(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに対して平行に互いに隣接して配置された第１，第２の入射部と、
前記第１，第２の入射部と対向し互いに隣接して配置された第１，第２の出射部と、
前記第１，第２の入射部と前記１，第２の出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、
前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、
前記第１，第２の入射部と前記第１，第２の出射部との間に配置され、前記第１，第２の入射部からの光を夫々反射する第１，第２の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を夫々反射する第３，第４の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、
前記第１，第２の入射部及び前記第１，第２の出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、
前記チルトミラー制御部は、前記第１の入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に反射し、前記第２の出射部に入射する第１の位置と、
前記第１の入射部より出射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第４の反射面に向けて反射し、前記第１の出射部に入射すると共に、前記第２の入射部から出射され前記反射ユニットの第２の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記第２の出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
ベースに対して水平に配置された入射部と、
前記入射部と対向し互いに隣接して配置された第１，第２の出射部と、
前記入射部と前記１，第２の出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、
前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、
前記入射部と前記第１，第２の出射部との間に配置され、前記入射部からの光を反射する第１の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を夫々反射する第３，第４の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、
前記入射部及び前記第１，第２の出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、
前記チルトミラー制御部は、前記入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に反射し、前記第２の出射部に入射する第１の位置と、
前記入射部より出射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第４の反射面に向けて反射し、前記第１の出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
ベースに対して水平に互いに隣接して配置された第１，第２の入射部と、
前記第１，第２の入射部と対向して配置された出射部と、
前記第１，第２の入射部と前記出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、
前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、
前記第１，第２の入射部と前記出射部との間に配置され、前記第１，第２の入射部からの光を夫々反射する第１，第２の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を反射する第３の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、
前記第１，第２の入射部及び前記出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、
前記チルトミラー制御部は、前記第１の入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記出射部に入射する第１の位置と、
前記第２の入射部から出射され前記反射ユニットの第２の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
