(57)【要約】【技術課題】入力ポートと出力ポート間の切り換えに使用する変位可能な装置の数を減らすことによって、小型化および費用効率の向上を達成すると共に、制御システムを簡略化する。【解決手段】光スイッチは、Ｎ個の入力ポート（２）と、Ｍ個の出力ポート（２４）と、切り換え時に変位する複数の変位可能なビームステアリング装置（１）とを備える。Ｎは３以上であり、Ｍは２以上であり、変位可能な装置の数は、ＮまたはＭのどちらかにほぼ対応する。前記複数の変位可能な装置は、前記複数の入力ポートからの複数のビームのほぼ全部を遮る複数の位置への変位および前記複数の位置からの変位を行い、光路上の前記ビームを前記出力ポートに導く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の入力ポートと、Ｍ個の出力ポートと、切り換え時に変位する複数の変位可能なビームステアリング装置とを備える光スイッチであって、Ｎは３以上であり、Ｍは２以上であり、前記複数の変位可能な装置の数は、ＮまたはＭのどちらかにほぼ対応し、前記複数の変位可能な装置は、前記複数の入力ポートからの複数のビームのほぼ全部を遮る複数の位置への変位および前記複数の位置からの変位を行い、光路上の前記ビームを前記出力ポートに導く、ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチであって、前記ビームステアリング装置は、入力ポートからのビームを遮り、ビームを第２の反射装置に向けて導く第１の反射装置と、第１の反射装置からのビームを遮り、ビームを出力ポートに導く第２の反射装置とを備え、前記第１および第２の反射装置が変位可能である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載のスイッチであって、前記ビームステアリング装置は、入力ポートからのビームを遮り、ビームを第２の反射装置に導く第１の反射装置と、第１の反射装置からのビームを遮り、ビームを出力ポートに導く第２の反射装置とを備え、切り換え時に、前記第１の反射装置は変位可能であり、前記第２の反射装置は固定される、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項４】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、選択された入力ポートからのビームを選択された出力ポートに導くために、第１および第２の反射装置が複数対設けられる、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項５】
請求項１に記載のスイッチであって、前記変位可能なビームステアリング装置は、使用時に第１の変位モードにおいて、第１の入力部から出る光の光路から退避可能である反射装置であり、第２の変位モードにおいて、前記反射装置は、別の入力ポートからの光を受光する位置に変位可能であり、その変位時に前記複数の入力ポートのうち、前記第１のポートと前記別のポートとの間にある他の複数のポートを妨害しない、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項６】
請求項５に記載のスイッチであって、前記複数の入力ポートは円弧の周りに間隔を置いて配置され、前記反射装置は、前記第１の変位モードにおいてほぼ半径方向に退避可能であり、前記第２の変位モードにおいて、前記第１のポートと前記別のポートとの間で回転可能である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項７】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記反射装置がペリスコープ装置である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項８】
請求項７に記載のスイッチであって、前記反射装置がペリスコーププリズムを内蔵する、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項９】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記反射装置が回転可能なマウントに屈曲手段を介して放射状に取り付けられ、前記スイッチは、前記屈曲手段の弾力性に抗して前記ペリスコープ装置を半径方向に変位可能にさせるアクチュエータをさらに備える、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１０】
