(57)【要約】【課題】  反射角度のばらつきが無いミラーデバイスを備え、高信頼，小型，低コストの光スイッチを提供する。【解決手段】  １本の入力光ファイバ２Ａと２本の出力光ファイバ２Ｂ，２Ｃが平行に並べられた光ファイバアレイ３と、光ファイバアレイ３と対向して配置され光を平行ビームにする複数のコリメートレンズが並べられたコリメートレンズアレイ４と、ニュートラル状態における法線を対称軸として回動し光路を切り替える可動ミラー６を有するミラーデバイス８と、コリメートレンズアレイ４と可動ミラー６との間で光を入射／出射させるシリンドリカルレンズ５とからなる光スイッチ１において、光ファイバアレイ３とコリメートレンズアレイ４とシリンドリカルレンズとの中心を通る軸と、ミラーデバイス８のニュートラル状態における可動ミラー６の法線とが、所定角度θをもって交差している光スイッチ。【選択図】        図１
2006309152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の入力光ファイバと第一の出力光ファイバと第二の出力光ファイバとを並べた光ファイバアレイと、前記入力光ファイバと出力光ファイバとの間の光路を切り替える回動可能な可動ミラーと、前記入力光ファイバと２つの出力光ファイバのそれぞれに対応する３つのコリメートレンズを有し前記光ファイバアレイと前記可動ミラーとの間に配置されたコリメートレンズアレイとを備える光スイッチにおいて、
前記入力光ファイバと出力光ファイバとは、入力光ファイバ，第一の出力光ファイバ，第二の出力光ファイバの順に略同一平面上に整列配置され、
前記可動ミラーは、前記入力光ファイバと第一の出力光ファイバとの間に光路を形成する第一の姿勢と、前記入力光ファイバと第二の出力光ファイバとの間に光路を形成する第二の姿勢とを有し、前記第一の姿勢と第二の姿勢は、前記可動ミラーに駆動力を与えて形成され、前記可動ミラーに駆動力を与えない状態では、前記第一の姿勢で形成される光路と前記第二の姿勢で形成される光路との間に光路が形成され、前記可動ミラーは、前記可動ミラーと一体形成された弾性部材を介して固定部材と接続されており、前記第一の姿勢は、前記可動ミラーが、対向して配置された基板と複数の接触部で接触して形成され、前記第二の姿勢は、前記可動ミラーが、前記基板と前記第一の姿勢を形成する接触部とは少なくとも一部が異なる複数の接触部で接触して形成されることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部が、前記可動ミラー背面に設けられた突起であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部が、前記基板に設けられた突起であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記接触部の少なくとも一部は、可動ミラーの回転軸を挟んだ前記可動ミラーの両側の端辺であるとともに、前記端辺には切り欠き部が設けられていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置することを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記第一の姿勢と第二の姿勢とは、前記基板と前記可動ミラーとの非接触状態を経て切り替えられることを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項６に記載の光スイッチにおいて、
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部が、前記可動ミラー背面に設けられた突起であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】
請求項６に記載の光スイッチにおいて、
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部が、前記基板に設けられた突起であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
請求項６に記載の光スイッチにおいて、
前記接触部の少なくとも一部は、可動ミラーの回転軸を挟んだ前記可動ミラーの両側の端辺であるとともに、前記端辺には切り欠き部が設けられていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１０】
請求項６に記載の光スイッチにおいて、
前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１１】
請求項７に記載の光スイッチにおいて、
前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１２】
請求項８に記載の光スイッチにおいて、
前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１３】
請求項９に記載の光スイッチにおいて、
前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１４】
請求項５に記載の光スイッチを２つ以上集積した光スイッチアレイにおいて、
前記２つ以上の光スイッチは前記シリンドリカルレンズの柱軸方向に並べて集積されるとともに、前記２つ以上の光スイッチが１つのシリンドリカルレンズを共用することを特徴とする光スイッチアレイ。
【請求項１５】
少なくとも１本の入力光ファイバと少なくとも１本の出力光ファイバとが略同一平面上に配置された光ファイバアレイと、前記入力光ファイバおよび出力光ファイバのそれぞれに対応するコリメートレンズを有するコリメートレンズアレイと、入力光ファイバと出力光ファイバとの間の光路を切り替える可動ミラーと、前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間に配置されたシリンドリカルレンズとを有する光スイッチを２つ以上集積した光スイッチアレイにおいて、
前記２つ以上の光スイッチは、前記シリンドリカルレンズの柱軸方向に並べて集積されるとともに、前記２つ以上の光スイッチが１つのシリンドリカルレンズを共用することを特徴とする光スイッチアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ファイバを伝送する光信号の接続を切り替える光スイッチに係り、特に、コリメートした光信号の向きをミラーにより切り替える光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで多くの光スイッチが提案されている。
【０００３】
メカニカル光スイッチとしては、入力光ファイバに付加された磁性膜を磁気コイルにより直接駆動して一方の出力光ファイバから他の出力光ファイバに切り替える構造の光ファイバ駆動型光スイッチが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
大規模化を目的として、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)技術を利用した３次元自由空間型の光クロスコネクト方式の光スイッチが提案されている(例えば、特許文献２参照)。３次元自由空間型の光スイッチは、光ファイバ，コリメータレンズ，ミラーアレイなどからなる。
【０００５】
図１２は、従来の光スイッチの構造の一例を示す斜視図である。入力側光ファイバ１０１，入力側コリメータレンズ１０２を通過して形成された光ビーム１０３は、入力側ミラーアレイ１０４で反射し、対向する出力側ミラーアレイ１０５で再び反射し、他方の出力側コリメータレンズ１０６を通過して出力側光ファイバ１０７に入る。
【０００６】
光ビーム１０３は、入力側ミラーアレイ１０４と出力側ミラーアレイ１０５に設けられたミラーデバイス１０８の姿勢を変え、それぞれの反射によってスイッチングされる。
【０００７】
図１３(ａ)は、図１２のミラーデバイス１０８の構造を示すＸ−Ｙ平面図であり、図１３(ｂ)は、ミラーデバイス１０８の構造を示すＸ−Ｚ断面図である。ミラーデバイス１０８は、中空に光を反射し傾斜する可動ミラー１０９を複数本の梁１１０で揺動可能支持した構造である。
【０００８】
可動ミラー１０９を傾斜させる方法は、種々考案されている。最も多用されているのは、静電力による傾斜である。その場合、可動ミラー１０９には電極１１２が形成され、前記電極１１２にほぼ対向する位置に複数の電極１１１が形成されている。
【０００９】
可動ミラー１０９は、内ミラー１０９ａと外ミラー１０９ｂとからなり、それぞれが２本１対の梁１１０により、内ミラー１０９ａは外ミラー１０９ｂに、外ミラー１０９ｂは、基板に連結されている。
【００１０】
内ミラー１０９ａの表面には、光ビームを反射する反射膜１１３が被覆されている。通常は、反射膜１１３として反射率の高い金を被覆する。内ミラー１０９ａおよび外ミラー１０９ｂともに、反射面の背面側に静電駆動電極１１２が形成されている。
【００１１】
ほぼ対向する位置に、内ミラー１０９ａ，外ミラー１０９ｂをそれぞれ２方向に傾斜させるため、４個に分割された電極１１１が形成される。電極１１１と電極１１２との間に電圧を印加し、静電力によって梁１１０をねじり、可動ミラー１０９を傾斜させ、所定姿勢を維持する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１５４１２４号公報(第４〜５頁  図１〜図３)
【特許文献２】特開２００１−１７４７２４号公報(第３〜４頁  図２)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