前記第１, 第２の入射部及び前記第１, 第２の出射部は、光ファイバとその先端に設けられ光ファイバからの出射光をコリメートするレンズ部であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記各入射部及び出射部は、前記光ファイバをＶ字形溝に収納するブロックにより保持されていることを特徴とする請求項４記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記反射ユニットは、その下面に前記第１〜第４の反射面を有する反射ユニットであり、
前記第１，第２の反射面は前記第１，第２の入射部に向けて形成され、前記第３，第４の反射面は第１, 第２の出射部に向けて形成されたものであり、
前記第１の反射面と水平面とのなす角度をθａ、前記第２の反射面と水平面とのなす角度をθｂとし、前記第３の反射面と水平面とのなす角度をθｃ、前記第４の反射面と水平面とのなす角度をθｄとすると、以下の関係
θｂ＝θａ＋φ
θｄ＝θａ−φ
θｃ＝θａ
が成り立つことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記ミラーユニットは、
上面に反射面が形成された可動部の一部がヒンジ部でベース基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、前記チルトミラーを回転させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記ベースに請求項１〜７のいずれか１項記載の光スイッチを複数並列に配置したことを特徴とする光スイッチアレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ネットワークシステムの分岐ノードに用いられる集積化した光スイッチ及び光スイッチアレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいて光波長多重分割及び伝送技術の進展に伴い多様で柔軟で光伝送システムが要求されている。光伝送システムにおいては、任意のノードで波長多重された光信号から所望の波長の光を取り出し、又は所望の波長の光を加えて波長多重光として伝送することが求められる。
【０００３】
図１２は従来の４チャンネルの光アドドロップ装置の構成を示している。本図において波長多重光は光分波器１０１に加えられ、多重化された波長λ1 〜λn から所望の波長、例えばλ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 が分波される。分波された波長の光は光スイッチ１０２ａ〜１０２ｄに夫々入射される。光スイッチ１０２ａ〜１０２ｄには新たに変調された波長λ1 〜λ4 の信号も同時に入射される。光スイッチ１０２ａ〜１０２ｄは２つの入力、２つの出力端を有しており、外部からの制御信号に基づいて光分波器で分波された信号と新たに変調されたλ1 〜λ4 の信号とを選択して、２つの出力端より出力する。光スイッチ１０２ａ〜１０２ｄの夫々の出力は光可変アッテネータ１０３ａ〜１０３ｄ及び分波器１０４ａ〜１０４ｄを介して合波器１０５に与えられる。分波器１０４ａ〜１０４ｄは光可変アッテネータ１０３ａ〜１０３ｄの出力の一部を抽出してモニタ１０６に出力する。そしてモニタ１０６にて光可変アッテネータからの出力を調整することにより、信号光の光強度を夫々同一あるいは最適となるように設定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近の波長多重伝送技術の進歩に伴い光ファイバを伝送されてくる情報が各波長の信号として分配（クロスコネクト）されたり、選択され、又は新たな信号がアドドロップされたりして必要な経路に伝送されていく。このようなノードでは、合分波器や光スイッチ，光アッテネータ等の光部品が用いられるが、これらの部品は極めて低損失であることが求められている。又これに加えて小型で安価な光部品が求められている。
【０００５】
又既に確立された半導体プロセス技術を利用したＭＥＭＳ（Micro Electronics and Mechanical Systems）技術に基づく２次元型及び３次元型の光スイッチが提案されている。２次元型のスイッチは光の通路を平面上に沿って配置し、ポップ型のミラーを設けて出力側の受光レンズに導くようにした構造のものが提案されている。このスイッチではＮ×Ｎのスイッチを構成するためにＮ2 のミラーが必要で大規模なスイッチの構成が難しいという欠点があった。又光の空間を通過する距離が経路によって変化するため、挿入損失も変化することがあるという欠点があった。
【０００６】
