(57)【要約】【課題】  光スイッチにおいて、すべての光ファイバを同一方向から引き出せるようにする。【解決手段】  光ファイバ３０ａ〜３０ｄは、平行に配列される。可動ミラー２６が空間３７の外にある場合には、入力用光ファイバ３０ａ（又は３０ｄ）から出射した光は、レンズ３３ａ（又はレンズ３３ｂ）で方向を曲げられた後、固定ミラー２５で反射され、レンズ３３ｂ（又は３３ａ）で集光されて出力用光ファイバ３３ｃ（又は３３ｂ）に結合される。可動ミラー２６が空間３７内にある場合には、入力用光ファイバ３０ａ（又は３０ｄ）から出射した光は、レンズ３３ａ（又はレンズ３３ｂ）で方向を曲げられた後、固定ミラー２５で反射され、さらに固定ミラー２５で反射され、再度固定ミラー２５で反射され、レンズ３３ａ（又は３３ｂ）で集光されて出力用光ファイバ３３ｂ（又は３３ｃ）に結合される。【選択図】      図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上において互いに平行に配置された、合計で３本以上の光入力部及び光出力部を備え、互いに光を伝送する光入力部と光出力部の光結合の組み合わせを変更することによって光路切換えを行なう光スイッチであって、
前記平面に垂直な方向から見て互いに直交するように配置された２つの反射面を有し、前記光入力部及び光出力部に対向する位置に配置された固定ミラーと、
前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射して前記光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段と、
を備えた光スイッチ。
【請求項２】
前記光路切換手段は、光を反射させることによって光出力部への戻り先を切り替えるものであることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記光路切換手段が機能していないとき、前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射し前記光出力部に入射する主軸光線の光路が交差していることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記光路切換手段は、両面が光反射面となった可動ミラーと、前記可動ミラーを前記主軸光線の光路の交差位置に出し入れするためのアクチュエータとからなることを特徴とする、請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記光路切換手段は、前記主軸光線の光路の交差位置に配置された、光の透過と反射を切り換えることができる光学機能素子であることを特徴とする、請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記光入力部及び前記光出力部の端面に対向させてレンズを設け、当該レンズの光軸と前記光入力部及び前記光出力部の端部の光軸とが一致しないようにしたことを特徴とする、請求項３に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光入力部（例えば、入力用光ファイバ）と光出力部（例えば、出力用光ファイバ）との結合関係を切り換えるための光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（ａ）は従来例の光スイッチの構造を示す断面図、図１（ｂ）、（ｃ）は従来例の光スイッチにおいて光路を切り換える様子を示す一部破断した平面図である（特許文献１）。図１（ａ）に示すように、この光スイッチ１１は、フェルール１２により位置決めされた２組の光ファイバ１３ａ、１３ｂ及び１３ｃ、１３ｄと２組のレンズ１４によって構成されている。フェルール１２は２芯フェルールとなっていて、一方のフェルール１２は入力用の光ファイバ１３ａと出力用の光ファイバ１３ｂを互いに平行となるように一定間隔をあけて位置決めし、他方のフェルール１２は入力用の光ファイバ１３ｃと出力用の光ファイバ１３ｄを互いに平行となるように一定間隔をあけて位置決めしている。光ファイバ１３ａ〜１３ｄの端面に対向する位置には、それぞれ屈折率分布型のレンズ１４が配置されている。両レンズ１４は互いに間隙を隔てて対向しており、両レンズ１４間の間隙には両面反射ミラー１５が出し入れ自在に設けられている。
【０００３】
しかして、図１（ａ）に示すように、一方の入力用光ファイバ１３ａから出射された光は、レンズ１４の光軸から外れた位置に入射し、光束の中心方向をレンズ１４の光軸方向へ曲げられると共に、ほぼ平行光となって一方のレンズ１４から出射される。レンズ１４間の間隙に障害物がない場合には、一方のレンズ１４から出射した光は、直ちに他方のレンズ１４に入射し、そのレンズ１４で集光されて他方の出力用光ファイバ１３ｄに入射する。同様にして、他方の入力用光ファイバ１３ｃから出射された光も、２つのレンズ１４を通過して一方の出力用光ファイバ１３ｂに入射する。
【０００４】
