(57)【要約】【課題】  装置全体のコストとサイズとを従来例に比べて小さくする。【解決手段】  前記複数段集積配置された各光スイッチにおける分光部３Ａが一体として構成され、かつ、前記複数段集積配置された各光スイッチにおける各第１ポートから出力され空間伝搬する光ビームの経路上に一体として構成された第１光制御部２Ａと、該分光部３Ａから出力され空間伝搬する光ビームの経路上に一体として構成された第２光制御部４Ａと、各光スイッチにおける該分光部３Ａを通過したそれぞれの反射光ビームの経路上に、反射部での反射方向に対応付けられた位置の第２ポートごとに一体として構成された第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２と、をそなえるように構成する。【選択図】        図１
2006106633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポートと、該第１ポートに並列配置されて該第１ポートと光接続可能なＮ（Ｎは複数）個の第２ポートと、波長毎に異なる方向であって前記の第１ポートと第２ポートとが配列された方向に、前記の第１ポート又は第２ポートから出力された光ビームを屈折させうる分光部と、該分光部にて波長毎に異なる方向に屈折した光ビームについて波長毎に設定された反射方向で反射しうる反射部と、をそなえ、該反射部で反射された前記波長毎の反射光ビームが、当該反射方向に対応付けられた位置に配置された第１又は第２ポートに入力されるように構成された光スイッチが、複数段積み重なるように集積配置されるとともに、
前記複数段集積配置された各光スイッチが該分光部を共有するように一体として構成され、
かつ、前記複数段集積配置された各光スイッチにおける各第１ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第１ポートから出力された複数の光ビームを、それぞれ、コリメート化された光ビームに変換して該分光部のほぼ同位置に出力しうる第１光制御部と、
前記集積された光スイッチのうち、特定の一つの光スイッチを構成する第１ポート及び第二ポートから出力され分光された光のうち、同じ波長の光を一点に集光しうる第２光制御部と、
iをＮ以下の正の整数として、前記複数積み重なるように集積配置された光スイッチのN個の第２ポートのi番目の積み重ねをi組目の第２ポートとするとき、i組目の第２ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第２ポートから出力された光ビームを、それぞれ、コリメート化された複数の光ビームに変換して該分光部のほぼ同一位置に出力しうる第３光制御部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光スイッチ装置。
【請求項２】
前記集積配置される単位となる各光スイッチは、前記第１ポートを入力ポートとし、前記複数の第２ポートを出力ポートとして構成することにより、第１ポートから入力された光ビームを波長毎に出力先として設定された第２ポートを通じて出力しうる１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成され、前記第１ポートを出力ポートとし、前記Ｎ個の第２ポートを入力ポートとして構成することにより、該Ｎ個の第２ポートから入力された光ビームについて波長毎に選択的に第１ポートを通じて出力しうるＮ入力１出力の波長選択光スイッチとして構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記集積配置されている複数の光スイッチをなす複数の第１ポートから出力または当該複数の第１ポートに入力される複数の光ビームが分光部におけるほぼ同一点を通過するように、かつ、前記集積配置されている複数の光スイッチをなす前記N組の第２ポートのうち、iをN以下の正の整数として、i組目の第２ポートに入力される又はi組目の第２ポートから出力される複数の光ビームが該分光部におけるほぼ同一点を通過するように、該第１〜第３光制御部が構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記光スイッチがＭ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置されるとともに、Ｍ個のN入力合波器がそなえられ、
該Ｍ個の光スイッチを、１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成し、かつ、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の該N入力合波器とを１組とするＭ組のスイッチ・合波器組をそなえ、
特定のスイッチ・合波器組に含まれる前記N入力合波器のN個の入力と、特定のスイッチ・合波器組以外のＮ組のスイッチ・合波器組に含まれるN個の光スイッチのうちの１個の光スイッチから１個ずつの第２ポートを選択して得られるＮ個の第２ポートとを、各々１対１に接続する光接続手段をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項２記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
該光スイッチが２×Ｍ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置され、
該２×Ｍ個の光スイッチを、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の前記Ｎ入力１出力の波長選択光スイッチを１組とする、Ｍ組のスイッチ組とし、
特定のスイッチ組に含まれる前記Ｎ入力１出力波長選択光スイッチのN個の入力と、特定のスイッチ組以外のＮ組のスイッチ組に含まれるN個の１入力Ｎ出力波長選択光スイッチのうちの１個の波長選択光スイッチから１個ずつの第２ポートを選択して得られるＮ個の第２ポートとを、各々１対１に接続する光接続手段をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項２記載の光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長を単位として方路切り替えを行なう際に用いて好適の光スイッチ装置に関し、例えば、波長多重化技術を用いて構成される光ファイバ通信ネットワークシステムにおいて、光のままで回線交換を行う光スイッチングノードに用いる光スイッチ装置に関する。特に、波長多重された光を波長毎に分離し、次いで各々の波長毎に独立に複数の経路を選択し、最後に同一経路の光を多重化して出力する光スイッチ装置に関し、更に詳しくは、単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える装置が複数集積化された光スイッチ装置に関するものである。
【０００２】
以下、本明細書に於いて、光経路を光波長別に切り換える装置としての波長選択光スイッチを、一方の少なくとも一つのポートを入力ポート、入力ポート以外のポートを出力ポートとして用いるものとし、その入力ポート数および出力ポート数に応じて、「（入力ポート数）×（出力ポート数）波長選択光スイッチ」と表記する。
【背景技術】
【０００３】
従来のＭ×Ｍ波長選択光スイッチは、複数の独立した１×Ｎ波長選択スイッチで構成される。例えば図２１は従来のＭ×Ｍ（Ｍ＝３）波長選択光スイッチの例を示す図であり、この図２１に示す３×３波長選択スイッチ１００は、は３個の１×N（Ｎ＝２）波長選択光スイッチ１０１〜１０３および３個のＮ×１波長選択光スイッチ１０４〜１０６を用いて構成したものである。
【０００４】
すなわち、この図２１に示す３×３波長選択光スイッチ１００においては、３つのポート１０７−１〜１０７−３をそなえ、各ポート１０７−１〜１０７−３に入射した光については、１×２波長選択光スイッチ１０１〜１０３で自身のポート以外の他の２つのポートのいずれかが接続された方路に選択的に出力するようになっている。又、各ポート１０７−１〜１０７−３では、２×１波長選択光スイッチ１０４〜１０６で、自身のポート以外の他の２つのポートにおける１×２波長選択スイッチからの信号のうちから１つを選んで出力する。
【０００５】
たとえば、ポート１０７−１に入射した光については、１×２波長選択光スイッチ１０１で他の２つのポート１０７−２，１０７−３のいずれかが接続された方路に選択的に出力するようになっている。又、ポート１０７−１は、２×１波長選択光スイッチ１０４で、他の２つのポート１０７−２，１０７−３における１×２波長選択スイッチ１０２，１０３からの信号のうちから１つを選んで出力する。従って、この図２１に示す３×３波長選択光スイッチ１００は、信号送出元のポートに信号を戻す経路を選択することはできない。
【０００６】
また、図２２も従来のＭ×Ｍ（Ｍ＝４）波長選択光スイッチ１１０を示す図であり、この図２２に示す４×４波長選択スイッチ１１０は、４個の１×４波長選択光スイッチ１１１〜１１４および４個の４×１波長選択光スイッチ１１５〜１１８を用いて構成されて、信号送出元のポートに信号を戻す経路を選択可能とする例である。
具体的には、４つのポート１１９−１〜１１９−４をそなえ、各ポート１１９−１〜１１９−４に入射した光については、１×４波長選択光スイッチ１１１〜１１４で自身のポートを含めた４つのポート１１９−１〜１１９−４のいずれかが接続された方路に選択的に出力するようになっている。又、各ポート１１９−１〜１１９−４では、４×１波長選択光スイッチ１１５〜１１８で、自身のポート１１９−１〜１１９−４を含めた４つのポート１１９−１〜１１９−４における１×４波長選択スイッチ１１１〜１１４からの信号のうちから１つを選んで出力する。
【０００７】
たとえば、ポート１１９−１に入射した光については、１×４波長選択光スイッチ１１１で自身のポート１１９−１を含むポート１１９−１〜１１９−４のいずれかが接続された方路に選択的に出力するようになっている。又、ポート１１９−１は、４×１波長選択光スイッチ１１５で、自身のポート１１９−１を含むポート１１９−１〜１１９−４における１×４波長選択スイッチ１１１〜１１４からの信号のうちから１つを選んで出力する。従って、この図２２に示す４×４波長選択光スイッチ１１０は、信号送出元の出力ポートに信号を戻す経路を選択可能である。
【０００８】
なお、上述のＭ×Ｍ波長選択光スイッチ１００，１１０等に用いられる単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える装置である１×Ｎ波長選択光スイッチ又はＮ×１波長選択光スイッチとしては、一般的には、入力ポートおよび出力ポートを互いに反対として用いれば共通の構成で実現できるものが多い。
また、図２１と図２２の波長選択光スイッチは一つのスイッチとして描かれているが、実際にはＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光、つまり波長多重された光の波長チャンネル毎に独立に切換可能である。
【０００９】
ところで、以下の特許文献１には、上述のごときＭ×Ｍ波長選択スイッチに用いられる、単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える装置としての波長選択光スイッチの構成例について記載されている。
この特許文献１に記載された、単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える装置としての１×Ｎ（Ｎ×１）波長選択光スイッチ１２０は、例えば図２３に示すように、Ｎ本の光ファイバで構成されたポート１２１（１２１−１，１２１−２，．．．），各ポート１２１に対応して配置された第１のレンズ１２２（１２２−１，１２２−２，．．．），回折格子１２３，第２のレンズ１２４および可動微小ミラー１２５をそなえて構成されている。
【００１０】
その他、１×Ｎ（Ｎ×１）波長選択光スイッチの構成例として、以下の特許文献２〜４に記載されたものもある。
【特許文献１】米国特許第６５４９６９９号明細書
【特許文献２】米国特許第６４９８８７２号明細書
【特許文献３】特表２００３−５１５１８７号公報
【特許文献４】米国特許第６２０４９４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のＭ×Ｍ波長選択スイッチは、複数、一般的には２Ｍ個、の独立した単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える波長選択光スイッチ（Ｍ個の１×Ｎ波長選択光スイッチおよびＭ個のＮ×１波長選択光スイッチ）で構成されるため、その製造には、単一の１×Ｎ（又はＮ×１）波長選択スイッチの２Ｍ倍の部材が必要になり、更に単一の１×Ｎ（又はＮ×１）波長選択スイッチの２Ｍ倍の組み立て工数が必要なため、装置全体に必要なコストが比較的高くなってしまう。これに加え、Ｍ個の１×Ｎ波長選択光スイッチおよびＭ個のＮ×１波長選択光スイッチを使用するため、装置全体のサイズが使用する１×Ｎ（およびＮ×１）波長選択スイッチの数に比例して大きくなるという課題がある。