請求項９に記載のスイッチであって、前記アクチュエータは、一端が前記マウントに固定され、反対側の変位可能な端が屈曲手段によって前記ペリスコープ装置に接続される細長い圧電アクチュエータである、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１１】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記ペリスコープ装置の変位を制限するために、前記ペリスコープ装置は、前記マウントの２つの当接部の間に突起を備える、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１２】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記反射装置は、上部反射面と、下部反射面と、中間反射鏡とを有するペリスコープ装置であり、前記第１のペリスコープ装置からの反射ビームを受光するように配置された第２のペリスコープ装置が隣接して取り付けられる、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のスイッチであって、前記中間反射鏡が部分反射鏡である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１４】
請求項７に記載のスイッチであって、前記スイッチは複数対のペリスコープ装置を内蔵し、一方のペリスコープ装置は回転可能であり、他方のペリスコープ装置は固定される、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１５】
請求項７に記載のスイッチであって、前記スイッチは複数対のペリスコープ装置を内蔵し、両方のペリスコープ装置がそれぞれ独立に回転可能である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１６】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記変位可能な装置は、上部および下部反射面の離隔距離が第１の距離である第１の反射装置と、上部および下部反射面の離隔距離が第２の距離である第２の反射装置とを内蔵し、前記第２の距離が前記第１の距離より短い、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１７】
先行請求項の何れか１項に記載のスイッチであって、前記複数のポートは、少なくとも１つの円弧が外側の円弧の内側に配置された複数の円弧の一部として配置される、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１８】
請求項１に記載のスイッチであって、最内端の入力ポートまたは最内端の各入力ポートは、切り換え時に固定されているコリメータなどの光学素子に終端し、最内端の出力ポートまたは最内端の各出力ポートは、ビームステアリング装置によって変位されるコリメータなどの光学素子に終端する、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項１９】
複数の入力ポートと、複数の出力ポートと、入力ポートからのビームを捕捉し、ビームを第２の反射装置に向けて導く第１の反射装置と、前記第１の反射装置から出たビームを捕捉し、ビームを出力ポートに導く第２の反射装置と、を備える光スイッチであって、前記第１の反射装置は変位可能であり、上部反射面と、下部反射面と、中間反射鏡とを有する第１のペリスコープ装置を内蔵し、前記第１のペリスコープ装置からの反射ビームを受光するように配置された第２のペリスコープ装置が隣接して取り付けられる、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のスイッチであって、前記中間反射鏡が部分反射鏡である、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項２１】