一方３次元型の光スイッチは３次元に入出力レンズアレイを配置し、ミラーを設けて光を３次元上に移動させて所望の入出力部を空間上に配置した構造のものが提案されている。このスイッチはＮ×Ｎのスイッチを実現するために２Ｎ個のミラーがあればよく、大規模なスイッチに有利であるが、素子の制御が複雑になるという欠点があった。又これらはいずれも波長多重光通信において用いられるアド、ドロップのスイッチングに適したものではなかった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、２×２アドドロップスイッチを２次元上に配置可能として入出力光を短距離で結合できる光学構成をとることによって、このような問題点を解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の光スイッチは、ベースに対して平行に互いに隣接して配置された第１，第２の入射部と、前記第１，第２の入射部と対向し互いに隣接して配置された第１，第２の出射部と、前記第１，第２の入射部と前記１，第２の出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、前記第１，第２の入射部と前記第１，第２の出射部との間に配置され、前記第１，第２の入射部からの光を夫々反射する第１，第２の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を夫々反射する第３，第４の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記第１，第２の入射部及び前記第１，第２の出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、前記チルトミラー制御部は、前記第１の入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に反射し、前記第２の出射部に入射する第１の位置と、前記第１の入射部より出射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第４の反射面に向けて反射し、前記第１の出射部に入射すると共に、前記第２の入射部から出射され前記反射ユニットの第２の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記第２の出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とするものである。
【０００９】
本願の請求項２の光スイッチは、ベースに対して水平に配置された入射部と、前記入射部と対向し互いに隣接して配置された第１，第２の出射部と、前記入射部と前記１，第２の出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、前記入射部と前記第１，第２の出射部との間に配置され、前記入射部からの光を反射する第１の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を夫々反射する第３，第４の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記入射部及び前記第１，第２の出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、前記チルトミラー制御部は、前記入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に反射し、前記第２の出射部に入射する第１の位置と、前記入射部より出射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第４の反射面に向けて反射し、前記第１の出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とするものである。
【００１０】
本願の請求項３の光スイッチは、ベースに対して水平に互いに隣接して配置された第１，第２の入射部と、前記第１，第２の入射部と対向して配置された出射部と、前記第１，第２の入射部と前記出射部との間の側方に配置され、回動自在のチルトミラーを含むミラーユニットと、前記ミラーユニットのチルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部と、前記第１，第２の入射部と前記出射部との間に配置され、前記第１，第２の入射部からの光を夫々反射する第１，第２の反射面、及び前記チルトミラーで反射された光を反射する第３の反射面を有する反射ユニットと、を具備し、前記第１，第２の入射部及び前記出射部は、前記ベースに垂直の面内に、その光軸が前記ベースに平行になるように配置されたものであり、前記チルトミラー制御部は、前記第１の入射部から入射され、前記反射ユニットの第１の反射面で反射された光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記出射部に入射する第１の位置と、前記第２の入射部から出射され前記反射ユニットの第２の反射面で反射された反射光を前記反射ユニットの第３の反射面に向けて反射し、前記出射部に入射する第２の位置とに切換えることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項４の発明は、請求項１の光スイッチにおいて、前記第１, 第２の入射部及び前記第１, 