最近の通信網の拡大に伴い、システムの簡素化，低コスト化，低消費電力化，伝送レートの高速化が要求されている。特に１×２といった小チャネルの光スイッチが大量に必要とされる事例が増えている。
【００１４】
特許文献１に開示された光スイッチは、単体の機能として問題はない。しかし、大量一括形成や小型化が困難である。
【００１５】
大量一括形成には特許文献２に開示された多チャネル光スイッチが好適である。しかし、光路形成をミラーの角度制御で実施するので高度な制御機構、具体的には、ミラー角度ドリフトの補償機構や切り替え時の駆動力の与え方をコントロールする機構が必要とされる。また、ミラーは中空に浮いた状態で保持されているので、振動や衝撃または駆動力の変動といった外乱を受けて光学特性が変動しやすい。その結果、部品点数の増大により大型となり、複雑で高度な制御回路によりコストアップとなる問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、信頼性が高く、小型であり、大規模なアレイ化が可能な光スイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するために、１本の入力光ファイバと第一の出力光ファイバと第二の出力光ファイバを並べた光ファイバアレイと、前記入力光ファイバと出力光ファイバとの間の光路を切り替える回動可能な可動ミラーと、前記入力光ファイバと２つの出力光ファイバのそれぞれに対応する３つのコリメートレンズを有し前記光ファイバアレイと前記可動ミラーとの間に配置されたコリメートレンズアレイとを備える光スイッチにおいて、前記入力光ファイバと出力光ファイバとは、入力光ファイバ，第一の出力光ファイバ，第二の出力光ファイバの順に略同一平面上に整列配置され、前記可動ミラーは、前記入力光ファイバと第一の出力光ファイバとの間に光路を形成する第一の姿勢と、前記入力光ファイバと第二の出力光ファイバとの間に光路を形成する第二の姿勢とを有し、前記第一の姿勢と第二の姿勢は、前記可動ミラーに駆動力を与えて形成され、前記可動ミラーに駆動力を与えない状態では、前記第一の姿勢で形成される光路と前記第二の姿勢で形成される光路との間に光路が形成され、前記可動ミラーは前記可動ミラーと一体形成された弾性部材を介して固定部材と接続され、前記第一の姿勢は、前記可動ミラーが、対向して配置された基板と複数の接触部で接触して形成され、前記第二の姿勢は、前記可動ミラーが、前記基板と前記第一の姿勢を形成する接触部とは少なくとも一部が異なる複数の接触部で接触して形成されることを特徴とする光スイッチを提案する。このような構成によれば、ミラーの傾き角が小さくてすみ、光スイッチを小型化し、光スイッチの信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、前記第一の姿勢と第二の姿勢は、前記基板と前記可動ミラーとの非接触状態を経て切り替えられることが好ましい。このような構成は、光スイッチの信頼性をより高める。
【００１９】
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部を、前記可動ミラー背面に設けられた突起とすることが好ましい。このような構成は、光スイッチを簡易な構成とし、その信頼性を高める。
【００２０】
前記可動ミラーと前記基板との接触部の少なくとも一部を、前記基板に設けられた突起とすることも可能である。
【００２１】
前記接触部の少なくとも一部は、可動ミラーの回転軸を挟んだ前記可動ミラーの両側の端辺であるとともに、これらの端辺には切り欠き部が設けられていてもよい。このような構造を採用すると、可動ミラーが基板に貼り付くことを抑制できる。
【００２２】
また、前記コリメートレンズと可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置すると、一層の効果を期待できる。前記構成によれば光ファイバを平行整列させることが可能となるので、光スイッチの小型化に好適であり、組立て効率も良くなる。また、光学的なトレランスも拡大するので、組立てをさらに簡易化できる。
【００２３】
前記光スイッチを２つ以上集積した光スイッチアレイにおいて、前記２つ以上の光スイッチは前記シリンドリカルレンズの柱軸方向に並べて集積されるとともに、前記２つ以上の光スイッチが１つのシリンドリカルレンズを共用する光スイッチアレイを提案する。
【００２４】
２つ以上の光スイッチが１つのシリンドリカルレンズを共用するとは、２つ以上の光スイッチの各々に対するレンズ機能を１つのシリンドリカルレンズでまかなうことをいう。１つのシリンドリカルレンズを、複数の光スイッチで共用するため、光スイッチアレイを小型化・高集積化できる。
【００２５】
前記光スイッチアレイに用いる光スイッチとして、前記光スイッチ以外の構成を採用することも可能である。すなわち、前記光スイッチとして、少なくとも１本の入力光ファイバと少なくとも１本の出力光ファイバが略同一平面上に配置された光ファイバアレイと、前記入力光ファイバと出力光ファイバのそれぞれに対応するコリメートレンズを有するコリメートレンズアレイと、入力光ファイバと出力光ファイバ間の光路を切り替える可動ミラーと、前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間に配置されたシリンドリカルレンズとを有する光スイッチを用いて、前記光スイッチアレイを構成してもよい。例えば、光スイッチとして、１本の入力光ファイバと１本の出力ファイバを有するオンオフ型の光スイッチを用いてもよいし、１本の入力光ファイバと２本の出力ファイバを有する１×２型の光スイッチを用いてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、信頼性が高く、小型であり、大規模なアレイ化が可能な光スイッチを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、図１〜図１１を参照して、本発明による光スイッチの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１(ａ)は、本発明による光スイッチの実施例１における入力光ファイバ２Ａから出力光ファイバ２Ｂへの光路切り替え状態を示す図であり、図１(ｂ)は、実施例１における入力光ファイバ２Ａから出力光ファイバ２Ｃへの光路切り替え状態を示す図である。
【００２９】
本実施例１の光スイッチ１は、１本の入力光ファイバ２Ａと２本の出力光ファイバ２Ｂ，２Ｃを並べた光ファイバアレイ３と、入力光ファイバと出力ファイバに対応する３つのコリメートレンズ４ａ，４ｂ，４ｃが並べられたコリメートレンズアレイ４と、シリンドリカルレンズ５と、構成要素に可動ミラー６と基板７を含むミラーデバイス８を有する。
【００３０】
図１は、コリメートレンズと可動ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置した構成を示した。このシリンドリカルレンズを配置しない構成としてもよい。この場合は、各光ファイバ間に所定の角度を持たせればよい。
【００３１】
入力光ファイバ２Ａから出射され、前記入力光ファイバに対応するコリメートレンズ４ａでコリメートされた光は、可動ミラー６で反射され、出力光ファイバに対応するコリメートレンズで集光され前記コリメートレンズに対応する出力光ファイバに到達する。
【００３２】
入力光ファイバ２Ａ，第一の出力光ファイバ２Ｃおよび第二の出力光ファイバ２Ｂは、入力光ファイバ，第一の出力光ファイバ，第二の出力光ファイバの順に、略同一平面上に整列配置する。略同一平面上に整列配置するのは入力光ファイバと出力光ファイバを結合させるためである。可動ミラー６は入力ファイバ２Ａと第一の出力光ファイバ２Ｃとの間に光路を形成する第一の姿勢と、入力ファイバ２Ａと第二の出力光ファイバ２Ｂとの間に光路を形成する第二の姿勢をとる。すなわち、前記可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は、可動ミラー６で反射されて第一の出力ファイバ２Ｃに到達し、前記可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は、可動ミラー６で反射されて第二の出力ファイバ２Ｂに到達する。
【００３３】
可動ミラーに駆動力を与えると、第一の姿勢と第二の姿勢が形成される。前記可動ミラー６に駆動力を与えない状態では、第一の姿勢で形成される光路と第二の姿勢で形成される光路の間に光路が形成される。すなわち、図１の構成では、入力光ファイバ２Ａから出射し、前記入力光ファイバに対応するコリメートレンズ４ａでコリメートされた光は、可動ミラー６で反射され、第一の出力ファイバ２Ｃに対応するコリメートレンズ４ｃと第二の出力ファイバ２Ｂに対応するコリメートレンズ４ｂとの間の領域に伝達される。
【００３４】
このような構成を採用すると、ミラーデバイス８の可動ミラー６が入出力ポートの光路を切り替える際に、可動ミラー６で反射した光信号が隣接する入出力光ファイバのポートを横切らないので、入出力光ファイバを通る光信号の品質の劣化を抑制できる。すなわち、光路を切り替える際に、可動ミラー６で反射した光信号が入力光ファイバ２Ａに戻ることで生じる光通信網への外乱を回避できる。  また、可動ミラー６に駆動力を与えていない状態では入力光ファイバから出射した光が第一の出力光ファイバ２Ｃに対応するコリメートレンズ４ｃと第二の出力光ファイバ２Ｂに対応するコリメートレンズ４ｂとの間にあるので、可動ミラー６の動作角度は小さくてよい。
