(57)【要約】      （修正有）【課題】できる限り簡潔な光学系により、ビーム断面のエネルギー分布を概ねガウス分布に変換し、シングルモード光ファイバーへの結合効率を高める。【解決手段】制御光２が照射されて熱レンズが形成される場合は前記収束された信号光が通常の開き角度よりも大きい開き角度で出射する熱レンズ形成素子１１と、通常の開き角度で熱レンズ形成素子１１から出射する信号光５を受光レンズ６０により前記通常の開き角度を変更させコリメートした後通過させる穴を有し、通常よりも大きい開き角度で熱レンズ形成素子１１から拡がりながら出射する信号光６を受光レンズ６０により通常よりも大きい開き角度を変更させコリメートした後正反射させる穴付きミラー８０と、熱レンズ形成素子１１に最初に入射した方向に進む信号光１と穴付ミラー８０により正反射されて逆方向に進む信号光７とを分離する手段を備える。【選択図】図１
2008052144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも制御光が焦点を結ぶように配置された光吸収層と、
少なくとも前記光吸収層に、前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれる波長の制御光と、前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれる波長の信号光とを各々収束させて照射する手段と、
前記光吸収層を含み、前記光吸収層が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に形成される屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は前記収束された信号光が通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は前記収束された信号光が通常の開き角度よりも大きい開き角度で出射する状態とを、前記制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子と、
通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光を受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、通過させる穴を設けたミラーであって、通常よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から拡がりながら出射する前記信号光について前記受光レンズによって前記通常よりも大きい開き角度を変更させコリメートした後、正反射させる穴付きミラーと、
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーによって正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段と、
を備えることを特徴とする光路切替装置。
【請求項２】
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーによって正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段として、さらに、
前記受光レンズと前記穴付きミラーの間に設けられ、通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光について受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、通過させる穴を設けた１／４波長板と、
前記１／４波長板を通過したのち前記穴付きミラーで正反射され、再度前記穴付１／４波長板を通過することによって偏光面が９０度回転した信号光を選択して反射させるために、設けられた偏光ビームスプリッターと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光路切替装置。
【請求項３】
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段は、光サーキュレーターであることを特徴とする請求項１に記載の光路切替装置。
【請求項４】
少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成素子中の光吸収層に、前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれる波長の制御光と、前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれる波長の信号光とを各々収束させて照射し、少なくとも前記制御光が前記光吸収層内において焦点を結ぶように前記光吸収層の配置を調整し、前記光吸収層が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は前記収束された信号光が通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は前記収束された信号光が通常の開き角度よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する状態とを、前記制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は、通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光を受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、前記信号光が通過する穴を設けた穴付きミラーの穴を通して直進させ、