第２の出射部は、光ファイバとその先端に設けられ光ファイバからの出射光をコリメートするレンズ部であることを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項５の発明は、請求項４の光スイッチにおいて、前記各入射部及び出射部は、前記光ファイバをＶ字形溝に収納するブロックにより保持されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項６の発明は、請求項１の光スイッチにおいて、前記反射ユニットは、その下面に前記第１〜第４の反射面を有する反射ユニットであり、前記第１，第２の反射面は前記第１，第２の入射部に向けて形成され、前記第３，第４の反射面は第１, 第２の出射部に向けて形成されたものであり、前記第１の反射面と水平面とのなす角度をθａ、前記第２の反射面と水平面とのなす角度をθｂとし、前記第３の反射面と水平面とのなす角度をθｃ、前記第４の反射面と水平面とのなす角度をθｄとすると、以下の関係
θｂ＝θａ＋φ
θｄ＝θａ−φ
θｃ＝θａ
が成り立つことを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項７の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の光スイッチにおいて、前記ミラーユニットは、上面に反射面が形成された可動部の一部がヒンジ部でベース基板と接続され、そのヒンジを中心に回転するチルトミラーと、基板上に形成された電極との間に電圧を加えることによって、前記チルトミラーを回転させるものであることを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項８の発明は、前記ベースに請求項１〜７のいずれか１項記載の光スイッチを複数並列に配置したことを特徴とする光スイッチアレーである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態１による２×２アドドロップスイッチを４つ並列に配置した光スイッチアレーを示す斜視図であり、図２はその断面図である。これらの図に示すように、本実施の形態による光スイッチアレーはベース１上に重ねてプリント基板２、ミラー基板３が固定されており、この上部に左右にスペーサ４，５が設けられる。以後の説明を容易にするため、ベース１、プリント基板２、ミラー基板３はＸ−Ｙ平面に平行に配置されているものとする。スペーサ４の上部には図３に断面図を示すように、同一位置に複数のＶ字形の溝を有するブロック６ａ，６ｂが２段に配置されている。又スペーサ５の上部には図４に断面図を示すように、同一位置にＶ字形の溝を有するブロック６ｃ，６ｄが２段に配置されている。ブロック６ａにはＸ軸方向に向いたＶ字形の溝７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ・・・がＹ軸に沿って並列に形成されている。ブロック６ｂにも同様にＸ軸方向に向いたＶ字形溝８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ・・・が上下方向に位置を合わせて設けられる。同様にしてブロック６ｃにも図４に示すようにＸ軸方向に向いたＶ字形の溝９ａ，９ｂ・・・がＹ軸に沿って並列に形成されている。又これと上下方向に位置を合わせてブロック６ｄにＶ字形溝１０ａ，１０ｂ・・・が設けられている。
【００１８】
さてブロック６ａのＶ字形溝７ａ，７ｂ・・・にちょうど高さが一致する光ファイバ１１ａ，１１ｂ・・・が入力用の光ファイバとして平行に配置されており、この先端部分にはコリメートレンズ１２ａ，１２ｂ・・・が一体に形成されている。又これより下方のブロック６ｂのＶ字形溝８ａ，８ｂ・・・内に、これと同様の径を有し複数チャンネルの合波（アッド）用光ファイバ１３ａ，１３ｂ・・・が設けられる。各ファイバの先端にはコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ・・・が設けられる。光ファイバ１１ａ，１１ｂ・・・とその先端のコリメートレンズ１２ａ，１２ｂ・・・とは第１の入射部を構成しており、光ファイバ１３ａ，１３ｂ・・・とその先端のコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ・・・とは第２の入射部を構成している。
【００１９】
さてブロック６ｃのＶ字形溝９ａ，９ｂ・・・にはその溝とちょうど高さが一致する光ファイバ１５ａ，１５ｂ・・・が出力用の光ファイバとして平行に配置されており、この先端部分にはコリメートレンズ１６ａ，１６ｂ・・・が一体に形成されている。又これより下方のブロック６ｄのＶ字形溝１０ａ，１０ｂ・・・内にこれと同様の径を有し複数チャンネルの分波（ドロップ）用光ファイバ１７ａ，１７ｂ・・・が設けられ、その先端にはコリメートレンズ１８ａ，１８ｂ・・・が設けられる。ここで光ファイバ１５ａ，１５ｂ・・・とコリメートレンズ１６ａ，１６ｂ・・・とは第１の出射部を構成しており、光ファイバ１７ａ，１７ｂ・・・とコリメートレンズ１８ａ，１８ｂ・・・とは第２の出射部を構成している。
【００２０】