【００１２】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、複数の１×Ｎ波長選択スイッチおよびＮ×１波長選択光スイッチを組み合わせた場合の部材の数量と組立工数を従来に比べて低減し、装置全体のコストとサイズとを従来例に比べて小さくすることができるようにした、光スイッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このため、本発明の光スイッチ装置は、第１ポートと、該第１ポートに並列配置されて該第１ポートと光接続可能なＮ（Ｎは複数）個の第２ポートと、波長毎に異なる方向であって前記の第１ポートと第２ポートとが配列された方向に、前記の第１ポート又は第２ポートから出力された光ビームを屈折させうる分光部と、該分光部にて波長毎に異なる方向に屈折した光ビームについて波長毎に設定された反射方向で反射しうる反射部と、をそなえ、該反射部で反射された前記波長毎の反射光ビームが、当該反射方向に対応付けられた位置に配置された第１又は第２ポートに入力されるように構成された光スイッチが、複数段積み重なるように集積配置されるとともに、前記複数段集積配置された各光スイッチが該分光部を共有するように一体として構成され、かつ、前記複数段集積配置された各光スイッチにおける各第１ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第１ポートから出力された複数の光ビームを、それぞれ、コリメート化された光ビームに変換して該分光部のほぼ同位置に出力しうる第１光制御部と、前記集積された光スイッチのうち、特定の一つの光スイッチを構成する第１ポート及び第二ポートから出力され分光された光のうち、同じ波長の光を一点に集光しうる第２光制御部と、iをＮ以下の正の整数として、前記複数積み重なるように集積配置された光スイッチのN個の第２ポートのi番目の積み重ねをi組目の第２ポートとするとき、i組目の第２ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第２ポートから出力された光ビームを、それぞれ、コリメート化された複数の光ビームに変換して該分光部のほぼ同一位置に出力しうる第３光制御部と、をそなえたことを特徴としている。
【００１４】
この場合においては、前記集積配置される単位となる各光スイッチを、該第１ポートを入力ポートとし、前記複数の第２ポートを出力ポートとして構成することにより、該第１ポートから入力された光ビームを波長毎に出力先として設定された第２ポートを通じて出力しうる１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成したり、該第１ポートを出力ポートとし、該Ｎ個の第２ポートを入力ポートとして構成することにより、該Ｎ個の第２ポートから入力された光ビームについて波長毎に選択的に該第１ポートを通じて出力しうるＮ入力１出力の波長選択光スイッチとして構成したりすることができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記集積配置されている複数の光スイッチの第１ポートから出力される複数の光ビーム又は当該複数集積配置されている複数の光スイッチの第１ポートに入力される複数の光ビームが、該分光部におけるほぼ同一点を通過し、更に、当該集積配置されている複数の光スイッチのN個（Nは２以上）の第２ポートのうち、各々の光スイッチのi番目（iは１からN）の第２ポートに入力される光ビーム又は当該集積配置されている複数の光スイッチのN個（Nは２以上）の第２ポートのうち、各々の光スイッチのi番目（iは１からN）の第２ポートから出力される複数の光ビームが、該分光部におけるほぼ同一点を通過するように、該第１〜第３光制御部を構成する（なお、i番目とi番目以外の第２ポートに入出力される光ビームは必ずしも該分光部におけるほぼ同一点を通過することを要しない）。
【００１６】
さらに、好ましくは、該１×N光スイッチをＭ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置するとともに、Ｍ個のN入力合波器をそなえ、該Ｍ個の光スイッチを、前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成され、かつ、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の該合波器とを１組とする、Ｍ組のスイッチ・合波器組をそなえ、特定のスイッチ・合波器組を構成するＮ入力合波器のN個の入力ポートに、当該スイッチ・合波器組に含まれる１×Nスイッチ以外のＮ個の全ての１×N光スイッチの出力ポートが接続（Ｎ個ある１×Ｎ光スイッチのうち、１個の１×N光スイッチからは１個のポートだけが選択されてＮ入力合波器の入力ポートのいずれか一つに接続）されるように、当該特定のスイッチ・合波器組以外のスイッチ・合波器組を構成する１×Nスイッチと、当該特定のスイッチ・合波器組を構成するN入力合波器の入力を接続する光接続手段をそなえることとしてもよい。
【００１７】
また、該光スイッチを２×Ｍ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置し、該２×Ｍ個の光スイッチを、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の前記Ｎ入力１出力の波長選択光スイッチを１組とする、Ｍ組のスイッチ組とし、特定のスイッチ組を構成するＮ入力１出力光スイッチのN個の入力ポートに、当該スイッチ組に含まれる１×Nスイッチ以外のＮ個の全ての１×N光スイッチの出力ポートが接続（Ｎ個ある１×Ｎ光スイッチのうち、１個の１×N光スイッチからは１個のポートだけが選択されてＮ入力１出力光スイッチの入力ポートのいずれか一つに接続）されるように、当該特定のスイッチ組以外のスイッチ組を構成する１×Nスイッチと、当該特定のスイッチ組を構成するのＮ入力１出力光スイッチの入力を接続する光接続手段をそなえて構成することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明の光スイッチ装置によれば、分光部および第１〜第３光制御部をそなえたことにより、各々の構成要素が集積配置される光スイッチごとに独立して設けられた場合に比べ、部品点数が全体として少なくなり、部材コストが低減される効果が得られるほか、部材規模を大幅に縮小化させることができる効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明は、複数の１×Ｎ波長選択スイッチおよびＮ×１波長選択光スイッチを組み合わせた場合の部材の数量と組立工数を従来に比べて低減し、装置全体のコストとサイズとを従来例に比べて小さくすることができるようにした、光スイッチ装置を提供することを目的とするものであるが、本明細書の記述によって開示される技術によって解決可能な技術的課題を、発明が解決しようとする課題とし、この課題について解決する技術にかかる物または方法を提供することを本発明の目的とすることを妨げるものではない。
【００２０】
〔Ａ〕第１実施形態の説明
〔Ａ−１〕第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０の構成について
図１は本発明の第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０を示す模式的斜視図である。この図１に示す光スイッチ装置１０は、例えば図２に示すような単ポート対複数ポート間の光経路を光波長別に切り換える波長選択光スイッチ８を複数個（この場合においては３個の波長選択光スイッチ８−１〜８−３）積み重ねられて構成されたものである。この図２に示す波長選択光スイッチ８は、例えば１×２波長選択光スイッチ又は２×１波長選択光スイッチとして機能しうるものである。なお、本発明の構成は、１×Ｎ波長選択スイッチ又はＮ×１波長選択スイッチ（Ｎは３以上）に対しても適用可能であるが、以下においては、説明の便宜のため、特段の限定がない限り１×２波長選択光スイッチ８としての機能に着目して説明を進めることとする。
【００２１】
この図２に示す波長１選択光スイッチ８は、例えば光ファイバからなる第１ポート１，第２ポート７−１，７−２，第１凸レンズ２，分光部３，第２凸レンズ４，反射部５および第３凸レンズ６−１，６−２をそなえて構成されている。ここで、上述の第１ポート１および第２ポート７−１，７−２は並列配置されるとともに、第１凸レンズ２および第３凸レンズ６−１，６−２はそれぞれ第１ポート１，７−１，７−２に対向するように配置され、更に分光部３，第２凸レンズ４および反射部５がこの順に配置されている。
【００２２】
第２ポート７−１，７−２は、第１ポート１としての光ファイバと、当該波長選択光スイッチ８をなす後述の光学系を介して、光接続が可能な光ファイバなどからなるものであって、複数個（Ｎ個、この場合は２個）が第１ポート１に並列配置されている。尚、上述の第１，第２ポート１，７−１，７−２をなす光ファイバとしては、例えば、コア径がおよそ１０ミクロン、クラッド径がおよそ１２５ミクロンのシングルモード光ファイバを用いることができる。
【００２３】
また、第１凸レンズ２は、第１ポート１から出力され空間伝搬する光ビームの経路上に配置されて、第１ポート１から出力された光ビームをコリメート化された光ビームに変換してそれぞれ分光部３に出力しうるものである。
さらに、分光部３は、波長毎に異なる方向であって前記の第１，第２ポートの配列方向に対応する方向（即ち略同一の方向）に、第１又は第２ポート１，７−１，７−２から出力された光ビームを屈折させうるもの（異なる波長の光が異なる方向に進むように空間的に分離させうる手段で、例えばプリズムや回折格子を用いることができ、プリズム等を用いた場合は屈折、回折格子を用いた場足は回折により波長に対応した角度に光路が曲げられ分光されるが、以下回折による場合を含め「屈折」と記載する）であって、例えば平行平板状の透過型回折格子で構成することができる。
【００２４】
すなわち、前述の図２３に示す１×Ｎ波長選択光スイッチ１２０においては、図３に示す１×２波長選択光スイッチ１２０´のように、第１ポートに相当する光ファイバ１２１−１および第２ポートに相当する光ファイバ１２１−２，１２１−３を、光ファイバ１２１−１から入力された光が分光素子としての回折格子１２３での波長毎に異なる角度に屈折される際の当該光の屈折方向と垂直な方向に配列する構成であるのに対し、この図２に示す１×２波長選択光スイッチ８は、第１ポート１および第２ポート７−１，７−２を、光ファイバ１２１−１から入力された光が回折格子３で波長毎に異なる角度で屈折される光の屈折方向と同じ方向に配列する構成を有している。
【００２５】
第２凸レンズ４は、上述の分光部３から出力され空間伝搬する光ビームの経路上に配置されて、分光部３からの光ビームを波長毎に一点に集光して、それぞれ別々の光路を通じて反射部５に出力しうるものであり、例えば凸レンズにより構成することができる。
さらに、反射部５は、分光部３にて波長毎に異なる方向に屈折した光ビームについて波長毎に設定された反射方向で反射しうるものであって、例えば上述の第２凸レンズ４から出力された波長毎の光ビームの光路上にそれぞれ配置されて、波長毎に設定された方向に傾斜可能な複数のミラーをそなえてなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーにより構成することができる。
【００２６】
なお、反射部５で反射された反射光ビームは、その反射光ビームの波長毎の反射角度に応じて、第３凸レンズ６−１，６−２のいずれかに、上述の第２凸レンズ４および分光部３を通過後入射されるようになっている。そして、第３凸レンズ６−１，６−２は、上述の第１凸レンズ２と同様に凸レンズにより構成されて、第２凸レンズ４および分光部３を通過後入射された反射光ビームを集光して、対向する第２ポート７−１，７−２にそれぞれ導く。
【００２７】
これにより、反射部５で反射された波長毎の反射光ビームは、第２凸レンズ４，分光部３および第３凸レンズ６−１，６−２を介し、当該反射方向に対応付けられた位置に配置された第２ポート７−１，７−２に入力されるようになっている。換言すれば、第１ポート１に入力された光ビームについての反射光ビームを、反射部５においてその波長成分ごとに設定された反射角度によって、第２ポート７−１，７−２のいずれかに選択的に導くことができるので、１入力２出力の波長選択光スイッチとして機能させることができる。
【００２８】
