(57)【要約】【課題】光スイッチにおいて、簡単な構成により高価なコリメート用のレンズの個数を削減して低コスト化を図る。【解決手段】光スイッチ１は、複数本の光ファイバ２が同一方向に導出された器体１０と、各光ファイバ２の端部に光結合する１個のコリメート用のレンズ３と、レンズ３に対向して離間配置されレンズ３からの出射光を反射してその反射光をレンズ３に入射させるミラー４と、レンズ３及びミラー４が固定された光学基台６と、レンズ３及びミラー４が離間する空間に出し入れ自在に設けられ、その空間における光路を切り替えるプリズム５と、プリズム５を駆動して出し入れするためのメカニカルリレー７と、を備えている。光ファイバ２（２ａ〜２ｄ）は、各先端部分が互いに外周が近接するように２行２列のマトリックス状に配置され、接着剤２１によって束ねて固定され、光ファイバ束を形成することにより、マトリックス状の配置が維持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバの端部において前記各光ファイバ間における光路の組合せを切り替える光スイッチであって、
複数本の光ファイバが導出された器体と、
前記各光ファイバ端部に光結合するコリメート用のレンズと、
前記レンズに対向して離間配置され前記レンズからの出射光を反射してその反射光を当該レンズに入射させるミラーと、
前記レンズとミラーが固定された光学基台と、
前記レンズとミラーとが離間する空間に出し入れ自在に設けられ当該空間における光路を切り替えるプリズムと、を備え、
前記光ファイバの端部は、その端部近傍において互いに外周が近接するように束ねられて前記器体内に配設されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記互いに寄せ集められた状態の光ファイバを内包する包絡線を内周とした貫通孔を有するスリーブを備え、前記光ファイバが、前記スリーブの貫通孔に挿通されて互いの位置関係を保持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３】
前記光学基台は、前記光ファイバの一部を固定するための光学基台延長部を有し、
前記光ファイバは、その端部において前記レンズに固定されると共に、前記端部から離れた位置において前記光学基台延長部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記光ファイバの端部と前記レンズとは、互いに溶着固定されてい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】
前記レンズは、固定用治具を用いて前記光学基台に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記固定用治具は、貫通孔が開けられた板状の固定具であって、前記貫通孔に前記レンズが挿入され固定されていることを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記固定用治具は、筒状の固定具であって、その筒内に前記レンズが挿入され固定されていることを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記光学基台延長部と前記光ファイバとは接着剤で固定されており、前記光ファイバを束ねている接着剤の硬度が、前記固定用の接着剤の硬度よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項９】
請求項１に記載の光スイッチの製造方法であって、
複数本の光ファイバを、当該光ファイバの光軸に直交する面に対して略８゜の傾斜端面になるように一括してへき開する工程と、
前記へき開によって形成した光ファイバの端面近傍において互いに外周が近接するように当該光ファイバを束ねる工程と、
前記光ファイバの束ねた部位を互いに接着剤で固着する工程と、
前記端面近傍を固着した光ファイバの各端面が前記レンズに光結合するように当該光ファイバを配置する工程と、を含むことを特徴とする光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのコリメート用のレンズに対して複数本の光ファイバを光学結合させた構造の光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバの端部からの出射光や端部への入射光が進行する空間において機械的に光路を切り替えることにより、光ファイバ間の光路を切り替える光スイッチがある。このような光スイッチは、光ファイバ端部から出射して広がる光を平行光にするための、又は平行光を光ファイバ端部に収束させるための、いわゆるコリメートレンズを光ファイバ端部に備えている。例えば、図１４に示すように、スイッチングを行うためのスイッチング空間９０に、枠体９１によって固定された４本のコリメートレンズ９３を２本づつ対向させ、各コリメートレンズ９３に、光ファイバ９２の端部を光結合させた光スイッチが知られている。