ここで光ファイバ１１ａ, １３ａ, １５ａ，１７ａとコリメートレンズ１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａは、ベース１に垂直なＸ−Ｚ平面と平行な面内に形成された第１チャンネルのスイッチの入出射部を構成している。又光ファイバ１１ｂ, １３ｂ，１５ｂ，１７ｂとコリメートレンズ１２ｂ，１４ｂ，１６ｂ，１８ｂは、第２チャンネルのスイッチの入出射部を構成しており、以下同様である。このように入出射部をブロック６ａ〜６ｄのＶ字形溝に挿入して固定しておくことによって、光軸の位置決めを正確に行うことができる。
【００２１】
そしてブロック６ａ，６ｄの上部にはこれらのブロックに跨るように反射ユニット２０が設けられる。反射ユニット２０は図１，図２に示すように、直方体状の部材であり、下面に複数の反射面が設けられる。反射ユニット２０の反射面は、図５に示すように、光ファイバ１１、コリメートレンズ１２からの光が入射される第１の反射面Ｍ１、光ファイバ１３、コリメートレンズ１４からの光が入射される第２の反射面Ｍ２を有している。光ファイバ１１ａ，１３ａからの光軸を夫々Ｌ１ａ，Ｌ２ａとすると、光軸Ｌ２ａと同軸上の光軸Ｌ３ａを貫く位置に第３の反射面Ｍ３、光軸Ｌ１ａと同軸上の光軸Ｌ４ａを貫く位置に第４の反射面Ｍ４が設けられる。ここで第１, 第２の反射面Ｍ１，Ｍ２は入射部の光を反射する入射側の反射面であり、第３, 第４の反射面Ｍ３，Ｍ４は後述するチルトミラーからの光を反射する出射側の反射面である。そしてベースと平行な水平線と反射面Ｍ１との成す角をθａ、反射面Ｍ２の成す角をθｂとする。又水平線と第３の反射面Ｍ３との成す角をθｃ、第４の反射面Ｍ４と水平面との成す角をθｄとする。この角度θａ，θｂ，θｃ，θｄの間は以下の関係とする。
θｂ＝θａ＋φ
θｄ＝θａ−φ
θｃ＝θａ
【００２２】
又ミラー基板３の上面には光軸Ｌ１ａ, Ｌ２ａ, Ｌ３ａ，Ｌ４ａでなす面と交わる位置、及び光軸Ｌ１ｂ, Ｌ２ｂ, Ｌ３ｂ，Ｌ４ｂでなす面と交わる位置・・・に多数のミラーユニット２１ａ，２１ｂ・・・が配置される。以下ミラーユニット２１の周辺部分について図６に基づいて説明する。ミラーユニット２１はミラー基板３の上面に、図示のように対称に第１, 第２の電極２２ａ，２２ｂが形成されている。又その側方にはスペーサ２３ａ，２３ｂを介して第３, 第４の電極２４ａ，２４ｂが配置されており、この中心からヒンジ２５を介してチルトミラー２６が回動自在に保持されている。ヒンジ２５とチルトミラー２６を貫くラインは回動軸となっており、この回動軸に沿ってミラー基板３の第１, 第２の電極２２ａ，２２ｂが分断されるようになっている。チルトミラー２６は直径約９０μｍの円形又は六角形状の部材であり、その表面はミラーであり、且つ電極ともなっている。そして図７に示すように、チルトミラー２６に電気的に接続されている電極２４ａ，２４ｂと電極２２ａ，２２ｂの一方との間に、電圧が電圧源２７、スイッチ２８を介して印加できるように構成される。
【００２３】
図７（ａ）は電圧を印加しない状態であり、（ｂ）は電圧を印加した状態である。図７（ｂ）に示すように電圧を印加することによって静電気力がチルトミラー２６ａと一方の電極２２ａとの間に働き、チルトミラー２６をヒンジ２５に沿って回動させることができる。そしてこの電圧を変化させることによって傾き角度を外部の電圧で設定することができる。ここで電圧源２７と電圧のオンオフを制御するスイッチ２８とは、チルトミラーの反射角度を切換えるチルトミラー制御部を構成している。そしてチルトミラーの回動軸はＹ軸に平行な軸とし、回動角度はθａとθｂ及びθａとθｄとの差φとする。
【００２４】
ここで用いられる回動可能なミラーユニット２１ａ，２１ｂ・・・として、例えばＭＥＭＳオプティカル社のＳＥＲＩＥＳ８００１を用いてもよい。
【００２５】
次に本実施の形態の動作原理について、図８, 図９を用いて説明する。以下では第１チャンネルについて説明するが、他のチャンネルについても同様である。まず反射基板２０の下方の回動自在のチルトミラー２６ａは、図７（ａ）に示すようにベース１と平行な状態にあるとする。このとき光ファイバ１１ａからの入力光Ｉｎは、コリメートレンズ１２ａより光軸Ｌ１ａを通って反射ユニット２０の第１の反射面Ｍ１に入射する。この反射面Ｍ１とベースに平行な光軸Ｌ１ａとの角度はθａである。合波( アッド）される入射光が光ファイバ１３ａから加えられる。この光はコリメートレンズ１４ａより光軸Ｌ２ａを通って反射ユニット２０の第２の反射面Ｍ２に入射する。
【００２６】
図８に示すようにチルトミラー２６ａがベース１と平行な状態を第１の状態とする。この状態では第１の入射部の光ファイバ１１ａから出射した光は、反射面Ｍ１で反射されてチルトミラー２６ａに加わる。ここでチルトミラー２６ａに対する入射角度は９０°−２θａとなり、この光はチルトミラー２６ａで反射される。この反射光の光軸は水平面に対して２θａ傾いており、反射ユニット２０の反射面Ｍ３に反射される。この反射面の角度θｃは反射面Ｍ１と同じくθａであるため、反射面Ｍ３への入射角は９０°−θａとなる。従って反射面Ｍ３で反射された光は図示のように水平となって、第２の出射部であるコリメートレンズ１８ａ，光ファイバ１７ａに加わることとなる。