一方、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は、通常よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から拡がりながら出射する前記信号光を受光レンズによって前記拡がりの開き角度を変更させコリメートした後、前記穴付きミラーの反射面を用いて正反射させ、
更に、前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離することによって光路を変更させることを特徴とする光路切替方法。
【請求項５】
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離するにあたり、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光を１／４波長板を用いて偏光面を９０度回転させ、偏光面が９０度回転した信号光を偏光ビームスプリッターを用いて取り出すことを特徴とする請求項４に記載の光路切替方法。
【請求項６】
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付ミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離するにあたり、光サーキュレーターを用いて取り出すことを特徴とする請求項４に記載の光路切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光情報処理などの光エレクトロニクスおよびフォトニクスの分野において有用な、熱レンズ形成素子を用いる光路切替装置および光路切替方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、全く新しい原理に基づく光路切替方法および装置として、熱レンズ形成素子中の光吸収層に、光吸収層が吸収する波長帯域の制御光、および、光吸収層が吸収しない波長帯域の信号光を各々収束させて照射し、制御光が照射されない場合は信号光が鏡の穴を通して直進するようにし、一方、制御光が照射され場合は、信号光の進行方向に対して傾けて設けた穴付ミラーを用いて反射することによって光路を変更させる方法およびそのための装置を発明した（特許文献１参照）。この発明以前の背景技術については、特許文献１に詳しく記載されている。
【０００３】
本発明者らは、また、熱レンズ形成素子および穴付ミラーを複数組み合わせて用いる光制御式光路切替型光信号伝送装置および光信号光路切替方法を開示した（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３８０９９０８号明細書
【特許文献２】特開２００５−２３４３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明は、電気回路や機械的可動部分を用いずに、耐久性の高い、偏波依存性のない、光路切替の角度および方向を自由に設定可能な、信号光の光強度減衰が少なく多重連結使用が可能で、充分実用的な応答速度の光路切替装置および光路切替方法を提供している。しかるに、熱レンズ効果によってビーム断面の形状が「ドーナツ形」に変換された信号光を、単純なレンズ光学系でシングルモード光ファイバー中へ結合させようとすると、結合効率を高めにくいという制約が生ずる。
【０００６】
一方、特許文献２に記載のように、熱レンズ形成素子を用いる光路切替装置の基本ユニットを２段、組み合わせ、ドーナツ断面の信号光を第２の熱レンズ形成素子を通過させることによって、ビーム断面のエネルギー分布を、概ねガウス分布に変換することは可能である。しかしながら、その場合、装置の光学系が複雑になり、調整に多くの時間を要する、第２の熱レンズ形成のために制御光光源を追加する必要がある、などの課題が残る。
【０００７】
本発明は、熱レンズ効果によってビーム断面の形状が「ドーナツ形」に変換された信号光を、できる限り簡潔な光学系によって、ビーム断面のエネルギー分布を概ねガウス分布に変換すること、および、シングルモード光ファイバーへの結合効率を高めること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光路切替装置は、以下の特徴を有する。
【０００９】
（１）少なくとも制御光が焦点を結ぶように配置された光吸収層と、
少なくとも前記光吸収層に、前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれる波長の制御光と、前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれる波長の信号光とを各々収束させて照射する手段と、
前記光吸収層を含み、前記光吸収層が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に形成される屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は前記収束された信号光が通常の開き角度で出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は前記収束された信号光が通常の開き角度よりも大きい開き角度で出射する状態とを、前記制御光の照射の有無に対応させて実現させる熱レンズ形成素子と、