スイッチング空間９０には、図示しないアクチュエータによって、光路切替のためのプリズムが出し入れされる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した図１４や特許文献１に示されるような光スイッチにおいては、１個のコリメートレンズ９３に１本の光ファイバ９２を接続した、いわゆるピッグテールの構造となっており、光ファイバの本数だけコリメートレンズが必要であり、また、コリメートレンズが高価であるので、光スイッチの低コスト化が難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により高価なコリメートレンズの個数を削減して低コスト化を可能とする光スイッチ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】
【０００５】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、複数本の光ファイバの端部において前記各光ファイバ間における光路の組合せを切り替える光スイッチであって、複数本の光ファイバが導出された器体と、前記各光ファイバ端部に光結合するコリメート用のレンズと、前記レンズに対向して離間配置され前記レンズからの出射光を反射してその反射光を当該レンズに入射させるミラーと、前記レンズとミラーが固定された光学基台と、前記レンズとミラーとが離間する空間に出し入れ自在に設けられ当該空間における光路を切り替えるプリズムと、を備え、前記光ファイバの端部は、その端部近傍において互いに外周が近接するように束ねられて前記器体内に配設されているものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記互いに寄せ集められた状態の光ファイバを内包する包絡線を内周とした貫通孔を有するスリーブを備え、前記光ファイバが、前記スリーブの貫通孔に挿通されて互いの位置関係を保持しているものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光スイッチにおいて、前記光学基台は、前記光ファイバの一部を固定するための光学基台延長部を有し、前記光ファイバは、その端部において前記レンズに固定されると共に、前記端部から離れた位置において前記光学基台延長部に固定されているものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の光スイッチにおいて、前記光ファイバの端部と前記レンズとは、互いに溶着固定されているものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光スイッチにおいて、前記レンズは、固定用治具を用いて前記光学基台に固定されているものである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光スイッチにおいて、前記固定用治具は、貫通孔が開けられた板状の固定具であって、前記貫通孔に前記レンズが挿入され固定されているものである。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項５に記載の光スイッチにおいて、前記固定用治具は、筒状の固定具であって、その筒内に前記レンズが挿入され固定されているものである。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項３に記載の光スイッチにおいて、前記光学基台延長部と前記光ファイバとは接着剤で固定されており、前記光ファイバを束ねている接着剤の硬度が、前記固定用の接着剤の硬度よりも高いものである。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１に記載の光スイッチの製造方法であって、複数本の光ファイバを、当該光ファイバの光軸に直交する面に対して略８゜の傾斜端面になるように一括してへき開する工程と、前記へき開によって形成した光ファイバの端面近傍において互いに外周が近接するように当該光ファイバを束ねる工程と、前記光ファイバの束ねた部位を互いに接着剤で固着する工程と、前記端面近傍を固着した光ファイバの各端面が前記レンズに光結合するように当該光ファイバを配置する工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、端部近傍において互いに外周が近接するように束ねられた複数の光ファイバ端部にコリメート用レンズを光結合させるので、光ファイバ毎にコリメートレンズを設ける必要がなく、高価なコリメートレンズの個数を削減して光スイッチの低コスト化が可能となる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、スリーブを用いて光ファイバを束ねて保持するので、光ファイバの光軸間ピッチ精度を容易に確保でき、良好な光学特性が得られる。