説明する。
【００３７】
図６は、上述のような構造を備えた光配列変換デバイス３００(図５)の配列変換機能として、コアＣ２（図４参照）から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。すなわち、図６に示されたように、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０におけるコアＣ２から出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ２によりコリメートされた後、このコリメート光がミラー面Ｍ１−２に到達する。ミラー面Ｍ１−２は、到達したコリメート光をｙ軸方向にほぼ沿って当該デバイス本体の外周方向に反射させる。ミラー面Ｍ１−２からのコリメート光は、ミラー面Ｍ２−２によりｚ軸方向に反射される。さらに、ミラー面Ｍ２−２からのコリメート光は、ミラー面Ｍ３−２によりｙ軸方向に沿った当該デバイス本体の中心方向に反射される。ミラー面３−２からのコリメート光は、最終的にミラー面Ｍ４−２によりｚ軸方向に平行に反射され、図９に示されたように、光出射面３０２上における光出射領域Ｒ２を通過することになる。なお、上記ミラー面Ｍ１−２、Ｍ２−２、Ｍ３−２、Ｍ４−２により、対応するレンズ面Ｌ２と光出射領域Ｒ２との組に対応した光路変更ユニットが構成されている。
【００３８】
また、図７は、上述のような構造を備えた光配列変換デバイス３００(図５)の配列変換機能として、コアＣ６（図４参照）から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。すなわち、図７に示されたように、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０におけるコアＣ６から出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ６によりコリメートされた後、このコリメート光がミラー面Ｍ１−６に到達する。ミラー面Ｍ１−６は、到達したコリメート光をｙ軸方向にほぼ沿って当該デバイス本体の外周方向に反射させる。ミラー面Ｍ１−６からのコリメート光は、ミラー面Ｍ２−６によりｚ軸方向に反射される。さらに、ミラー面Ｍ２−６からのコリメート光は、ミラー面Ｍ３−６によりｙ軸方向に沿った当該デバイス本体の中心方向に反射される。ミラー面３−６からのコリメート光は、最終的にミラー面Ｍ４−６によりｚ軸方向に平行に反射され、図９に示されたように、光出射面３０２上における光出射領域Ｒ６を通過することになる。なお、上記ミラー面Ｍ１−６、Ｍ２−６、Ｍ３−６、Ｍ４−６により、対応するレンズ面Ｌ６と光出射領域Ｒ６との組に対応した光路変更ユニットが構成されている。
【００３９】
さらに、図８は、上述のような構造を備えた光配列変換デバイス３００(図５)の配列変換機能として、コアＣ１（図４参照）から到達する光束の光路変更動作を説明するための図である。すなわち、図８に示されたように、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０におけるコアＣ１から出力された光束は、対応するレンズ面Ｌ１によりコリメートされた後、このコリメート光がミラー面Ｍ１−１に到達する。ミラー面Ｍ１−１は、到達したコリメート光をｙ軸方向に沿った当該デバイス本体の外周方向に反射させる。ミラー面Ｍ１−１からのコリメート光は、ミラー面Ｍ２−１によりｚ軸方向に反射される。そして、このミラー面２−１により反射されたコリメート光は、図９に示されたように、光出射面３０２上における光出射領域Ｒ１を通過することになる。なお、上記ミラー面Ｍ１−１、Ｍ２−１により、対応するレンズ面Ｌ１と光出射領域Ｒ１との組に対応した光路変更ユニットが構成されている。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光配列変換デバイスの構成について、図１０を参照しながら説明する。なお、図１０は、第２実施形態に係る光配列変換デバイスの構成を示す展開図であり、図１における光配列変換デバイス３００のほか、光配列変換デバイス１２０にも適用可能な構成を備える。
【００４１】
なお、この第２実施形態に係る光配列変換デバイスにおいて、光出射面３０２上に一次元に配列された光出射領域Ｒ０〜Ｒ６には第２レンズ面として、レンズ面Ｌ２−０〜Ｌ２−６が配置されている。また、この第２実施形態に係る光配列変換デバイスにおいて、面Ａ、Ｂ、Ｃの形状は上述の第１実施形態（図５）と同様である。第１実施形態におけるデバイス本体内部の空洞に接していた面ＤからＺ=Ｚ３で規定される平面（光出射面３０２に一致）までの空間には、ｚ軸方向に沿って伸びた部材Ｐ０（中央突起）が設けられている。また、コアＣ０（図４参照）から出力され、対応するレンズ面Ｌ０によりコリメートされたコリメート光は、この中央突起Ｐ０内を伝搬し、対応するレンズ面Ｌ２−０により集光される。なお、この集光ビームは、ｚ＝ｚ４で規定される平面（図示せず）上において結像される。面Ｅの両端にも、ｚ=ｚ３で規定される平面（光出射面３０２に一致）までの空間にも、ｚ軸方向に沿って伸びた突起Ｐ１（左突起）及び突起Ｐ２（右突起）が設けられている。さらに、この第２実施形態に係る光配列変換デバイスにおいて、光出射面３０２上に一次元に配列された光出射領域Ｒ０〜Ｒ６には第２レンズ面として、レンズ面Ｌ２−０〜Ｌ２−６が配置されている。
