(57)【要約】      （修正有）【課題】データサーバとクライアント装置の間で画像データなどの大容量のデータを送受信し、しかも装置系の光学部品点数をより低減させ、低コスト化を図る。【解決手段】データ配信システムは、複数のクライアント装置２−１〜２−４が、光ファイバー３によりデータを信号光として送受信するデータサーバ１とバス接続される。各クライアント装置２−１〜２−４は、それぞれ、光スイッチ７を有し、クライアント接続装置６−１〜６−４に接続される。光スイッチ７−１〜７−４は熱レンズ形成光素子を備えて構成される。クライアント装置２−１〜２−４のいずれかが、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチ７には、クライアント接続装置６から制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、そのクライアント装置２−１〜２−４のデータ記憶装置にデータサーバ１からの送信データが格納される。【選択図】図１
2008252730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクライアント装置が、第１の光ファイバーによりインターネットと接続されるとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続され、
各クライアント装置は、それぞれクライアント光スイッチを有するとともに、クライアント光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源を備えたクライアント接続装置に接続され、
各クライアント装置は、自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令を送出可能になっており、
クライアント光スイッチは、
信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が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信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成され、
いずれかのクライアント装置が、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチには、クライアント接続装置から制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、そのクライアント装置のデータ記憶装置に画像データサーバからの送信データが格納されることを特徴とするデータ配信システム。
【請求項２】
複数のクライアント装置を、第１の光ファイバーによりインターネットと接続するとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続し、
各クライアント装置に、それぞれクライアント光スイッチを設けるとともに、各クライアント装置クライアントを、それぞれ光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）を備えたクライアント接続装置に接続し、
クライアント光スイッチとして、
信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が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信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成された光スイッチを用い、
データ取得要求を希望するクライアント装置から自身のクライアント接続装置への接続すべき旨の接続指令の送出により、そのクライアント接続装置が制御光を自身のクライアント光スイッチに照射することにより、スイッチ切替を行い、そのクライアント装置のデータ記憶装置に画像データサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のクライアント装置が光ファイバーによりデータサーバと接続されたシステムにおいて、複数の光スイッチを用いて、短時間で大容量の画像を含むデータをクライアント装置側が取得することができるデータ配信システムおよびデータ配信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーバからクライアント装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）にデータを光ファイバーにより送信する場合、従来ではパケット送信方式により送信を行っていた。そのため、画像データのような大容量データをパケット送信方式で送信すると、伝送光ファイバー線路の渋滞を招き、クライアント装置が全データを取得し終えるのに非常に長い時間がかかっていた。
【０００３】
特に、最近では、例えば病院においては、ＭＲＩやＸ線ＣＴなどのデータを検査室のＰＣやデータ収集装置から大容量の画像データを医師のデスク上のＰＣに送信して、医師がそのデータを元に診断を行うことも頻繁に行われてきている。このような大容量データを光ファイバー線路経由で送受信する傾向は、病院のみならず、中規模の事業所や、オフィスなどにおいても、今後ますます増加してくることが予見される。
【０００４】
ところが、上記のようなパケット伝送方式では、大容量のデータを高速に送受信することには限界があり、その改善が求められていた。
【０００５】
一方、本発明者らは、特許文献１において、波長帯域によって光吸収性を示す領域と光透過性を示す領域を有する光吸収層を有する熱レンズ形成光素子を有し、光吸収性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光と光透過性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光を前記光吸収層に同軸で照射し、制御光の照射の有無により制御光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を提案した。
【０００６】
また、最近、本発明者らは、上記のようなパケット伝送方式における問題点を解決すべく、この光スイッチ技術を利用したデータ配信システムおよびデータ配信方法を提案した（特願２００６−３３５６８）。
【０００７】
さらに特許文献２には、電気的または機械的手段を採らず、制御ビームの照射でスイッチ物質の屈折率を変え、信号ビームの光路を変える光スイッチが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２７５７１３号公報