また、スリーブの端部と光ファイバの端部とを同一面に成形することにより、光ファイバをレンズに接着等によって固定する際に、スリーブの端面を用いて接着面積を拡大できるので、光ファイバとレンズの固定に対する長期信頼性を実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、レンズと光ファイバ端部の光結合部に加え、レンズが固定された光学基台の延長部である光学基台延長部において、光ファイバを固定するので、レンズと光ファイバとの機械的強度に関する結合信頼性を向上でき、光スイッチの耐震性、耐衝撃性を向上できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、レンズと光ファイバ端部とが光学的かつ物理的に一体結合されるので、結合部の強度信頼性を高められる。また、接着剤を用いる必要がなく、光軸調整などの組立作業が容易となり、光スイッチのコストダウンが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、レンズの位置調整や固定が容易となり、光スイッチのコストダウンが図れる。例えば、固定用治具を寸法精度良く製造し、光学基台に寸法精度良く固定しておくことにより、レンズの位置調整が、光軸方向の距離調整だけで済むようにできる。また、固定具は樹脂などの低コスト部品で構成でき、レンズと固定具とをレーザ等を用いて容易かつ確実に溶着固定できる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、寸法精度の高い固定用治具を容易に製造でき、光スイッチのコストダウンが可能となる。レンズを貫通孔に挿入することによって容易に光軸調整できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、寸法精度の高い固定用治具を容易に製造でき、光スイッチのコストダウンが可能となる。レンズを貫通孔に挿入することによって容易に光軸調整できる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、硬度の高い接着剤で光ファイバ間の相互位置の関係を確実に保持する一方、光学基台延長部における硬度の低い接着剤によって、光ファイバと光学基台との線膨張係数の違いによって発生する応力を解消できるので、光スイッチの対環境変化耐性を向上できる。また、外部から加わる光ファイバヘの引張り力を、光学基台延長部を固定した硬度の低い接着剤によって吸収し、レンズなどの光学部品に外力が伝わらないようにするので、器体や光ファイバに外力が加わった場合にも光学特性が安定する。
【００２２】
請求項９の発明によれば、例えば、互いに束ねられる複数本の光ファイバとして、光ファイバ芯線を並列配置して一括被覆したテープ状又はベルト状の光ファイバを用いることにより、複数本の光ファイバの長さや端面の向きを揃えて、同時に一括して容易にへき開加工ができ、さらに、光ファイバを束ねて固着し配置する工程が容易に実施できるので、製造工程の簡略化によるコストダウンと光ファイバ間における光学特性の均質化が可能となる。また、略８゜（８度）の傾斜端面とするので、端面におけるフレネル反射による光信号の劣化を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る光スイッチ１の各実施形態について、図面を参照して説明する。本明細書において、光スイッチ１とその各部の空間配置の説明のために、図中に示したｘｙｚ直交座標系を参照する。本発明の光スイッチ１は、実空間における上下左右等の取付姿勢に関わりなく用いることができる。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光スイッチ１を側面から見た断面を示し、図１（ｃ）は光スイッチ１を上面から見た内部を示し、図２（ａ）は光スイッチ１を光ファイバ２側から見た外観を示し、図２（ｂ）は光スイッチ１のレンズ３を光ファイバ２側から見た外観を示し、図３（ａ）（ｂ）は光ファイバ２端部の外観を示す。
【００２５】
光スイッチ１は、複数本の光ファイバ２の端部において各光ファイバ２間における光路の組合せを切り替えるスイッチであり、複数本の光ファイバ２が同一方向に導出された器体１０と、各光ファイバ２の端部に光結合する１個のコリメート用のレンズ３と、レンズ３に対向して離間配置されレンズ３からの出射光を反射してその反射光をレンズ３に入射させるミラー４と、レンズ３及びミラー４が固定された光学基台６と、レンズ３及びミラー４が離間する空間（以下、スイッチング空間ともいう）に出し入れ自在に設けられ、その空間における光路（図１（ａ）（ｂ）に破線で図示）を切り替えるプリズム５と、プリズム５を駆動して出し入れするためのメカニカルリレー７と、を備えている。
【００２６】