【００３５】
本発明の光スイッチにおいては、コリメートレンズアレイ４と可動ミラー６との間にシリンドリカルレンズ５を配置することが望ましい。シリンドリカルレンズ５用いると、入出力光ファイバ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを平行配置することが可能になり、光スイッチを組立てやすくし、小型化に寄与する。また、シリンドリカルレンズ５が可動ミラー６の動作角度ずれに対する許容度を緩和する。
【００３６】
以下、図１を用いてシリンドリカルレンズを配置した本発明の実施形態の一例を説明する。上述のように、図１(ｂ)は、本発明による光スイッチにおいて入力光ファイバ２Ａから第一の出力光ファイバ２Ｃへの光路形成状態を示す図である。図１(ｂ)において可動ミラー６は第一の姿勢をとる。
図１(ａ)は入力光ファイバ２Ａから第二の出力光ファイバ２Ｂへの光路形成状態を示す図である。図１(ａ)において可動ミラー６は第二の姿勢をとる。
【００３７】
さらに、図１(ｃ)は可動ミラー６に駆動力を与えない状態において入力光ファイバ２Ａから出射した光の伝搬を示す図である。
【００３８】
入力光ファイバ２Ａから出射され、前記入力光ファイバに対応するコリメートレンズ４ａでコリメートされた光は、シリンドリカルレンズ５を通過し、可動ミラー６で反射され、シリンドリカルレンズ５を再通過した後、出力光ファイバに対応するコリメートレンズで集光され前記コリメートレンズに対応する出力光ファイバに到達する。
【００３９】
入力光ファイバ２Ａ，第一の出力光ファイバ２Ｃ第二の出力光ファイバ２Ｂは、入力光ファイバ，第一の出力光ファイバ，第二の出力光ファイバの順に略同一平面上に整列配置される。入出力ファイバ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは略平行に配列することが望ましく、前記入出力ファイバと対応するコリメートレンズのピッチ(配列間隔)は前記入出力ファイバのピッチと一致させることが望ましい。
【００４０】
光ファイバアレイ，コリメートレンズアレイ，シリンドリカルレンズを図１のように第一の出力光ファイバ２Ｃに対して対称的に配置した場合には、光スイッチの構成は、次のように言い換えることもできる。ミラーデバイス８のニュートラル状態における可動ミラー６の法線１０(ニュートラル法線１０)と、光ファイバアレイ３，コリメートレンズアレイ４，シリンドリカルレンズ５の中心を通る中心軸１１との角度が可動ミラー６の回動方向に所定角度θになるように配置している。ここで、ニュートラル状態とは、可動ミラーに駆動力を与えていない状態である。また、図１では中心軸方向は第一の出力光ファイバ２Ｃ方向と一致している。ミラーデバイス８は、可動ミラー６がニュートラル状態の角度を基準として左右に等角度傾斜するように駆動できる手段を持つ。例えば、可動ミラー６と基板７とに静電駆動方式を適用できる。
【００４１】
図１(ａ)において、ニュートラル状態の角度を基準として所定角度θ可動ミラー６を傾斜できるように設計すれば、可動ミラー６が所定角度θ傾斜した状態において、可動ミラー６の法線１２(可動ミラー法線１２)と、中心軸１１とは平行になる。その結果、可動ミラー６の表面(反射面)で反射された光は、シリンドリカルレンズ５，コリメートレンズ４ｂを再び通過して、出力光ファイバ２Ｂに結合される。図１(ｂ)において、可動ミラー６は、ニュートラル状態の角度を基準として時計方向(図１(ａ)と逆方向)に角度θ傾斜させている。
【００４２】
その結果、光路９ｂに示すように、可動ミラー６表面(反射面)で反射された光は、シリンドリカルレンズ５およびコリメートレンズ４ｃを通過して、出力光ファイバ２Ｃに結合される。すなわち、可動ミラー６の切り替えによって、出力光ファイバを切り替えることが可能となる。また、入力光ファイバ２Ａを出力光ファイバ２Ｂの位置に交換し、出力光ファイバ２Ｂを入力光ファイバ２Ａの位置に交換し、かつ、中心軸１１に対して、ミラーデバイス８のニュートラル状態における可動ミラー６の法線１０(ニュートラル法線１０)を反時計方向に所定角度θになるように配置しても、上記と同様に光ファイバを切り替えることが可能となる。
【００４３】
本実施例１の構成をさらに詳述する。図１においては、可動ミラー６に駆動力を与えない状態(ニュートラル状態)を基準として可動ミラーが第一の姿勢で実現する第一の角度(θ１)と第二の姿勢で実現する第二の角度(θ２)は、θ１=−θ２=θの関係をとる構造としている。ただし、可動ミラー６の回転量は、本実施例１に限定されない。可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は第一の出力ファイバ２Ｃに到達し、前記可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は第二の出力ファイバ２Ｂに到達するように光スイッチの構成要素(光ファイバアレイ３，コリメートレンズアレイ４，ミラーデバイス８，シリンドリカルレンズ５)を配置していれば、θ１≠−θ２であっても構わない。
【００４４】
コリメートレンズ４ａ，４ｂ，４ｃのレンズ形状は入力光ファイバ２Ａから出射した光をコリメートし、前記コリメートした光を出力光ファイバ２Ｂ，２Ｃに集光する機能を有する範囲で、自由に選択できる。例えば、球面レンズ，非球面レンズ，フレネルレンズでもよい。または凸レンズ，凹レンズ，屈折率分布型のレンズであってもよい。本実施例１ではコリメートレンズアレイ４は、光ファイバアレイ３に面した側が平坦面で、シリンドリカルレンズ５に面した側が凸レンズ面となるように配置して、光ファイバアレイ３のピッチと同じピッチでコリメートレンズをアレイ状に構成している。
【００４５】
コリメートレンズの材質としては、使用する光の波長に対して不透明でない材料例えば、一般的な光学ガラス，シリコン，石英，樹脂などが選択できる。本実施例１では、シリコン製のコリメートレンズを用いている。またコリメートレンズの表裏面には使用する光の波長に対応する反射防止膜を成膜することが望ましい。
【００４６】
シリンドリカルレンズ５は、入力光ファイバ２Ａから出射され対応するコリメータレンズ４ａでコリメートされた光を可動ミラー６に偏向し、前記可動ミラー６で反射された光を出力光ファイバ２Ｂ，２Ｃに偏向する機能を有する範囲で形状を自由に選択できる。シリンドリカルレンズは、凸型，凹型などに形成できる。また光ファイバアレイ３に対向する面を曲面として配置することも、平面として配置することもできる。
【００４７】
シリンドリカルレンズの材質としては、使用する光の波長に対して不透明でない材料例えば、一般的な光学ガラス，シリコン，石英，樹脂などが選択できる。本実施例１では、シリンドリカルレンズ５は、石英ガラス製である。レンズ面の曲率半径，焦点距離によって、所定角度θが決定される。本実施例１では、角度θを１゜として、シリンドリカルレンズの曲率半径と焦点距離を決定している。またシリンドリカルレンズの表裏面には使用する光の波長に対応する反射防止膜を成膜することが望ましい。
【００４８】
次にミラーデバイス８について説明する。
【００４９】
図２(ａ)は、可動ミラー６の反射面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図である。図３(ａ)は、図２のＡ−Ａ線に沿う可動ミラー６の構造を示すＸ−Ｚ断面図であり、図３(ｂ)は、図２のＢ−Ｂ線に沿う可動ミラー６の構造を示すＹ−Ｚ断面図である。なお、図２(ａ)の点線は、背面の概略形状を示している。ここで、背面とは、可動ミラー６の基板７と対向する面をいう。
【００５０】
可動ミラー６は前記可動ミラーと一体成型された弾性部材６ａを介して可動ミラー基板６ｂと接続されている。図２においては２本一対の梁が弾性部材６ａに相当する。可動ミラー６が２本一対の梁６ａによって支持され、梁６ａは、可動ミラー基板６ｂに連結されている。前記弾性部材の形状は、本実施例には限定されない。本実施例１の場合、可動ミラー６を安定に支持するためには、梁６ａと可動ミラー６の接続位置は前記ミラーの概略中心軸に一致することが望ましい。一方、梁６ａが可動ミラー６の中心点に対し点対称となると、可動ミラー６が前記可動ミラー６と梁６ａと接続された点を結んだ軸に対する回転運動をする場合に、前記軸からずれて動作する可能性が生じるので、梁６ａは直線Ａ−Ａに対して線対称であることが望ましい。
【００５１】
梁６ａは、可動ミラー６が回転動作とＺ方向の並進運動すなわち沈み込みをしやすいように、Ｘ軸に伸びた折り返し構造のミアンダ梁を用いている。
【００５２】
本実施例１において可動ミラー６は背面中央付近には突起６ｃが形成されている。突起６ｃの形状は、本実施例１ではＺ方向に短辺を持つ台形形状である。ただし、突起６ｃの位置は背面中央に限定されるものではなく、突起６ｃの形状はＺ方向に短辺を持つ台形形状に限定されない。
【００５３】
可動ミラー６は第一の姿勢で実現する第一の角度と第二の姿勢で実現する第二の角度との２つの角度で安定に姿勢を維持する。第一の角度と第二の角度の関係は問わない。製造工程を簡略化する観点からは、上述の図１の例のように、両角度の大きさを等しくすることがより好ましい。可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は第一の出力ファイバ２Ｃに到達し、前記可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバ２Ａから出射された光は第二の出力ファイバ２Ｂに到達する。
【００５４】