従って、図１（ｂ）に示すように、両面反射ミラー１５がレンズ１４間の間隙から外に出ている場合には、入力用の光ファイバ１３ａと出力用の光ファイバ１３ｄとが結合し、入力用の光ファイバ１３ｃと出力用の光ファイバ１３ｂとが結合する。よって、この場合には、対角方向どうしの光ファイバ１３ａ〜１３ｄが結合する。
【０００５】
これに対し、図１（ｃ）に示すように、レンズ１４間の間隙に、レンズ１４の端面と平行となるようにして両面反射ミラー１５が挿入されると、一方の入力用光ファイバ１３ａから出射されてレンズ１４から出た光は、両面反射ミラー１５で反射されることによって元のレンズ１４内に戻り、出力用の光ファイバ１３ｂに結合する。同様に、他方の入力用光ファイバ１３ｃから出射された光は、レンズ１４から出て両面反射ミラー１５で反射され、再び元のレンズ１４内に戻って出力用の光ファイバ１３ｄに結合する。よって、この場合には同じフェルール１２内の光ファイバ１３ａ〜１３ｄどうしが結合する。
【０００６】
図１に示した従来の光スイッチでは、上記のようにしてレンズ１４間に両面反射ミラー１５を出し入れすることにより、４本の光ファイバ１３ａ〜１３ｄの光路を切り換えることができるようになっており、２×２光スイッチとなっている。
【０００７】
しかしながら、従来例のような構造の光スイッチでは、フェルール１２に保持された２組の光ファイバが、２つのレンズ１４と両面反射ミラー１５を挟んで対向するので、光スイッチの両端から光ファイバが出ることになる。そのため、装置に光スイッチを組み込む際の実装面積が増大したり、光ファイバの取り扱いが複雑になるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２３７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、すべての光ファイバを同一方向から引き出せるようにした光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる光スイッチは、同一平面上において互いに平行に配置された、合計で３本以上の光入力部及び光出力部を備え、互いに光を伝送する光入力部と光出力部の光結合の組み合わせを変更することによって光路切換えを行なう光スイッチであって、前記平面に垂直な方向から見て互いに直交するように配置された２つの反射面を有し、前記光入力部及び光出力部に対向する位置に配置された固定ミラーと、前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射して前記光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段とを備えたことを特徴としている。ここで、光入力部及び光出力部とは、光ファイバや光導波路等のように光を伝送するものであればよい。
【００１１】
本発明にかかる光スイッチにあっては、直交するように配置された２つの反射面を有する固定ミラーを光入力部及び光出力部に対向する位置に配置しているので、光入力部から出射された光を固定ミラーで回帰反射させることができる。よって、すべての光入力部と光出力部を光スイッチの一方の側に設けることができる。また、光入力部から出射され固定ミラーで反射して光出力部へ入射する光の、光出力部への戻り先を切り換えるための光路切換手段を備えているので、光路切換手段によって各光入力部と結合される光出力部を切り替えることができる。
【００１２】
本発明の光スイッチにあっては、一方の側に光入力部と光出力部を平行にまとめられるので、光入力部と光出力部をアレイ化することができて光入力部及び光出力部の取り扱いが容易になる。また、光入力部と光出力部を光スイッチの一方にまとめることにより、光スイッチの実装面積も小さくすることができる。
【００１３】
本発明にかかる光スイッチの一実施態様における前記光路切換手段は、光を反射させることによって光出力部への戻り先を切り替えるものである。かかる実施態様によれば、光入力部から出射された光を光路切換手段により反射させることによって光路を切り替えることができるので、簡単な構造の光スイッチが得られる。
【００１４】
本発明にかかる光スイッチの別な実施態様においては、前記光路切換手段が機能していないとき、前記光入力部から出射され前記固定ミラーで反射し前記光出力部に入射する主軸光線の光路が交差していることを特徴としている。ここで、主軸光線とは、光入力部の端面から光入力部の光軸方向（軸心方向）と平行に出射される光線や、光出力部の端面に向けて光出力部の光軸方向（軸心方向）と平行に入射する光線をいう。かかる実施態様によれば、主軸光線の光路が交差しているので、この交差箇所で光路切換手段により光を反射させることにより容易に光路を入れ替えることができる。
【００１５】
上記交差箇所で光を反射させて光路を切り替える方法としては、前記光路切換手段を、両面が光反射面となった可動ミラーと、前記可動ミラーを前記主軸光線の光路の交差位置に出し入れするためのアクチュエータとで構成すればよい。可動ミラーを光路に挿入すれば、可動ミラーが光路から外れている場合と光路を入れ替えることができるからである。