光ファイバ２は、４本備えられており、以下においてこれらを区別する場合、光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとする。光ファイバ２は、例えば、芯線を並列配置して被覆２０によって４本一体としたテープ状又はベルト状とした光ファイバが用いられる。器体１０に導入された４本の光ファイバ２ａ〜２ｄは、器体１０内部において、被覆２０を取り除かれ、各光ファイバ２ａ〜２ｄの先端部分が互いに外周が近接するように２行２列のマトリックス状に配置されている。また、光ファイバ２は、その端部近傍において接着剤２１によって束ねて固定され、光ファイバ束を形成することにより、マトリックス状の配置が維持されている。
【００２７】
また、光ファイバ２は、その端部から離れた部位を、光学基台６に設けられた光学基台延長部６ａに、接着剤２２によって固定されている。この接着剤２２の硬度は、光ファイバ２を束ねている接着剤２１の硬度よりも低く設定されている。これは、硬度の高い接着剤２１で光ファイバ２ａ〜２ｄ間の相互位置の関係を確実に保持する一方、光学基台延長部６ａにおける硬度の低い接着剤２２によって、光ファイバ２と光学基台６との線膨張係数の違いによって発生する応力を解消するためである。これにより、光スイッチ１の対環境変化耐性を向上できる。
【００２８】
また、上述のような硬度の設定によると、外部から光ファイバ２に加わる引張り力を、光学基台延長部６ａを固定した硬度の低い接着剤２２によって吸収し、レンズ３などの光学部品に外力が伝わらないようにでき、器体１０や光ファイバ２に外力が加わった場合にも光学特性が安定する。なお、光ファイバ２は、テープ状一体物ではない、独立した４本の光ファイバ２を用いることもできる。
【００２９】
光ファイバ２の端面とレンズ３とは、例えば、透光性の接着剤を用いて互いに光結合するように固着されている。透光性接着剤の屈折率は、光ファイバ２ａ〜２ｄの屈折率とレンズ３の屈折率との概略中間の値とされている。これにより、端面におけるフレネル反射による光エネルギ損失を抑えることができる。また、光ファイバ２ａ〜２ｄの各端面は、図３（ｂ）に示すように、フレネル反射による反射損失を低減するため光ファイバの光軸に垂直な面からの角度θが略８゜となるように加工されている。なお、各端面に反射防止コートを施してフレネル反射による光エネルギ損失を抑えるようにしてもよい。
【００３０】
レンズ３は、一方の端面が平面であり、他方の端面が凸レンズである円柱状のレンズである。レンズ３の円柱部中心線の方向がｚ軸方向であり、プリズム５を出し入れする方向がｙ軸方向である。平面からなる端面側に、光ファイバ２の端面が光結合して配置される。光ファイバ２の端面から出射された光は、レンズ３の円柱部分で広がり、凸レンズ部分で平行光となってレンズ３から出射される。逆に、レンズ３の凸レンズ側からレンズ３に入射する平行光は、円柱部分で収束し、平面からなる端面において、光ファイバ２が受光可能なサイズとなる。レンズ３の平面からなる端面は、端面におけるフレネル反射によるリターンロスを低減するため、レンズ３の光軸（ｚ軸）に直交する面に対して、例えば、およそ８゜の傾斜を有している。
【００３１】
ミラー４は、その反射面がｚ軸に垂直になるように、光学基台６に固定されている。
【００３２】
４本の光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、図２（ｂ）に示すように、レンズ３の中心軸から等距離の位置であって最短の位置に、中心軸に対して互いに回転対称となるように２行２列のマトリックス状に配置されている。光ファイバ２ａ，２ｂ及び光ファイバ２ｃ，２ｄが、それぞれｙ軸方向に並べて配置されている。各光ファイバ２の光軸は、少なくともレンズ３との光結合部分において、ｚ軸に平行とされている。
【００３３】
プリズム５は、プリズム５を透過する光の光路の向きを、もとの光路の向きから僅かに変化させる、いわゆるウエッジプリズムからなる。プリズム５は、メカニカルリレ７のアマチュアに取り付けた延長アーム７ａの先端に固定されている。プリズム５は、メカニカルリレー７の駆動に伴うアマチュアのシーソ運動によって、レンズ３とミラー４とが離間して成すスイッチング空間に対して出し入れされる。プリズム５の２つの光透過面は、望ましくは、フレネル反射による光エネルギ損失を防ぐため、反射防止コートが施される。
【００３４】
器体１０は、上面が開口した箱体１０ｂと箱体１０ｂに被せる蓋体１０ａとから成っている。器体１０には、光学基台６にレンズ３とミラー４とを固定して一体化して形成した光学ブロックと、メカニカルリレー７に一体化された延長アーム７ａ及びプリズム５とが、納められている。メカニカルリレー７は、その電気端子を箱体１０ｂの外部に突出させた状態で、箱体１０ｂの内部底面に固定されている。また、光ファイバ２は、被覆２０部分において、封止樹脂１１によって器体１０に固定されている。
【００３５】
