(57)【要約】      （修正有）【課題】機械的に駆動する必要がなく，高速な経路切り替えを実現できるスイッチシステムや方法を提供する。【解決手段】マルチコアファイバ３と，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を一括して複数のマルチコアファイバのいずれかへスイッチングするための空間光変調素子５と，空間光変調素子５を制御するための制御部７と，を有する，光スイッチシステム。コリメートレンズ１１及び集光レンズ１５を用いて，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射した光ビームが，空間光変調素子５に入射するように調整する工程と，空間光変調素子５全体を一括して制御することで，空間光変調素子５に入射した複数の光ビームが空間光変調素子５から出射される方向を制御する工程と，を含む光スイッチ方法【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチコアファイバ（３）と，
前記マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射したビーム束を一括して複数のマルチコアファイバのいずれかへスイッチングするための空間光変調素子（５）と，
前記空間光変調素子（５）を制御するための制御部（７）と，を有する，
光スイッチシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチシステムであって，
前記空間光変調素子（５）は，音響光学素子である，光スイッチシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の光スイッチシステムであって，
前記マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射したビーム束を前記空間光変調素子（５）へ伝達するための第１の光学系（９）を更に有し，
第１の光学系（９）は，
前記マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射して発散する光ビームをコリメートビームとするためのコリメートレンズ（１１）と，
前記コリメートレンズ（１１）から出射した複数のコリメートビームを，前記空間光変調素子（５）へ入射できるようにビーム径を小さくするための集光レンズ（１３）とを有する，
光スイッチシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の光スイッチシステムであって，
前記マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射したビーム束を前記空間光変調素子（５）へ伝達するための第１の光学系（９）を更に有し，
第１の光学系（９）は，
前記マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射して発散する光ビームをコリメートビームとするためのコリメートレンズ（１１）と，
前記コリメートレンズから出射した複数のコリメートビームが，前記空間光変調素子（５）へ入射できるように，ビーム間隔を狭めるように前記コリメートレンズ（１１）よりも焦点距離が短い集光レンズ（１３）と，を有する，
光スイッチシステム。
【請求項５】
コリメートレンズ（１１）及び集光レンズ（１３）を用いて，マルチコアファイバ（３）の複数のコアから出射した光ビームが，空間光変調素子（５）に入射するように調整する工程と，
前記空間光変調素子（５）全体を一括して制御することで，前記空間光変調素子（５）に入射した前記複数の光ビームが前記空間光変調素子（５）から出射される方向を制御する工程と，を含む光スイッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光通信技術に関し，より詳しく説明すると，本発明はマルチコアファイバからの光を一括でスイッチできるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コア分離素子，集光光学系及びマイクロミラー光スイッチ素子から構成される７コア光ファイバに対応した１入力２出力ポートを持つマルチコア一括光スイッチが提案されている。このスイッチ装置は，マルチコア光ファイバに接続されたコア分離素子を用いて，マルチコア光ファイバの各コアの光信号を光ビームとして同方向の空間に放出し，集光光学系によって全コアの光ビームを束ねてマイクロミラー光スイッチ素子に集光し，ミラー確度を制御して全コアの光ビームの進行方向を一括で変えることで，経路切り替えを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】L. E. Nelson, et. al., Spatial Superchannel Routing in a Two Span ROADM System for Space Division Multiplexing, JLT, Vol. 32, No. 4, pp.783-789, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のスイッチ装置は，マイクロミラー光スイッチ素子が用いられている。マイクロミラー光スイッチ素子は，機械的に駆動する必要がある。このため，上記のスイッチ装置は，高速な経路切り替えが実現できないという問題がある。
【０００５】