【００２７】
この場合に光ファイバ１３ａから出射した光は光軸Ｌ２ａを通って反射面Ｍ２で反射され、チルトミラー２６ａでも反射されるが、この反射光は反射ユニット２０の反射面Ｍ３により更に下方に反射されることとなる。従っていずれの光ファイバにも入射することはない。
【００２８】
さて図９に示すように、チルトミラー２６ａをφ傾けた第２の状態について説明する。この場合には、光ファイバ１１ａからの光は反射面Ｍ１で反射した後、チルトミラー２６ａに加わる。このときベース３に対して垂直なＺ軸とその反射光との角度は９０°−２θａであり、チルトミラー２６ａへの入射角は９０°−２θａ＋φとなる。この光はチルトミラー２６ａによって再び反射される。従ってＺ軸とその反射光との間の角度は９０°−２θａ＋２φとなる。この反射光は第４の反射面Ｍ４に入射される。従って反射面Ｍ４で水平線とこの反射光との成す角度は２θａ−２φとなる。反射面Ｍ４への入射角は９０°−２θａ＋２φ＋θｄとなり、反射した光は９０°−θｄとなる。θｄ＝θａ−φであるので、これらの角度は等しく、この反射光はベースと平行な反射光となって、第１の出射部であるコリメートレンズ１６ａ，光ファイバ１５ａに加わることとなる。
【００２９】
一方光ファイバ１３ａから出射した光は反射面Ｍ２で反射し、この反射光はチルトミラー２６ａに入射する。この入射角は９０°−２θｂ＋φであり、チルトミラー２６ａで図示のように反射する。ここでＺ軸とチルトミラー２６ａでの反射光との角度は図示のように９０°−２θｂ＋２φとなる。そしてこの反射光は反射面Ｍ３に入射する。反射面Ｍ３は水平面との角度がθａ、即ちθｂ−φであるため、その反射面Ｍ３での反射光は水平となり、コリメータ１８ａを介して光ファイバ１７ａに入射させることができる。
【００３０】
このようにチルトミラー２６ａを回動させることにより、光ファイバ１１ａからの入力光を光ファイバ１７ａの出力（ｏｕｔ）に出射する第１の状態と、光ファイバ１１ａの光を光ファイバ１５ａ（Ｄｒｏｐ）に入射すると共に、光ファイバ１３ａ（Ａｄｄ）からの光を光ファイバ１７ａ（Ｏｕｔ）に出射する第２の状態とに切換えることができる。
【００３１】
ここで図５に示すように、光軸Ｌ１ａとＬ２ａとの間隔をＤ、光軸Ｌ２ａとチルトミラー２６ａとの回動中心との間隔をＨ、光軸Ｌ１ａと反射面Ｍ１との交点と回動中心との間隔をＸ１、反射面Ｍ４と光軸Ｌ４ａとの交点と回動中心との間隔をＸ２とする。例えばＤを０．５ｍｍ、Ｈを１．５ｍｍ、Ｘ１，Ｘ２を夫々１．１５ｍｍ，１．３５ｍｍとし、θａを３０°、φを２°とすれば、光ファイバ１１ａから光ファイバ１５ａ又は１７ａに達するまでの間隔はＸ軸に平行なラインを考慮しない場合は２〜５ｍｍ以下となり、コリメートレンズ間のワーキングディスタンスを極めて小さくすることができる。このためレンズファイバやボールレンズファイバ等を採用することができ、挿入損失を小さくすることができる。このためチルトミラーとして直径の小さい小型のミラーを使用することができる。チルトミラーが小型であれば低電圧駆動で高速に回動を行うことができるため、スイッチング速度を高速にすることができる。
【００３２】
尚、上記の説明は４本の光ファイバ１１ａ，１３ａ，１５ａ，１７ａの間の１チャンネルの２×２のスイッチングについてのものである。図１, 図２に示すように４本の光ファイバの対が横方向に多数配列されているアレー型の光スイッチにあっては、各チルトミラー２６ａ, ２６ｂ, ２６ｃ，２６ｄの角度を変化させることによって２×２のスイッチングを４チャンネル並列に実行することができる。又４チャンネルに限らず、任意の自然数をｎチャンネルとすると、ｎ×４の光ファイバを並列に配列して光スイッチアレーとすることにより、２×２×ｎのスイッチングを実現することができる。
【００３３】
又前述したように複数チャンネル分をスイッチングする光スイッチアレーだけでなく、光ファイバ１１ａ, １３ａ, １５ａ，１７ａの４本の光ファイバのみを用いて２×２の光スイッチとすることもできる。更に光ファイバ１７ａを除いて２×１のスイッチングを行う光スイッチとすることもできる。入力側の光ファイバを１１ａ又は１３ａのみとし、その光をチルトミラーの傾きによって光ファイバ１５ａと１７ａのいずれかの光ファイバに入射させる１×２のスイッチングを行う光スイッチとすることも可能である。
【００３４】