第一の姿勢は、可動ミラーが、対向して配置された基板と複数の接触部で接触することで形成される。図１(ｂ)は可動ミラー６が第一の姿勢をとる状態を示している。図１(ｂ)に例示した第一の姿勢において、可動ミラー６は前記可動ミラー６の背面に形成した突起６ｃと基板７が接触し、さらに前記可動ミラー６の端部と基板７が接触することで、前記可動ミラー６の動作範囲が機械的に制限される。その結果、第一の姿勢をとる可動ミラー６の姿勢は、振動や衝撃またはアクチュエータからの駆動力の変動といった外乱に対する耐性を有する。
【００５５】
第二の姿勢は、可動ミラーが、対向して配置された基板と第一の姿勢を形成する接触部とは少なくとも一部が異なる複数の接触部で接触することで形成される。図１(ａ)は可動ミラー６が第二の姿勢をとる状態を示している。図１(ａ)に例示した第二の姿勢において、可動ミラー６は前記可動ミラー６の背面に形成した突起６ｃと基板７が接触し、さらに前記可動ミラー６の端部と基板７が接触することで、前記可動ミラー６の動作範囲が機械的に制限される。その結果、第二の姿勢をとる可動ミラー６の姿勢振動や衝撃またはアクチュエータからの駆動力の変動といった外乱に対する耐性を有する。前記構成では、第一の姿勢と第二の姿勢とも突起６ｃを接触部とする。第一の姿勢および第二の姿勢では、それぞれ可動ミラーの一方の端部または他方の端部を異なる接触部としていることになる。
【００５６】
さらに前記可動ミラー６は、第一の姿勢と第二の姿勢とを切り替える過程で、可動ミラー６が弾性部材すなわち梁６ａのみで支持されることで基板７との接点を持たない第３の姿勢をとることが好ましい。この場合、第一の姿勢と第二の姿勢は、基板と可動ミラーとの非接触状態を経て切り替えられる。
【００５７】
図１(ｃ)は可動ミラー６が第３の姿勢をとる状態を示している。第３の姿勢において可動ミラー６は、弾性部材すなわち梁６ａのみで支持されるので基板７との接触部を持たない。可動ミラー６は前記可動ミラー６の姿勢を第一の姿勢から第二の姿勢に切り替える過程において第３の姿勢をとることで、前記可動ミラー６と基板７との摩擦が軽減されるので、前記可動ミラー６と基板７の接点が摩耗することに対する耐性に優れる。ここで、可動ミラー６と基板７の接点の摩耗は、前記可動ミラー６の第一の角度および第二の角度に影響を与える。そして可動ミラー６の第一の角度および第二の角度は入出力光ファイバ間に形成した光路での損失に影響するので、可動ミラー６と基板７の接点の摩耗耐性を高めることは、光スイッチの損失特性を安定性させる。なお、第一の姿勢と第二の姿勢が、基板と可動ミラーとの非接触状態を経て切り替えられる構成そのものは、入出力光ファイバの構成に限らず他の入出力光ファイバの構成にも適用できる。例えば、入力光ファイバを挟んで２本の出力ファイバが配置される場合や、さらには広く少なくとも１本の入力光ファイバと少なくとも１本の出力光ファイバを結合させる場合などにも適用できる。
【００５８】
可動ミラー６は静電アクチュエータ，電磁アクチュエータ，圧電アクチュエータ，熱アクチュエータ等の各種のアクチュエータのいずれかまたはそれらの複数を適用することで回転動作させつつ沈み込み動作させる。例えば、静電アクチュエータを用いる場合、基板７に可動ミラー６の両方の回転に対応した電極を与え、その電極の少なくとも一方の電極と可動ミラー６との間に電位差を与えると、可動ミラー６を回転させると同時に可動ミラー６に対して沈み込み成分の力も発生するので可動ミラー６は回転すると同時に沈み込む。回転と沈み込みの発生の程度はミラーを支持する弾性部材６ａの剛性で調整可能である。以下の説明では、静電アクチュエータを例にとる。
【００５９】
可動ミラー６の形状は、図２に示したようなＸ方向が長辺の長方形に限定されない。可動ミラー６の形状はＸ方向が短辺の長方形，正方形，円形，楕円形，多角形，Ｈ字形，Ｘ字形，またはそれらを組み合わせた形状でもよい。可動ミラーの第一の姿勢および第二の姿勢を安定させつつ、ミラーと基板の凝着を回避するためには、可動ミラーの回転軸を挟んだ可動ミラー６の両側の端辺が基板７に接するようにするとともに、端辺には切り欠き部が設けられていることが好ましい。切り欠き部の数，形状，大きさには特別な限定はない。図７に示すように矩形の切り欠き部を端辺中央に設けてＸ字形の形状にしてもよいし、図２(ｂ)に示すように切り欠き部の長さを最大限にとり、２点以上の接点で接する形状としてもよい。
【００６０】
以下、本実施例１の可動ミラー６のより詳細な製造方法の一例について記載する。ただし、可動ミラー６の製造方法は、後述する製造方法には限定されない。
【００６１】
可動ミラー６，梁６ａ，可動ミラー基板６ｂは、単結晶シリコンを用いて、一連のプロセスで形成できる。
【００６２】
可動ミラー６，梁６ａ，可動ミラー基板６ｂを形成する材料は、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン，酸化シリコン，シリコンを３層接合して内部に酸化シリコン層を挟んだウエハでもよい。可動ミラー６，梁６ａ，可動ミラー基板６ｂはそれぞれの材料に適した方法で作製する。
【００６３】
以下、単結晶シリコン基板を用いた可動ミラー６，梁６ａ，可動ミラー基板６ｂの製造方法について説明する。
【００６４】
まず、面方位(１００)面の単結晶シリコン基板の片面にフォトリソグラフィによるマスク形成とウェットエッチング処理を複数回繰り返すことで、可動ミラー６の外形形状と台形状の突起６ｃを形成する。この突起６ｃの稜線、またはその一部をピボットエッジ６ｅと称する。突起６ｃと可動ミラー基板６ｂの底面との間には所定のすきまＨを設ける。これにより、可動ミラー６の姿勢を第一の姿勢から第二の姿勢に切り替える過程において第３の姿勢をとることが容易になる。
【００６５】
梁６ａは、突起６ｃを形成した面とは反対の面から可動ミラー基板６ｂを薄く加工して形成する。梁６ａの加工は例えばドライエッチングを用いる。この方法では梁６ａを薄く形成できる。
【００６６】
可動ミラー６のミラーエッジ６ｄや突起６ｃのピボットエッジ６ｅはドライエッチング等によってトリミングし、曲率を持たせることで可動ミラー６と基板７との引っ掛かりや衝突時の衝撃を緩和できる。または、台形状の突起をトリミングして曲率を持たせる替わりに、当初から曲率を持った形状の突起を作製することもできる。突起は、例えば、半球状の断面形状を持つフォトマスクで保護された部材に対しドライエッチングを施すことで実現できる。
【００６７】
可動ミラー６の反射面には光を反射する反射膜１３が成膜されている。反射膜１３は使用する光の波長に対して高い反射率を有していればよい。例えば、金やアルミ、または各種の多層膜を、スパッタや蒸着等の手段によって成膜すればよい。本実施例１では金のスパッタにより反射膜１３を形成する。
【００６８】
さらに、可動ミラー６の背面の少なくとも一部には、静電駆動電極１４が形成されている。静電駆動電極１４は導電性の高い材料で形成されていればよく、例えばスパッタや蒸着等の手段によって、金やアルミ、その他の金属を単層または多層に成膜することで実現できる。また、可動ミラー６を導電性の高い材料（例えば、導電性を高くしたシリコン）で形成することで、可動ミラー６を形成する材料そのものに静電駆動電極１４の機能を担わせることもできる。本実施例１では金のスパッタにより静電駆動電極１４を形成する。
【００６９】
なお、可動ミラー６の反射膜１３と静電駆動電極１４は導通していてもよいし、絶縁されていてもよい。また、突起６ｃ先端にはあらかじめレジストで被覆し、電極が形成されないようにする。ただし、工程を簡略化するために、突起６ｃ先端にレジストで被覆しないで、前記部分に電極が形成されるようにしてもよい。
【００７０】
図４(ａ)は、実施例１の基板７の構造の一例を示す平面図であり、図４(ｂ)は、図４(ａ)のＣ−Ｃ線に沿う基板７の構造を示す断面図である。
【００７１】
基板７には可動ミラー６を第一の姿勢および第二の姿勢に切り替えるための駆動力を与える電極１５ａと電極１５ｂとが形成されている。基板７に形成する電極１５ａと電極１５ｂは電気的に絶縁する。電極１５ａと電極１５ｂは、例えば、表面を酸化シリコンで被覆したシリコン基板上に、スパッタや蒸着等の手法で金等の導電性膜を部分的に成膜することで実現できる。
【００７２】
第一の姿勢および第二の姿勢において可動ミラー６と電極１５ａと電極１５ｂは電気的に絶縁する。可動ミラー６と電極１５ａと電極１５ｂを電気的に絶縁する方法として、電極１５ａの上に絶縁膜１６ａを形成し、電極１５ｂの上に絶縁膜１６ｂを形成する方法を用いればよい。絶縁膜１６ａ，１６ｂは例えばスパッタによりＳｉＯ２膜を約１００ｎｍ形成して実現できる。
【００７３】
また、第一の姿勢および第二の姿勢において可動ミラー６と電極１５ａと電極１５ｂが接触しない寸法と位置関係とすることで可動ミラー６と電極１５ａと電極１５ｂは電気的に絶縁することもできる。
【００７４】
基板７の表面は低表面エネルギー材料でコーティングすることが望ましい。低表面エネルギーのコーティング材料として、例えば、フッ素系薄膜１７が適用できる。本実施例１では、スピンコート法により厚さ２〜３ｎｍのパーフロロポリエーテル(ＰＦＰＥ)のコーティングを施している。
【００７５】
その他のフッ素系薄膜としては、結晶性フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)，パーフロロアルコキシルアルカン(ＰＦＡ)，パーフロロエチレンプロプレン(ＦＥＰ)などやアモルファスフッ素樹脂などを使用してもよい。
【００７６】
基板７と可動ミラー基板６ｂとを重ね合わせて接合し、ミラーデバイス８が形成される。
【００７７】