Ｎ個の入力ポートと、Ｍ個の出力ポートと、複数の変位可能なビームステアリング装置とを備え、切り換え時に、前記複数のビームステアリング装置が変位し、前記複数のポートは変位しない光スイッチであって、Ｎは３以上であり、Ｍは２以上であり、前記複数の変位可能な装置は、前記複数の入力ポートからの複数のビームのほぼ全部を遮る複数の位置への変位および前記複数の位置からの変位を行い、光路上の前記ビームを前記出力ポートに導く、ことを特徴とするスイッチ。
【請求項２２】
付属のテキストおよび／または図の何れか適切な組み合わせを参照して図示および／または上記した光スイッチとほぼ同じ光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関し、特に複数の入力および出力ポートと、複数の入力および出力ポート間の切り換えを行ういくつかの変位可能な光ビームステアリング装置とを有する光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する背景を成す従来技術は、いくつかのカテゴリに分けられる。
【０００３】
第１のカテゴリの従来技術は、複数の固定された出力ポートに面して単一の変位可能なビームステアリング装置を備えるスイッチに関する。このカテゴリのスイッチ例は多数存在する。たとえば、米国特許第６，３３５，９９３Ｂｌ号明細書（タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｉ））では、中心軸の周りを回転するディスクに単一の可動コリメータが固定される。米国特許第４，８９６，９３５号明細書（リー（Ｌｅｅ））では、放射状に延在する一連のコリメータを指すように、単一の変位可能なコリメータが回転可能である。米国特許第６５７，３３９号明細書（フィック（Ｆｉｃｋ））では、固定されたファイバがそれぞれ配置されている２つの位置の間で単一の変位可能なファイバを一次元圧電装置の収縮によって屈曲させる。このカテゴリの他の例として、日本特許出願第２００４２８７１２４号明細書（センショ・ニン（Ｎｉｎ  Ｓｅｎｓｈｏ））およびカナダ特許出願第２００２３８６３０９号明細書（スン・デグィ（Ｓｕｎ  Ｄｅ−Ｇｕｉ））など、固定された単一の入力ポートと固定された複数の出力ポートとを有し、単一の光学素子の変位によって切り換えを行う構造が挙げられる。
【０００４】
単一の変位可能なビームステアリング装置を有するその他の例は、米国特許出願第２００３／００７２５２０号明細書（ウー（Ｗｕ）ら）、日本特許出願第５８０７２１０８号明細書（マツイ（Ｍａｔｓｕｉ））、および米国特許第５，４３６，９８６号明細書（ツァイ（Ｔｓａｉ））に示されている。単一のアクチュエータの動作によって複数のレンズが変位する単一の二部構成光スイッチを開示した欧州特許第０４９６２２４Ａ２号明細書もこのカテゴリに含めうる。これらのレンズの変位は、変位可能なビームステアリング装置の変位と同時に起きる。
【０００５】
第２のカテゴリの従来技術は、複数の入力および出力スイッチと、ポートの総数に等しい数のアクチュエータとを示す。言い換えると、これらは、多くの場合、切り換えを行うために、入力および出力ポートを変位可能にする必要がある。国際特許出願第０１／５０１７６号明細書（ポラティス（Ｐｏｌａｔｉｓ））、米国特許第６，２５６，４２９号明細書（アーフェルド（Ｅｈｒｆｅｌｄ）ら）、国際特許出願第０２／４３４３２号明細書（アロル（Ａｒｏｌ））、および米国特許第６，００５，９９８号明細書（リー（Ｌｅｅ））は、ポート当たり少なくとも１つのアクチュエータを示している。言い換えると、光学素子を変位させるために、合計Ｍ＋Ｎ個のポートに対して、少なくともＭ＋Ｎ個のアクチュエータが設けられる。米国特許第６，８５９，１２０号明細書（ウイリアム・スウェット（Ｓｗｅａｔｔ  Ｗｉｌｌｉａｍ）ら）も、光スイッチの入力側および出力側の両方にアクチュエータを使用するシステムを示している。
【０００６】
第３のカテゴリのスイッチは、固定された入力および出力ポート配列間に少なくとも２つの変位可能な光学素子を使用する。たとえば、米国特許第６，４５６，７５１Ｂｌ号明細書（バワーズ（Ｂｏｗｅｒｓ）ら）は、微細作動される２つのミラー配列の使用を示している。別の例は、日本特許出願第２００１３５０１０５号明細書に見られる。この例では、マルチ入力マルチ出力スイッチにおいて１つのポートから別のポートにビームを切り換えるために少なくとも２つの可動プリズムが考えられている。このカテゴリのスイッチも、ポートの総数と少なくとも同じ数の光学素子の作動を必要とする。