通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光を受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、通過させる穴を設けたミラーであって、通常よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から拡がりながら出射する前記信号光について前記受光レンズによって前記通常よりも大きい開き角度を変更させコリメートした後、正反射させる穴付きミラーと、
前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーによって正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段と、
を備える。
【００１０】
（２）前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーによって正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段として、さらに、
前記受光レンズと前記穴付きミラーの間に設けられた、通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光について受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、通過させる穴を設けた１／４波長板と、
前記１／４波長板を通過したのち前記穴付きミラーで正反射され、再度前記穴付１／４波長板を通過することによって偏光面が９０度回転した信号光を選択して反射させるために、設けられた偏光ビームスプリッターとを有する。
【００１１】
（３）前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離する手段は、光サーキュレーターである。
【００１２】
本発明の光路切替方法は、また、以下の特徴を有する。
【００１３】
（４）少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成素子中の光吸収層に、前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれる波長の制御光と、前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれる波長の信号光とを各々収束させて照射し、少なくとも前記制御光が前記光吸収層内において焦点を結ぶように前記光吸収層の配置を調整し、前記光吸収層が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は前記収束された信号光が通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は前記収束された信号光が通常の開き角度よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する状態とを、前記制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は、通常の開き角度で前記熱レンズ形成素子から出射する前記信号光を受光レンズによって前記通常の開き角度を変更させコリメートした後、前記信号光が通過する穴を設けた穴付きミラーの穴を通して直進させ、
一方、制御光が照射されて熱レンズが形成される場合は、通常よりも大きい開き角度で前記熱レンズ形成素子から拡がりながら出射する前記信号光を受光レンズによって前記拡がりの開き角度を変更させコリメートした後、前記穴付きミラーの反射面を用いて正反射させ、
更に、前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離することによって光路を変更させる。
【００１４】
（５）前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴を設けた鏡で正反射されて逆方向に進む信号光とを分離するにあたり、前記穴付きミラーで正反射されて逆方向に進む信号光を１／４波長板を用いて偏光面を９０度回転させ、偏光面が９０度回転した信号光を偏光ビームスプリッターを用いて取り出す。
【００１５】
（６）前記熱レンズ形成素子に最初に入射した方向に進む信号光と、前記穴付ミラーで正反射されて逆方向に進む信号光とを分離するにあたり、光サーキュレーターを用いて取り出す。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の装置および方法によって、熱レンズ効果によってビーム断面の形状が「ドーナツ形」に変換された信号光を、簡潔な光学系によって、ビーム断面のエネルギー分布を概ねガウス分布に変換すること、および、シングルモード光ファイバーへの結合効率を高めること、ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる概略構成例である。本発明の第１の実施の形態は、図１に概要を例示するように入射信号光の光ファイバー１００と、信号光をほぼ平行光にするコリメートレンズ３０と、入射制御光の光ファイバー２００と、入射信号光は透過するが光路切替され戻ってきた信号光は反射する偏光ビームスプリッター２０と、制御光をほぼ平行光にするコリメートレンズ３１と、制御光を反射させるミラー４１と、信号光と制御光とを合わせるダイクロイックミラー４０と、熱レンズ形成素子１０と、信号光１と制御光２とを熱レンズ形成素子１０の光吸収層１５に集光する集光手段である集光レンズ５０と、熱レンズ形成素子１０を透過した光をほぼ平行光にする受光レンズ６０と、制御光が照射されリング状に拡がり光路が切替された信号光６を円偏光にする穴付１／４波長板７０と、制御光が照射されリング状に拡がり光路が切替された信号光６を反射する穴付ミラー８０と、直進信号光の光ファイバー１１１と、制御光が照射されない場合に直進する信号光５を集光し、収束光１０１として直進信号光の光ファイバー１１１に結合させる集光レンズ９０と、光路切替された信号光の光ファイバー１１２と、制御光が照射されリング状に拡がり光路が切替された穴付ミラー８０で反射され、受光レンズ６０、熱レンズ形成素子１０、集光レンズ５０、ダイクロイックミラー４０を経て、偏向ビームスプリッター２０により反射されてきた信号光を集光し、収束光１０２として光路切替された信号光の光ファイバー１１２に集光する集光レンズ９１とを有する。