本実施例１では、電極１５ａと電極１５ｂのいずれかに電圧を印加することで、可動ミラー６を回動させ、可動ミラー６に第一の姿勢および第二の姿勢を与えることができる。
【００７８】
図５(ａ)は、駆動力を与えていない状態すなわち電圧を印加していない状態で実施例１のミラーデバイス８の構造を示す断面図であり、図５(ｂ)は、ミラーデバイス８のミラーエッジ６ｄのみが基板７に接触した状態の断面図であり、図５(ｃ)は、ミラーデバイス８のミラーエッジ６ｄおよびピボットエッジ６ｅが基板７に接触した状態の断面図である。電圧を印加した場合の可動ミラーの動きの例を以下に説明する。
【００７９】
まず、電極１４を電圧０Ｖとしている。次に、電極１５ａ，電極１５ｂのいずれかの電極に電圧を印加する(ここでは、電極１５ａに電圧を印加することにする。)。その結果、静電引力により可動ミラー６は、ミアンダ梁の中心、すなわちミアンダ梁が与える回転軸を回転中心にして傾斜する。
【００８０】
ある電圧において、回転方向のプルインを起こし、ミラーエッジ６ｄと基板７とが接触する。ミラーの電極１４と基板７の電極１５ａとについては、ミラーエッジ６ｄと基板７とが接触しても、電極１４と電極１５ａとが接触しないように設計する。
【００８１】
さらに、電圧を高くしていくと、静電引力が強くなり、ミラーエッジ６ｄと基板７とが接したまま、可動ミラー６はＺ方向に引き付けられる。
【００８２】
最終的には、突起６ｃのピボットエッジ６ｅ(図左側)と基板７とが接触し、可動ミラー６が所定の姿勢（第一の姿勢）に維持される。このときの所定姿勢になる印加電圧をＶｅとする。
【００８３】
この所定姿勢は、突起６ｃの高さと、ミラーエッジ６ｄとピボットエッジ６ｅとの間のＸ軸方向距離で決定される。
【００８４】
また、可動ミラー６が所定姿勢から光を切り替えるには、電極１５ａに印加した電圧を０Ｖとし、もう一方の電極１５ｂに同じ電圧Ｖｅを印加する。なお、前記電圧は必ずしもＶｅと同じ電圧である必要はなく、所定の姿勢（第２の姿勢）を実現できる電圧であればよい。
【００８５】
ミアンダ梁のＺ方向に変位したばね復元力によって、可動ミラー６のピボットエッジ６ｅが離れたのち、ミラーエッジ６ｄが電極基板から離れる。
【００８６】
ミアンダ梁の復元力が、Ｚ方向のみならず、回転成分を持っているために、見かけ上大きくなっている。その結果、可動ミラー６と可動電極７が平行となる図５(ａ)の初期状態に戻る。
【００８７】
電極１５ｂの静電力発生によって、可動ミラー６は、さらに反対方向に回転し、Ｚ変位し、所定姿勢（第二の姿勢）に維持される。
【００８８】
一方、可動ミラーの動きは、上述の動きに限らず、突起６ｃのピボットエッジ６ｅが先に基板に接触してもよいし、ピボットエッジ６ｅとミラーエッジ６ｄとが基板に同時に接触してもよい。例えば、ピボットエッジ６ｅとミラーエッジ６ｄとが同時に基板に接触する場合は、以下のような動きとなる。電極１４と電極１５ａ，電極１５ｂのいずれかの電極(ここでは、電極１５ａ)との間に駆動力として電圧を印加する。その結果、静電引力により可動ミラー６は梁６ａを回転中心に傾斜する。同時に可動ミラー６はＺ方向に沈み込む。
電極１４と電極１５ａとの間に十分な電位差を与えるとミラーエッジ６ｄと基板７とが接触し、また、突起６ｃのピボットエッジ６ｅ(図左側)と基板７とが接触し、可動ミラー６が第一の姿勢をとる。
【００８９】
可動ミラー６の姿勢を第一の姿勢と第二の姿勢とを切り替える過程において、一旦電極１４と電極１５ａ，１５ｂとの間の電位差を０Ｖとした後、他方の電極１５ｂに電圧を印加すると、一旦電極１４と電極１５ａ，１５ｂとの間の電位差を０Ｖとする過程で可動ミラー６が梁６ａだけで支持され基板７との接点を持たない第３の状態を経ることができる。ただし、第３の状態を実現するために電極１４と電極１５ａ，１５ｂとの間の電位差を必ずしもゼロにする必要はない。
【００９０】
ピボットエッジ６ｅが基板７に接触する電圧以上の電圧を印加すれば、一連の動作でミラーは所定姿勢に維持されることがわかる。可動ミラー６が基板７と複数の接触部で接触する状態を維持するのに十分な電位差を電極１４と電極１５ａ，１５ｂとの間に与えると、電極１４と電極１５ａ，１５ｂに多少の電圧変動が生じた場合でも、第一の姿勢および第二の姿勢は維持される。したがって、本発明の光スイッチ１は、簡単なデジタル駆動が可能であり、複雑な制御回路を必要としない。
【００９１】
また、ミラーが梁のみで支持され、空中に浮いた状態で支持される駆動方式と比較して、傾斜が微妙に変化して生じるプルインを考慮しなくてよい。
【００９２】
逆に、プルインを積極的に利用して、切り替え時間を短縮することも可能である。また、ミラーが梁のみで支持され空中に浮いた状態で支持される駆動方式では、プルインが発生しないように駆動力を緩やかに与えなければならない。これに対して、本方式では、駆動力の与え方を考慮する必要がない。さらに、駆動力を緩やかに与えること、および駆動時に発生する可動ミラーの振動の減衰待ちによる切り替え速度の低下も発生しない。突起６ｃと基板７とのすきまＨを小さくしていけば、突起６ｃと基板７との接触する時間も短縮できるので、低電圧化および切り替え時間の短縮につながる。
【００９３】
さらに、突起６ｃのミラーエッジ６ｄおよびピボットエッジ６ｅが基板７と接触すると、外乱による静電力変動による可動ミラーの振動を抑え、可動ミラーの角度変動の発生を抑制できる。
【００９４】
接触部には低表面エネルギーのフッ素樹脂膜１７を形成しているので、接触に伴う水分の凝着によるミラー貼り付きの心配はない。
【００９５】
可動ミラー６と基板７の接触部に対し、接触面積を削減し表面エネルギーを下げると、可動ミラー６と基板７との貼り付きを回避できる。
【００９６】
例えば図８に示した構成のようにミラーエッジ６ｄ付近に基板７に接触する突起を設けると、接触面積を削減し、可動ミラー６と基板７の貼り付きを回避できる。可動ミラー６が第一の姿勢および第二の姿勢を維持する際の接触部となる範囲であれば、突起の位置は可動ミラー背面中央部付近やミラーエッジ６ｄ付近に限定されない。
【００９７】
可動ミラー６に第一の姿勢および第二の姿勢を与えつつ、接触面積を削減し可動ミラー６と基板７の貼り付きを回避する方法として、突起を基板側に設けることもできる。すなわち、可動ミラー６と基板７との接触部の少なくとも一部が、基板７に設けられていてもよい。さらに、このとき可動ミラー６は全く突起を有さなくてもよい。可動ミラー６が第一の姿勢および第二の姿勢を維持する際の接触部となる範囲であれば、突起と可動ミラー６の接触部は可動ミラー背面中央部付近やミラーエッジ６ｄ付近に限定されない。
【００９８】
可動ミラー６と基板７の貼り付きを抑制する観点からは、接触面積を削減することが好ましい。上述のように、可動ミラーの回転軸を挟んだ可動ミラー６の両側の端辺（ミラーエッジ）が基板７に接するようにするとともに、前記端辺には切り欠き部が設けられていることが好ましい。切り欠き部を設け、可動ミラー６の背面側のミラーエッジ６ｄを凹凸形状とし、凸部を接触部とすれば、接触面積を削減できる。例えば、図７に示すように、矩形の切り欠き部を端辺中央に設けてＸ字形の形状としてもよい。また、別の例として、図２(ｂ)にミラーエッジ６ｄを半円形状の組み合わせとした可動ミラー６を例示する。図２(ｂ)はミラーエッジ６ｄを半円形状の組み合わせ形状とした可動ミラー６の背面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図である。図２(ｂ)に例示した可動ミラー６は対向する基板７に突起を形成し、可動ミラー６には突起を形成しないこととしている。基板７に形成する突起は、可動ミラー６の背面中央付近に接点を持つ位置に形成し、ミラーエッジ６ｄ付近には形成しない。そのため、可動ミラー６と基板７のミラーエッジ６ｄ付近の接点は、前記基板７平面とミラーエッジ６ｄに形成した半円形状の頂部付近となる。
【実施例２】
【００９９】
本発明の光スイッチアレイは、１本の入力光ファイバと２本の出力光ファイバが略同一平面上に配置された光ファイバアレイと、前記入力光ファイバと出力光ファイバのそれぞれに対応するコリメートレンズを有するコリメートレンズアレイと、入力光ファイバと出力光ファイバ間の光路を切り替える可動ミラーと、前記コリメートレンズと前記可動ミラーとの間に配置されたシリンドリカルレンズとを有する１入力２出力の光スイッチ(１×２光スイッチ)をＮ個集積化した光スイッチアレイ(Ｎアレイの１×２光スイッチ)において、２つ以上の光スイッチはシリンドリカルレンズの柱軸方向に並べて集積されるとともに、前記２つ以上の光スイッチが１つのシリンドリカルレンズを共用する。集積化された各々の１×２光スイッチの入力光ファイバから出射され対応するコリメートレンズでコリメートされた光が略平行であり、かつ各々の１×２光スイッチの光ファイバアレイが配置された平面が略平行となるように配置された２つ以上の１×２の光スイッチがシリンドリカルレンズを共通化していることによって、光スイッチアレイの小型化・集積化が可能となる。ここでＮは２以上の自然数である。
【０１００】
図６に本発明の例として、Ｎを８とした８アレイの１×２光スイッチの全体構造の斜視図を示す。
【０１０１】
本発明の光スイッチアレイを構成する１×２光スイッチにおいて、入力光ファイバから出射され、前記入力光ファイバに対応するコリメートレンズでコリメートされた光は、シリンドリカルレンズを通過し、可動ミラーで反射され、シリンドリカルレンズを再通過した後、出力光ファイバに対応するコリメートレンズで集光されコリメートレンズに対応する出力光ファイバに到達する。
【０１０２】