【特許文献２】米国特許第４，５８５，３０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者が、特願２００６−４６０２８で提案したデータ配信システムおよびデータ配信方法によれば、上記のようなパケット伝送方式における問題点が解決されたものの、制御光の照射の有無により制御光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を用いた場合、依然、多くの光学部品を必要とするため、本格的な実用化のためにはさらに改善の余地があった。
【０００９】
一方、特許文献２に開示されている光路切替手法をデータ配信システムやデータ配信方法に適用することも考えられるが、その場合、偏向角をあまり大きくできず、また屈折率変化を行わせるレーザ光は大パワーが必要であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、病院や、中規模の事業所や、オフィスなどの比較的小規模な範囲において構築されたネットワークにおいて、データサーバとクライアント装置との間で画像データのような大容量のデータを伝送光ファイバー線路の渋滞を招くことなくスムーズに送受信することができ、しかも装置系の光学部品点数をより低減させ、低コスト化を図ることのできるデータ配信システム及びデータ配信方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するものとして、第１には、複数のクライアント装置が、第１の光ファイバーによりインターネットと接続されるとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続され、
各クライアント装置は、それぞれクライアント光スイッチを有するとともに、クライアント光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源を備えたクライアント接続装置に接続され、
各クライアント装置は、自身が接続されるクライアント接続装置に接続指令を送出可能になっており、
クライアント光スイッチは、
信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が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信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成され、
いずれかのクライアント装置が、自身のクライアント接続装置に接続すべき旨の接続指令を送出すると、自身のクライアント光スイッチには、クライアント接続装置から制御光が照射され、スイッチ切替が行われ、そのクライアント装置のデータ記憶装置に画像データサーバからの送信データが格納されることを特徴とするデータ配信システムを提供する。
【００１２】
また、第２には、複数のクライアント装置を、第１の光ファイバーによりインターネットと接続するとともに、第２の光ファイバーによりデータを信号光として送受信するデータサーバとバス接続し、
各クライアント装置に、それぞれクライアント光スイッチを設けるとともに、各クライアント装置クライアントを、それぞれ光スイッチへの制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）を備えたクライアント接続装置に接続し、
クライアント光スイッチとして、
信号光を入射する信号光入力部と、
信号光とは異なる波長を有する制御光を入射する制御光入力部と、
制御光に対し吸収性を示し信号光に対し透過性を示す波長帯域を持つ光吸収層を有する熱レンズ形成光素子と、
光吸収層に制御光と信号光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる集光部を備え、
熱レンズ形成光素子は、光吸収層が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信号光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、偏向光として出射した信号光は接続指令を送出したクライアント装置側に出力し、非偏向光として出射した信号光は第２の光ファイバー側に出力するように構成された光スイッチを用い、
データ取得要求を希望するクライアント装置から自身のクライアント接続装置への接続すべき旨の接続指令の送出により、そのクライアント接続装置が制御光を自身のクライアント光スイッチに照射することにより、スイッチ切替を行い、そのクライアント装置のデータ記憶装置に画像データサーバからの送信データを格納させることを特徴とするデータ配信方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パケット送信方式を用いることなく、クライアント装置側が要求したデータの量に応じてその全データが転送される時間の間だけ、送信要求したクライアント装置のクライアント光スイッチの制御光をオンとすることにより、データサーバからの光信号が送信要求したクライアント装置に送信されるため、伝送光ファイバー線路が渋滞することなく、クライアント装置は大容量のデータを短時間で取得することが可能となる。しかも、用いる光スイッチの光学部品点数をより低減させることができ、低コスト化を図ることもできる。
【００１４】
本発明は、同一敷地内にある病院や、中規模の事業所や、オフィスなどに好ましく適用することができる。また、クライアント装置は数台から数十台程度まで接続可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示した図である。
【００１７】
データサーバ１は、画像（静止画像、動画像）データを含む各種データを記憶するデータ記憶装置を有し、クライアント装置２と光ファイバー３によりネットワークを構築し、データの送受信を行うサーバであり、ＰＣ上で仮想ドライブとして扱われるものである。データサーバ１は、例えば３００Ｍバイト／秒のシリアルＡＴＡを備えたハードディスク装置（ＨＤＤ）とすることができるが、記憶装置の種類、転送速度は任意に選択することができる。また、ここではクライアント装置２として便宜上２−１〜２−４の４台が記載されているが、もちろんその台数は任意の数とすることができる。また、クライアント装置２として、ＭＲＩやＸ線ＣＴのデータ収集装置などを接続してもよい。データサーバ１は、光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器４を備えている。
【００１８】