なお、波長選択光スイッチ８を２入力１出力の波長選択スイッチとして機能させる場合にも、上述の１入力２出力の波長選択スイッチとして機能させる場合に準じて、第２ポート７−１，７−２から第３凸レンズ６−１，６−２側へ出射される光ビームについて、反射部５における波長毎の光ビームに対する反射角度の設定によって、第１ポート１へ選択的に導く。
【００２９】
このように、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０において集積配置される単位となる各光スイッチ８−１〜８−３は、第１ポート１−１〜１−３を入力ポートとし、第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３を出力ポートとして構成することにより、第１ポート１−１〜１−３から入力された光ビームを波長毎に出力先として設定された第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３を通じて出力しうる１入力２出力の波長選択光スイッチとして構成することができるほか、第１ポート１−１〜１−３を出力ポートとし、第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３を入力ポートとして構成することにより、第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３から入力された光ビームについて波長毎に選択的に第１ポート１−１〜１−３を通じて出力しうる２入力１出力の波長選択光スイッチとして構成することができるのである。
【００３０】
上述したように、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０は、このように構成された波長選択光スイッチ８を３個積み重ねられて構成されている。即ち、図１中上から順に３個の波長選択光スイッチ８−１〜８−３が積み重ねられて集積されている。ここで、１−１〜１−３はそれぞれ波長選択スイッチ８−１〜８−３の第１ポート、７−１１，７−２１は波長選択スイッチ８−１の第２ポート、７−１２，７−２２は波長選択スイッチ８−２の第２ポート、７−１３，７−２３は波長選択スイッチ８−３の第２ポートである。ここに第２ポート７−１１，７−１２，７−１３及び７−２１，７−２２，７−２３はそれぞれ一組の第２ポートとなっており、第２ポート７−１１，７−１２，７−１３を１組目の第２ポート、７−２１，７−２２，７−２３を２組目の第２ポートということができる。同様に、一つの波長選択スイッチにＮ個の出力ポートがあるとき、iをＮ以下の正の整数として、i番目のポートの組をi組目の第２ポートと言うことができる。
【００３１】
なお、５Ａは、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３のための反射部５−１〜５−３が積み重なって一体に集積されてなるＭＥＭＳミラーアレイであって、例えば図４に示すように構成されている。ここで、各反射部５−１〜５−３はそれぞれ、分光部３Ａでの波長毎に異なる方向に屈折され曲げられた光ビームをそれぞれ独立したミラーで反射しうるように、複数（図４中においては６個）のミラー５ａが配置されている。即ち、各反射部５−１〜５−３をなすミラー５ａについても、分光部３Ａでの波長毎の屈折方向に対応した方向に（図４中横方向に）配置されている。
【００３２】
図５は上述のごときＭＥＭＳミラーアレイ５Ａ（５）の要部の一例を示す模式的分解斜視図である。ミラー５ａとしては、例えばこの図５に示すように、制御電極５ｂと支持突起５ｃを形成したガラス基板５ｄ上にヒンジ部５ｅを残して島状の回転部５ｆを形成したシリコン基板５ｇを貼り付けたものを用いることが出来る。制御電極５ｂとシリコン基板５ｇの間に電圧を加えると静電引力により回転部５ｆが回転する。尚、図４中５ｉは、シリコン基板５ｇ中でヒンジ部５ｅを残して島状の回転部５ｆを形成するために部材が除去された部分である。
【００３３】
すなわち、この回転部５ｆをミラー５ａとして光ビームを入射させるとともに、制御電極５ｂに与える電圧の大きさにより回転部５ｆの傾斜角度（光ビームの反射角度）を個別に適宜設定して、光ビームの反射角度を設定することができるのである。例えば、第１ポート１−１を通じてＷＤＭ光が入力された場合に、このＷＤＭ光をなす波長チャンネル成分の光ビームごとに個別のミラー５ａで反射させるとともに、各ミラー５ａの傾斜角度を個別に設定することにより、各波長チャンネル成分の反射光ビームが導かれるポート７−１１，７−２１を個別に設定することができるようになっている。
【００３４】
尚、回転部５ｆに金メッキ部５ｈを設けることで反射損失が小さいミラー５ａを構成することができる。このようなＭＥＭＳミラーは、例えば文献、Technical Digest of OFC(Conference on Optical Fiber Communication)'2002, Thcc3、Postdeadline Papers of OFC'2002 FB7-2 等に記載されている。
また、この図１に示す光スイッチ装置１０においては、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす分光部３Ａが一体化して共用に構成されている。この分光部３Ａについても回折格子により構成することができるが、特に、文献 APPLIED OPTICS VOL. 18, No. 14, pp.2407-2417に記載されているような平行平板状透過型回折格子により構成することができる。
【００３５】
さらに、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす第１凸レンズ２，第２凸レンズ４および第３凸レンズ６−１，６−２が、それぞれ一体化して共用に構成された第１光制御部２Ａ，第２光制御部４Ａおよび第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２として構成されている。
すなわち、第１光制御部２Ａは、複数段集積配置された各波長選択光スイッチ８−１〜８−３における各第１ポート１−１〜１−３から出力され空間伝搬する光ビームの経路上に一体として構成されて、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３の第１ポート１−１〜１−３から出力された光ビームをコリメート化された光ビームに変換してそれぞれ分光部３Ａに出力することができるようになっており、例えば一体の凸レンズにより構成することができる。
【００３６】
また、第２光制御部４Ａは、上述のごとく一体として構成された分光部３Ａから出力され空間伝搬する光ビームの経路上に一体として構成されて、分光部３Ａからの波長選択光スイッチ８−１〜８−３についての光ビームを、それぞれ、波長毎に一点に集光して、反射部５−１〜５−３に出力しうるものであり、例えば一体の凸レンズにより構成することができる。
【００３７】
さらに、第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２は、反射部５−１〜５−３で反射された反射光ビームについて第２光制御部４Ａおよび分光部３Ａを介して入力されるとともに、上述の３つの波長選択光スイッチ８−１〜８−３における分光部３Ａを通過したそれぞれの反射光ビームの経路上において、反射部５−１〜５−３での反射方向に対応付けられた位置の第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３ごとに一体として構成され、反射光ビームを集光して、反射部５−１〜５−３での反射方向に対応付けられた位置に配置された第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３へ出力するものである。
【００３８】
すなわち、第３光制御部６Ａ−１は、反射部５−１〜５−３での波長毎の反射方向によって導かれる第２ポート７−１１〜７−１３の配置に対向して一体として構成されて、分光部３Ａからの反射光ビームを集光し該当の第２ポート７−１１〜７−１３に導くようになっている。同様に、第３光制御部６Ａ−２は、反射部５−１〜５−３での波長毎の反射方向によって導かれる第２ポート７−２１〜７−２３の配置に対向して一体として構成されて、分光部３Ａからの反射光ビームを集光し該当の第２ポート７−２１〜７−２３に導くようになっている。
【００３９】
図６は第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０を示す模式的正視図である。この図６に示すように、第１ポート１−１〜１−３又は第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３から出力された各光ビームが、分光部３Ａにおけるほぼ同一点を通過するように、かつ、これら各光ビームについての各反射光ビームについても、分光部３Ａにおけるほぼ同一点を通過するように、分光部３Ａに対向する第１〜第３光制御部２Ａ，４Ａ，６Ａ−１，６Ａ−２が構成されている。
【００４０】
これにより、分光部３Ａの高さとしては、積み重ねられた第１ポート１−１〜１−３（又は第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３）から出力される光ビームの間隔に対応して高さを確保する必要がなく、複数の波長選択光スイッチ８−１〜８−３が積み重ねられていない場合（即ち図２に示す波長選択光スイッチ８）の分光部３が透過するビーム径とほぼ同様の高さを確保するのみで足りる。
【００４１】
なお、上述の第１光制御部２Ａおよび第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２は、ほぼ同様の形状の凸レンズを使用することができ、そして、互いのレンズ間隔を狭くできるように隣接する部分を一部除去して構成することもできる。
また、上述の分光部３Ａとしての平行平板状透過型回折格子には、周期的な屈折率分布が形成されており、屈折率分布の周期を、回折角をθ、回折次数をｍ、光の波長をλとすると波長毎の回折角の差の大きさ（分散，θのλに関する偏微分）は次式（１）で表される。
【００４２】
【数１】
2006106633.tif 000003
【００４３】
ここで、ｍ＝１，Λ＝１．２μm、θ＝０度に選ぶと、周波数間隔１００ＧＨｚ（波長間隔０．０８ｎｍ）に対する分散角がおよそ０．０００６７ｒａｄになる。
よって、例えば第１光制御部２Ａ及び第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２に焦点距離４８ｍｍの凸レンズを、第２光制御部４Ａに焦点距離１５０ｍｍの凸レンズをそれぞれ用いると、ＷＤＭ光の周波数間隔が１００ＧＨｚのとき、反射部５−１〜５−３上の焦点でのチャネル間隔が１００μｍ、集光ビームスポット径（半径）が１６μｍになり、波長選択光スイッチ８−１〜８−３としては、フラットトップの透過特性を持つものを実現することができる。
【００４４】
〔Ａ−２〕第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０による作用効果について
上述のごとく構成された光スイッチ装置１０では、積み重ねられた個々の波長選択光スイッチ８−１〜８−３は、反射部５−１〜５−３をなすミラー５ａ（図４参照）の傾斜角度を適宜設定することによって、それぞれ独立して光スイッチ動作することができる。
具体的には、波長選択光スイッチ８−１〜８−３を１×２波長選択光スイッチとして構成する場合には、第１ポート１−１〜１−３から入力される例えばＷＤＭ光を第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３に選択的に出力することができるが、このとき、波長毎に個別に出力先としての第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３を設定することができる。
【００４５】
また、波長選択光スイッチ８−１〜８−３を２×１波長選択光スイッチとして構成する場合においても、反射部５−１〜５−３をなすミラー５ａの傾斜角度を適宜設定することによって、第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３から入力される例えばＷＤＭ光を、第１ポート１−１〜１−３に波長毎に選択的に出力することができる。
ここで、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０においては、各波長選択光スイッチ８−１についての分光部３Ａが共用に構成され、更に、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす第１凸レンズ２，第２凸レンズ４および第３凸レンズ６−１，６−２が、それぞれ一体化して共用に構成された第１光制御部２Ａ，第２光制御部４Ａおよび第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２として構成されているので、各々の構成要素が独立した３つの波長選択光スイッチを用いる場合に比べ、分光部３Ａ，第１光制御部２Ａ，第２光制御部４Ａおよび第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２のとしての部品点数が全体として少なくなり、部材コストが低減される効果が得られる。