可動ミラーは入力ファイバと第一の出力光ファイバとの間に光路を形成する第一の姿勢と、入力ファイバと第二の出力光ファイバとの間に光路を形成する第二の姿勢をとる。可動ミラーが第一の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光は第一の出力ファイバに到達し、可動ミラーが第二の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光は第二の出力ファイバに到達する。入出力ファイバは略同一平面上に配列し、入出力ファイバと対応するコリメートレンズのピッチ(配列間隔)は入出力ファイバのピッチと一致させることが望ましい。
【０１０３】
入出力光ファイバの配列順序は限定しない。入出力光ファイバに対応する３本の光ファイバは、中央に配置した光ファイバを入力光ファイバとして、両端の光ファイバを出力光ファイバとすることができる。一方、いずれかの端に配置した光ファイバを入力光ファイバとし、残りの２本のファイバを出力光ファイバとすることもできる。
【０１０４】
本発明の光スイッチアレイを構成する１×２光スイッチにおけるコリメートレンズは、入力光ファイバから出射した光をコリメートし、コリメートした光を出力光ファイバに集光する機能を有する範囲で、自由に選択できる。例えば、球面レンズ，非球面レンズ，フレネルレンズでもよい。または凸レンズ，凹レンズ，屈折率分布型のレンズであってもよい。コリメートレンズの材質は、使用する光の波長に対して不透明でない材料例えば、一般的な光学ガラス，シリコン，石英，樹脂などが選択できる。またコリメートレンズの表裏面には使用する光の波長に対応する反射防止膜を成膜することが望ましい。
【０１０５】
本発明の光スイッチアレイを構成する１×２光スイッチにおけるシリンドリカルレンズは、入力光ファイバから出射され対応するコリメータレンズでコリメートされ前記入力光ファイバの光軸と平行な方向に伝搬する光を可動ミラーに偏向し、可動ミラーで反射された光を出力光ファイバの光軸と平行な向きに偏向する機能を有する範囲で形状を自由に選択できる。シリンドリカルレンズは、凸レンズ，凹レンズなどに形成できる。また、前記光ファイバアレイ３に対向する面を曲面として配置することも、平面として配置することもできる。
【０１０６】
シリンドリカルレンズの材料は使用する光の波長に対して不透明でない材料例えば、一般的な光学ガラス(例えばＢＫ７)，シリコン，石英，樹脂などを適宜選択できる。またシリンドリカルレンズの表裏面には使用する光の波長に対応する反射防止膜を成膜することが望ましい。
【０１０７】
本発明の光スイッチアレイを構成する１×２光スイッチにおける可動ミラーは、入力光ファイバと第一の出力光ファイバとの間に光路を形成する第一の姿勢と、入力光ファイバと第二の出力光ファイバとの間に光路を形成する第二の姿勢を有する範囲で形状を自由に選択できる。可動ミラーは第一の姿勢および第二の姿勢において、ミラーと対向する基板と必ずしも接触する必要はない。しかし、実施例１で言及した理由により、可動ミラーは第一の姿勢および第二の姿勢において、ミラーと対向する基板と接触部を有することが望ましい。可動ミラーが第一の姿勢および第二の姿勢において、ミラー対向する基板との間に接触部を有する場合、接触部において表面エネルギーを低減させ、接触面積を削減することが望ましい。また、可動ミラーが第一の姿勢および第二の姿勢において、可動ミラーと可動ミラーに対向する基板との間に接触部を有する場合、前記第一の姿勢と第二の姿勢とを切り替える過程で、可動ミラーが可動ミラーと対向する基板とが非接触の状態を経ることが望ましい。可動ミラーは静電アクチュエータ，電磁アクチュエータ，圧電アクチュエータ，熱アクチュエータ等の各種のアクチュエータのいずれかまたはそれらの複数を適用することで動作させることができる。
【０１０８】
次にＮアレイの１×２光スイッチについて説明する。Ｎアレイの１×２光スイッチの構成要素である各１×２光スイッチは独立に動作可能であることが望ましい。ここで、各光スイッチの動作が独立であるということは、ある光スイッチにおける入力光の出力先が、他の光スイッチに無関係に選択できるということを意味する。
【０１０９】
本発明の光スイッチアレイは、Ｎ組の１×２光スイッチを集積化する際に、１つのシリンドリカルレンズを２個以上の１×２光スイッチ、望ましくはＮ個の１×２光スイッチで共用する。本発明の光スイッチアレイにおいては、１つのシリンドリカルレンズをＮ個の１×２光スイッチで共通化することが望ましい。Ｎ組の１×２光スイッチをＮ１組の光スイッチからなる部分要素とＮ２組の光スイッチからなる部分要素に分割し、Ｎ１組の１×２光スイッチからなる部分要素で１つのシリンドリカルレンズを共用し、Ｎ２組の１×２光スイッチからなる部分要素で別の１つのシリンドリカルレンズを共用する構造とすることも可能である。このとき、Ｎ１+Ｎ２=Ｎであり、Ｎ１とＮ２の少なくとも一方は２以上の自然数とし、他方は１以上の自然数とする。また、分割数は、Ｎ１とＮ２の２分割には限定されない。例えばＮ１+Ｎ２+Ｎ３=Ｎを満たすＮ１個、Ｎ２個、Ｎ３個の部分要素に分割することも可能である。この場合、前記した２分割した例と同様に、各部分要素の少なくとも１つの部分要素においては１つのシリンドリカルレンズを２個以上の１×２光スイッチで共通化する。
【０１１０】
本発明の光スイッチアレイにおいては、１つのシリンドリカルレンズを複数の１×２光スイッチで共通化することで部品点数を削減するともに、光スイッチアレイの組立てを簡便な一括組立てとすることができる。同時に、各１×２光スイッチが独立している場合に比べて、各１×２スイッチ間の隔壁や空間を不要とし、または削減できるので、光スイッチアレイの小型化が実現できる。本発明の光スイッチアレイを構成する１×２光スイッチの構造は問わない。実施例１に示した構造の１×２光スイッチを集積化することが望ましい。
【０１１１】
さらに、本発明の光スイッチアレイにおいては、Ｎ組の１×２光スイッチを集積化する際に、３本の光ファイバを有するＮ組の光ファイバアレイを１つの共通部材に対して形成することで、３Ｎ本の光ファイバを有する１つの光ファイバアレイとすることが望ましい。本構成とすることで光ファイバアレイの作製や光スイッチアレイの組立工程の簡便化が可能となる。光ファイバアレイを構成する共通部材は、例えば、所望の光ファイバアレイのピッチに対応したピッチの貫通孔を持つ基板(光ファイバ整列基板)を使用できる。基板の孔に光ファイバの一部を挿入することで光ファイバアレイを実現できる。基板の材料は、シリコン，セラミック，樹脂，各種ガラス，各種金属を適宜選択できる。
【０１１２】
さらに、本発明の光スイッチアレイにおいては、Ｎ組の１×２光スイッチを集積化する際に、１組当り３つのコリメートレンズを有するＮ組のコリメートレンズアレイを１つの共通部材に対して形成することで、３Ｎ個のコリメートレンズを有する１つのコリメートレンズアレイとすることが望ましい。この構成とすることでコリメートレンズアレイの一括形成が可能になり、また光スイッチアレイの組立工程の簡便化が可能となる。コリメートレンズアレイの材料は、使用する光の波長に対して不透明でない材料、例えば、シリコン，各種光学ガラス，樹脂を適宜選択できる。コリメートレンズアレイの表裏面には使用する光の波長に対応する反射防止膜を成膜することが望ましい。コリメートレンズの作製方法としては、フォトリソグラフィやエッチングを用いた一種の削り出しによる方法の他、型に対する樹脂モールドやガラスモールドで形成する方法などが適用できる。
【０１１３】
さらに、本発明の光スイッチアレイにおいては、Ｎ組の１×２光スイッチを集積化する際に、各１×２光スイッチが１つずつ有する合計Ｎ個のミラーを、１つの部材で、さらに望ましくは一括工程で作製し、Ｎ個のミラーを有するミラーアレイとすることが望ましい。本構成とすることで、Ｎ個のミラーの作製や光スイッチアレイの組立てにおける簡便化が可能となる。ミラーアレイの作製方法としてはフォトリソグラフィやエッチングを用いた方法などが適用できる。
【０１１４】
本発明の光スイッチアレイの具体的構造を図６を参照して説明する。本実施例２の光スイッチアレイ２００は、光ファイバアレイ３と、コリメートレンズアレイ４と、シリンドリカルレンズ５と、ミラーアレイ２０８と、筐体ベース２２と、傾斜スペーサ２０を構成要素に持つ。図６に示した光スイッチアレイ２００は独立に動作する８組の１×２光スイッチが集積化された光スイッチアレイである。ただし、集積化可能な１×２光スイッチの数は、図６の例に限定されない。
【０１１５】
本実施例２において、光ファイバアレイ３は２４本の光ファイバ２とこれらファイバを整列させる基板(光ファイバ整列基板)１８，１９を構成要素に持つ。本実施例２は８組の１×２光スイッチを集積化するので、２４本の光ファイバ２は一方向に３本、それと直交する方向に８本配列する。ここで、３本配列した光ファイバは１つの１×２光スイッチに対応する１本の入力光ファイバと２本の出力光ファイバに対応する。この配列方向を切り替え方向と定義する。切り替え方向と直交する配列方向を集積化方向と定義する(切り替え方向と集積化方向の定義は図６に記載する。)。本実施例２においては切り替え方向の光ファイバピッチを０.５ｍｍとし、集積化方向の光ファイバピッチを１ｍｍとする。
【０１１６】
光ファイバアレイ３においては、光ファイバが精度よく整列されている。本実施例２では、光ファイバ整列用孔を形成した光ファイバ整列基板１８を用いて光ファイバを整列させる。光ファイバアレイ３の整列精度は、光ファイバ整列基板１８に形成する光ファイバを整列させる貫通孔の精度で与える。
【０１１７】