光学系配置の必要に応じて、例えば図１に示すように、穴付きミラー８０により反射された信号光を光ファイバー１１２に導くため、偏光ビームスプリッター２０から出射する信号光を反射するミラー４２を光路上に設けても良く、図１に記載したミラー４１を設けずに、制御光２を直接、ダイクロイックミラー４０に入射させても良い。
【００１８】
図１において、入射信号光の光ファイバー１００は偏波面保存光ファイバーを用いた。信号光１の光源としては発振波長７８０ｎｍのレーザーダイオードを用い、波長７８０ｎｍを伝送可能な信号光の光ファイバー１００を通して入射させた。また、制御光２の光源としては発振波長６６０ｎｍのレーザーダイオードを用い、波長６６０ｎｍを伝送可能な入射制御光の光ファイバー２００を通して入射させた。コリメートレンズ３０と３１には、焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いた。偏光ビームスプリッター２０においては、非偏光状態の入射信号光１は透過し、一方、光路切替され逆行してくる、偏光面が９０度回転した信号光７は反射する様にした。ダイクロイックミラー４０は、７８０ｎｍの信号光１および７は透過するが６６０ｎｍの制御光２は反射する様にした。言うまでもなく、信号光と制御光の位置を逆にし、７８０ｎｍの信号光は反射し、６６０ｎｍの制御光は透過するようにしても良い。
【００１９】
制御光１と信号光２は、焦点距離８ｍｍの集光レンズ５０により熱レンズ形成素子１０の光吸収層の入射面またはその近辺で同一のところに集光する様にした。
【００２０】
熱レンズ形成素子１０としては、直径１０ｍｍ厚さ１ｍｍの石英ガラスの丸板に直径１０ｍｍ内径８ｍｍのリング状石英ガラスを溶融・接着したものを精密研磨して、厚さ１００μｍの液膜を保持できるように加工したものへ、後述の色素溶液を入れ、もう１枚の直径１０ｍｍ厚さ１ｍｍの石英ガラスを紫外線硬化樹脂で接着したものを用いた。
【００２１】
熱レンズ形成素子１０の光吸収層１５としては、フタロシアニン系色素、銅(II)２，９，１６，２３−テトラ−tert−ブチル−２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン（Copper(II)2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine）を色素濃度０．５重量％で1,2-ジクロロベンゼン中に溶解したものを用いた。光吸収層１５の吸光度スペクトルを図５に示す。
【００２２】
制御光２が照射されない場合は、信号光１は熱レンズ形成素子１０をそのまま通過し、受光レンズ６０と集光レンズ９０とで、直進信号光の光ファイバー１１１に結合される。制御光２が照射されない場合の信号光５は、穴付１／４波長板７０および穴付ミラー８０の各々に設けられた穴を通過して前記集光レンズ９０に入射する。受光レンズ６０は焦点距離８ｍｍの非球面レンズを、集光レンズ９０は焦点距離１３ｍｍの非球面レンズを用いた。穴付１／４波長板７０と穴付ミラー８０の穴径は、制御光が照射されない場合の信号光が殆ど蹴られることなく通過するよう、制御光２が照射されない状態で受光レンズ６０を通過する信号光のビーム径に対し、１０ないし２０％大きくなるよう調整した。
【００２３】
制御光２が照射されると、信号光６はリング状に拡がり、穴付１／４波長板７０を通過し円偏光となり、穴付ミラー８０で反射し、再び穴付１／４波長板７０を通過し偏光面が９０度回転した直線偏光となる。そして、受光レンズ６０、熱レンズ形成素子１０、集光レンズ５０を入射の時と逆にたどり、逆行信号光７として偏光ビームスプリッター２０で反射され、ミラー４２で方向を変えた後、集光レンズ９１で光路切替された信号光の光ファイバー１１２に集光する。集光レンズ９１も焦点距離１３ｍｍの非球面レンズを用いた。穴付ミラー８０で反射した光は入射光が進んできたところを逆にたどれるように、受光レンズ６０の立体配置および穴付ミラー８０の角度を精密に調整をした。受光レンズでの位置および穴付ミラー８０の角度調整を正確に行うと、リング状に拡がった信号光は、再び元の入射とほぼ同じ円ビームに戻り、光路切替された信号光の光ファイバー１１２への入射効率が高くなった。ビームプロファイラーを用いて、光路切替された信号光の光ファイバー１１２へ入射する信号光のビーム断面エネルギー分布を測定したところ、概ねガウス分布に戻っていることが確認された。
【００２４】
表１に測定データを示す。Ｎｏ．１は、制御光を入射せず、直進する信号光５を直進信号光の光ファイバー１１１に収束入射させた場合である。Ｎｏ．２は、比較例１として、制御光を入射させリング形状のビームにした後、図１の穴付１／４波長板７０と穴付ミラー８０を取り除き、直進信号光の光ファイバー１１１に入射させた場合である。詳細は後に述べる。Ｎｏ．３は、本実施形態のようにし、光路切替された信号光の光ファイバー１１２へ入射させた場合である。なお、直進信号光の光ファイバー１１１および光路切替された信号光の光ファイバー１１２は、コアー径約６μｍのシングルモード石英ファイバーである。
【００２５】
【表１】
2008052144.tif 000003
