(57)【要約】【課題】光スイッチにおいて、簡単な構成により、外部からの応力や温度環境の変化に対する光学特性の変動低減を図る。【解決手段】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ため、複数本の光ファイバ２が固定された器体１０と、各光ファイバ２端部に光結合するレンズ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とミラー４が固定された光学基台６と、レンズ３とミラー４と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を駆動するアクチュエータを有した構造体７と、を備えている。光学基台６と器体１０とが構造体７を介して互いに固定されると共に、光学基台６と器体１０とが、例えば、隙間ｈを設けて、互いに空間的に分離した構造となっている。【選択図】図１
2008003416.tif 000002
【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固定された器体と、
前記各光ファイバ端部に光結合するレンズと、
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、
前記プリズムを駆動するアクチュエータを有した構造体と、を備え、
前記光学基台と前記器体とが前記構造体を介して互いに固定されると共に、前記光学基台と器体とが互いに空間的に分離していることを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の光ファイバの間で光路の組合せを切り替える光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数本の光ファイバの端部において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、入射光の進行方向を他の光ファイバへ向かうように変えるプリズムと、コリメート用のレンズと、前記レンズとプリズムとの間に出し入れ自在に設けられたスイッチング用のミラーと、を複数本の光ファイバが導出された器体内に備えた光スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−９８６５３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、上述した特許文献１に示されるような光スイッチにおいては、レンズとプリズムとが互いの位置を保持するための光学基台に搭載され固定されているものの、その光学基台が器体に固定されているので、周囲温度の変化や外部からの応力により、器体が変形すると、光学基台にも変形が及ぶことになり、光学基台に搭載されたレンズとプリズムの相対位置が変化して光スイッチの光学特性が変動するおそれがある。
【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、外部からの応力や温度環境の変化に対する光学特性の変動を抑えることができ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、本発明は、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固定された器体と、前記各光ファイバ端部に光結合するレンズと、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、前記プリズムを駆動するアクチュエータを有した構造体と、を備え、前記光学基台と前記器体とが前記構造体を介して互いに固定されると共に、前記光学基台と器体とが互いに空間的に分離しているものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、レンズ及びミラーを固定した光学基台が、外界の温度変化や外界からの応力の影響を受け易い器体とは空間的に分離して器体内に納められているので、外界の影響によって器体が変形したとしても、光学基台にその変形の影響が及ぶことがなく、光学特性の変動が抑えられた光スイッチが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態に係る光スイッチ１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。図１（ａ）（ｂ）は本発明の光スイッチ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その固定の様子を示す。
【０００８】
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ため、複数本の光ファイバ２が固定された器体１０と、各光ファイバ２端部に光結合するレンズ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とミラー４が固定された光学基台６と、レンズ３とミラー４と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を駆動するアクチュエータを有した構造体７と、を備えている。
【０００９】
そして、光学基台６と器体１０とが構造体７を介して互いに固定されると共に、光学基台６と器体１０とが、例えば、隙間ｈを設けて、互いに空間的に分離した構造となっている。すなわち、器体１０に構造体７が固定され、構造体７に光学基台６が固定されている。光スイッチ１は、このような構造、すなわち、レンズ３及びミラー４を固定した光学基台６が、外界の温度変化や外界からの応力の影響を受け易い器体１０とは空間的に分離して器体１０内に納められている構造により、外界の影響によって器体１０が変形したとしても、光学基台６に変形が及ぶことがなく、光学特性の変動を抑えた光スイッチ１が実現される。
【００１０】
光ファイバ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）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。
【００１１】
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、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るのが好ましい。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。また、光ファイバ２は、ベルト状の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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
４本の光ファイバ２ａ〜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軸方向に平行とされている。
【００１５】
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を駆動するアクチュエータは、例えば、メカニカルリレーからなり、メカニカルリレーの本体が、上述の構造体７を形成する。プリズム５は、このようなメカニカルリレー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。
【００１６】
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、メカニカルリレーを有する構造体７と、構造体７に一体化された延長アーム７ａ及びプリズム５と、構造体７に固定された光学基台６にレンズ３とミラー４とを固定して一体化した光学ブロックとが納められている。メカニカルリレーは、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。
【００１７】
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を代表して示す模式的な光路である。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から出射された光は、光ファイバ２ｃに向かうように、また、光ファイバ２ｄから出射された光は、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
本実施形態による光スイッチ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。例えば、上述の実施形態において、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】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の一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外観図、（ｂ）は同光スイッチのレンズについての光ファイバ導入部側から見た外観図。
【図３】同上光スイッチの光学基台が構造体に固定されている様子を示す斜視図。
【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。
【符号の説明】
【００２５】
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
７    構造体
１０    器体
【図１】
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【図２】
2008003416.tif 000004
【図３】
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【図４】
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