【０００７】
第４のカテゴリのスイッチは、スイッチのビームステアリング装置の数と同じ数の入力または出力ポートを使用する。米国特許出願第２００２／０００３９１９号明細書（モリモト（Ｍｏｒｉｍｏｔｏ））は、入力ポートの数と同じ数の傾斜可能な光ビームステアリング装置を有する。ただし、この装置は、入力ポートからのビーム全体を出力ポートに伝達できない。その理由は、すべての入力部がすべてのミラーにわたって扇状に一斉に出射するため、損失が大きいからである。したがって、これらの光ビームステアリング装置は、複数の入力ポートからの全ビームを実質的に遮り、その後に１つの光路上の１つのビームを１つの出力ポートに実質的に導くことができない。さらに、従来技術の変位可能な装置は、ほぼ全ビームを遮る複数の位置への変位、およびこれらの位置からの変位を行うことができない。これらの装置は、一点で回転可能であるに過ぎず、個別の遮断を行える位置への変位またはこの位置からの変位を行うことはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、複数の入力ポートと複数の出力ポート間の切り換えを少ない数の変位可能な装置によって行う光スイッチを提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、Ｎ個の入力ポートと、Ｍ個の出力ポートと、切り換え時に変位する複数の変位可能なビームステアリング装置とを備えるスイッチを提供する。Ｎは３以上であり、Ｍは２以上であり、変位可能な装置の数は、ＮまたはＭのどちらかにほぼ対応する。前記変位可能な装置は、前記複数の入力ポートからのビームのほぼ全部を遮る複数の位置への変位およびこれらの位置からの変位を行い、１つの光路上の前記ビームを前記出力ポートに導く。
【００１０】
この構造においては、３×２個のスイッチに等しい数またはそれ以上の数のスイッチが使用する変位可能な装置の数がＮ個またはＭ個で済むため、必要なアクチュエータの数が減ると共に、スイッチ間の損失を低レベルに抑えられることを特徴とするものである。変位可能な構成要素の数が減ることによって、さらなる小型化および費用効率の向上が達成される。これらの特徴の組み合わせの結果として、制御システムも簡略化される。
【００１１】
更に、請求項２に記載の発明においては、ビームステアリング装置は、入力ポートからのビームを遮り、ビームを第２の反射装置に向けて導く第１の反射装置と、第１の反射装置からのビームを遮り、ビームを出力ポートに導く第２の反射装置とを備え、前記第１および第２の反射装置は変位可能である。この構成は、複数の入力および出力システムの高品質の切り換えを、特にポート当たり１つのアクチュエータを有するスイッチに比べ、極めて小型の構成で可能にすることを特徴とするものである。
【００１２】
更に、請求項３に記載の発明においては、前記ビームステアリング装置は、入力ポートからのビームを遮り、ビームを第２の反射装置に導く第１の反射装置と、第１の反射装置からのビームを遮り、ビームを出力ポートに導く第２の反射装置とを備え、切り換え時に前記第１の反射装置は変位可能であり、前記第２の反射装置は固定されている。この装置は、スイッチの精度をさらに向上させることを特徴とするものである。
【００１３】
更に、請求項４に記載の発明においては、選択された入力ポートからのビームを選択された出力ポートに導くために、第１および第２の反射装置が複数対設けられる。
【００１４】
更に、請求項５に記載の発明においては、前記変位可能なビームステアリング装置は、使用時に、第１の変位モードにおいて、第１の入力部から出る光の光路から退避可能である反射装置である。第２の変位モードにおいて、前記反射装置は、別の入力ポートからの光を受光する位置に変位可能であり、変位時に複数の入力ポートのうち、前記第１のポートと前記別のポートとの間にある他の複数のポートを妨害しない。この発明は、切り換え時に他の複数の確立された光路の遮断を回避できるので、特に好都合であることを特徴とするものである。したがって、このスイッチを「無瞬断」スイッチとすることができる。
【００１５】
更に、請求項６に記載の発明においては、複数の入力ポートが円弧の周りに間隔を置いて配置される。前記反射装置は、前記第１の変位モードにおいて、ほぼ半径方向に退避可能であり、前記第２の変位モードにおいて、前記第１のポートと前記別のポートとの間で回転可能である。この構成は、複数の確立された光路の遮断を反復的、確実、かつ正確な方法で回避することを特徴とするものである。