【００１６】
あるいは、前記光路切換手段を、前記主軸光線の光路の交差位置に配置された、光の透過と反射を切り換えることができる光学機能素子で構成してもよい。この場合には、光学機能素子を光の反射する状態に切り替えることにより、光学素子が光を透過させる状態となっているときと光路を入れ替えることができる。なお、このような光学機能素子としては、電気光学効果や磁気光学効果、熱光学効果などを利用したものがある。
【００１７】
本発明にかかる光スイッチのさらに別な実施態様においては、前記光入力部及び前記光出力部の端面に対向させてレンズを設け、当該レンズの光軸と前記光入力部及び前記光出力部の端部の光軸とが一致しないようにしている。かかる実施態様によれば、レンズの光軸と光入力部及び光出力部の端部の光軸とが一致していないので、光入力部から真っ直ぐに出射された光はレンズによって斜めに曲げられる。また、光出力部に向けて斜めに進んでくる光をレンズで曲げて光出力部と平行に戻すことができる。よって、レンズで光を曲げることにより、主軸光線の光路を交差させることが可能になる。しかも、レンズを利用することで、光入力部から出射された光を集光又は平行光化するためのレンズを兼ねることができ、部品点数を増加させることなく主軸光線の光路を曲げることができる。
【００１８】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものでなく、適宜設計変更可能であることはいうまでもない。
【実施例１】
【００２０】
図２は本発明の実施例１による光スイッチ２１の外観斜視図、図３及び図４はその平面図及び側面図である。この光スイッチ２１においては、長方形平板状をした基台２２の上面に、光ファイバアレイ２３、光ファイバアレイ固定部２４、固定ミラー２５、可動ミラー２６、可動ミラー駆動用のアクチュエータ２７を設けている。図５及び図６は基台２２の上面から光ファイバアレイ２３と固定ミラー２５とを除いた状態を示す斜視図及び側面図である。図７及び図８は光ファイバアレイ２３及び固定ミラー２５の斜視図及び平面図である。
【００２１】
基台２２は絶縁材料によって形成されており、図５に示すように、その上面の片側にはアクチュエータ２７が固定されており、基台２２の下面からはアクチュエータ２７の端子２８が突出している。このアクチュエータ２７は、電磁リレーなどにも用いられているものであり、電磁石（図示せず）が内部に内蔵され、中央部を揺動自在に指示された可動片２７ａの下面に永久磁石（図示せず）が固着され、可動片２７ａの上面に駆動桿２９が設けられている。オン側の端子２８に通電して電磁石を励磁すると、可動片２７ａの先端部が電磁石に吸着され、駆動桿２９が水平に倒され、電磁石の電流遮断後もそのままの状態で自己保持される。また、オフ側の端子２８に通電すると、可動片２７ａの基部が電磁石に吸着され、駆動桿２９の先端側が上に上がり、電流遮断後もそのままの状態で自己保持される。
【００２２】
可動ミラー２６は、両面が鏡面となった両面ミラーである。図６に示すように、可動ミラー２６は、アクチュエータ２７の駆動桿２９の先端に固定されており、駆動桿２９の先端部下面よりも下方に飛び出ている。また、可動ミラー２６は、駆動桿２９の長さ方向と平行な向きで、垂直に取り付けられている。従って、可動ミラー２６は、アクチュエータ２７を駆動することによって上下に昇降する。
【００２３】
光ファイバアレイ２３においては、図７及び図８に示すように、複数本の光ファイバ８ａ〜８ｅの先端部を一定ピッチで平行に揃えてガラス製又は樹脂製の保持ブロック３１で一体化したものである。この実施例では、８本の光ファイバを２５０μｍのピッチで平行に保持した市販品の光ファイバアレイ２３を示しているが、２×２光スイッチでは、使用するのは４本の光ファイバであるので、８本の光ファイバのうち両端の各２本ずつの光ファイバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのみを使用している。残り４本の光ファイバ３０ｅはカットしてもよく、そのまま残しておいてもよい。あるいは、２本の光ファイバ３０ａ、３０ｂと２本の光ファイバ３０ｃ、３０ｄを所定の距離をおいて保持ブロック３１に保持させたものを特別に製作してもよい。この実施例では、光ファイバ３０ａ、３０ｄが入力用光ファイバ（光入力部）となっており、光ファイバ３０ｂ、３０ｃが出力用光ファイバ（光出力部）となっている。
【００２４】
保持ブロック３１の前面には、レンズアレイ基板３２が取り付けられている。レンズアレイ基板３２には、一方の端の２本の光ファイバ３０ａ、３０ｂに対向する位置に球面レンズ又は非球面レンズ等の円形のレンズ３３ａが設けられており、他方の端の光ファイバ３０ｃ、３０ｄに対向する位置にも球面レンズ又は非球面レンズ等の円形のレンズ３３ｂが設けられている。
【００２５】