【００４６】
さらに、集積配置されている３つの波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす第１ポート１−１〜１−３又は第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３から出力された各光ビームが、分光部３Ａにおけるほぼ同一箇所を通過するように、かつ、反射部５−１〜５−３を反射した反射光ビームについても、分光部３Ａにおける上記同一箇所を通過して、第１ポート１−１〜１−３又は第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３から出力されるように、第１〜第３光制御部２Ａ，４Ａ，６Ａ−１，６Ａ−２が構成されているので、分光部３Ａの大きさ（特に図６に示す上下方向の大きさ）を、単一の波長選択光スイッチとして構成する場合の大きさと同じにすることができ、部材規模を大幅に縮小化させることができる効果を得ることができる。
【００４７】
たとえば、第１光制御部２Ａ及び第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２に焦点距離４８ｍｍの凸レンズを、第２光制御部４Ａに焦点距離１５０ｍｍの凸レンズをそれぞれ用いると、このとき分光部３Ａとしての回折格子の高さ方向寸法を１０ｍｍ以下に抑えることができる。また、第１ポート１−１〜１−３及び第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３の間隔を２５０μmにすると、図１のように縦方向のポート数が３のとき、ポート部の高さを６２５μmに低減させることができ、縦方向ポート数が４０に増加したときにもポート部の高さが１０．１２５ｍｍに低減され装置が薄型になる効果が得られる。
【００４８】
さらにまた、第１ポート１−１〜１−３及び第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３のピッチを小さくできるため装置を小型化させることができる効果を得ることができる。
さらにまた、複数の波長選択光スイッチ分に相当する第１光制御部２Ａ、分光部３Ａ、第２光制御部４Ａ、第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２および反射部５−１〜５−３を一括して位置合わせし装置を製造することができるので、複数の独立した波長選択光スイッチを用いる場合に比べ組立工数と組立コストを大幅に低減させることができる効果を得ることができる。
【００４９】
以上の効果を以下に具体的に説明する。例えば前述の図２１に示すようなＭ×Ｍ（Ｍ＝３）波長選択光スイッチ１００を構成する場合のように、図２に示す波長選択光スイッチ８を複数個（この場合には６個）必要とする。このように、図２に示す波長選択光スイッチ８を複数個要する場合には、これら複数の波長選択光スイッチ８を単に寄せ集め、積み重ねることが容易に考えられる。
【００５０】
たとえば、図７に示すように、３つの波長選択光スイッチ８を寄せ集め、単純に積み重ねて光スイッチ装置１０´を構成する例を示す。この図７に示す光スイッチ装置１０´においては、３個の第１光制御部２−１〜２−３としての凸レンズを要し、３個の第２光制御部４−１〜４−３としての凸レンズ及び６個の第３光制御部としての凸レンズ６−１１〜６−１３，６−２１〜６−２３が必要になる。尚、図７において、３´は一体構成された分光部としての回折格子、５´は反射部５−１〜５−３が一体構成されたＭＥＭＳミラーアレイである。
【００５１】
これに対し、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０によれば、図１に示すように、第１光制御部２Ａとしては単一の凸レンズで足り、第２光制御部４Ａとしても単一の凸レンズで足り、第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２としての２つの凸レンズで足りるので、レンズにかかる部材点数を１／３に減らすことができる。
また、図８は上述の図７に示す光スイッチ装置１０´についての模式的正視図である。この図８に示す光スイッチ装置１０´と、図６に示す第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０とを対比すると、図８に示す光スイッチ装置１０´の構成では、個々の第１光制御部２−１〜２−３又は第２光制御部４−１〜４−３のサイズを比較的大きくしなければならないために、第１ポート１−１〜１−３間（又は第２ポート７−１１〜７−１３間、第２ポート７−２１〜７−２３間）のピッチや、ＭＥＭＳミラー５´をなす反射部５−１〜５−３間のピッチを小さくすることが困難である。
【００５２】
これに対し、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０によれば、図６に示すように、第１ポート１−１〜１−３間（又は第２ポート７−１１〜７−１３間、第２ポート７−２１〜７−２３間）のピッチと反射部５−１〜５−３の要素間のピッチを、ポート１−１〜１−３（７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３）および反射部５−１〜５−３のうちのどちらか大きい方のピッチに揃えることが出来る。第１実施形態の場合のように、ポート１−１〜１−３（７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３）に光ファイバを、反射部５−１〜５−３をなすＭＥＭＳミラーアレイ５Ａを用いることにより、ポート間ピッチと反射部５−１〜５−３の要素（ミラー５ａ）間のピッチは光ファイバの外形サイズ（通常２５０ミクロン）に揃えることができ、装置を小型化できる効果を生ずる。
【００５３】
さらに、図８に示す光スイッチ装置１０´の側面図と、図６とを対比すれば、分光部３Ａとしてのサイズを紙面に沿って上下方向のサイズで大幅に小さくすることができるので、分光部としての部材コストを大幅に低減させることができる。
さらに、上述の図７，図８に示す光スイッチ装置１０´においては、３個の波長選択光スイッチ８の一つ一つについて、第１ポート１−１〜１−３、第１光制御部２−１〜２−３，分光部３´，第２光制御部４−１〜４−３，反射部５−１〜５−３，第３光制御部６−１１〜６−１３，６−２１〜６−２３及び第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３を個別に位置調節し組立・製造する必要がある。
【００５４】
これに対し、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０によれば、例えば第１ポート１−１〜１−３と第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３に、アレイ状に配列固定した光ファイバ等のアレイ化ポートを用いると、光スイッチ装置１０として構成するために必要な部材間を１回ずつ位置合わせのみで組立製造できるので、製造工数についても大幅に削減させることができる。
【００５５】
なお、上述の第１実施形態においては、図２に示す光スイッチ装置８としての機能を３つそなえた光スイッチ装置１０について詳述したが、これに限定されるものではなく、本発明によれば、図２に示す光スイッチ装置８としての機能をＮ個（Ｎは２又は４以上）持つように集積配置する光スイッチ装置を構成する場合に、上述のごとき利点を得ることができるものである。
【００５６】
本発明を用いない場合には、たとえば、図２に示す光スイッチ装置８としての機能を６つそなえた光スイッチ装置を、前述の図７に示すものと同様に構成する場合には、第１光制御部として例えば６個の凸レンズ、分光部として例えば６個の回折格子、第２光制御部として例えば６個の凸レンズ、そして、第３光制御部として例えば１２個の凸レンズが必要になる。これに対し、本発明の光スイッチ装置として構成する場合には、第１光制御部、第２光制御部、そして、第３光制御部に必要な凸レンズの数は各々１／６に低減させることができる。更には、分光部として必要なサイズと個数についても、１個の１×２波長選択光スイッチを構成する場合に用いるものと同じサイズのもの１個のみで足りるため、部材コストを大幅に低減させることができる。
【００５７】
一つの装置に組み込む１×Ｎ波長選択スイッチの数が更に多い場合には更に大きな効果が得られる。例えば図２２に例示する装置１１０を構成する場合には、８個の１×Ｎ（Ｎ＝４）波長選択スイッチが必要なので、レンズにかかる部材コストを１／８に低減させることができる効果を得ることができる。
〔Ｂ〕第２実施形態の説明
図９は本発明の第２実施形態にかかる光スイッチ装置２０を示す模式的上視図である。この図９に示す光スイッチ装置２０は、前述の第１実施形態におけるもの（符号１０参照）に比して、分光部３Ｂとして平行平板状反射型回折格子を用いている点、ならびにそれに伴って第１，第２ポート１−１〜１−３，７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３および第１，第３光制御部２Ａ，６Ａ−１，６Ａ−２の光路上での配置が、前述の第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０と異なっている。尚、上述の相違点以外については、第１実施形態にかかる光スイッチ装置１０と基本的に同様の構成を有しており、図９中、図１と同一の符号はほぼ同様の部分を示すものである。
【００５８】
ここで、分光部３Ｂとしての平行平板状反射型回折格子は、上述の第１光制御部２Ａ又は第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２としての凸レンズを通じて入力された光ビームについて反射するものであるが、波長毎に異なる反射角度で反射されて、第２光制御部４Ａとしての凸レンズに入射されるようになっている。同様に、分光部３Ｂとしての平行平板状反射型回折格子は、反射部５−１〜５−３を反射されて第２光制御部４Ａを通じて入射された反射光ビームについて反射するものであるが、波長毎に異なる反射角度で反射されて、出力先となる第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２又は第１光制御部２Ａとしての凸レンズに入射されるようになっている。
【００５９】
このように構成された光スイッチ装置２０においても、各波長選択光スイッチ８−１についての分光部３Ａが共用に構成され、更に、各波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす第１凸レンズ２，第２凸レンズ４および第３凸レンズ６−１，６−２が、それぞれ一体化して共用に構成された第１光制御部２Ａ，第２光制御部４Ａおよび第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２として構成されているので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００６０】
また、分光部３Ｂをなす反射型回折格子の分散は透過型回折格子と同じく前述の式（１）であらわされるので、例えば第１光制御部２Ａ及び第３光制御部６Ａ−１，６Ａ−２に焦点距離４８ｍｍの凸レンズ、第２光制御部４Ａに焦点距離１５０ｍｍの凸レンズを用いると、ＷＤＭ光の周波数間隔が１００ＧＨｚのとき、焦点（ＭＥＭＳミラー上）でのチャネル間隔が１００μｍ、集光ビームスポット径（半径）が１６μｍになり、フラットトップの透過特性を持つ波長選択光スイッチを実現することができる。
【００６１】
そして、このとき回折格子の高さ方向寸法については１０ｍｍ以下に抑えることができる。また、第１ポート１−１〜１−３及び第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３の間隔を２５０μｍにすると、図１のように縦方向のポート数が３のとき、ポート部の高さを６２５μｍ、縦方向ポート数を４０のとしたときは、ポート部の高さを１０．１２５ｍｍに低減させることができる。
【００６２】
〔Ｃ〕第３実施形態の説明
〔Ｃ−１〕第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０の構成について