【００１６】
更に、請求項７に記載の発明においては、前記反射装置は、ペリスコープ装置である。この発明では、スイッチを正確および確実なものにしうると同時に、特に小型化が可能であることを特徴とするものである。
【００１７】
更に、請求項８に記載の発明においては、前記反射装置は、ペリスコーププリズムを内蔵する。ペリスコーププリズムは、バルク光学素子の一例であり、必要な光品質を達成し、必要に応じて比較的簡単に置換可能であり、スイッチのスケール拡大が容易であることを特徴とするものである。
【００１８】
更に、請求項９に記載の発明においては、前記反射装置は、回転可能なマウントに屈曲手段を介して放射状に取り付けられる。スイッチは、前記屈曲手段の弾力性に抗して前記ペリスコープ装置を放射状に変位可能にするアクチュエータをさらに備える。この発明は、アクチュエータの最小の変位によって反射装置の比較的大きな変位を改良された効率的な方法で実現できることを特徴とするものである。
【００１９】
更に、請求項１０に記載の発明においては、アクチュエータは細長い圧電アクチュエータであり、その一端は前記マウントに固定され、反対側の変位可能な端は屈曲手段によって前記ペリスコープ装置に接続される。この構成は、スイッチを特に小型化できる点が特に好都合であることを特徴とするものである。
【００２０】
更に、請求項１１に記載の発明においては、前記ペリスコープ装置は、前記マウントの２つの当接部の間に、前記ペリスコープ装置の変位を制限するための突起を備える。
【００２１】
更に、請求項１２に記載の発明においては、前記反射装置は、上部反射面と、下部反射面と、中間反射鏡とを有するペリスコープ装置であり、前記第１のペリスコープ装置からの反射ビームを受光するように配置された第２のペリスコープ装置が隣接して取り付けられる。
【００２２】
更に、請求項１３に記載の発明においては、前記中間反射鏡は部分反射鏡である。
【００２３】
更に、請求項１４に記載の発明においては、スイッチはペリスコープ装置を複数対内蔵し、一方のペリスコープ装置は回転可能であり、他方のペリスコープ装置は固定されている。
【００２４】
更に、請求項１５に記載の発明においては、スイッチはペリスコープ装置を複数対内蔵し、両方のペリスコープ装置はそれぞれ独立に回転可能である。この発明は、上記の複数の発明によって定義される他の構成に比べ、スイッチの融通性が高いことを特徴とするものである。
【００２５】
更に、請求項１６に記載の発明においては、前記変位可能な装置は、上部および下部反射面の離隔距離が第１の距離である第１の反射装置と、上部および下部反射面の離隔距離が第２の距離である第２の反射装置とを内蔵し、第２の距離は第１の距離より短い。この発明においては、複数の出力または入力ポートを複数の線上に配置できるので、より多くのポートを所定のスイッチ側に設けうることを特徴とするものである。
【００２６】
更に、請求項１７に記載の発明においては、各ポートは、少なくとも１つの円弧が外側の円弧の内側に配置された複数の円弧の一部として配置される。
【００２７】
更に、請求項１８に記載の発明においては、最内端の入力ポートまたは最内端の各入力ポートは、切り換え中に固定されているコリメータなどの光学素子に終端する。最内端の出力ポートまたは最内端の各出力ポートは、ビームステアリング装置によって変位されるコリメータなどの光学素子に終端する。
【００２８】
更に、請求項１９に記載の発明においては、複数の入力ポートと、複数の出力ポートと、１つの入力ポートからの１つのビームを捕捉し、第２の反射装置に向けて導く第１の反射装置と、前記第１の反射装置から出たビームを捕捉し、出力ポートに導く第２の反射装置とを提供する。前記第１の反射装置は変位可能であり、上部反射面と、下部反射面と、中間反射鏡とを有する第１のペリスコープ装置を内蔵し、前記第１のペリスコープ装置からの反射ビームを受光するように配置された記第２のペリスコープ装置が隣接して取り付けられる。
【００２９】
更に、請求項２０に記載の発明においては、前記中間反射鏡は部分反射鏡である。
【００３０】