次に、光スイッチ１の動作を説明する。図４（ａ）（ｂ）は光スイッチ１におけるスイッチングの様子を模式的に示す。これらの図において示される光路は、広がったり平行光となったりする光（後述の図８（ａ）（ｂ）とその説明参照）を代表して示す光路である。光スイッチ１において、プリズム５がスイッチング空間に入れられてないときに、図４（ａ）に示すように、光ファイバ２ａからの光は、光ファイバ２ｃに向かうように、また、光ファイバ２ｄからの光は、光ファイバ２ｂに向かうように、レンズ３を透過してミラー４の反射点Ｐ０で反射され、レンズ３の中心軸に関して対称となる光路に沿って逆行する。光ファイバ２ａ〜２ｄの配置がレンズ３の中心軸（ｚ軸）の回りに対して対称とされており、ミラー４の反射面に入出射する光の光路と反射面との成す角度はいずれも同じ角度となる。
【００３６】
また、プリズム５は、以下に例示するように、スイッチング空間に入れられることによって、プリズム５が入れられてないときにミラー４による反射光が入射していた光ファイバとは異なる光ファイバに反射光を入射させるように光路を切替え、又は、ミラー４による反射光を何れの光ファイバにも入射させないように光路を切断する。例えば、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ２ａからの光は、ミラー４とプリズム５とによって光路が変えられ、光ファイバ２ｂに向かい、また、光ファイバ２ｄからの光は、何れの光ファイバ２にも向かわないように光路が切断される。
【００３７】
プリズム５が、図４（ｂ）に示すように、その頂角の方向をｘ軸の負の方向に向け、かつ、プリズム５の入出射面をｘｚ平面に垂直にした状態で、スイッチング空間に入れられると、ミラー４の反射面における反射位置が、反射点Ｐ０から反射点Ｐ１に移動する。このとき、ミラー４の反射面とミラー４に入射する光路との成す角度は、ｘｚ平面において９０゜となる。このため、ミラー４の反射点Ｐ１で反射された光の光路は、ｘｚ平面に投影した場合、光ファイバ２ａから反射点Ｐ１に向かう光路と同じ光路を逆行する光路となり、従って、反射光は光ファイバ２ｂに入射されることになる。このように、光スイッチ１は、光ファイバ２からの出射光に対して光路切替又は光路切断を行う。
【００３８】
本実施形態の光スイッチ１は、端部を２行２列のマトリックス状に配列した４本の光ファイバ２ａ〜２ｄに対し、２つの状態を切り替える２×２ａｄｄ／ｄｒｏｐ光スイッチを構成している。すなわち、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｃとが光結合されると共に光ファイバ２ｄと光ファイバ２ｂとが光結合される第１の状態と、光ファイバ２ａと光ファイバ２ｂとが光結合される第２の状態とは、レンズ３とミラー４の間に、プリズム５を挿入するか否かによって選択される。
【００３９】
本実施形態の光スイッチ１によれば、１個のレンズ３に複数本の光ファイバ２を光結合して、複数本の光ファイバ２がレンズ３を共用するので、レンズ３の個数増を抑えることができコストダウンが可能となる。レンズ３に光結合される複数の光ファイバ２が、その端部近傍において互いに外周が近接するように束ねられているので、光ファイバ２の各端部の位置関係を精度良く保って、かつ容易に、レンズ３に対して配設できる。
【００４０】
また、透光性のプリズム５を用いて光路を変化させてスイッチングを行うので、光の反射により光路を切り替える方法、例えば、ミラーを出し入れして光路切り替える方法と比較して、安定な動作が可能となる。これは、光路中に挿入するプリズム５が光を透過させて屈折により光路を変化させるので、反射型のものよりも空間配置の位置精度許容値が大きいからである。従って、光スイッチ１は、組立が容易で安価となり、かつ低損失を実現できる。
【００４１】
また、本発明の光スイッチ１は、レンズ３と光ファイバ２端部の光結合部に加え、レンズ３が固定された光学基台６の延長部である光学基台延長部６ａにおいて、光ファイバ２を固定しているので、レンズ３と光ファイバ２との機械的強度に関する結合信頼性を向上でき、光スイッチ１の耐震性、耐衝撃性を向上できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光スイッチ１を説明する。図５（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光スイッチ１の断面を示し、図５（ｂ）は光スイッチ１の内部を示し、図６（ａ）は光スイッチ１における光ファイバ２の端部の外観を示し、図６（ｂ）（ｃ）は光ファイバ２の端部に用いられるスリーブ２３の断面を示す。
【００４３】
本実施形態の光スイッチ１は、互いに寄せ集められた状態の光ファイバ２を内包する包絡線を内周とした貫通孔２３ｂを有するスリーブ２３を備え、光ファイバ２が、スリーブ２３の貫通孔２３ｂに挿通されて互いの位置関係を保持してレンズ３に光結合するように配設されている点が、上述の第１の実施形態における接着剤２１を用いた光スイッチ１と異なり、他の点は第１の実施形態の光スイッチと同様である。