固定ミラー２５は、図７及び図８に示すように、斜面の傾斜角が４５度の角度をなす略直角二等辺三角形柱状をした三角ブロック３４を２つ、ベース３５の背面に固着させ、三角ブロック３４の斜面どうしが対向して互いに９０度の角度をなすようにしたものである。また、三角ブロック３４の斜面には、金属薄膜を蒸着させるなどしてそれぞれ鏡面の反射面３６ａ、３６ｂが形成されている。
【００２６】
固定ミラー２５は、接着剤等により光ファイバアレイ２３の前面すなわちレンズアレイ基板３２の前面に一体に取り付けられており、光ファイバアレイ２３と固定ミラー２５との間には三角形状の空間３７が形成されている。固定ミラー２５を光ファイバアレイ２３の前面に取り付けた状態では、光ファイバ３０ａ、３０ｂ及びレンズ３３ａの前方に反射面３６ａが対向しており、反射面３６ａは光ファイバ３０ａ、３０ｂの光軸方向に対して４５度の角度で傾いている。同様に、光ファイバ３０ｃ、３０ｄ及びレンズ３３ｂの前方に反射面３６ｂが対向しており、反射面３６ｂは光ファイバ３０ｃ、３０ｄの光軸方向に対して４５度の角度で傾いている。
【００２７】
図４及び図５に示すように、基台２２の上面の、アクチュエータ２７に隣接する位置には、矩形板状をした光ファイバアレイ固定部２４が突設されている。光ファイバアレイ２３は、光ファイバアレイ固定部２４の上に載置され、可動ミラー２６と所定の位置関係となるように位置合わせした後、図１〜３に示すように、紫外線硬化型樹脂のような即乾性の接着剤で下面を光ファイバアレイ固定部２４に固定される。
【００２８】
図９は光スイッチ２１における光学的な配置を示す説明図である。図９においては、光ファイバ３０ａ〜３０ｄから入出射される光のうち各光ファイバ３０ａ〜３０ｄの端部の光軸方向（軸心方向）と平行に入出射される主軸光線の光路を矢印で表わしている。また、不要な光ファイバ３０ｅは図示を省略している（以下同様）。符号３８は、光ファイバ３０ａ〜３０ｄの端部の光軸方向を含む平面に垂直で、光ファイバ３０ａ〜３０ｄの端部の光軸方向と平行で、光ファイバ３０ａ〜３０ｄの中央を通る仮想的な平面を表わしている。固定ミラー２５は、その反射面３６ａ、３６ｂが平面３８に関して互いに面対称となるように配置されており、各反射面３６ａ、３６ｂは平面３８と４５度の角度をなしている。
【００２９】
レンズ３３ａは、その光軸（図９において１点鎖線で示す。）が光ファイバ３０ａ、３０ｂの中央を平行に通過する直線と一致するように配置されている。また、レンズ３３ａは、レンズ３３ａに平行光束が入射したと考えた場合、反射面３６ａに関する平面３８の鏡像３８ａの上に焦点を結ぶように配置されている。言い換えると、レンズ３３ａの主面と鏡像３８ａとの距離が、レンズ３３ａの焦点距離に等しくなっている。同様に、レンズ３３ｂは、その光軸が光ファイバ３０ａ、３０ｂの中央を平行に通過する直線と一致するように配置されている。また、レンズ３３ｂは、レンズ３３ｂに平行光束が入射した場合、反射面３６ｂに関する平面３８の鏡像３８ｂの上に焦点を結ぶように配置されている。言い換えると、レンズ３３ｂの主面と鏡像３８ｂとの距離が、レンズ３３ｂの焦点距離に等しくなっている。また、可動ミラー２６は、光ファイバアレイ２３と固定ミラー２５の間の空間３７に挿入されたときには、平面３８と一致する。
【００３０】
従って、光ファイバ３０ａから出射され、固定ミラー２５の反射面３６ａ、３６ｂで反射されて光ファイバ３０ｃに入射する主軸光線の光路と、光ファイバ３０ｄから出射され、固定ミラー２５の反射面３６ｂ、３６ａで反射されて光ファイバ３０ｂに入射する主軸光線の光路とは、平面３８の位置で交差する。
【００３１】
図１０及び図１１は光スイッチ２１の動作を説明する図であって、図１０は可動ミラー２６が上昇していて空間３７の外に出ている場合の光の挙動を表わし、図１１は可動ミラー２６が下降して空間３７内に挿入されている場合の光の挙動を表わしている。ここで、各光ファイバ３０ａ〜３０ｄと各レンズ３３ａ、３３ｂとの、光ファイバ３０ａ〜３０ｄの端部の光軸方向に沿った距離は、レンズ３３ａ、３３ｂの焦点距離に等しくなっている。
【００３２】
図１０に示すように可動ミラー２６が空間３７の外にある場合には、入力用の光ファイバ３０ａのコアから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１０において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、反射面３６ａ及び３６ｂで２回反射した後、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００３３】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１０において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、反射面３６ｂ及び３６ａで２回反射した後、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｂに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｂのコア端面に集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００３４】