【００２６】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施形態にかかる光路切替装置の概略構成例である。本発明の第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ光学部材については、同一の番号を付けた。
【００２７】
図２において、図１と異なるところは、偏光ビームスプリッター２０、集光レンズ９１、および、１／４波長板７０を用いず、代わりに、光サーキュレーター３００を用いることである。
【００２８】
一般的には、光を一方向のみ通すデバイス「光アイソレータ」としては、偏光を利用したものが使われている。ここで、光アイソレータを３個以上リング状に接続すると、一方の回転方向には透過するが逆方向には透過しないようにすることができる。これを「光サーキュレーター」と呼ぶ。
【００２９】
図２において、入射信号光の光ファイバー１００はコアー径約９．５μｍシングルモード石英ファイバーを用いた。
【００３０】
信号光の光源としては発振波長１５５０ｎｍのレーザーダイオードを用い、これを信号光の光ファイバー１００から入射させ、一方、制御光の光源としては発振波長９８０ｎｍのレーザーダイオードを用い、これを入射制御光の光ファイバー２００から入射させた。コリメートレンズ３０と３１には、焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いた。ダイクロイックミラー４０は、１５５０ｎｍの信号光は透過するが９８０ｎｍの制御光は反射する様にした。言うまでもなく、信号光と制御光の位置を逆にし、１５５０ｎｍの信号光は反射し９８０ｎｍの制御光は透過するようにしても良い。
【００３１】
制御光１と信号光２は、焦点距離８ｍｍの集光レンズ５０により熱レンズ形成素子１０の光吸収層の入射面またはその近辺で同一のところに集光する様にした。熱レンズ形成素子１０の光吸収層１５としては、赤外線吸収シアニン色素の8-[2-Chloro-3-(2,4-diphenyl-6,7-dihydro-5H-chromone-8-ylmethylene)-cyclohex-1-enylmethylene]-2,4-diphenyl-5,6,7,8-tetorahydro-chromenylium perchlorateを1,2-ジクロロベンゼンに０．２重量％で溶解させたものを、セルギャップ５００μｍの石英セルに充填して用いた。
【００３２】
制御光が照射されない場合は、信号光５は熱レンズ形成素子１０をそのまま通過し、受光レンズ６０と集光レンズ９０とで、直進信号光の光ファイバー１１１に集光する。制御光が照射されない場合の信号光５は、穴付ミラー８０の穴を通過する。受光レンズ６０は焦点距離８ｍｍの非球面レンズを、集光レンズ９０は焦点距離１３ｍｍの非球面レンズを用いた。穴付ミラー８０の穴径は、４ｍｍφにした。
【００３３】
制御光が照射されると、信号光６はリング状に拡がり、穴付ミラー８０で反射し、そして、受光レンズ６０、熱レンズ形成素子１０、集光レンズ５０を入射の時と逆にたどり、逆行信号光７として光サーキュレーター３００に入射し、最終的に光路切替された信号光の光ファイバー１１２に入射する。穴付ミラー８０で反射した光は入射光が進んできたところを逆にたどれるように、受光レンズ６０の位置および穴付ミラー８０の角度調整をした。受光レンズ６０の位置および穴付ミラー８０の角度調整を正確に行うと、リング状に拡がった信号光は、再び元の入射とほぼ同じ円ビームに戻り、光サーキュレーター３００で光路切替された信号光の光ファイバー１１２への入射効率は、上記第１の実施形態の場合と同等に高くなった。
【００３４】
（比較例１）
特許文献１に記載の穴付ミラー４００を用いる光路切替装置の概略構成図を図３に示す。なお、上記第１，第２の実施の形態で説明した構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図３に概要を例示するように入射信号光の光ファイバー１００と、信号光をほぼ平行光にするコリメートレンズ３０と、入射制御光の光ファイバー２００と、制御光をほぼ平行光にするコリメートレンズ３１と、制御光を反射させるミラー４１と、信号光と制御光とを合わせるダイクロイックミラー４０と、信号光１と制御光２とを熱レンズ形成素子１０の光吸収層１５に集光する集光手段である集光レンズ５０と、熱レンズ形成素子１０と、熱レンズ形成素子１０を透過した光をほぼ平行光にする受光レンズ６０と、制御光が照射されリング状に拡がり光路が切替された信号光６を反射する穴付ミラー４００と、直進信号光の光ファイバー１１１と、制御光が照射されない場合に直進する信号光５を集光し、収束光１０１として直進信号光の光ファイバー１１１に結合させる集光レンズ９０と、光路切替された信号光の光ファイバー１１２と、制御光が照射されリング状に拡がり、光路が切替された穴付ミラー４００で反射してきた信号光を集光させる集光レンズ９１と、集光レンズ９１により集光され収束光１０２が入射される信号光の光ファイバー１１２と、を有する。
【００３６】
図３において、信号光１の光源としては発振波長７８０ｎｍのレーザーダイオードを用い、波長７８０ｎｍを伝送可能な信号光の光ファイバー１００を通して入射させた。たま、制御光２の光源としては発振波長６６０ｎｍのレーザーダイオードを用い、波長６６０ｎｍを伝送可能な入射制御光の光ファイバー２００を通して入射させた。コリメートレンズ３０と３１には、焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いた。ダイクロイックミラー４０は、７８０ｎｍの信号光１および７は透過するが６６０ｎｍの制御光２は反射する様にした。
【００３７】