【００４４】
スリーブ２３の外形は円柱形であり、貫通孔２３ｂは２×２のマトリックス状に配置する光ファイバ２ａ〜２ｄを挿入固定するように略矩形とされている。光ファイバ２は、例えば、４本一組のテープ状のものが用いられる。光ファイバ２は、被覆２０を除去した芯線部分からなる光ファイバ２を貫通孔２３ｂに挿入し、光ファイバ２とスリーブ２３とが接着剤２３ａで固定される。レンズ３との光接合部となる光ファイバ２の端部は、レンズ３と所定の光結合が効率的になされるように、スリーブ２３の端面と共に、例えば８゜の傾斜面に加工成形される。
【００４５】
上述のように加工成形された光ファイバ２は、その被覆２０の部分で器体１０に接着固定され、被覆２０を除去した芯線部分において光学基台６の基台延長部６ａに接着剤２２によって固定され、さらに、その端部をスリーブ２３の端部と共にレンズ３に接着固定されて、器体１０に納装される。
【００４６】
本実施形態の光スイッチ１によれば、スリーブ２３を用いて光ファイバ２を束ねて保持するので、光ファイバ２の光軸間ピッチ精度を確保でき良好な光学特性が得られる。また、スリーブ２３の端部と光ファイバ２の端部とを同一面に成形することにより、光ファイバ２をレンズ３に接着固定する際に、スリーブ２３の端面を用いて接着面積を拡大できるので、光ファイバ２とレンズ３の固定に関する長期信頼性を実現できる。
【００４７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る光スイッチ１を説明する。図７（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る光スイッチ１の断面を示し、図７（ｂ）は光スイッチ１の内部を示し、図８（ａ）と図８（ｂ）は本実施形態に特徴的なレンズ３の外観を、それぞれプリズム５を入れていない場合と、入れた場合の光路例と共に示し、図８（ａ１）と図８（ｂ１）はそれぞれ図８（ａ）と図８（ｂ）に対応する光ファイバ導入部側から見たレンズ３における光の入出射の様子を示す。また、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は本実施形態の特徴である固定用治具８を用いて、レンズ３を光学基台６に取り付ける様子を示す。
【００４８】
本実施形態の光スイッチ１は、光ファイバ２（２ａ〜２ｄ）の端部とレンズ３とが、互いに溶着固定されている点、及び、レンズ３が、固定用治具８を用いて光学基台６に固定されている点が、上述の第１の実施形態の光スイッチ１と異なり、他の点は第１の実施形態と同様である。
【００４９】
レンズ３と光ファイバ２との溶着固定について説明する。光ファイバ２は、予め、上述の図３（ａ）（ｂ）に示したように、その端部が成形されて２×２マトリックス状に束ねられて用いられる。所定形状に成形されたレンズ３は、その平面からなる端面３０（図８（ａ）（ｂ））が溶融され、その溶融した端面３０に、前記光ファイバ２の端部が挿入される。レンズ３の溶融部が冷却固化されることにより、レンズ３と光ファイバ２とが固定される。レンズ３の溶融は、例えば、レーザ光や電子ビームを用いて行うことができる。
【００５０】
このような方法によってレンズ３と光ファイバ２とを溶着固定する場合、レンズ３の融点を光ファイバ２の融点よりも低く設定しておくことが好ましい。これにより、溶融固定時の光ファイバ２の端面の熱変形を回避し、端面の光学特性を最適状態に保って溶着固定できる。例えば、水晶系の光ファイバ２に対し、レンズ３を低融点ガラスによって作成すればよい。また、樹脂系の光ファイバ２の場合、より低融点の樹脂から成るレンズ３を用いるようにすればよい。
【００５１】
上述の溶着固定の方法によれば、レンズ３と光ファイバ２端部とが光学的かつ物理的に一体結合されるので、結合部の強度信頼性を高められる。また、接着剤を用いる必要がなく、光軸調整などの組立作業が容易となり、光スイッチ１のコストダウンが可能となる。また、レンズ３と光ファイバ２との間に接着剤などの介在物が存在しないので、両者の屈折率を合わせるなどの調整によって、より光学的に一体結合させることができる。
【００５２】
上述の光ファイバ２が溶着固定されたレンズ３は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定用治具８に挿入されて光軸上の位置調整をされた後、例えば、レーザ光によって溶着部８２を形成して互いに溶接され、固定用治具８に固定される。固定用治具８は、例えば、予め光学基台６に一体化して固定されている。固定用治具８は、光学基台６と一体成形したものであってもよい。
【００５３】
固定用治具８を用いる本実施形態によれば、レンズ３の位置調整や固定が容易となり、光スイッチ１のコストダウンが図れる。例えば、固定用治具８を寸法精度良く製造し、光学基台６に寸法精度良く固定しておくことにより、レンズ３の位置調整が、光軸方向の距離調整だけで済むようにできる。また、固定用治具８は樹脂などの低コスト部品で構成でき、レンズ３と固定用治具８とは、レーザ等を用いて容易かつ確実に溶着固定できる。