図１１に示すように可動ミラー２６が空間３７内にある場合には、入力用の光ファイバ３０ａから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１１において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、反射面３６ａで反射された後、可動ミラー２６で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面３６ａで反射されてレンズ３３ａに入射する。レンズ３３ａを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｂの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｂのコアに集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００３５】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１１において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、反射面３６ｂで反射された後、可動ミラー２６で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面３６ｂで反射されてレンズ３３ｂに入射する。レンズ３３ｂを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００３６】
よって、この実施例にあっては、アクチュエータ２７で可動ミラー２６を上昇させて空間３７外に出している場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合される。また、アクチュエータ２７で可動ミラー２６を下降させて空間３７内に挿入している場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合される。
【００３７】
しかも、このような光スイッチ２１にあっては、すべての光ファイバ３０ａ〜３０ｅが同じ方向に位置しているので、多数の光スイッチ２１が交換機のような装置に組み込まれている場合、装置の一方の側のみからそれぞれの光スイッチ２１や光ファイバ３０ａ〜３０ｅの点検を行なうことができ、取り扱いが容易になる。また、光ファイバ３０ａ〜３０ｅの配線スペースが片側にだけあればよいので、装置内における光スイッチ２１の実装面積も小さくなる。
【００３８】
この光スイッチ２１の組み立て時における調芯作業も２回の作業に分けて行なうことができるので、調芯作業が容易になる。すなわち、まず固定ミラー２５を光ファイバアレイ２３の前面に取り付ける際には、入力用の光ファイバ３０ａ、３０ｄから光を出射させ、出力用の光ファイバ３０ｃ、３０ｂに入射した光を光ファイバ３０ｃ、３０ｂの他端でモニターし、その受光量が最大となるように固定ミラー２５を動かして受光量最大となった位置で固定ミラー２５を光ファイバアレイ２３に接着固定する。この結果、図１０の状態となるように光ファイバ３０ａ〜３０ｅと反射面３６ａ、３６ｂとが位置調整される。
【００３９】
ついで、固定ミラー２５を取り付けられた光ファイバアレイ２３を、接着剤を塗布された光ファイバアレイ固定部２４の上に置き、可動ミラー２６を空間３７内に下降させる。そして、入力用の光ファイバ３０ａ、３０ｄから光を出射させ、出力用の光ファイバ３０ｂ、３０ｃに入射した光を光ファイバ３０ｂ、３０ｃの他端でモニターし、その受光量が最大となるように光ファイバアレイ２３を動かして受光量最大となった位置で光ファイバアレイ２３を光ファイバアレイ固定部２４に接着固定する。この結果、図１１の状態となるように光ファイバ３０ａ〜３０ｅ及び反射面３６ａ、３６ｂと、可動ミラー２６とが位置調整される。
【００４０】
前者の調整作業は可動ミラー２６の位置を考慮することなく調整でき、後者の調整は光ファイバアレイ２３と固定ミラー２５の位置関係が固定された後の調整であるから、調芯作業を２回に分けて行なうことにより、光スイッチ２１の組み立て時の調芯作業を容易にすることができる。
【００４１】
さらに、光ファイバを光ファイバアレイ２３としてアレイ化することで、光ファイバと固定ミラーや可動ミラー等との調芯作業を一括して行なうことができる。
【００４２】
なお、上記実施例では、入力用の光ファイバ３０ａ、３０ｄのコア端面から出射された光束をレンズ３３ａ、３３ｂで平行光束に変換させるようにしたが、入力用の光ファイバ３０ａ、３０ｄのコアから出射された平行光束をレンズ３３ａ、３３ｂにより平面３８において収束させるようにしてもよい。
【実施例２】
【００４３】