更に、請求項２１に記載の発明においては、Ｎ個の入力ポートと、Ｍ個の出力ポートと、複数の変位可能なビームステアリング装置とを備える光スイッチを提供する。切り換え時には、複数のビームステアリング装置が変位し、入力および出力ポートは変位しない。Ｎは３以上であり、Ｍは２以上である。前記複数の変位可能な装置は前記複数の入力ポートからの複数のビームのほぼ全部を遮る複数の位置への変位および前記複数の位置からの変位を行い、１つの光路上の前記ビームを前記出力ポートに導く。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は以上のように、複数の入力ポートと複数の出力ポート間の光路の切り換えに必要な変位可能な装置の数が減るため、必要なアクチュエータの数も減り、スイッチ間の損失を低レベルに抑えることができる。変位可能な構成要素の数が減ることによって、光スイッチのさらなる小型化および費用効率の向上が達成される。これらの特徴の組み合わせの結果として、制御システムも簡略化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１ａは、ビームステアリング装置１を示す。ビームステアリング装置１は、このような複数のビームステアリング装置のうちの１つである。入力コリメータ２が各ポートの最内端に設けられたビームステアリング装置１が正面立面図に示されている。この説明における述語「入力ポート」および「出力ポート」は、互換可能である場合が多い。その理由は、スイッチが双方向スイッチである場合は、スイッチの入力ポートは、ポートの機能が入力側であるか出力側であるかに応じて、出力ポートまたは入力ポートとして機能しうるからである。入力および出力は、ユーザの要件に応じて、ユーザが指定しうる。
【００３３】
明確にするために、述語「入力／出力」は、本明細書全体において互換せずに使用する。さらに、述語「ポート」は、最も外側の部分と最も内側の部分とを含むように広範に解釈されるものとする。特定の構成においては、図１０のように、最も外側の部分は固定され、コリメータの形態を取りうる最も内側の部分は変位可能である。
【００３４】
複数の入力ポート２は、一定間隔で円弧状に配置される。一実施形態において、円弧は、完全な円でもよい。本発明は、スイッチの特定の側にあるポートの実装密度を最大化するために、半径がそれぞれ異なるいくつかの円弧または円を使用しうる実施形態をさらに想定する。光ビームステアリング装置は、矢印３で示すように、時計回り方向または反時計回り方向に回転可能にしうる。ビームステアリング装置は、スイッチの長手方向中心軸１０１を中心として適宜回転しうる。ビームステアリング装置１の回転は、ステップモータなどの何れか適切な駆動機構によって行いうる。
【００３５】
ステップモータまたは他の適切な駆動機構は、制御された回転運動を、ペリスコーププリズム５の形態の反射装置を担持するマウント４と圧電アクチュエータ６とに伝達するであろう。図示の反射装置はペリスコーププリズムであるが、ミラー配列によって形成されたペリスコープなどの他の反射システムも考えられる。ペリスコーププリズム５は、上斜面７と下斜面８とを有する。
【００３６】
プリズムの上部は、アーム９と、屈曲部１０および１１などの一連の屈曲部とを介して、マウント４に固定される。プリズムの径方向の変位を可能にするために、プリズム５と各屈曲部との間に空隙を設けてもよい。
【００３７】
プリズム５の下部には、プリズムに固定されたアーム１２が設けられている。屈曲プレート１３によって、運動伝達手段１４がアーム１２に接合される。運動伝達手段１４は、屈曲手段１３より硬質の棒または板でよい。運動伝達手段１４は、別の屈曲部１５を介してマウント４の下部に取り付けられる。圧電アクチュエータ６の自由端に接合されたプレート１７と運動伝達手段１４との間にスペーサブロック１６が設けられている。
【００３８】
圧電アクチュエータは、圧電材料と複数の電極板とが交互に積層されたモノリシック構造でもよい。複数の例が本出願者の先行国際特許出願第２００２１０３８１６号明細書の開示に見られる。この開示内容を参照によって本願に援用するものとする。この開示には、２Ｄ圧電アクチュエータが示されている。この実施形態においては、１Ｄアクチュエータが好適であることを理解されたい。
【００３９】
圧電アクチュエータを、図１ａおよび図１ｂに矢印２０および２１で示されている方向に駆動するために、２つの接続部１８および１９を使用しうる。圧電アクチュエータへのこの２つの接続部は、マウント４の回転に対応するように十分な融通性を有する必要がある。これは、回転するマウントを支持する一対の電気的に絶縁された軸受けによって実現しうる。あるいは、１つの接続部を、プリズムを支持するガタ止めバネによって、あるいは可撓ケーブルまたはスリップリング装置などの他の方法によって、作成することもできる。