【００５４】
なお、本実施形態の光スイッチ１の光スイッチの動作は、第１の実施形態のものと同じであり、図８（ａ）〜（ｂ１）に示した光路は、上述の図４（ａ）（ｂ）に示した光路と同じ内容を示している。すなわち、プリズム５が挿入されていない状態で、光ファイバ２ａからレンズ３に入射された光は、ミラー４によって反射されて光ファイバ２ｃに入射する。また、プリズム５が挿入されると、光ファイバ２ａからレンズ３に入射された光は、プリズム５によって光路を曲げられた後にミラー４によって反射され、反射光が再度プリズム５によって光路を曲げられて、光ファイバ２ｂに入射する（ｘｚ平面において光路が重なって見える）。
【００５５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る光スイッチ１を説明する。図１０（ａ）（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る光スイッチ１の固定用治具８にレンズ３を固定する様子を示す。本実施形態において、レンズ３は上述の第３の実施形態と同様に固定用治具８を用いて固定されており、この固定用治具８は、筒状の固定具であって、その筒の貫通孔８１内にレンズ３が挿入され固定されている。本実施形態の光スイッチ１は、固定用治具８が円筒形状である点を除いて、第３の実施形態の光スイッチと同様である。
【００５６】
このような光スイッチ１は、寸法精度の高い固定用治具８を容易に製造でき、光スイッチ１のコストダウンが可能となる。レンズ３を貫通孔に挿入することによって容易に光軸調整できる。
【００５７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る光スイッチ１を説明する。図１１（ａ）（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る光スイッチ１の固定用治具８にレンズ３を固定する様子を示す。本実施形態において、レンズ３は上述の第３の実施形態と同様に固定用治具８を用いて固定されており、この固定用治具８は、レンズ３を配置する部位にレンズ３が納まる略半円形の凹部８３を有する固定具であって、レンズ３は、その凹部８３に載置して固定されている。本実施形態の光スイッチ１は、固定用治具８が貫通孔８１に代えて凹部８３を有する点を除いて、第３の実施形態の光スイッチと同様である。
【００５８】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る光スイッチ１を説明する。図１２（ａ）（ｂ）は本発明の第６の実施形態に係る光スイッチ１の固定用治具８にレンズ３を固定する様子を示し、図１２（ｃ）は固定用治具８の断面を示す。本実施形態において、レンズ３は上述の第３の実施形態と同様に固定用治具８を用いて固定されており、この固定用治具８は、レンズ３が挿入される貫通孔８１の内表面に、貫通孔８１の軸方向に沿って形成された突起８４を有している。レンズ３は、貫通孔８１に圧入され、３方向に形成されてた突起８４によって貫通孔８１内部に固定されている。本実施形態の光スイッチ１は、固定用治具８が突起８４を有してレンズ３を固定する点を除いて、第３の実施形態の光スイッチと同様である。
【００５９】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係る光スイッチ１の製造方法を説明する。図１３は本発明の第７の実施形態に係る光スイッチの製造方法のフローチャートを示す。ここで、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）を再度参照する。光スイッチ１を製造する工程のうち、特に光ファイバ２を処理する工程は、複数本の光ファイバ２を、光ファイバ２の光軸に直交する面に対して略８゜の傾斜端面になるように一括してへき開する工程（Ｓ１）と、へき開によって形成した光ファイバ２の端面近傍において互いに外周が近接するように光ファイバ２を束ねる工程（Ｓ２）と、光ファイバ２の束ねた部位を互いに接着剤２１によって固着する工程（Ｓ３）と、端面近傍を固着した光ファイバ２の各端面がレンズ３に光結合するように光ファイバ２を配置する工程（Ｓ４）と、を含んでいる。
【００６０】
上述の製造方法によれば、例えば、互いに束ねられる複数本の光ファイバ２として、光ファイバ芯線を並列配置して一括被覆したテープ状又はベルト状の光ファイバ２を用いることにより、複数本の光ファイバ２の長さや端面の向きを揃えて、同時に一括して、すなわち工程を簡略化して容易にへき開加工ができる。さらに、各処理工程において複数本の光ファイバ２が一体化されているので、光ファイバ２を束ねて（Ｓ２）、固着し（Ｓ３）、配置する（Ｓ４）工程を容易に実施できる。製造工程の容易化と簡略化によるコストダウンと光ファイバ２間における光学特性の均質化、従って、光スイッチ１の高性能化が可能となる。また、光ファイバ２端面を略８゜（８度）の傾斜端面とするので、端面におけるフレネル反射による光信号の劣化を低減できる。