図１２は本発明の実施例２による光スイッチ４１の外観斜視図、図１３及び図１４その平面図及び側面図である。この光スイッチ４１においては、固定ミラー２５は、光ファイバアレイ２３に取り付けられておらず、そのベース３５を基台２２の上面又はアクチュエータ２７の前面に固定されている。固定ミラー２５と光ファイバアレイ２３とは離間しており、可動ミラー２６は固定ミラー２５の前方で昇降させられるようになっている。これ以外の点については実施例１と同様である。特に、光スイッチ４１の切り替え動作は、図１０及び図１１により説明した実施例１の切り替え動作と同じである。
【実施例３】
【００４４】
図１５及び図１６は本発明の実施例３における光スイッチ４２の要部を示す平面図である。実施例３においては、可動ミラーに代えて、光を透過させる状態と光を反射させる状態とに切り換えることができる光学機能素子５１を用いている。このような光学機能素子５１としては、電気光学効果を利用したもの、磁気光学効果を利用したもの、熱光学効果を利用したものなどがある。電気光学効果を利用した光学機能素子５１としては、例えばＫＴＮ（ＫＴａＸＮｂ１−ＸＯ３（ｘ＝０.１〜０.９））、ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの電気光学効果により屈折率が変化する電気光学薄膜を用いたものがある。
【００４５】
この光学機能素子５１は、光を反射させる状態のときの反射面が前記平面３８の位置に一致するようにして設置される。光学機能素子５１は、光を透過させる状態と光を反射させる状態とに切り替わるようになっており、例えば直流電源５７をオン、オフすることによって状態を変化させることができる。
【００４６】
しかして、図１５に示すように、光学機能素子５１が光を透過させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａのコアから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１５において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、反射面３６ａで反射された後、光学機能素子５１を透過し、さらに反射面３６ｂで反射され、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００４７】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１５において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、反射面３６ｂで反射された後、光学機能素子５１を透過し、さらに反射面３６ａで反射され、元の方向に戻る。元の方向へ回帰反射した平行光束は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｂに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｂのコア端面に集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００４８】
また、図１６に示すように光学機能素子５１が光を反射する状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１６において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、反射面３６ａで反射された後、光学機能素子５１で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面３６ａで反射されてレンズ３３ａに入射する。レンズ３３ａを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｂの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｂのコアに集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００４９】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１６において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、反射面３６ｂで反射された後、光学機能素子５１で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向へ戻った平行光束は、再び反射面３６ｂで反射されてレンズ３３ｂに入射する。レンズ３３ｂを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００５０】
よって、この実施例にあっては、光学機能素子５１が透過状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合される。また、光学機能素子５１が反射状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合される。