クライアント装置２−１〜２−４としては、例えばデータ記憶装置としてＨＤＤを備えたＰＣを利用することができる。各クライアント装置２−１〜２−４は、データ記憶装置としてＨＤＤを備えているが、その他の各種記憶装置を用いることができる。また、各クライアント装置２−１〜２−４は、それぞれ光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換する光−電気（Ｏ−Ｅ）変換器５−１〜５−４を有し、クライアント接続装置６−１〜６−４に接続されている。このクライアント接続装置６−１〜６−４は、クライアント装置２−１〜２−４が有するクライアント光スイッチ７−１〜７−４への制御光を発生するレーザ光源（ＬＤ）をそれぞれ備えている。クライアント装置２−１〜２−４同士は光ファイバー８によってもネットワークを構築しており、インターネット９と接続可能となっている。そのため、各クライアント装置２−１〜２−４はクライアント接続装置６−１〜６−４、ハブ１０−１、１０−２、１０−３、ＦＡＰ［Floor Access Point］１１を介してインターネット９に接続されている。
【００１９】
また、各クライアント装置２−１〜２−４は、クライアント光スイッチ７−１〜７−４をオンオフ制御するための接続指令をクライアント接続装置６−１〜６−４に送出するようになっている。クライアント接続装置６−１〜６−４のいずれかに接続すべき旨の指令（「オン」とする信号）が出されると、そのレーザ光源から制御光が自身のクライアント光スイッチ（７−１〜７−４のいずれか）に照射される。接続停止指令が出されると制御光の照射が停止する。
【００２０】
各クライアント装置２−１〜２−４のインターネット９との接続は、通常行われている方法と同様にすることができる。
【００２１】
ここで、クライアント光スイッチ７−１〜７−４について詳述する。以下、クライアント光スイッチ７−１〜７−４を光スイッチＳＷとも称する。
【００２２】
光スイッチＳＷは、データサーバ１からクライアント装置２−１〜２−４にデータを送信する場合、データサーバ１からのデータを信号光として取り込む。また、各クライアント接続装置６−１〜６−４のレーザ光源より制御光を取り込む。
【００２３】
図２はこの光スイッチＳＷの概略構成例である。図２に概要を例示するように、光スイッチＳＷには、信号光２１を取り込むための入力ポート２２と、信号光２１の波長とは異なる波長を有する制御光２３を取り込むための入力ポート２４が設けられている。入力ポート２２の下流側には入射した信号光２１を平行光とするための第１のコリメートレンズ２５が配置され、入力ポート２４の下流側には入射した制御光２３を平行光とするための第２のコリメートレンズ２６が配置されている。なお、便宜上、図２には、平行光を幅を持たない直線で表してある。第１のコリメートレンズ２５と第２のコリメートレンズ２６の下流側には混合器２７が配置され、混合器２７は、第１のコリメートレンズ２５からの平行光である信号光２１は透過させ、第２のコリメートレンズ２６からの平行光である制御光２３を反射しその光路を変える。混合器２７の下流側には第１の集光レンズ２８、熱レンズ形成光素子２９、第３のコリメートレンズ３０、波長選択透過フィルター３１、分岐ミラー３２、第２の集光レンズ３３がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ２８は混合器２７からの信号光２１および制御光２３を熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ２８には信号光２１と制御光２３は光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層にも光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００２４】
熱レンズ形成光素子２９は、信号光２１のみが入射した場合には進行方向を変えない非偏向光として出射し、信号光２１と制御光２３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、信号光２１の進行方向を変えた偏向光として出射する。第３のコリメートレンズ３０は信号光２１（非偏向光および偏向光）と制御光２３を平行光とする。波長選択透過フィルター３１は、信号光２１は透過させ、制御光２３はカットする。光波長選択フィルター３１の下流に設けられた分岐ミラー３２は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー３２の図中上方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー３４と、ミラー３４からの光を集光する第３の集光レンズ３５が配置されている。また、スイッチＳＷは２つの出力ポート３６、３７を有している。出力ポート３６は制御光２３のオフ時に第２の集光レンズ３３で集光された非偏向光の光出力を行う。この非偏向光の光出力は図１の光ファイバー３に出力される。出力ポート３７は制御光２３のオン時に分岐ミラー３２およびミラー３４で光路を変えられ、第３の集光レンズ３５で集光された偏向光の光出力を行う。この偏向光の出力は図１のデータサーバ1から配信されたデータであり、制御光２３がＯＮとなっている間、図１の接続指令を送出したクライアント装置２に出力される。
【００２５】
上記スイッチＳＷにおいて、信号光２１の波長は、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に対して透過性を示す波長の光を用いる。また、制御光２３の波長は、熱レンズ形成光素子２９の光吸収層に対して吸収性を示す波長の光を用いる。
【００２６】
光スイッチＳＷで使用される熱レンズ形成光素子２９中の光吸収層の材料、信号光２１の波長帯域、および制御光２３の波長帯域は、例えば、先ず、信号光２１の波長ないし波長帯域を決定し、次に、これを制御するのに最適な光吸収層の材料と制御光２３の波長の組み合わせを選定することができるが、これに限定されない。
【００２７】
第１のコリメートレンズ２５、第２のコリメートレンズ２６、第３のコリメートレンズ３０としては、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００２８】
光混合器２７としては、例えば信号光２１は透過し、制御光２３は反射するダイクロイックミラーなどの公知の光学部材を用いることができる。もちろん、入力ポート２２と入力ポート２４の位置を入れ替えて、信号光２１が反射し、制御光２３が透過するように構成してもよいことは言うまでもない。
【００２９】