そこで，機械的に駆動する必要がなく，高速に制御できる高速な経路切り替えを実現できるスイッチシステムが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は，基本的には，機械的に駆動する必要がない空間光変調素子と，光ビームの主光線を光軸に平行にできるテレセントリック光学系を含む。空間光変調素子は，電圧や圧力といった外力を素子に加えることにより屈折率や透過率などの物性を高速に変化させ，素子全体に回折格子を形成させることで複数の光ビームを回折させ，素子を通過する全てのビーム束の進行方向を一括して高速制御する。光軸を平行にして，素子への入射角度を揃えることができるテレセントリック光学系を用いることで，マルチコア光ファイバの全コアの光ビームの光軸が平行に揃い，空間光変調素子への入射角度の差異が制御され，これにより全コアの光ビームの回析光強度や回折角度が一定となるので，高速動作可能な空間光変調素子をマルチコア一括光スイッチの要素として用いることができることとなる。
【０００７】
本発明は，光スイッチシステムに関する。この光スイッチシステムは，
マルチコアファイバ３と，
マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を一括して複数のマルチコアファイバのいずれかへスイッチングするための空間光変調素子５と，
空間光変調素子５を制御するための制御部７と，を有する。
【０００８】
空間光変調素子５は，音波により高速に偏向作用する音響光学素子であることが好ましい。
【０００９】
この光スイッチシステムは，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を空間光変調素子５へ伝達するための第１の光学系９を更に有するものが好ましい。
第１の光学系９は，例えば，
マルチコアファイバ３の複数のコアから出射して発散する光ビームをコリメートビームとするためのコリメートレンズ１１と，
コリメートレンズ１１から出射した複数のコリメートビームを，空間光変調素子５へ入射できるようにビーム径を小さくするための集光レンズ１３とを有する。
【００１０】
この光スイッチシステムは，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を空間光変調素子５へ伝達するための第１の光学系９を更に有するものが好ましい。
第１の光学系９は，例えば，
マルチコアファイバ３の複数のコアから出射して発散する光ビームをコリメートビームとするためのコリメートレンズ１１と，
コリメートレンズから出射した複数のコリメートビームが，空間光変調素子５へ入射できるように，ビーム間隔を狭めるようにコリメートレンズ１１よりも焦点距離が短い集光レンズ１３とを有する。
【００１１】
次に本発明は，光スイッチ方法を提供する。
マルチコアファイバ３の複数のコアから出射した光ビームを，コリメートレンズ１１及び集光レンズ１３を用いて調整し，所望の角度をもって空間光変調素子５に入射するように調整する。空間光変調素子５全体を一括して制御することで，空間光変調素子５に入射した複数の光ビームが空間光変調素子５から出射される方向を制御する。そして，制御された方向へ進行した複数の光ビームのそれぞれは，選択されたマルチコアファイバのそれぞれのコアへと進行する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は，機械的に駆動する必要がなく，高速な経路切り替えを実現できるスイッチシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は，本発明の光スイッチシステムを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
【００１５】
図１は，本発明の光スイッチシステムを説明するための概念図である。図１に示されるように，この光スイッチシステムは，マルチコアファイバ３（第１のマルチコアファイバ），空間光変調素子５及び制御部７を有する。空間光変調素子５は，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を一括して複数のマルチコアファイバ２３，２５のいずれかへスイッチングするための素子である。制御部７は，空間光変調素子５を制御するための制御部７と，を有する。      
【００１６】
マルチコアファイバ３は，マルチコア光ファイバともよばれ，１つのファイバ内に複数のコアを有する光ファイバである。コアの数の例は７，１２，１９，３２，及び３９である。空間光変調素子５は，電圧や圧力といった外力を与えると，屈折率や物性が変化する素子を意味する。制御部７が空間光変調素子５を制御することにより（例えば，位相変調を行う，屈折率を変化することにより），空間光変調素子５から出力されるビーム束の進行方向が一括して変化する。このため，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を一括して複数のマルチコアファイバのいずれかへスイッチングできる。
【００１７】
空間光変調素子５は，音響光学素子であることが好ましい。音響光学素子を用いることで，一つの制御信号で複数の光ビームを一括して制御することとなる。電気的な制御信号を制御部７から音響光学素子に与えると，素子全体に形成される回折格子の格子幅が変化し，偏向角が変化することとなる。具体例としては，０V〜３．３Vの電気的な制御信号を１０マイクロ秒周期で切り替えて印可することができる。このようにして，ビーム束の進行方向が一括して変化することとなる。制御部７は，与える電気信号とビーム束の進行方向の変化をあらかじめ記憶しておき，入力情報に基づいて，空間光変調素子５に印加する信号を変化させればよい。このようにすれば，制御部７からの制御信号を変化させることで，ビーム束を目的とするマルチコアファイバ２３，２５へと導くことができる。音響光学素子の例は，音響光学可変フィルタ（ＡＯＴＦ），音響光学変調器（ＡＯＭ），音響光学偏向器（ＡＯＤ），音響光学ビームスプリッタ（ＡＯＢＳ），および音響光学ビームマネージャ（ＡＯＢＭ）である。