【００６１】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。すなわち、上述の各実施形態において、４本の光ファイバ２を備えた光スイッチ１を例示して説明したが、マトリックス状に配列した４本の光ファイバ２ａ〜２ｄのうち、３本又は２本の光ファイバ２を用いる構成としてもよい。例えば、光スイッチ１として、光ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃを用いる１×２光スイッチや、光ファイバ２ａ，２ｃの２本を用いる１×１光スイッチを実現することができる。また、レンズ３は、円柱部と凸レンズ部とからなると説明したが、このような形状以外のレンズ３を用いることができる。例えば、屈折率が一様に分布していない、いわゆるＧＲＩＮレンズを用いることができる。ＧＲＩＮレンズを用いると、レンズ３を、例えば、単純な円柱形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光スイッチについてプリズムを光路空間に入れていない状態における断面図、（ｂ）は同光スイッチについてプリズムを光路空間に入れた状態における断面図、（ｃ）は同光スイッチについて前記断面とは直交する横断面図。
【図２】（ａ）は同上光スイッチについての光ファイバ導入部側から見た側面図、（ｂ）は同光スイッチのレンズを光ファイバ導入部側から見た側面図。
【図３】（ａ）は同上光スイッチにおける光ファイバ端部の外観図、（ｂ）は同光ファイバ端部の拡大図。
【図４】（ａ）は同上光スイッチについてプリズムを用いてない状態の光路例を示す斜視図、（ｂ）は同光スイッチについてプリズムを用いている状態の光路例を示す斜視図。
【図５】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光スイッチについてプリズムを光路空間に入れてた状態における断面図、（ｂ）は同光スイッチについての器体断面と内部平面図。
【図６】（ａ）は同上光スイッチにおけるスリーブを備えた光ファイバ端部の外観図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は同スリーブ単体の断面図。
【図７】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る光スイッチについてプリズムを光路空間に入れてた状態における断面図、（ｂ）は同光スイッチについての器体断面と内部平面図。
【図８】（ａ）は同上光スイッチについてプリズムを用いてない状態のミラー、レンズ、及び光ファイバの平面図、（ａ１）は光ファイバ導入部側から見たレンズの外観図、（ｂ）は同上光スイッチについてプリズムを用いている状態のミラー、レンズ、及び光ファイバの平面図、（ｂ１）は光ファイバ導入部側から見たレンズの外観図。
【図９】（ａ）は同上光スイッチの光学ブロックの側面図、（ｂ）は同光学ブロックにレンズを固定する様子を説明する斜視図、（ｃ）は同光学ブロックに固定されたレンズ部分の斜視図。
【図１０】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る光スイッチの光学ブロックにレンズを固定する様子を説明する斜視図、（ｃ）は同光学ブロックに固定されたレンズ部分の斜視図。
【図１１】（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る光スイッチの光学ブロックにレンズを固定する様子を説明する斜視図、（ｃ）は同光学ブロックに固定されたレンズ部分の斜視図。
【図１２】（ａ）は本発明の第６の実施形態に係る光スイッチの光学ブロックにレンズを固定する様子を説明する斜視図、（ｂ）は同光学ブロックに固定されたレンズ部分の斜視図、（ｃ）は同光学ブロックのレンズ固定用治具の断面図。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る光スイッチの製造方法についてのフローチャート。
【図１４】従来の光スイッチの光ファイバ端部の構造を説明する斜視図。
【符号の説明】
【００６３】
１    光スイッチ
２，２ａ〜２ｄ    光ファイバ
３    レンズ
４    ミラー
５    プリズム
６    光学基台
８    固定用治具
６ａ    光学基台延長部
１０    器体
２１，２２    接着剤
２３    スリーブ
２３ｂ    貫通孔
【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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