尚前述した反射ユニット２０は対となる光ファイバの光軸の上部に配置されており、その下面が反射面Ｍ１〜Ｍ４となっているが、図１０に示すように反射ユニット４０を光軸Ｌ１，Ｌ２の間に配置するようにしてもよい。この場合には反射ユニット４０はガラスブロックとし、その上面を第１〜第４の反射面Ｍ１〜Ｍ４とする。反射ユニット４０の光ファイバ１１ａ，１３ａに対向する面は垂直面として無反射コーティングを施しておき、同様に光ファイバ１５ａ，１７ａに対向する面も垂直面として無反射コーティングを施しておく。更に反射ユニット４０の下面にも無反射コーティングを施しておく。この場合にも反射ユニット４０の下方にチルトミラーを配置することによって同様の機能を達成することができる。この場合には光ファイバ１１ａ，１３ａから反射ユニット４０への入射、及び出射は垂直な入出射となるが、チルトミラーへの入射及びチルトミラーからの反射については、光軸が直角でないため屈折する。従って反射ユニットの反射面Ｍ１〜Ｍ４の角度θａ〜θｄは屈折率を考慮した角度とする必要がある。
【００３５】
又前述の実施の形態では図１１（ａ）に示すように、各光ファイバの先端にレンズファイバをコリメートレンズとして取り付けたものについて説明している。これに代えて図１１（ｂ）に示すように、光ファイバの先端に小型ボールレンズのコリメータ５１ａ，５２ａをつけた光ファイバとしてよい。この場合にはワーキングディスタンスはレンズファイバより比べて長くすることができる。又通常の非球面レンズ、ＧＲＩＮレンズ、あるいはマイクロレンズアレーなどをコリメートレンズとして各光ファイバを接続したコリメータを採用しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項１〜８の発明によれば、入出力光を短距離で結合することができ、小型で安価の光スイッチを実現することができる。又光軸合わせが容易で信頼性の高い光スイッチとすることができる。又請求項１では２×２の光スイッチ、請求項２では１×２の光スイッチ、請求項３では２×１の光スイッチを小型で安価に実現することができる。更に請求項５に示すように入出射部をＶ字形溝を有するブロック内で保持することによって、入出射部の位置決めを容易に行うことができる。又この光スイッチをアレー状に形成することによって（１×２）×ｎ、( ２×２）×ｎのスイッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による光スイッチの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１による光スイッチの主要部の構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態の一方のブロックとその上部に配置される光ファイバを示す断面図である。
【図４】本実施の形態の他方のブロックとその上部に配置される光ファイバを示す断面図である。
【図５】本実施の形態による光ファイバと反射ユニットの関係を示す側面図である。
【図６】本実施の形態によるミラーユニットの構造を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態によるミラーユニットの電圧を印加しない状態、及び印加した状態の回動を示す断面図である。
【図８】実施の形態１によるチルトミラーを回動させない状態での反射面と光の経路を示す図である。
【図９】実施の形態１によるチルトミラーを回動させた状態での反射面と光の経路を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による反射ブロックと光の経路を示す断面図である。
【図１１】本発明の各実施の形態による光ファイバとその先端のコリメートレンズを示す概略図である。
【図１２】従来の４チャンネルの光アドドロップの構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ベース
２  プリント基板
３  ミラー基板
４，５  スペーサ
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  ブロック
７ａ，７ｂ・・８ａ，８ｂ・・９ａ，９ｂ・・１０ａ，１０ｂ・・  Ｖ字形溝
１１ａ，１１ｂ・・１３ａ，１３ｂ・・１５ａ，１５ｂ・・１７ａ，１７ｂ・・  光ファイバ
１２ａ，１２ｂ・・１４ａ，１４ｂ・・１６ａ，１６ｂ・・１８ａ，１８ｂ・・  コリメートレンズ
２０，４０  反射ユニット
Ｍ１〜Ｍ４  反射面
２１ａ，２１ｂ・・  ミラーユニット
２２ａ，２２ｂ, ２４ａ，２４ｂ・・  電極
２３ａ，２３ｂ  スペーサ
２５  ヒンジ
２６ａ，２６ｂ・・  チルトミラー
２７  電圧源
２８  スイッチ
５１ａ，５１ｂ  コリメータ
【図１】
0003670257.tif 000002
【図２】
0003670257.tif 000003
【図３】
0003670257.tif 000004
【図４】
0003670257.tif 000005
【図５】
0003670257.tif 000006
【図６】
0003670257.tif 000007
【図７】
0003670257.tif 000008
【図８】
0003670257.tif 000009
【図９】
0003670257.tif 000010
【図１０】
0003670257.tif 000011
【図１１】
0003670257.tif 000012
【図１２】
0003670257.tif 000013