【実施例４】
【００５１】
図１７及び図１８は本発明の実施例４における光スイッチ４３の要部を示す平面図である。実施例４においては、固定ミラー２５としてプリズムを用い、プリズムの界面（反射面３６ａ、３６ｂ）で光を全反射させるようにしたものである。
【００５２】
図１９は実施例４で用いられる固定ミラー２５の構造を示す斜視図である。固定ミラー２５は直角二等辺三角形柱状をした三角プリズム６１によって形成されており、９０度の角部を挟む平面がそれぞれ反射面３６ａ、３６ｂとなっている。固定ミラー２５である三角プリズム６１内には、光学機能素子５１が内蔵されている。光学機能素子５１は、反射面３６ａ、３６ｂと４５度の角度をなすようにして、９０度の角部と当該角部に対向する斜面との間に延びている。そして、一体化された固定ミラー２５及び光学機能素子５１は、図１７及び図１８に示すように、光学機能素子５１が前記平面３８の位置に一致するようにして設置される。
【００５３】
図２０（ａ）（ｂ）は上記固定ミラー２５の製造方法の一例を説明する図である。まず図２０（ａ）に示すように、上記三角プリズム６１の１／２の大きさを有する直角二等辺三角形柱状をした小さな三角プリズム６２を２つ用意する。そして、一方の三角プリズム６２の９０度の角部に隣接する面に、透明な接着用樹脂を用いて光学機能素子５１の一方の面を接着する。ついで、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、光学機能素子５１の他方の面に、透明な接着用樹脂を用いて、他方の三角プリズム６２の９０度の角部に隣接する面を接着する。この結果、２つの小さな三角プリズム６２によって大きな三角プリズム６１が形成されると共に、三角プリズム６１内に光学機能素子５１が内蔵される。
【００５４】
しかして、実施例４にあっては、図１７に示すように光学機能素子５１が光を透過させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａのコアから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１７において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、三角プリズム６１内に入射し、反射面３６ａで全反射された後、光学機能素子５１を透過し、さらに反射面３６ｂで全反射され、元の方向に戻る。元の方向へ回帰反射した平行光束は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００５５】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１７において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、三角プリズム６１内に入射して反射面３６ｂで全反射された後、光学機能素子５１を透過し、さらに反射面３６ａで全反射され、元の方向に戻る。元の方向に回帰反射した平行光束は、レンズ３３ａの光軸から外れた位置に入射し、光束の進む方向を出力用の光ファイバ３０ｂに平行な方向へ曲げられ、光ファイバ３０ｂのコア端面に集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００５６】
また、図１８に示すように光学機能素子５１が光を反射させる状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１８において実線矢印で示す。）は、レンズ３３ａで光の進む方向を斜めに曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ａを通過した平行光束は、三角プリズム６１内に入射して反射面３６ａで全反射された後、光学機能素子５１で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向に戻った平行光束は、再び反射面３６ａで全反射されてレンズ３３ａに入射する。レンズ３３ａを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｂの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｂのコアに集光されて光ファイバ３０ｂに入射する。
【００５７】
一方、入力用の光ファイバ３０ｄから出射された光束（この光束の主軸光線の光路を図１８において破線矢印で示す。）は、レンズ３３ｂで光束の進む方向を曲げられると共に平行光束に変換される。レンズ３３ｂを通過した平行光束は、三角プリズム６１内に入射し、反射面３６ｂで反射された後、光学機能素子５１で反射されることによって元の方向へ戻る。元の方向に戻った光束は、再び反射面３６ｂで全反射されてレンズ３３ｂに入射する。レンズ３３ｂを通過した光は、出力用の光ファイバ３０ｃの光軸と平行な方向へ光束の進む方向を曲げられ、光ファイバ３０ｃのコア端面に集光され、光ファイバ３０ｃに入射する。