以下、本実施例２の光ファイバ整列基板１８を詳細に説明する。光ファイバアレイ３においては、光ファイバを精度よく整列させる必要がある。本実施例２においては、光ファイバ整列基板はシリコン基板を用いて、ＭＥＭＳ技術により形成される。ＭＥＭＳ技術として、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて作製する。
【０１１８】
しかし、光ファイバ整列基板の材料はシリコンに限定されるものではなく、石英，各種ガラス，セラミック，金属等が選択できる。また、光ファイバ整列基板の加工方法はフォトリソグラフィ技術やエッチング技術に限定されるものでなく、各種機械加工，レーザ加工を用いることもできる。
【０１１９】
図１０(ａ)は、本実施例２の光ファイバアレイ整列基板１８の構造の一例を示す平面図であり、図１０(ｂ)は、図１０(ａ)のＤ−Ｄ線に沿う光ファイバアレイ整列基板１８の構造を示す断面図である。
【０１２０】
光ファイバ整列基板１８には、エッチング処理により、光ファイバを整列させる貫通孔(光ファイバ整列孔)１８ａと位置決めの貫通孔(位置決め孔)１８ｃを形成する。光ファイバ整列孔１８ａは、使用する入出力光ファイバの数だけ形成される。本実施例では、光ファイバ整列孔１８ａは２４個ある。
【０１２１】
光ファイバ整列孔は前記光ファイバ整列孔の最小開口部においても、光ファイバの芯線の直径よりも大きな径を有する。光ファイバ整列孔は少なくとも一方の開口部で前記光ファイバ整列孔の最大開口であることが望ましい。さらに前記光ファイバ整列孔はシリンドリカルレンズに遠い側の開口部で最大開口であることが望ましい。
【０１２２】
図１０(ａ)，(ｂ)で一例として示した光ファイバ整列基板においては、シリコン基板に対し、一方の面からＫＯＨ等のエッチャントを用いた異方性エッチングを施すことで部分的に四角錐形状で、他方の面からドライエッチングを施すことで部分的に円柱形状である光ファイバ整列孔１８ａを実現する。四角錐形状部分１８ｂは、光ファイバを挿入するときのガイドとして役立つ。ただし、光ファイバ整列孔の作製方法は、前記方法に限定されない。例えば、両面からＫＯＨ等のエッチャントを用いた異方性エッチングを施し、光ファイバ整列中央部で最小開口となる構造および製法としてもよい。光ファイバアレイにおいて、光ファイバ整列基板を２枚用いてもよい。
【０１２３】
本実施例は８組の１×２光スイッチの集積化の例であるので、コリメートレンズアレイ４は切り替え方向に３つ配列し、集積化方向に８つ配列した合計２４個のコリメートレンズを構成要素に持つ。ここで切り替え方向と集積化方向の定義は、光ファイバアレイ３で定義した方向に準ずる。コリメートレンズアレイ４のピッチは光ファイバアレイ３のピッチに対応させる。本実施例においてはコリメートレンズアレイの切り替え方向のピッチは０.５ｍｍ，集積化方向のピッチは１ｍｍとする。
【０１２４】
本実施例ではコリメートレンズアレイ４は基板厚さが０.６２５ｍｍのシリコン基板をエッチングすることで作製する。コリメートレンズアレイ４の表裏面には使用する光の波長(１５００〜１６５０ｎｍ)に対応した反射防止膜を成膜する。コリメートレンズアレイ４は光ファイバアレイ３に対向する側が平面でシリンドリカルレンズ５に対向する側に凸レンズを形成する構造とする。コリメートレンズアレイ４を構成する各コリメートレンズはレンズ径が０.４５ｍｍの球面凸レンズとし、その曲率半径は３ｍｍとする。本発明の光スイッチアレイの別の態様として、レンズピッチ０.５ｍｍ，板厚０.５ｍｍ，レンズ径０.２５ｍｍ，焦点距離１.５ｍｍのシリコン製非球面レンズで構成したコリメータレンズアレイを適用して光スイッチアレイを構成してもよい。
【０１２５】
図１１は本実施例の光スイッチアレイ３に適用可能な光ファイバ整列基板１８，１９およびコリメータレンズアレイ４の組立て構造の一例を示す断面図である。
【０１２６】
光ファイバ整列基板１８，１９、コリメートレンズアレイ４は、位置決め孔４ｃ，１８ｃ，１９ｃが形成されており、前記位置決め孔に位置決めピン２６を挿入することで、光ファイバ整列基板１８，１９，コリメートレンズアレイ４が位置決めされる。
【０１２７】
光ファイバアレイ３は、光ファイバ整列基板１９に対し紙面左から光ファイバを光ファイバ整列孔１９ａに通した後、光ファイバ整列基板１８の光ファイバ整列孔１８ａに光ファイバ先端を挿入して作製する。光ファイバ整列基板１８，１９，およびコリメートレンズアレイ４を位置決めピン２６を用いて位置決めしている状態で、光ファイバアレイ３を作製する。光ファイバ整列基板１８，１９のみが位置決めピン２６を用いて位置決めされている状態で、光ファイバアレイ３を作製してもよい。光ファイバは、光ファイバ整列基板に対して接着材またははんだ等の固定手段を用いて固定する。
【０１２８】
本実施例においては、光ファイバ整列基板１８，１９，およびコリメートレンズアレイ４は、シリコン製なので、位置決めピン２６はシリコンと線膨張係数が近い材料で作ることが望ましい。本実施例では、位置決めピン２６はコバール製とする。位置決めピン２５の材料としては、シリコンや４２−アロイ，インバー等の合金を選択することもできる。
【０１２９】
光ファイバ整列基板１８とコリメートレンズアレイ４との間隙は入力光ファイバから出射された光が所望の特性を持つコリメートビームとなるように選択する。このとき前記間隙は空隙であってもよく、使用する光の波長に対して不透明でない材料例えば、樹脂，オイル，シリコン，石英，各種ガラス等を挿入する構造としてもよい。前記間隙にシリコン，石英，各種ガラス等を挿入する構造の場合、挿入するシリコン，石英，各種ガラス等の部材を入出力光ファイバ端部位置を揃える部材（ストッパ）として利用することが望ましい。また前記間隙にシリコン，石英，各種ガラス等を挿入する構造の場合、挿入するシリコン，石英，各種ガラス等の部材で光ファイバアレイ３とコリメートレンズアレイ４の間隔を規定することが望ましい。本実施例では、前記間隙は空隙とし、光ファイバアレイ３とコリメートレンズアレイ４の間隔ＦＬは１.０８ｍｍとする。光ファイバアレイ３とコリメートレンズアレイ４の間隔ＦＬは図１１に示す。
【０１３０】
本実施例では８つの１×２光スイッチで１つのシリンドリカルレンズ５を共用する。前記シリンドリカルレンズ５は光学ガラス(ＢＫ７)製とし、曲率半径を３.５８ｍｍ，焦点距離を７.１５ｍｍとする。シリンドリカルレンズ５には表裏面に使用する光の波長(１５００〜１６５０ｎｍ)に対応する反射防止膜を成膜する。シリンドリカルレンズ５は曲面側をコリメートレンズアレイ４に対向させ、平面側をミラーアレイ２０８に対向させる向きに配置する。
【０１３１】
本実施例ではコリメートレンズアレイ４とシリンドリカルレンズ５の間隔ＬＬは７〜１０ｍｍの範囲内で設定する。コリメートレンズアレイ４とシリンドリカルレンズ５の間隔ＬＬは図９に示す。構成するシリンドリカルレンズは上記のものに限らない。本発明の光スイッチアレイの別の態様として、例えばレンズ面の曲率半径３.２５ｍｍ，焦点距離６.４ｍｍの石英ガラス製のものを適用して、光スイッチアレイを構成してもよい。
【０１３２】
本実施例は８組の１×２光スイッチを集積化するので、ミラーアレイ２０８は８つの可動ミラー６を有する。各可動ミラー６は静電アクチュエータで駆動する可動ミラーとする。各可動ミラー６は可動ミラーの配列方向に回転軸をとった方向に回転可能な構造とする。可動ミラーの配列方向は、光ファイバアレイ３およびコリメートレンズアレイ４の集積化方向に対応する方向とする。したがってミラーアレイ２０８において可動ミラー６は光ファイバアレイ３の集積化方向のピッチに対応したピッチで一列に配列される。本実施例では可動ミラー６のピッチは１ｍｍとする。シリンドリカルレンズ５とミラーアレイ２０８との間隔ＭＬは５.１１ｍｍとする。シリンドリカルレンズ５とミラーアレイ２０８との間隔ＭＬは図９に示す。
【０１３３】
図７は、本実施例の可動ミラー６の反射面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図である。図８は、図７のＥ−Ｅ線に沿う可動ミラー６および可動ミラーに対向する基板７の構造を示すＸ−Ｚ断面図である。
【０１３４】
可動ミラー６は、弾性部材である２本一対の梁６ａによって支持され、梁６ａは可動ミラー６が形成されている基板(可動ミラー基板)６ｂに連結されている。
【０１３５】
梁６ａは可動ミラー６が回転およびＺ方向の並進運動すなわち沈み込みをしやすいように、Ｘ軸に伸びた折り返し構造の梁で構成している。ただし、梁６ａのは、本校増に限定されない。
【０１３６】
本実施例においては、可動ミラー６の形状をＸ字形とし、可動ミラー背面の回転軸を挟んだ可動ミラーの両側の端辺（ミラーエッジ）と基板７との接触面積を削減する。可動ミラー６の背面中央付近には突起６ｃを形成し、ミラーエッジ６ｄには各２個づつ、計４個の突起２０６ｈを形成する。本実施例においては、シリコン基板を材料として可動ミラーを形成する。突起６ｃおよび突起６ｈは、ＫＯＨ等のエッチャントを用いた異方性エッチングで形成することで台形とする。可動ミラー６の製造方法等は実施例１で説明した可動ミラーと同様なので、説明を省略する。
【０１３７】
可動ミラー６に対向する基板７には可動ミラー６を駆動するための電極１５ａ，１５ｂを形成する。
【０１３８】