制御光１と信号光２は、焦点距離８ｍｍの集光レンズ５０により熱レンズ形成素子１０の光吸収層の入射面またはその近辺で同一のところに集光する様にした。
【００３８】
熱レンズ形成素子１０および光吸収層１５としては、第１の実施の形態に記載したものと同じものを用いた。
【００３９】
制御光２が照射されない場合は、信号光１は熱レンズ形成素子１０をそのまま通過し、受光レンズ６０と集光レンズ９０とで、直進信号光の光ファイバー１１１に結合される。制御光２が照射されない場合の信号光５は、穴付ミラー４００に設けられた穴４０１を通過し、更に制御光の漏れ光を反射させるダイクロイックミラー４８を透過して前記集光レンズ９０に入射する。受光レンズ６０は焦点距離８ｍｍの非球面レンズを、集光レンズ９０は焦点距離１３ｍｍの非球面レンズを用いた。穴付ミラー４００の穴４０１の径は、制御光が照射されない場合の信号光が殆ど蹴られることなく通過するよう、制御光２が照射されない状態で受光レンズ６０を通過する信号光のビーム径に対し、１０ないし２０％大きくなるよう調整した。
【００４０】
制御光２が照射されると、信号光６はリング状に拡がり、受光レンズ６０にてコリメートされた後、光学系配置の必要上設けられるミラー４６で方向を変えた後、集光レンズ９１にて集光され、光路切替された信号光の光ファイバー１１２に結合される。集光レンズ９１も焦点距離１３ｍｍの非球面レンズを用いた。
【００４１】
本比較例の場合の光ファイバー結合効率の実験結果は、表１．Ｎｏ．２に示すように、第１，第２の実施形態に比べ、著しく劣るものであった。  
【００４２】
（比較例２）
比較例２の光路切替装置の概略構成を図４に示す。なお、上記第１，第２の実施の形態及び比較例１にて、説明した構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
比較例１において、リング状に広がった信号光に、ダイクロイックミラー４５を用いて、第２の制御光の光ファイバーから出射した波長６６０ｎｍのレーザー光をコリメートレンズ３２によってコリメートした制御光を重ね合わせ、第２の集光レンズ５１にて集光し、第２の熱レンズ形成素子１１の光吸収層１６の信号光出射面またはその近傍へ収束入射光８および９として入射させた。なお、第２の熱レンズ形成素子１１および光吸収層１６としては、第１の実施の形態にて説明した熱レンズ形成素子１０および光吸収層１５と同じものを用いた。
【００４４】
第２の制御光によって光吸収層１６内部に形成される熱レンズによって、信号光ビームは概ねガウス分布に変換され、受光レンズ６１および集光レンズ９１を経由して光路切替された信号光１０２として光路切替された信号光の光ファイバー１１２へ収束入射させられる際の光ファイバー結合効率は、本発明の第１の実施形態の場合と、ほぼ同等であった。
【００４５】
同等の性能を示す比較例２に比較して、本発明の第１の実施形態には、以下に列挙するようなメリットがある。すなわち、
（ｉ）第２の制御光にかかる光学部品一式（光源、光ファイバー２２０、コリメートレンズ３２、ミラー４７）が不要となる。
（ｉｉ）第２の熱レンズにかかる光学部品一式（集光レンズ５１、熱レンズ形成素子１１、受光レンズ６１）が不要となる。
（ｉｉｉ）上記の光学部品を精密に調整する必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の光路切替装置および光路切替方法は、例えば、企業のオフィス、工場、病院、一般家庭などにおいて、高精細画像データおよび高精細動画データなどの大容量デジタル情報を、サーバーから複数のクライアントの特定の１箇所を選択し、光路を切り替えて高速に配信するシステムにおいて好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光路切替装置の概念図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の光路切替装置の概念図である。
【図３】比較例１の光路切替装置の概念図である。
【図４】比較例２の光路切替装置の概念図である。
【図５】実施形態１で使用した熱レンズ形成素子（光吸収層）の透過率スペクトルを表した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  信号光、２，３  制御光、４  収束入射する制御光および信号光、５  直進出射信号光、６  リング状に拡がる出射信号光、７  光路切替された逆行信号光、８  収束入射するリング状出射信号光、９  収束入射する第２の制御光、１０，１１  熱レンズ形成素子、１５，１６  光吸収層、２０  偏光ビームスプリッター、３０，３１，３２  コリメートレンズ、４０  ダイクロイックミラー、４１，４２，４３  ミラー、４５  ダイクロイックミラー、４６，４７  ミラー、４８  ダイクロイックミラー、５０，５１  集光レンズ、６０，６１  受光レンズ、７０  穴付１／４波長板、８０  穴付ミラー、９０，９１  集光レンズ、１００  入射信号光の光ファイバー、１０１  直進信号光、１０２  光路切替された信号光、１０７  直進および逆行信号光の光ファイバー、１１２  直進信号光の光ファイバー、１１１  光路切替された信号光の光ファイバー、２００  入射制御光の光ファイバー、２２０  第２の制御光の光ファイバー、３００  光サーキュレーター、４００  信号光進行方向に対し傾けて設けられた穴付ミラー、４０１  信号光進行方向に対し傾けて設けられた穴付ミラー４００の穴。
【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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