【００５８】
よって、この実施例にあっては、光学機能素子５１が透過状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合される。また、光学機能素子５１が反射状態となっている場合には、入力用の光ファイバ３０ａと出力用の光ファイバ３０ｂとが結合され、かつ、入力用の光ファイバ３０ｄと出力用の光ファイバ３０ｃとが結合される。
【００５９】
なお、図示しないが、三角プリズム６２の間に光学機能素子５１を挟み込む代わりに、２つの三角プリズム６２の間に隙間を設けておき、この隙間に両面が鏡面となった可動ミラー２６を出し入れするようにしてもよい。
【００６０】
なお、上記各実施例では、４本の光ファイバの結合関係を切り替えるようにしたが、光ファイバの本数は３本であってもよい。例えば、上記いずれかの実施例において入力用光ファイバ又は出力用光ファイバを１本だけ省略して光ファイバを３本にすれば、出力先又は入力元を切り替え可能な１×２光スイッチとして用いることができる。また、本発明の光スイッチの構成から明らかなように、光ファイバを５本以上にしてもよい。
【００６１】
また、上記各実施例では、固定ミラー２５は、反射面３６ａ、３６ｂが平面３８と４５度の角度をなすように配置されていたが、固定ミラー５１は光ファイバ３０ａ〜３０ｄの配置されている平面に垂直な軸の回りに傾いていてもよい。固定ミラー５１が傾いていても、出力用の光ファイバに戻る主軸光線の方向は入力用光ファイバから出射される主軸光線の方向と平行となり、実施例１〜４では、主軸光線の光路が交差していれば、そこで光を反射させることにより光路を入れ替えることができるからである。また、実施例５では、主軸光線の光路が逆向きで平行となっていれば、そこで光を回帰反射させることにより光路を入れ替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）は従来例の光スイッチの構造を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は従来例の光スイッチにおいて光路を切り換える様子を示す一部破断した平面図である。
【図２】本発明の実施例１による光スイッチの外観斜視図である。
【図３】実施例１による光スイッチの平面図である。
【図４】実施例１による光スイッチの側面図である。
【図５】実施例１の光スイッチにおいて、基台の上面から光ファイバアレイと固定ミラーを除いた状態を示す斜視図である。
【図６】同上の側面図である。
【図７】実施例１における光ファイバアレイ及び固定ミラーの斜視図である。
【図８】同上の平面図である。
【図９】実施例１の光スイッチにおける光学的な配置を示す説明図である。
【図１０】可動ミラーが上昇していて空間の外に出ている場合の光の挙動を表わした説明図である。
【図１１】可動ミラーが下降して空間に挿入されている場合の光の挙動を表わした説明図である。
【図１２】本発明の実施例２による光スイッチの外観斜視図である。
【図１３】実施例２による光スイッチの平面図である。
【図１４】実施例２による光スイッチの側面図である。
【図１５】本発明の実施例３による光スイッチにおいて、光学機能素子が透明な状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施例３による光スイッチにおいて、光学機能素子が光を反射する状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施例４による光スイッチにおいて、光学機能素子が透明な状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施例４による光スイッチにおいて、光学機能素子が光を反射する状態にある場合の光の挙動を示す平面図である。
【図１９】実施例４で用いられる固定ミラーの構造を示す斜視図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は上記固定ミラーの製造方法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
２１  光スイッチ
２３  光ファイバアレイ
２５  固定ミラー
２６  可動ミラー
２７  アクチュエータ
２９  駆動桿
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  光ファイバ
３２  レンズアレイ基板
３３ａ、３３ｂ  レンズ
３４  三角ブロック
３６ａ、３６ｂ  反射面
３７  空間
４１  光スイッチ
４２  光スイッチ
４３  光スイッチ
４４  光スイッチ
５１  光学機能素子
６１  三角プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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