図１０は本発明の第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０を示す模式的斜視図である。この図１０に示す光スイッチ装置３０は、前述の第１実施形態における光スイッチ装置１０に比して、光スイッチ装置１０におけるものと対応した第１凸レンズ２Ｃ，分光部３Ｃ，第２凸レンズ４Ｃ，反射部５Ｃおよび第３凸レンズ６Ｃ−１，６Ｃ−２をそなえて構成されて、３つではなく２つの１×２（２×１）波長選択光スイッチ８−１，８−２が積み重ねられて構成されている。
【００６３】
また、第１物理状態依存光分離／合成部３１が、各波長選択光スイッチ８−１，８−２をなす第１ポート１−１，１−２と光学的に接続され、第２物理状態依存光分離／合成部３２−１が、各波長選択光スイッチ８−１，８−２をなす第２ポート７−１１，７−１２に、第２物理状態依存光分離／合成部３２−２が、各波長選択光スイッチ８−１，８−２をなす第２ポート７−２１，７−２２に、それぞれ光学的に接続されている。
【００６４】
ここで、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２はいずれも、光の物理状態に応じて光を分離又は合成するものであって、第１物理状態依存光分離／合成部３１は、例えば図１１に示すように、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第１ポート１−１，１−２と光接続手段３３−１，３３−２を介してそれぞれ接続されるポート３１ａ，３１ｂをそなえるとともに、ポート３１ａ，３１ｂの反対側にポート３１ｃをそなえて構成されている。
【００６５】
同様に、第２物理状態依存光分離／合成部３２−１は、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第２ポート７−１１，７−１２と光接続手段３３−３，３３−４を介してそれぞれ接続されるポート３２ａ，３２ｂをそなえるとともに、ポート３２ａ，３２ｂの反対側にポート３２ｃをそなえて構成されている。更に、第２物理状態依存光分離／合成部３２−２は、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第２ポート７−２１，７−２２と光接続手段３３−５，３３−６を介してそれぞれ接続されるポート３２ｄ，３２ｅをそなえるとともに、ポート３２ｄ，３２ｅの反対側にポート３２ｆをそなえて構成されている。尚、上述の光接続手段３３−１〜３３−６としては、例えば光ファイバを用いることができる。
【００６６】
そして、この図１１に示すように、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２は、入力光信号の物理状態として例えば光波長に応じて入力光信号を分離又は合成するようになっている。このとき、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２においては、一定の光波長間隔（例えば、隣接する波長チャンネルの間隔）で出力先が順番に振り分けられるようにすることができる。
【００６７】
たとえば、ポート３１ｃ（３２ｃ，３２ｆ）から入力されたＷＤＭ光（波長λk；ｋは多重された光信号の波長配置に従って付された番号であって、ｋ＝１，２，・・・）について波長分離して、隣接する波長チャンネルごとに交互にポート３１ａ，３１ｂ（３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅ）を通じて出力することができるようになっている。
具体的には、ポート３１ａを通じて波長λ1，λ3，λ5，・・・の光信号を出力するとともに、ポート３１ｂを通じて波長λ2，λ4，λ6，・・・の光信号を出力することができる。又、ポート３１ａを通じて入力された波長λ1，λ3，λ5，・・・の光信号と、ポート３１ｂを通じて入力された波長λ2，λ4，λ6，・・・の光信号と、を合成して、波長λk（ｋ＝１，２，・・・）のＷＤＭ光を、ポート３１ｃを通じて出力することができる。
【００６８】
これにより、第１物理状態依存光分離／合成部３１で分離される光は互いに異なる第１ポート１−１，１−２を通じて第１光制御部としての第１凸レンズ２Ｃに出力されるとともに、第２ポート７−１１，７−１２，７−２１，７−２２から第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２へ出力される光は、当該第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２で合成（この場合は波長多重）されるようになっている。
【００６９】
さらに、上述の場合と逆方向の光、即ち、第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２のポート３２ｃ，３２ｆを通じて入力された光については、この第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２において分離（この場合は波長分離）されるが、この分離された光は、互いに異なる第２ポート７−１１，７−１２，７−２１，７−２２を通じて第３光制御部としての第３凸レンズ６Ｃ−１，６Ｃ−２に出力されるとともに、第１ポート１−１，１−２から第１物理状態依存光分離／合成部３１へ出力される光（反射部５−１，５−２での反射光）は当該第１物理状態依存光分離／合成部３１で合成（波長多重）されてポート３１ｃを通じて出力される。
【００７０】
また、第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０の反射部５Ｃ−１，５Ｃ−２についても、ＭＥＭＳミラーアレイ５Ｃとして一体に構成することができるが、第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０では、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２により隣接する波長チャンネルが波長選択光スイッチ８−１，８−２に交互に振り分けられているので、分光部３Ｃで分光された後の上側と下側の光の屈折角が千鳥状にずれる。そこで、各反射部５Ｃ−１，５Ｃ−２におけるミラー５ａの配置を、例えば図１２に示すように千鳥上に配列しておくことにより、各波長選択光スイッチ８−１，８−２に入力される波長毎の光ビームを高効率で反射させることができるようになっている。
【００７１】
なお、この場合においては、好ましくは、図１２中上側（反射部５Ｃ−１）および下側（反射部５Ｃ−２）のミラー５ａの（各回転体５ｆを支持するヒンジ部５ｅの形成方向に沿った）中心軸の配置としては等間隔としながら、他方の反射部（例えば反射部５Ｃ−２）におけるミラー５ａの中心軸間隔の中心に、自身の反射部（例えば反射部５Ｃ−１）におけるミラー５ａの中心軸が配置されるように、千鳥配列するものとする。
【００７２】
さらに、上述の第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２としては、例えば図１３に示すように、それぞれマッハ・ツェンダー干渉計をなす光導波路デバイス３４により構成することができる。この図１３に示す光導波路デバイス３４においては、３ｄＢカプラ３５−１，３５−２の間の光路３６−１，３６−２の長さが異なるものであって、これにより、ポート３１ｃ（３２ｃ，３２ｆ）に入力された光を一定の光周波数間隔で２つのポート３１ａ（３２ａ，３２ｄ），３１ｂ（３２ｂ，３２ｅ）に交互に振り分けることができるようになっている。
【００７３】
これにより、第１物理状態依存光分離／合成部３１及び第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２を第１ポート１−１，１−２又は第２ポート７−１１，７−１２，７−２１，７−２２としての光ファイバと接続することで、光スイッチ装置３０内に一体に組み込むことが容易になり、装置全体が小型になる。尚、上述の第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２としては、図１３に示すものの他に、複数のマッハ・ツェンダー干渉計を梯子状に接続（ラダー接続）したものを用いることもできる。
【００７４】
〔Ｃ−２〕第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０による作用効果について
上述の構成により、第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０では、波長選択光スイッチ８−１，８−２を１×２波長選択光スイッチとして動作させる場合は、これらのスイッチ８−１，８−２に対し、入力されたＷＤＭ光について隣接する波長チャンネルごとに交互に上下に振り分けられてスイッチングを行なうことができる。この場合には、第１物理状態依存光分離／合成部３１において、入力されたＷＤＭ光について隣接する波長チャンネルごとに２つの第１ポート１−１，１−２に振り分けて出力する。
【００７５】
また、波長選択光スイッチ８−１，８−２を２×１波長選択光スイッチとして動作させる場合においても、これらのスイッチ８−１，８−２に対し、入力されたＷＤＭ光について隣接する波長チャンネルごとに交互に上下に振り分けられてスイッチングを行なうことができる。この場合には、第２物理状態依存光分離／合成部３２−１，３２−２において、入力されたＷＤＭ光について隣接する波長チャンネルごとに第２ポート７−１１，７−１２，７−２１，７−２２に振り分けて出力する。
【００７６】
このように、本発明の第３実施形態にかかる光スイッチ装置３０によれば、光スイッチ装置３０をなす波長選択光スイッチ８−１，８−２間で、第１光制御部２Ｃ，分光部３Ｃ，第２光制御部４Ｃ，および第３光制御部６Ｃ−１，６Ｃ−２を波長選択光スイッチ８−１，８−２で共有しながら、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２をそなえることにより、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、反射部５Ｃ−１，５Ｃ−２をＭＥＭＳミラー５Ｃで一体に構成して、物理状態が異なる光の各々について独立に、且つ波長毎に独立に経路を切り換える光スイッチ装置３０を実現することができるので、独立な波長選択スイッチを複数組み合わせる場合に比べ小型になり安価になる効果を生ずる。
【００７７】
さらに、第１又は第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２で上下に分けられた２つの光ビームの、各々の１つ１つのビーム（上下の二つのグループに分けられたうちの上だけ又は下だけの隣り合うビームの波長間隔）に着目すると、ビームに含まれるＷＤＭチャネルの波長間隔が第１物理状態依存光分離／合成部３１への入力光に含まれるWDMチャネルの波長間隔の２倍に広げられれるので、例えば反射部５Ｃ−１，５Ｃ−２の要素（ミラー５ａ）の間隔を一定にする場合、第１物理状態依存光分離／合成部３１の入力光に含まれるWDM光の波長間隔を１／２にして波長多重数を増加させ通信容量を増大させることができる効果を生ずる。
【００７８】
また、第１物理状態依存光分離／合成部３１の入力光に含まれるWDM光の波長間隔をそのままとする場合には、例えば第２制御部としての第２凸レンズ４Ｃの焦点距離を１／２に短くし装置を小型化できる効果を生ずる。あるいは、第１物理状態依存光分離／合成部３１の入力光に含まれるWDM光の波長間隔と第２光制御部としての第２凸レンズ４Ｃに用いるレンズの焦点距離を同じにしてミラー５ａの間隔を広げ、同時にミラー５ａ自体の幅を広げることによりチャンネル内の透過帯域の帯域を広げ、透過スペクトルの頂点の平坦性を向上させることができる効果を生ずる。
【００７９】
なお、上述の第３実施形態においては、第１，第２物理状態依存光分離／合成部３１，３２−１，３２−２では、入力される光ビームについて波長に応じて２つの方路に分離したり、２入力された光ビームを波長合成して１出力するようになっているが、本発明によればこれに限定されず、３以上の方路に波長分離したり、３以上の方路から入力される光ビームについて波長合成することとしてもよい。
【００８０】
この場合においても、第１物理状態依存光分離／合成部にて分離された光は、光学的に接続されている第１ポートに一定の光波長間隔で順番に振り分けられるようにするとともに、第２物理状態依存光分離／合成部にて分離された光が、光学的に接続されている第２ポートに一定の光波長間隔で順番に振り分けられるように構成することができる。そして、反射部をなすＭＥＭＳミラーアレイについても、上述の第３実施形態におけるものに準じて、適宜千鳥状にミラーを配置することができる。
【００８１】
〔Ｄ〕第４実施形態の説明
〔Ｄ−１〕第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０の構成について
図１４は本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０を示す模式的斜視図である。この図１４に示す光スイッチ装置４０は、前述の第３実施形態における光スイッチ装置３０に比して、第１，第２物理状態依存光分離／合成部４１，４２−１，４２−２が、波長ではなく偏波状態に応じて分離／合成するようになっている。尚、図１４中、図１０と同一の符号は、同様の部分を示している。