【００４０】
作動時、圧電アクチュエータは、これらの駆動用接続部に印加された電圧に応じて、矢印２０で示される方向、または矢印２１で示される方向に屈曲する。スペーサ１６によって確保された空間により、矢印２２および２３で示される上方および下方への動作が増幅される。
【００４１】
図１ｂから分かるように、圧電アクチュエータがそのマウント４の側面に向かって屈曲すると、ポート２４から出る光ビームのほぼ全体を受光するように光路を遮る位置に向かってプリズムが上昇する。上斜面７の角度により、捕捉されたビームは次に下斜面８に向けて送られ、下斜面８によって反射されたビームは、特定の出力ポートに案内するように位置付けられた反射装置に向かう。
【００４２】
プリズムから側方に突出したエンドストップ２５は、圧電アクチュエータの方向に応じてプリズムが上昇または下降すると、当接部２６または２７に当接する。エンドストップ１２により、入力柱８からの光の捕捉およびスイッチの中心軸ｃ１０１への移動が正しい位置で行われる。さらにエンドストップ１２により、プリズムが図１ａに示す方向に変位するときに、過度なオーバトラベルが回避される。これにより、圧電アクチュエータを比較的単純なオン／オフ電圧で駆動できるようになるため、プリズム位置のフィードバック制御が不要になる。
【００４３】
図２ｂは、スイッチの簡略化バージョンを示す。このスイッチでは、プリズム５は上方位置にあり、入力コリメータ２８からの光をスイッチの中心軸２９上に結合し、次に固定プリズム３０を介して、出力コリメータ３１に結合する。これに対して、図２ａに示す実施形態では、複数の入力または出力コリメータから出射された複数の光路を遮ることができる位置からプリズム５が引っ込められている。図２ａの位置において、プリズム５は、スイッチの別のポートから出射されたビームを遮る位置に位置付けられる前に、矢印３２および３３で示されるように何れか適切な半径に回転自在である。
【００４４】
この実施形態は、可動プリズムと固定プリズムとによって構成された複数対の光学素子を使用する方法を示しているが、本発明は複数対の変位可能プリズムの使用も想定している。本発明は、スイッチの少なくとも一方の側のポートの実装密度を上げるために、複数のプリズムの長さをそれぞれ変えることも想定している。本発明は、プリズム対の数を入力または出力ポートのどちらかの数にほぼ等しくすることも想定している。
【００４５】
図３は、参照数字３４によってその全体が示されている移動式二重プリズム装置によって固定コリメータ３２および３３の間の両方向の光を捕捉するスイッチの変形例の実施形態を示す。二重プリズム装置３４は、受光した光を出力コリメータ３５および３６に別個に接続できる。二重プリズム装置３４は、第１のペリスコーププリズム３７と第２のペリスコーププリズム３８とを備え、第２のペリスコーププリズム３８は、長手方向軸３９を中心としてプリズム３７に対して対称である。プリズム３７は、プリズム３８と異なり、上面４１と下面４２との間に傾斜面４０を有する。傾斜面４０は、たとえば１つ以上の波長のエアギャップあるいは金属または誘電体被覆面などの全反射鏡にすることも、あるいは部分反射鏡にすることもできる。部分反射鏡の場合、スイッチは、光の一部をコリメータ３２および３３の間で進行させ、コリメータ３２および３３の間の光のサンプルをコリメータ３６に導くか、あるいはコリメータ３３およびコリメータ３２の間の光のサンプルをコリメータ３５に導く。製造時、二重プリズム装置の素子は、板間の被膜によって接合された２枚の平行なガラス板（一方は他方より厚い）から作製し、４５度に挽くことによって２枚の薄板にすることができる。プリズム３８は、同様に作製してより厚い板にする。これらを互いに接合してから、図３に示すような最終的な完全な組み立て体にダイスカットする。
【００４６】
図４は、光路内で両プリズムがそれぞれ独立に回転可能な一実施形態を示す。この形態では、プリズム４３および４４は同じ有効長を有する。
【００４７】
図５は、長さの異なるプリズム４５および４６を複数対有し、リング４７および４８などの複数のリングをスイッチの両側に設けうる別のスイッチを示す。
【００４８】