音響光学素子の基本構造は，水晶および水晶に装着されたトランスデューサが含まれる。トランスデューサは，典型的には３０Ｍｈｚ〜８００Ｍｈｚの無線周波数範囲における電子信号を受信するように構成される。トランスデューサは、電子信号に従って物理的に収縮および拡張することによって、電子信号を音響信号に変換する。水晶は、音響信号に従って物理的に発振し，したがって特定の波長の光を選択的に偏向する光回折格子の光学的等価物を形成する。特にＡＯＴＦにおいて，水晶の特性は，各音響波長が，特定の光波長だけ，または特に例えば約３ｎｍの狭い光波長帯域幅を偏向することに帰着する。一方でそれぞれの音響周波数に正確に相関する波長だけが１００パーセント偏向されるのに対して，狭い３ｎｍ帯域内の隣接波長がより低い割合、例えば５０パーセントだけ偏向される。このような性質を利用し，所定の制御信号を音響光学素子に与えると，放出されるビーム束の進行方向を変化させることができる。但しこの場合の水晶とは音響光学素子に使用できる典型的な素材を指しており，これに限定するものではない。
【００１８】
この光スイッチシステムは，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束を空間光変調素子５へ伝達するための第１の光学系９を更に有するものが好ましい。
第１の光学系９は，例えば，前側テレセントリック光学系を構成する。これは，通常，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射したビーム束のビーム幅を狭くし，空間光変調素子５へと伝えるためのものである。
【００１９】
第１の光学系９のひとつの例は，第１のコリメートレンズ１１と第１の集光レンズ１５とを含むものである。コリメートレンズ１１は，マルチコアファイバ３の複数のコアから出射する（出射して発散する）光ビームをコリメートビームとするための光学素子である。
集光レンズ１５は，コリメートレンズ１１から出射した複数のコリメートビームが，空間光変調素子５へ入射できるように複数のコリメートビームの束のビーム径を小さくする光学素子である。
【００２０】
第１の光学系９の別の例は，第１のコリメートレンズ１１と第１の集光レンズ１５とを含むものである。コリメートレンズ１１は、全てのコアからの出射ビームを含む全てのビーム光束の全体径が最小となるように集光レンズ１５よりも焦点距離が短いものである。
【００２１】
空間光変調素子から出力ファイバまでは，後側テレセントリック光学系２１を構成すればよい。つまり，レンズ２７，３１と，コリメータ２９，３３とを有する光学系を用いて，それぞれのマルチコアファイバ２３，２５まで，ビーム束を導けばよい。コリメータから出力されたそれぞれの光ビームは，マルチコアファイバの対応するコアに到達するように設計されればよい。
【００２２】
空間光変調素子から出力ファイバまでの，後側テレセントリック光学系２１は２経路の出力に限らず，１次回折光のみを取り出す１経路出力のONとOFFを切り替えるスイッチでも構わないし，２次回折光，３次回折光を取り出す複数経路切替スイッチでも構わない．
【００２３】
次に本発明は，光スイッチ方法を提供する。
第１のマルチコアファイバ３の複数のコアから出射した光ビームを，コリメートレンズ１１及び集光レンズ１５を用いて調整し，所望の角度をもって空間光変調素子５に入射するように調整する。制御部７が，空間光変調素子５全体を一括して制御することで，空間光変調素子５に入射した複数の光ビームが空間光変調素子５から出射される方向を制御する。すると，第１のマルチコアファイバ３の複数のコアから出射した光ビームが，所望するマルチコアファイバ２３，２５へと到達することとなる。そして，制御された方向へ進行した複数の光ビームのそれぞれは，選択されたマルチコアファイバのそれぞれのコアへと進行することとなる。
【００２４】
第１のマルチコアファイバ３の複数のコアから出射した光ビームは，コリメートレンズ１１及び集光レンズ１５が備わった光学系９によって、主光線と各コアからの光軸が平行となるテレセントリック光学系となっており、更に空間光変調素子５に対して空間光変調素子５が最大の回折効率が得られる角度および位置に配置されている。空間変調素子５が回折しない場合においては空間変調素子５を中心として両側テレセントリック光学系となるように集光レンズ２７、コリメートレンズ２９及びマルチコアファイバ２３が配されており、空間変調素子５が回折した場合においては、同様に両側テレセントリック光学系となるように集光レンズ３１、コリメートレンズ３３及びマルチコアファイバ２５が配されている。これらの配置と制御部７から発せられた制御信号による空間変調素子５の高速な偏向作用に応じて光スイッチとして動作することとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は光情報通信の分野で利用されうる。
【符号の説明】
【００２６】
３  マルチコアファイバ
５  空間光変調素子
７  制御部
９  第１の光学系
１１  コリメートレンズ
１３  集光レンズ
【図１】
2018173535.tif 000003