【００８２】
たとえば、この第１物理状態依存光分離／合成部４１は、例えば図１５に示すように、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第１ポート１−１，１−２と光接続手段３３−１，３３−２を介してそれぞれ接続される第１ポート４１ａ，４１ｂをそなえるとともに、ポート４１ａ，４１ｂの反対側にポート４１ｃをそなえて構成され、ポート４１ｃから入力された光ビームについて、直交する偏波成分であるＴＥ成分およびＴＭ成分に分離して、それぞれポート４１ａ，４１ｂを通じて第１ポート１−１，１−２へ出力することができるようになっている。
【００８３】
同様に、第２物理状態依存光分離／合成部４２−１は、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第２ポート７−１１，７−１２と光接続手段３３−３，３３−４を介してそれぞれ接続されるポート４２ａ，４２ｂをそなえるとともに、ポート４２ａ，４２ｂの反対側にポート４２ｃをそなえて構成され、ポート４２ａ，４２ｂから入力されたＴＥ偏波およびＴＭ偏波を偏波合成して、ポート４２ｃを通じて出力することができるようになっている。
【００８４】
さらに、第２物理状態依存光分離／合成部４２−２は、波長選択光スイッチ８−１，８−２における第２ポート７−２１，７−２２と光接続手段３３−５，３３−６を介してそれぞれ接続されるポート４２ｄ，４２ｅをそなえるとともに、ポート４２ｄ，４２ｅの反対側にポート４２ｆをそなえて構成されて、ポート４２ｄ，４２ｅから入力されたＴＥ偏波およびＴＭ偏波を偏波合成して、ポート４２ｆを通じて出力することができるようになっている。
【００８５】
また、第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０の反射部５Ｄ−１，５Ｄ−２についても、ＭＥＭＳミラーアレイ５Ｄとして一体に構成することができるが、第３実施形態にかかるＭＥＭＳミラーアレイ５Ｃと異なり、各反射部５Ｄ−１，５Ｄ−２におけるミラー５ａの配置については、前述の第１実施形態におけるＭＥＭＳミラーアレイ５Ａに倣って格子状の配列とすることができる。即ち、各波長選択光スイッチ８−１，８−２では、偏波成分は異なるものの同一の波長の光を扱うこととなるので、第３実施形態の場合のように千鳥状のミラー配列としておく必要がない。
【００８６】
さらに、上述の第１物理状態依存光分離／合成部４１としては、例えば図１６に示すように、たとえば、特開平１１−６４８０９号公報に記載のように、ニオブ酸リチウム等の複屈折のある材料に交差型導波路４５を形成することにより、１つのポート４１ｃに入力された光を直交する偏波に分離し２つのポート４１ｂ、４１ｃに出力しうる光導波路デバイス４４とすることができる。即ち、この光導波路デバイス４４は、ポート４１ｃに任意の偏波の光が入射したとき、入射光を、直交する２つの偏波を持つ直線偏波（例えば、ＴＥ光とＴＭ光）に分離し２つの出力導波路としてのポート４１ａ，４１ｂから出力することができるようになっている。
【００８７】
同様に、第２物理状態依存光分離／合成部４２−１，４２−２についても、上述の第１物理状態依存光分離／合成部４１と同様の光導波路デバイスとして構成することができる。この第２物理状態依存光分離／合成部４２−１，４２−２としては、ポート７−１１，７−１２，７−２１，７−２２から出力された偏波成分のうち、ＴＥ光についてはポート４２ａ，４２ｄを通じて入力されるとともに、ＴＭ光についてはポート４２ｂ，４２ｅを通じて入力されて、これらの偏波成分について偏波合成して、ポート４２ｃ，４２ｆを通じて出力することができるようになっている。
【００８８】
これにより、第１物理状態依存光分離・合成部４１及び第２物理状態依存光分離・合成部４２−１，４２−２を光スイッチ装置４０内に一体に組み込むことが容易になり、装置全体を小型にさせることができる。
〔Ｄ−２〕第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０の作用効果について
上述の構成により、第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０では、波長選択光スイッチ８−１，８−２を１×２波長選択光スイッチとして動作させる場合は、入力されたＷＤＭ光について偏波分離されたＴＭ光およびＴＥ光を波長選択光スイッチ８−１，８−２に振り分けてスイッチングを行なうことができる。この場合には、第１物理状態依存光分離／合成部４１において、入力されたＷＤＭ光について、ＴＥ光を波長選択光スイッチ８−１へ、ＴＭ光を波長選択光スイッチ８−２へ、それぞれ振り分けて出力する。そして、各波長選択光スイッチ８−１，８−２においては、波長チャンネルごとに通常の１×２光スイッチングを行なう。
【００８９】
また、波長選択光スイッチ８−１，８−２を２×１波長選択光スイッチとして動作させる場合においても、これらの波長選択光スイッチ８−１，８−２に対し、入力されたＷＤＭ光について偏波分離されたＴＭ光およびＴＥ光をスイッチ８−１，８−２に振り分けてスイッチングを行なうことができる。この場合には、第２物理状態依存光分離／合成部４２−１，４２−２において、入力されたＷＤＭ光について、偏波分離されたＴＥ光を波長選択光スイッチ８−１へ、ＴＭ光を波長選択光スイッチ８−２へ、それぞれ振り分けて出力する。そして、各波長選択光スイッチ８−１，８−２においては、波長チャンネルごとに通常の２×１光スイッチングを行なう。
【００９０】
このように、本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置４０によれば、光スイッチ装置３０をなす波長選択光スイッチ８−１，８−２間で、第１光制御部２Ｃ，分光部３Ｃ，第２光制御部４Ｃ，および第３光制御部６Ｃ−１，６Ｃ−２を波長選択光スイッチ８−１，８−２で共有しながら、第１，第２物理状態依存光分離／合成部４１，４２−１，４２−２をそなえているので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、偏波多重されたＷＤＭ光について、直交する偏波毎に且つ波長毎に独立に光の経路を選定することができる利点がある。
【００９１】
〔Ｅ〕第５実施形態の説明
〔Ｅ−１〕第５実施形態にかかる光スイッチ装置６０の構成について
図１７は本発明の第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０の要部を示す模式的斜視図である。この図１７に示す光スイッチ装置５０は、前述の第１実施形態の場合と同様に３つの１×２（２×１）波長選択光スイッチ８−１〜８−３が積み重なるように集積配置されるとともに、合波器としての３つの３ｄＢカプラ５１〜５３と、反射部５−１〜５−３をなすミラー５ａ（図４参照）の傾斜角度を個別に制御可能な制御装置５４と、をそなえて、図１８に示すような３×３波長選択光スイッチとして動作させることができるようにしたものである。尚、図１７，図１８中、図１と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。
【００９２】
ここで、第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０においては、制御装置５４により各反射部５−１〜５−３をなすミラー５ａの傾斜角度を個別に制御することにより、波長選択光スイッチ８−１〜８−３を１×２波長選択光スイッチとして動作させるようになっている。
また、１個の１入力２出力の波長選択光スイッチ８−１〜８−３と１個の３ｄＢカプラ５１〜５３とを、方路ごとに定められた１組のスイッチ・合波器組として構成し、各組のスイッチ・合波器組における１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチ８−１〜８−３をなす２個の出力ポートとしての第２ポート７−１１，７−２１，７−１２，７−２２，７−１３，７−２３を、当該組以外の他の組における各２個の３ｄＢカプラ５１〜５３の入力に接続する光接続手段３３をそなえている。
【００９３】
すなわち、波長選択光スイッチ８−１〜８−３の第１ポート１−１〜１−３を３×３波長選択光スイッチの入力ポート♯１〜３とするとともに、各第２ポート７−１１〜７−１３，７−２１〜７−２３は、光接続手段３３を介して３ｄＢカプラ５１〜５３の各２つの入力ポート５１ａ〜５３ａに接続されている。これにより、３ｄＢカプラ５３の各２つの出力ポート５１ｂ〜５３ｂを、３×３波長選択光スイッチの出力ポート♯１〜３とすることができるようになっている。
【００９４】
また、図１７又は図１８に示すように、１×２波長選択光スイッチ８−１の第２ポート７−１１は、３ｄＢカプラ５２の入力ポート５２ａに光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２１は、３ｄＢカプラ５３の入力ポート５３ａに光接続手段３３を介して接続されている。同様に、１×２波長選択光スイッチ８−２の第２ポート７−１２は、３ｄＢカプラ５１の入力ポート５１ａに光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２２は、３ｄＢカプラ５３の入力ポート５３ａに光接続手段３３を介して接続されている。更に、１×２波長選択光スイッチ８−３の第２ポート７−１３は、３ｄＢカプラ５１の入力ポート５１ａに光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２３は、３ｄＢカプラ５２の入力ポート５２ａに光接続手段３３を介して接続されている。
【００９５】
なお、上述の波長選択光スイッチ８−１〜８−３の第１ポート１−１〜１−３を、それぞれ３×３波長選択光スイッチの入力ポート（♯１〜３）として伝送路光ファイバ１１に接続するとともに、３ｄＢカプラ５１〜５３の出力ポート５１ｂ〜５３ｂを、それぞれ３×３波長選択光スイッチの出力ポート（♯１〜３）として伝送路光ファイバ１１に接続することにより、３方路から入力されたＷＤＭ光について、出力先方路を３つの方路のうちで波長単位に個別に切り替えることができる光通信用用中継・交換装置として構成することができる。
【００９６】
〔Ｅ−２〕第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０の作用効果について
上述の構成により、第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０では、制御装置５４によってＭＥＭＳミラーアレイ５をなすミラー５ａの傾斜角度を個別に制御することによって、３つの入力ポート♯１〜３とともに、３つの出力ポート♯１〜３をそなえた３×３波長選択光スイッチとして動作させることができる。即ち、波長選択光スイッチ８−１〜８−３の第１ポート１−１〜１−３に入力された光については、波長毎に個別にスイッチングされて、３ｄＢカプラ５１〜５３の出力ポート５３ｂを通じて出力することができる。
【００９７】
なお、光スイッチ装置５０では、波長毎にスイッチングがなされた光について、入力されたポートの通し番号（♯の付された番号）以外の通し番号が付された出力ポートを通じて出力することができる。例えば、波長選択光スイッチ８−１の第１ポート１−１（入力ポート♯１）に入力された光については、３ｄＢカプラ５２の出力ポート５２ｂ（出力ポート♯２）又は３ｄＢカプラ５３の出力ポート５３ｂ（出力ポート♯３）のいずれかから出力される。
【００９８】
このように、本発明の第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０によれば、３個の１×２（２×１）波長選択光スイッチ８−１〜８−３が積み重なるように集積配置することで、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、３×３波長選択光スイッチとしての装置規模を大幅に小型化させることができる利点もある。
なお、上述の第５実施形態にかかる光スイッチ装置５０においては、３個の１×２波長選択光スイッチ８−１〜８−３と３個の３ｄＢカプラ（２入力、１出力合波器と同様）５１〜５３を用いて３×３波長選択光スイッチ５０を構成しているが、本発明によればこれに限らず、例えば図２４に例示するように、M個の１×N波長選択光スイッチ８Ａ−１〜８Ａ−Ｍ、ここにN=M-1、Nは２以上、と、M個のN入力１出力の合波器（以下これをＮ×１カプラという）８Ｂ−１〜８Ｂ−Ｍを組み合わせて、M×M波長選択光スイッチとしての光スイッチ装置５０Ａを構成することができる（図２４はN=4、M=5の例）。
【００９９】