図６ａおよび図６ｂは、図２ａおよび図２ｂのスイッチの対応するスイッチ機能構造図をそれぞれ示す。図６ｂにおいては、プリズム５は、ポート２８から出射されたビームを遮り、固定プリズム３０を介して出力ポート３１に伝達する位置に変位されている。たとえば、ポート５０によって示されているように遮断が行われない場合は、光はプリズム５によって遮られず、スイッチを通過して出力ポート５１に伝達される。プリズム５が複数のビームを掃引する際にプリズム５の回転と協調してスイッチ５２ａ〜５２ｅが動作するようにスイッチ５２ａ〜５２ｅを設定してもよい。回転するプリズム５を引っ込めると、回転時にプリズム５がビームを横切らなくなるので、対応するバンクに含まれる寄生スイッチ５２ａ〜５２ｅの（図６ａ）が無効になる。
【００４９】
図７は、図４のスイッチ機能構造図を示す。同様に、図８は、追加の出力６１、６２、６３、および６４を得るために、複数の回転プリズム対の間に複数の固定プリズムが挿入されたスイッチ機能構造図を示す。
【００５０】
図９は、図５のスイッチのスイッチ機能構造図を示す。この構造は、図６ｂによる一対のスイッチをそれぞれの主出力部３１および６５によって互いに接続した構造に機能的に相当する。
【００５１】
図１０は、３つの入力ポート（３０１、３０２、および３０３）と２つの出力ポート（３１１、３１２）とを有するスイッチ構造の別の実施形態を示す。各入力ポートは、最も内側の位置にコリメータを内蔵する。このコリメータは、光をスイッチ内に導き、空間３０４を介して３１１および３１２などの出力コリメータに向かわせる。出力コリメータはビームステアリング装置によって上下に変位され、入力コリメータからの光のほぼ全体が遮断用コリメータによって受光されるように入力コリメータに位置合わされた位置への変位およびこの位置からの変位が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】プリズムが対応するポートの光路から退避した位置にある変位可能な光ビームステアリング装置および一部の入力ポートの正面立面図を示す。
【図１ｂ】プリズムが対応するポートから出射された光を遮る位置にある、図１ａと同様の図を示す。
【図２ａ】固定プリズムと可動プリズムとを有し、可動プリズムが退避位置にあるときの光スイッチの一部を示す。
【図２ｂ】遮断位置にある、図２ａの退避可能プリズムを示す。
【図３】２つの固定プリズムと連動する変位可能な二重プリズムビームステアリング装置を示す。
【図４】２つの変位可能なビームステアリング装置を有するスイッチの一部の図を示す。
【図５】一方が他方より短いプリズムを有する２つの変位可能なビームステアリング装置を有するスイッチの一部の図を示す。
【図６ａ】図２ａのスイッチ機能構造図を示す。
【図６ｂ】図２ｂのスイッチのスイッチ機能構造図を示す。
【図７】図４の実施形態のスイッチ機能構造図を示す。
【図８】複数対の回転式プリズムの間に複数の固定プリズムが挿入された実施形態のスイッチ機能構造図を示す。
【図９】図５のスイッチのスイッチ機能構造図を示す。
【図１０】複数の入力コリメータが固定され、複数の出力コリメータが変位可能であるスイッチの別の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１  ビームステアリング装置
２  入力ポート
４  マウント
５  ペリスコーププリズム
６  圧電アクチュエータ
７  上斜面
８  下斜面
９  アーム
１０  屈曲部
１１  屈曲部
１２  アーム
１３  屈曲手段
１４  運動伝達手段
１５  屈曲部
１６  スペーサブロック
１７  プレート
１８  接続部
１９  接続部
２４  ポート
２５  エンドストップ
２６  当接部
２７  当接部
１０１  スイッチの長手方向中心軸
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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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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【国際調査報告】
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