【００４２】
例えば、コアＣ１から出力された光束は、レンズ面Ｌ１によりコリメートされた後、ミラー面Ｍ１−１、Ｍ２−１の順で反射される。ミラー面Ｍ２−１からのコリメート光は、さらに左突起Ｐ１内を伝搬し、最終的にレンズ面Ｌ２−１により集光される。このレンズ面Ｌ２−１からの集光ビームは、ｚ＝ｚ４で規定される平面（図示せず）に結像される。一方、コアＣ４から出力された光束は、レンズ面Ｌ４によりコリメートされた後、ミラー面Ｍ１−４、Ｍ２−４の順で反射される。ミラー面Ｍ２−４からのコリメート光は、さらに右突起Ｐ２内を伝搬し、最終的にレンズ面Ｌ２−４により集光される。このレンズ面Ｌ２−４からの集光ビームは、ｚ＝ｚ４で規定される平面（図示せず）に結像される。
【００４３】
さらに、コアＣ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６から出力された光束それぞれは、第１実施形態と同様に、対応するレンズ面Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６によりコリメートされる。レンズ面Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６からのコリメート光それぞれは、上述の第１実施形態と同じ光路を伝搬した後、プリズム体上の面Ｆ−２、Ｆ−３、Ｆ−５、Ｆ−６に形成された対応するレンズ面Ｌ２−２、Ｌ２−３、Ｌ２−５、Ｌ２−６により集光される。まお、これらレンズ面Ｌ２−２、Ｌ２−３、Ｌ２−５、Ｌ２−６から出力される集光ビームそれぞれも、ｚ＝ｚ４で規定される平面（図示せず）上において結像される。
【００４４】
なお、この第２実施形態において、レンズ面Ｌ１−１〜Ｌ１−６それぞれの焦点距離をｆ１、レンズ面Ｌ２−１〜Ｌ２−６それぞれの焦点距離をｆ２とし、マルチコアファイバ４００の光入出射端面４１０における各コアのから出力される光束のスポット径をｗ１とすると、上記ｚ＝ｚ４で規定される平面上の結像位置におけるスポット径ｗ２はｗ２＝ｗ１×ｆ２／ｆ１で表現できる。したがって、第１レンズ面であるレンズ面Ｌ１−１〜Ｌ１−６それぞれの焦点距離ｆ１と第２レンズ面であるレンズ面Ｌ２−１〜Ｌ２−６それぞれの焦点距離ｆ２を変えることにより、結像位置でのスポット径を所望のサイズにすることができる。
【００４５】
また、上述の第１及び第２実施形態により、マルチコアファイバ４００の二次元配列されたコアＣ０〜Ｃ６から出力された光束は、横一列の一次元配列に変更されるため、既存の多チャンネル入力の部品と容易に結合することができる。また、同一コア配列同士であっても、各コア間隔を任意に変更することも可能になる。
【００４６】
上述の第１及び第２実施形態において、光配列変換デバイス３００、１２０に適用されるデバイス本体は、樹脂成型やガラス成型により得られる。その後、ミラー面となるべき部分に金属や誘電体多層膜などをコーティングすることにより、ミラー面を形成することができる。また、ｚ=ｚ２で規定される平面を境として当該デバイスが分離されてもよく、その場合、当該デバイス本体はさらに成形しやすい形状となる。
【００４７】
なお、図２に示されたようなマルチコアファイバ４００は、コア４０１の配置密度を上げるため、各コア４０１の間隔が狭くなる（数１０μｍ）。一方、従来の光部品は一般に、ファイバ径１２５μｍあるいは２５０μｍの単一コアファイバを並べたものと多チャンネル結合させることを前提としている。そのため、本発明に係る光配列変換デバイスにより二次元配列から一次元配列に変換された場合の各チャンネルの間隔は、１２５μｍあるいは２５０μｍとかなり広いものとなる。
【００４８】
さらに、本発明に係る光配列変換デバイスによれば、レンズ面Ｌ０〜Ｌ６を通過したコリメート光それぞれの間隔を、ミラー面Ｍ１−１〜Ｍ１−６で一旦当該デバイス本体の外周方向に広げる構造を備えるため、当該光配列変換デバイスから最終的に出力される光束の間隔を、接続対象であるマルチコアファイバ４００のコア間隔より広い間隔に変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る光配列変換デバイスは、種々のネットワーク資源間の接続要素として、光通信システムへの適用が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
３００…光配列変換デバイス、３０１…光入射端面（Ａ）、３０２…光出射端面、Ｒ…光出射領域、Ｌ０〜Ｌ７…レンズ面（第１レンズ面Ｌ）、Ｌ２―０〜Ｌ２−６…レンズ面（第２レンズ面）、Ｍ１〜Ｍ３、Ｍ２−１〜Ｍ２−６、Ｍ３−２、Ｍ３−５、Ｍ３−６、Ｍ４−２、Ｍ４−３、Ｍ４−５、Ｍ４−６…ミラー面（反射面）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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