この場合においては、1×N光スイッチ８Ａ−１〜８Ａ−ＭをＭ個積み重ねるように集積配置するとともに、M個のN×1カプラ８Ｂ−１〜８Ｂ−Ｍが備えられ、１個の前記１×Nスイッチ８Ａ−１（８Ａ−２〜８Ａ−Ｍ）と１個のN×１カプラ８Ｂ−１（８Ｂ−２〜８Ｂ−Ｍ）を一組のスイッチ・カプラ対として、特定の組のスイッチ・カプラ対を構成する１×Nスイッチ８Ａ−ｕ（ｕは１〜Ｍのいずれか）のN個のポートを、当該特定の組のスイッチ・カプラ対以外の全てのスイッチ・カプラ対に含まれるN×１カプラ８Ｂ−ｖ（ｖはｕ以外の１〜Ｍ）の入力ポート（N個あるポートのうちのいずれか一つ）に接続する光接続手段３３を備えて構成する。なお、ここに、N×１カプラ８Ｂ−ｕの入力ポートには、異なるN個の１×N光スイッチ８Ａ−ｖから１本ずつ選択された各スイッチ８Ａ−ｖにつき１本のポートを接続する。
【０１００】
〔Ｆ〕第６実施形態の説明
〔Ｆ−１〕第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０の構成について
図１９は本発明の第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０の要部を示す模式的斜視図である。この図１９に示す光スイッチ装置６０は、前述の第５実施形態の場合と同様に、３×３波長選択光スイッチを構成するものであるが、６個の１×２（２×１）波長選択光スイッチ８−１〜８−６が積み重なるように集積配置されている点が、前述の第５実施形態の場合と異なっている。
【０１０１】
この図１９に示す光スイッチ装置６０においては、第１ポート１−１〜１−６，第２ポート７−１１〜７−１６，７−２１〜７−２６，第２凸レンズ２Ｆ，分光部３Ｆおよび第３凸レンズ６Ｆ−１，６Ｆ−２のみ図示しているが、光スイッチ装置６０においても、前述の第５実施形態の場合と同様に、第２光制御部としての第２凸レンズおよび反射部としてのＭＦＭＳミラーアレイをそなえるとともに、ＭＥＭＳミラーアレイをなす各ミラーの傾斜角度を個別制御する制御装置がそなえられている。
【０１０２】
すなわち、６個の第１ポート１−１〜１−６が縦に配列されるとともに、第２ポート７−１１〜７−１６および第２ポート７−２１〜７−２６についても縦に配列される。即ち、１つの１×２（２×１）波長選択光スイッチ（例えば波長選択光スイッチ８−１）についてのポートとしては、各段の横並びの第１ポート（例えば第１ポート１−１）および第２ポート（例えば第２ポート７−１１，７−２１）が該当する。
【０１０３】
第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０は、これらの波長選択光スイッチ８−１〜８−６の第２ポート７−１１〜７−１６，７−２１〜７−２６を光接続手段としての光ファイバ３３を通じて接続することにより、図２０に示すような３×３波長選択光スイッチとして構成されたものである。
ここで、図１９に示す波長選択光スイッチ８−１，８−３，８−５を、１×２波長選択光スイッチとして動作するとともに、波長選択光スイッチ８−２，８−４，８−６を２×１波長選択光スイッチとして動作するように、各第２ポート７−１１〜７−１６，７−２１〜７−２６が相互に接続されるようになっている。
【０１０４】
すなわち、２×３個の光スイッチを、１個の１入力２出力の波長選択光スイッチ８−１，８−３，８−５と１個の２入力１出力の波長選択光スイッチ８−２，８−４，８−６とで１組とする、３×３波長選択光スイッチの入出力方路の数に対応した３組のスイッチ組とし、３組のうちの個々の組のスイッチ部における１入力２出力の波長選択光スイッチをなす２個の出力ポートとしての第２ポートを、他の組のスイッチ組における２入力１出力の波長選択スイッチの入力ポートとしての第２ポートに接続する光接続手段３３をそなえている。
【０１０５】
具体的には、１×２波長選択光スイッチ８−１の第２ポート７−１１は、２×１波長選択光スイッチ８−４の第２ポート７−１４に光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２１は、２×１波長選択光スイッチ８−６の第２ポート７−２６に光接続手段３３を介して接続されている。
また、１×２波長選択光スイッチ８−３の第２ポート７−１３は、２×１波長選択光スイッチ８−２の第２ポート７−１２に光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２３は、２×１波長選択光スイッチ８−６の第２ポート７−１６に光接続手段３３を介して接続されている。
【０１０６】
さらに、１×２波長選択光スイッチ８−５の第２ポート７−１５は、２×１波長選択光スイッチ８−４の第２ポート７−２４に光接続手段３３を介して接続され、第２ポート７−２５は、２×１波長選択光スイッチ８−２の第２ポート７−２２に光接続手段３３を介して接続されている。
これにより、図２０に示すように、波長選択光スイッチ８−１の第１ポート１−１を３×３波長選択光スイッチの入力ポート（入力♯１）とし、波長選択光スイッチ８−２の第１ポート１−２を３×３波長選択光スイッチの出力ポート（出力♯１）として動作させることができるようになっている。
【０１０７】
同様に、波長選択光スイッチ８−３の第１ポート１−３を３×３波長選択光スイッチの入力ポート（入力♯２）と、波長選択光スイッチ８−４の第１ポート１−４を３×３波長選択光スイッチの出力ポート（出力♯２）とし、波長選択光スイッチ８−５の第１ポート１−５を３×３波長選択光スイッチの入力ポート（入力♯３）と、波長選択光スイッチ８−６の第１ポート１−６を３×３波長選択光スイッチの出力ポート（出力♯３）として動作させることができるようになっている。
【０１０８】
なお、上述の光スイッチ装置６０においても、波長選択光スイッチ８−１，８−３，８−５の第１ポート１−１，１−３，１−５を、それぞれ３×３波長選択光スイッチの入力ポート（♯１〜３）として伝送路光ファイバ１１に接続するとともに、波長選択光スイッチ８−２，８−４，８−６の第１ポート１−２，１−４，１−６を、それぞれ３×３波長選択光スイッチの出力ポート（♯１〜３）として伝送路光ファイバ１１に接続することにより、３方路から入力されたＷＤＭ光について、出力先方路を３つの方路のうちで波長単位に個別に切り替えることができる光通信用用中継・交換装置として構成することができる。
【０１０９】
〔Ｆ−２〕第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０の作用効果について
上述の構成により、第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０は、図示しない制御装置によってＭＥＭＳミラーアレイをなすミラーの傾斜角度を個別に制御することによって、３つの入力ポート♯１〜３とともに、３つの出力ポート♯１〜３をそなえた３×３波長選択光スイッチとして動作させることができる。即ち、波長選択光スイッチ８−１，８−３，８−５の第１ポート１−１，１−３，１−５に入力された光については、波長毎に個別にスイッチングされて、波長選択光スイッチ８−２，８−４，８−６の第１ポート１−２，１−４，１−６を通じて出力することができる。
【０１１０】
なお、光スイッチ装置６０においても、波長毎にスイッチングがなされた光について、入力されたポートの通し番号以外の番号が付された出力ポートを通じて出力することができる。例えば、波長選択光スイッチ８−１の第１ポート１−１（入力ポート♯１）に入力された光については、波長選択光スイッチ８−４の第１ポート１−４（出力ポート♯２）又は波長選択光スイッチ８−６の第１ポート１−６（出力ポート♯３）のいずれかから出力される。
【０１１１】
このように、本発明の第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０によれば、６個の１×２（２×１）波長選択光スイッチ８−１〜８−６が積み重なるように集積配置することで、前述の第１実施形態の場合と同様の利点があるほか、３×３波長選択光スイッチとしての装置規模を大幅に小型化させることができる利点もある。
なお、上述の第６実施形態にかかる光スイッチ装置６０においては、３個の１×２波長選択スイッチと３個のＮ×波長選択スイッチを用いて３×３波長選択スイッチを構成しているが、本発明によればこれに限らず、例えば図２５に例示するように、M個の１×N波長選択スイッチ８Ａ−１〜８Ａ−Ｍ（ここにN=M-1、Nは２以上）と、M個のN×１波長選択スイッチ８Ｃ−１〜８Ｃ−Ｍを組み合わせて、M×M波長選択光スイッチとしての光スイッチ装置６０Ａを構成することができる（図２５はN=4、M=5の例）。
【０１１２】
この場合においては、１×Ｎ（Ｎ×１）光スイッチ８Ａ−１〜８Ａ−Ｍ，８Ｃ−１〜８Ｃ−Ｍを２Ｍ個積み重ねるように集積配置するとともに、１個の前記１×Nスイッチ８Ａ−１（８Ａ−２〜８Ａ−Ｍ）と１個のN×１スイッチ８Ｃ−１（８Ｃ−２〜８Ｃ−Ｍ）を一組のスイッチ対として、特定の組のスイッチ対を構成する１×Nスイッチ８Ａ−ｕ（ｕは１〜Ｍのいずれか）のN個のポートを、当該特定の組のスイッチ対以外の全てのスイッチ対に含まれるN×１スイッチ８Ｃ−ｖ（ｖはｕを除く１〜Ｍ）のN個あるポートのうちの一つに接続する光ファイバ等からなる光接続手段３３を備えて構成する。なお、ここに、N×１光スイッチ８Ｃ−ｕの入力ポートには、異なるN個の１×N光スイッチ８Ａ−ｖから１本ずつ選択された各スイッチ８Ａ−ｖにつき１本のポートを接続する。
【０１１３】
〔Ｇ〕その他
本発明によれば、上述した各実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
たとえば、上述の各実施形態においては、複数段積み重ねられて集積配置される単位となる波長選択光スイッチとしては、ポートとして、１つの第１ポートと２つの第２ポートを有する１×２（２×１）波長選択光スイッチとしているが、本発明によれば、３つ以上のＮ個の第２ポートを有する１×Ｎ（Ｎ×１）波長選択光スイッチについて複数段集積配置することとしてもよい。
【０１１４】
また、上述の各実施形態においては、この集積配置する段数として、第１，第２，第５実施形態における３段とする場合、第３，第４実施形態における２段とする場合、第６実施形態における６段とする場合について記載されているが、本発明によれば、少なくとも複数段であれば上記以外の段数の１×Ｎ波長選択光スイッチを積み重ねて集積配置することとしてもよく、このようにしても、第１実施形態の場合と同様に、第１，第３凸レンズの部品点数および分光部の規模を縮小させ、部品点数を少なくさせることができる。
【０１１５】
さらに、上述の各実施形態における集積配置される単位となる１×Ｎ波長選択光スイッチにおいては、波長毎にスイッチングがなされた光について、入力されたポートの通し番号以外の番号が付された出力ポートを通じて出力するようになっているが、本発明によれば、第１ポートと伝送路ファイバ１１との間に光サーキュレータ等の、光の入力方位により出力先方路を切り替え可能な素子を介装することとすれば、入力された光の入力ポートの通し番号と同一の通し番号の出力ポートを通じて出力させるようにすることも可能である。そして、このような１×Ｎ波長選択光スイッチを用いて第５，第６実施形態のごときＭ×Ｍ波長選択スイッチを構成することとすれば、前述の図２２と同様に、信号送出元のポートに信号を戻す経路を選択可能とするような、Ｍ×Ｍ波長波長選択光スイッチを構成することが可能である。
【０１１６】
更に本発明を、図２６に例示するように、Ｎ個の１×M光スイッチ７１−１〜７１−Ｎ、M個のＮ×１光スイッチ７２−１〜７２−Ｍとともに、１×M光スイッチ７１−１〜７１−ＮのM個のポートとN×1光スイッチ７２−１〜７２−ＭのN個のポートの間を接続するN×M個の光接続手段７３を有するN×M波長選択光スイッチとして動作しうる光スイッチ装置７０（図２はN=3、M=５の例）の製造に用いると、例えばN個の１×M波長選択光スイッチをコンパクトに集積化すること、更に、M個のN×1波長選択選択スイッチをコンパクトに集積することが可能になり、ひいてはN×M波長選択スイッチをコンパクトに構成することが可能になる。
【０１１７】
また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔Ｈ〕付記
（付記１）  第１ポートと、該第１ポートに並列配置されて該第１ポートと光接続可能なＮ（Ｎは複数）個の第２ポートと、波長毎に異なる方向であって前記の第１ポートと第２ポートとが配列された方向に、前記の第１ポート又は第２ポートから出力された光ビームを屈折させうる分光部と、該分光部にて波長毎に異なる方向に屈折した光ビームについて波長毎に設定された反射方向で反射しうる反射部と、をそなえ、該反射部で反射された前記波長毎の反射光ビームが、当該反射方向に対応付けられた位置に配置された第１又は第２ポートに入力されるように構成された光スイッチが、複数段積み重なるように集積配置されるとともに、
前記複数段集積配置された各光スイッチが該分光部を共有するように一体として構成され、