突起６ｃは可動ミラー基板６ｂの底面に対し所定のすきまＨ１を有し、突起６ｈは可動ミラー基板６ｂの底面に対し所定のすきまＨ２を有している。Ｈ２＞Ｈ１とすることで突起６ｃと突起６ｈが基板７と接した状態で、ミラーを傾斜させることができ、可動ミラー６に第一の姿勢および第二の姿勢を与える。可動ミラー６に駆動力を与えないときの可動ミラー６の姿勢を基準としたとき、第一の姿勢の可動ミラーの角度(第一の角度)を＋１度とし、第二の姿勢の可動ミラーの角度(第二の角度)を−１度とする。前記角度を実現するために、Ｈ２とＨ１の差を１５μｍとし、突起６ｃの突起６ｈ側の稜線と、突起６ｈの突起６ｃから遠い方の稜線との距離を８５９μｍとする。
【０１３９】
入力光ファイバから出射され対応するコリメートレンズでコリメートされた光はシリンドリカルレンズ５の作用で可動ミラーの反射面において可動ミラーの配列方向に長い擬楕円形状となる。このときの光の径は長径方向に０.２〜０.２５ｍｍ，短径方向に０.１〜０.１５ｍｍとなるので、ミラーの反射面は０.４５ｍｍ×０.３ｍｍ確保する。
【０１４０】
本実施例では、各１×２光スイッチにおける入出力光ファイバは、入力光ファイバ，第一の出力ファイバ，第二の出力ファイバの順に配置し、可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光が第一の出力ファイバに到達し、可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光が第二の出力ファイバに到達するように光スイッチアレイの構成要素(光ファイバアレイ３，コリメートレンズアレイ４，ミラーアレイ２０８，シリンドリカルレンズ５)を配置する。
【０１４１】
光ファイバアレイ３，コリメートレンズアレイ４，シリンドリカルレンズ５，およびミラーアレイ２０８の各要素は、直接または中間部材を介して間接的に、共通の基準部材(筐体ベース２２)と結合され部材間の相対位置を保持する。図６は筐体ベース２２に対し、光ファイバアレイ３，コリメートレンズアレイ４，シリンドリカルレンズ５，およびミラーアレイ２０８を組立てる構造の一例である。筐体ベース２２には各種材料を使用できる。光スイッチアレイ２００の各構成要素と線膨張係数を一致させることが望ましい。本実施例においては可動ミラー６や光ファイバ整列基板１８等をシリコンで作製するので、筐体ベース２２の材質は、シリコンまたはシリコンと線膨張係数が近い各種合金、例えばコバール，４２−アロイ，インバー、または、セラミック，ガラスを用いることが望ましい。
【０１４２】
図９は傾斜スペーサ２０を用いて、シリンドリカルレンズ５とミラーアレイ２０８を組立てる構造の一例を示す断面図である。
【０１４３】
本実施例において傾斜スペーサ２０は、可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光を第一の出力ファイバに到達させ、可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光を第二の出力ファイバに到達する配置とするために、ミラーアレイ側の面とシリンドリカルレンズ側の面が非平行の部材とした。ただし、本形状は傾斜スペーサ２０の形状の一例であって、光スイッチアレイ２００の構成要素を、可動ミラー６が第一の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光を第一の出力ファイバに到達させ、可動ミラー６が第二の姿勢をとるとき入力光ファイバから出射された光を第二の出力ファイバに到達する配置とするための機能を有する限り、傾斜スペーサ２０はどのような形状であってもよい。または、前記機能を筐体ベース２２に担わせることで、傾斜スペーサ２０を用いなくともよい。傾斜スペーサ２０を用いる場合、傾斜スペーサは筐体ベースと同じまたは筐体ベースと近い線膨張係数を持つ材料で作製することが望ましい。
【０１４４】
図６または図９に示すベース基板２１には電極端子を形成する。前記電極端子と可動ミラー６または基板７をワイヤボンディング等で電気的に接続することで、可動ミラー６に駆動力を与える。
【０１４５】
例えばボンディングワイヤ２３により、ベース基板２１の端子と基板７の電極１５とを接続する。
【０１４６】
電源供給のコネクタ２８は入出力光ファイバ２の反対側に設置できるので、高密度実装可能な小型の光スイッチを提供できる。
【０１４７】
ベース基板２１を用いる場合、ベース基板２１は基板７と同じまたは基板７と近い線膨張係数を持つ材料で作製することが望ましい。
【０１４８】
本実施例の光スイッチアレイ２００は、１つのシリンドリカルレンズ５を複数のスイッチ要素で共通化するので、部品点数を削減し、光スイッチアレイ２００の組立てを簡便化できる。同時に、各１×２光スイッチが独立している場合に比べて、各１×２光スイッチ間の隔壁が不要になり、単純に１×２光スイッチを集積化するよりも、光スイッチアレイ２００を小型化できる。
【０１４９】
さらに各１×２光スイッチに属する光ファイバアレイ３を１つの共通部材に対して形成することで、光ファイバアレイ３の作製や光スイッチアレイ２００の組立てにおける簡便化が可能となる。さらに各１×２光スイッチに属する可動ミラーを共通の部材に集積化することで複数個の可動ミラーの作製や光スイッチアレイの組立てにおける簡便化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施形態における入力光ファイバから第二の出力光ファイバへの光路形成状態を示す図(ａ)、入力光ファイバから第一の出力光ファイバへの光路形成状態を示す図(ｂ)および可動ミラーに駆動力を与えない状態において入力光ファイバから出射した光の伝搬を示す図(ｃ)である。
【図２】本発明の実施形態における可動ミラーの反射面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図(ａ)および他の形状を有する可動ミラーの背面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図(ｂ)である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う可動ミラーの構造を示すＸ−Ｚ断面図(ａ)および図２のＢ−Ｂ線に沿う可動ミラーの構造を示すＹ−Ｚ断面図(ｂ)である。
【図４】本発明の実施例１における基板の構造の一例を示す平面図(ａ)および(ａ)のＣ−Ｃ線に沿う基板の構造の一例を示す断面図(ｂ)である。
【図５】本発明の実施例１の光スイッチにおいて、駆動力を与えていない状態におけるミラーデバイスの構造を示す断面図(ａ)およびミラーデバイスの可動ミラーのミラーエッジおよびピボットエッジが基板に接触した状態の断面図である。
【図６】本発明の光スイッチアレイの実施例の全体構造を示す斜視図である。
【図７】実施例２における可動ミラーの反射面側の構造を示すＸ−Ｙ平面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ線に沿う可動ミラーおよび可動ミラーに対向する基板の構造を示すＸ−Ｚ断面図である。
【図９】傾斜スペーサを用いて、シリンドリカルレンズとミラーアレイを組立てる構造の一例を示す断面図である。
【図１０】実施例２における光ファイバ整列基板の構造の一例を示す平面図(ａ)および(ａ)のＤ−Ｄ線に沿う光ファイバ整列基板の構造を示す断面図(ｂ)である。
【図１１】実施例２の光スイッチアレイに適用可能な光ファイバ整列基板およびコリメータレンズアレイの組立て構造の一例を示す断面図である。
【図１２】従来の光スイッチの構造の一例を示す斜視図である。
【図１３】図(ａ)は、図１２のミラーデバイスの構造を示すＸ−Ｙ平面図であり、図(ｂ)は、ミラーデバイスの構造を示すＸ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１  光スイッチ
２  光ファイバ
２Ａ  入力光ファイバ
２Ｂ  第二の出力光ファイバ
２Ｃ  第一の出力光ファイバ
３  光ファイバアレイ
４  コリメートレンズアレイ
４ａ，４ｂ，４ｃ  コリメートレンズ
４ｄ  位置決め孔
５  シリンドリカルレンズ
６  可動ミラー
６ａ  弾性部材(梁)
６ｂ  可動ミラー基板
６ｃ  突起
６ｄ  ミラーエッジ
６ｅ  ピボットエッジ
６ｈ  突起
７  基板
７ａ  位置決め孔
８  ミラーデバイス
９  光路  
１０  ニュートラル状態の可動ミラーの法線(ニュートラル法線)
１１  中心線(第一の出力光ファイバの光軸)
１２  可動ミラーの法線
１３  反射膜
１４  静電駆動電極
１５ａ，１５ｂ  電極
１６ａ，１６ｂ  絶縁膜
１７  フッ素系薄膜
１８，１９  光ファイバ整列基板
１８ａ，１９ａ  光ファイバ整列孔
１８ｂ  四角錐形状部分
１８ｃ，１９ｃ  位置決め孔
２０  傾斜スペーサ
２１  ベース基板
２２  筐体ベース
２３  ボンディングワイヤ
２６  位置決めピン  
２８  電源コネクタ
２００  光スイッチアレイ
２０８  ミラーアレイ
１０１  入力側光ファイバ
１０７  出力側光ファイバ
１０２  入力側コリメータレンズ
１０６  出力側コリメータレンズ
１０３  光ビーム
１０４  入力側ミラーアレイ
１０５  出力側ミラーアレイ
１０８  ミラーデバイス
１０９  可動ミラー
１０９ａ  内ミラー
１０９ｂ  外ミラー
１１０  梁
１１１，１１２  電極
１１３  反射膜
ＦＬ  光ファイバアレイとコリメートレンズアレイとの間隔
ＬＬ  コリメートレンズアレイとシリンドリカルレンズとの間隔
ＭＬ  シリンドリカルレンズとミラーアレイとの間隔
【図１】
2006309152.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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