かつ、前記複数段集積配置された各光スイッチにおける各第１ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第１ポートから出力された複数の光ビームを、それぞれ、コリメート化された光ビームに変換して該分光部のほぼ同位置に出力しうる第１光制御部と、
前記集積された光スイッチのうち、特定の一つの光スイッチを構成する第１ポート及び第二ポートから出力され分光された光のうち、同じ波長の光を一点に集光しうる第２光制御部と、
iをＮ以下の正の整数として、前記複数積み重なるように集積配置された光スイッチのN個の第２ポートのi番目の積み重ねをi組目の第２ポートとするとき、i組目の第２ポートから出力され空間伝搬する複数の光ビームの経路上に一体として構成されて、上記複数の光スイッチの第２ポートから出力された光ビームを、それぞれ、コリメート化された複数の光ビームに変換して該分光部のほぼ同一位置に出力しうる第３光制御部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光スイッチ装置。
【０１１８】
（付記２）  前記の第１光制御部，第２光制御部および第３光制御部が、それぞれ凸レンズにより構成され、該分光部が平行平板状回折格子により構成されたことを特徴とする、付記１記載の光スイッチ装置。
（付記３）  該分光部をなす平行平板状回折格子が、透過型の平行平板状回折格子であることを特徴とする、付記２記載の光スイッチ装置。
【０１１９】
（付記４）  該分光部をなす平行平板状回折格子が、反射型の平行平板状回折格子であることを特徴とする、付記２記載の光スイッチ装置。
（付記５）  前記集積配置される単位となる各光スイッチは、前記第１ポートを入力ポートとし、前記複数の第２ポートを出力ポートとして構成することにより、第１ポートから入力された光ビームを波長毎に出力先として設定された第２ポートを通じて出力しうる１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成され、前記第１ポートを出力ポートとし、前記Ｎ個の第２ポートを入力ポートとして構成することにより、該Ｎ個の第２ポートから入力された光ビームについて波長毎に選択的に第１ポートを通じて出力しうるＮ入力１出力の波長選択光スイッチとして構成されたことを特徴とする、付記１記載の光スイッチ装置。
【０１２０】
（付記６）  前記集積配置されている複数の光スイッチをなす複数の第１ポートから出力または当該複数の第１ポートに入力される複数の光ビームが分光部におけるほぼ同一点を通過するように、かつ、前記集積配置されている複数の光スイッチをなす前記N組の第２ポートのうち、iをN以下の正の整数として、i組目の第２ポートに入力される又はi組目の第２ポートから出力される複数の光ビームが該分光部におけるほぼ同一点を通過するように、該第１〜第３光制御部が構成されたことを特徴とする、付記１記載の光スイッチ装置。
【０１２１】
（付記７）  前記の複数段集積された各光スイッチをなす第１ポートと光学的に接続され、光の物理状態に応じて光を分離又は合成する少なくとも１個の第１物理状態依存光分離／合成部と、
前記の複数段集積された各光スイッチをなす第２ポートのうち、該反射部での反射方向に対応付けられた位置ごとの第２ポートと光学的に接続され、光の物理状態に応じて光を分離又は合成する複数の第２物理状態依存光分離／合成部と、をそなえ、
該第１物理状態依存光分離／合成部で分離される光は互いに異なる第１ポートを通じて該第１光制御部に出力されるとともに、該第２ポートから該第２物理状態依存光分離／合成部へ出力される光は、当該第２物理状態依存光分離／合成部で合成されるように構成される一方、
該第２物理状態依存光分離／合成部で分離される光は互いに異なる第２ポートを通じて該第３光制御部に出力されるとともに、該第１ポートから該第１物理状態依存光分離／合成部へ出力される光は当該第１物理状態依存光分離／合成部で合成されるように構成されたことを特徴とする、付記１記載の光スイッチ装置。
【０１２２】
（付記８）  上記の第１，第２物理状態依存光分離／合成部が、光導波路デバイスにより構成されたことを特徴とする、付記７記載の光スイッチ装置。
（付記９）  上記の第１，第２物理状態依存光分離／合成部が、波長に応じて光を分離／合成しうるように構成されたことを特徴とする、付記７又は８記載の光スイッチ装置。
【０１２３】
（付記１０）  上記の第１物理状態依存光分離／合成部にて分離された光が、前記光学的に接続されている該第１ポートに一定の光波長間隔で順番に振り分けられるように構成される一方、
上記の第２物理状態依存光分離／合成部にて分離された光が、前記光学的に接続されている該第２ポートに一定の光波長間隔で順番に振り分けられるように構成されたことを特徴とする、付記９記載の光スイッチ装置。
【０１２４】
（付記１１）  上記の第１，第２物理状態依存光分離／合成部が、偏波成分に応じて光を分離／合成しうるように構成されたことを特徴とする、付記７又は８記載の光スイッチ装置。
（付記１２）  前記光スイッチがＭ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置されるとともに、Ｍ個のN入力合波器がそなえられ、
該Ｍ個の光スイッチを、１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチとして構成し、かつ、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の該N入力合波器とを１組とするＭ組のスイッチ・合波器組をそなえ、
特定のスイッチ・合波器組に含まれる前記N入力合波器のN個の入力と、特定のスイッチ・合波器組以外のＮ組のスイッチ・合波器組に含まれるN個の光スイッチのうちの１個の光スイッチから１個ずつの第２ポートを選択して得られるＮ個の第２ポートとを、各々１対１に接続する光接続手段をそなえて構成されたことを特徴とする、付記２記載の光スイッチ装置。
【０１２５】
（付記１３）  該光スイッチが２×Ｍ（Ｍ＝Ｎ＋１）個積み重なるように集積配置され、
該２×Ｍ個の光スイッチを、１個の前記１入力Ｎ出力の波長選択光スイッチと１個の前記Ｎ入力１出力の波長選択光スイッチを１組とする、Ｍ組のスイッチ組とし、
特定のスイッチ組に含まれる前記Ｎ入力１出力波長選択光スイッチのN個の入力と、特定のスイッチ組以外のＮ組のスイッチ組に含まれるN個の１入力Ｎ出力波長選択光スイッチのうちの１個の波長選択光スイッチから１個ずつの第２ポートを選択して得られるＮ個の第２ポートとを、各々１対１に接続する光接続手段をそなえて構成されたことを特徴とする、付記２記載の光スイッチ装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光スイッチ装置を構成する１×２（２×１）波長選択光スイッチを示す模式的斜視図である。
【図３】図２３に示す１×Ｎ波長選択光スイッチの構成単位となる１×２波長選択光スイッチを示す模式的斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光スイッチ装置の要部にかかるＭＥＭＳミラーアレイを示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＭＥＭＳミラーアレイの要部の一例を示す模式的分解斜視図である。
【図６】第１実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的正視図である。
【図７】図２に示す波長選択光スイッチを寄せ集めて光スイッチ装置を構成する例を示す模式的斜視図である。
【図８】図７に示す光スイッチ装置についての模式的正視図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的上視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における第１，第２物理状態依存光合成／分離部を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態におけるＭＥＭＳミラーアレイの要部の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における第１，第２物理状態依存光合成／分離部を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図１５】本発明の第４実施形態における第１，第２物理状態依存光合成／分離部を示す図である。
【図１６】本発明の第４実施形態における第１，第２物理状態依存光合成／分離部を示す図である。
【図１７】本発明の第５実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図１８】本発明の第５実施形態にかかる光スイッチ装置を示す図である。
【図１９】本発明の第６実施形態にかかる光スイッチ装置を示す模式的斜視図である。
【図２０】本発明の第６実施形態にかかる光スイッチ装置を示す図である。
【図２１】一般的なＭ×Ｍ（Ｍ＝３）波長選択光スイッチの例を示す図である。
【図２２】一般的なＭ×Ｍ（Ｍ＝４）波長選択光スイッチの例を示す図である。
【図２３】従来技術を示す図である。
【図２４】本発明の第５実施形態の変形例にかかる光スイッチ装置を示す図である。
【図２５】本発明の第６実施形態の変形例にかかる光スイッチ装置を示す図である。
【図２６】N×M光スイッチの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１−１〜１−６    第１ポート
２，２−１〜２−３，３´４，４−１〜４−３，６−１，６−２，６−１１〜６−１３，６−２１〜６−２３  凸レンズ
２Ａ，２Ｃ，２Ｅ    第１凸レンズ（第１光制御部）
３，３´，３Ａ〜３Ｃ，３Ｅ    分光部
４，４Ａ，４Ｃ，４−１，４−２    第２凸レンズ（第２光制御部）
５Ａ，５Ｃ，５Ｄ    ＭＥＭＳミラーアレイ
５，５´，５−１〜５−３，５Ｃ−１，５Ｃ−２    反射部
５ａ    ミラー
５ｂ    制御電極
５ｃ    支持突起
５ｄ    ガラス基板
５ｅ    ヒンジ部
５ｆ回転部
５ｇ    シリコン基板
５ｈ    金メッキ部
５ｉ    部材が除去された部分
６Ａ−１，６Ａ−２，６Ｃ−１，６Ｃ−２，６Ｅ−１，６Ｅ−２    第３凸レンズ（第３光制御部）
７−１１〜７−１６，７−２１〜７−２６    第２ポート
８，８−１〜８−６，１２０´    １×２（２×１）波長選択光スイッチ
８Ａ−１〜８Ａ−Ｍ，８Ｃ−１〜８Ｃ−Ｍ    １×Ｎ波長選択光スイッチ
８Ｂ−１〜８Ｂ−Ｍ    Ｎ入力１出力合波器
１０，１０´，２０，３０，４０，５０，５０Ａ，６０，６０Ａ，７０    光スイッチ装置
１１    伝送路ファイバ
３１，４１    第１物理状態依存光分離／合成部
３１ａ〜３１ｃ，３２ａ〜３２ｆ，４１ａ〜４１ｃ，４２ａ〜４２ｆ  ポート
３２−１，３２−２，４２−１，４２−２    第２物理状態依存光分離／合成部
３３，３３−１〜３３−６，７３    光接続手段
３４，４４    光導波路デバイス
３５    ３ｄＢカプラ
３６−１，３６−２    光路
４５    交差型導波路
５１〜５３    ３ｄＢカプラ
５１ａ〜５３ａ    入力ポート
５１ｂ〜５３ｂ    出力ポート
５４    制御装置
１００    ３×３波長選択光スイッチ
１０１〜１０３    １×N波長選択光スイッチ
１０４〜１０６    Ｎ×１波長選択光スイッチ
１０７−１〜１０７−３    ポート
１１０    ４×４波長選択光スイッチ
１１１〜１１４    １×４波長選択光スイッチ
１１５〜１１８    ４×１波長選択光スイッチ
１１９−１〜１１９−４    ポート
１２０    １×Ｎ（Ｎ×１）波長選択光スイッチ
１２１（１２１−１，１２１−２，．．．，１２１−Ｎ）    ポート
１２２（１２２−１，１２２−２，．．．，１２２−Ｎ）    第１のレンズ
１２３    回折格子
１２４    第２のレンズ
１２５    可動微小ミラー
【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】
2006106633.tif 000008
【図６】
2006106633.tif 000009
【図７】
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【図８】
2006106633.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2006106633.tif 000013
【図１１】
2006106633.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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