第１の集光レンズ２８、第２の集光レンズ３３、第３の集光レンズ３５には、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００３０】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷでは、信号光２１と制御光２３は、第１の集光レンズ２８により、光の進行方向で熱レンズ形成光素子２９の光吸収層の入射面またはその近辺において集光させる。信号光２１と制御光２３とを熱レンズ形成光素子２９の光吸収層の入射面近辺の同一の所に集光させると信号光２１はドーナツ状に拡がる。この状況を図３に示す。制御光２３がない場合には図３（ａ）の写真１ａのように信号光２１は丸ビームであるが、制御光２３が同時に同一の所に照射されると、図３（ｂ）の写真１ｂのようにドーナツ形状となる。このドーナツ形状が鮮明で大きく形成されるのが、光吸収層の入射面であると思われる。本実施形態に用いる光スイッチＳＷにおいて光吸収層の入射面という場合は、信号光２１と制御光２３を同一の所に集光させたときにこのドーナツ形状が鮮明で大きく形成される位置に相当する面とする。もちろん、本実施形態で実際に用いる信号光２１と制御光２３とは集光点の位置では光軸に直角な方向に２５〜５０μｍほど離間させるので、ドーナツ形状は形成されないが、調整時には信号光２１と制御光２３とを同一点に入射させ、ドーナツ形状を形成させ、その後、信号光２１と制御光２３との集光点を分離させ、位置調整を行う。なお、信号光２１と制御光２３との集光点間の距離が２５μｍ未満の場合には、図３（ａ）に示すような丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。信号光２１が三日月型ビームになると、のちに集光させ光ファイバーに入射させた場合には入射効率が減少してしまい、実用性にかけるおそれがある。また、上記距離が５０μｍを超えると、偏向角が低下傾向となる。
【００３１】
熱レンズ形成光素子２９は、図４に示したような概略構成であるが、図２では説明を容易にするため、光吸収層のみを図示してある。図４において、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２は、色素を溶剤に溶解したものをガラス容器４３に封じて用いる。溶剤に可溶性の色素としては、使用する制御光の波長領域に吸収性を示し、使用する信号光の波長領域に吸収性がなく透過性を示す色素を使用することができる。例えばレーザ光４４が透過するガラス容器４３のガラスの厚みは約５００μｍ程度、光吸収層４２の厚みは２００〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００３２】
色素の具体例としては、例えば、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、エオシン、フロキシンＢなどのキサンテン系色素、アクリジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、３，３’−ジエチルチアカルボシアニンヨージド、３，３’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色素、エチル・バイオレット、ビクトリア・ブルーＲなどのトリアリールメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系色素、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド系色素などを好適に使用することができる。また、これらの色素を単独で、または、２種以上を混合して使用することができる。
【００３３】
溶剤としては、少なくとも使用する色素を溶解するものを用いることができるが、熱レンズ形成時の温度上昇に際し、熱分解することなく、かつ、沸騰する温度（沸点）が１００℃以上、好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは３００℃以上のものを好適に用いることができる。具体的には、硫酸などの無機系溶剤、ｏ−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系、１−フェニル−１−キシリルエタンまたは１−フェニル−１−エチルフェニルエタンなどの芳香族置換脂肪族炭化水素系、ニトロベンゼンなどのニトロベンゼン誘導体系、などの有機溶剤を好適に用いることができる。
【００３４】
波長選択透過フィルター３１としては、熱レンズ形成光素子４１（２９）をわずかに透過する制御光４６（２３）を遮光し、信号光４５（２１）は透過する誘電体フィルターなどを用いることができる。熱レンズ形成光素子４１（２９）で実用上問題ない程度に制御光４６（２３）が吸収されれば、必ずしも波長選択透過フィルター３１を用いる必要はない。
【００３５】
ここで、熱レンズ形成光素子４１（２９）における熱レンズ形成による信号光４５（２１）の偏向について説明する。
【００３６】
熱レンズ形成光素子２９の光吸収層で制御光２３が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザ光源から出射するレーザ光や、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、制御光２３が照射された光吸収層での屈折率分布は、制御光２３の光軸で屈折率が一番低下し、制御光２３の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。
【００３７】
図５は、信号光２１が偏向する状況を説明した図である。なお、説明を簡単にするため、図５では光吸収層と光吸収層の周りの媒質との屈折率の違いによる光の屈折は無視している。図５には、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２に、信号光４５（２１）のみが照射された場合と、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）が同時に照射された場合が示されている。図中、４７は、制御光４６（２３）が照射されなかった場合の熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２を透過した信号光である。４８は、制御光４６（２３）が照射された場合の熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２を透過した信号光である。また、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の入射面近辺での制御光の光強度分布４９、および、熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の出射面近辺での光強度分布５０が併せて示されている。
【００３８】
図５ａはレーザ光を集光しない場合、図５ｂは本実施形態で用いる光スイッチＳＷのようにレーザ光を集光した場合のレーザ光の光路を模式的に示したものである。レーザ光を集光しない場合のレーザ光の強度分布領域４９、５０は、光吸収層４２の入射面近辺と出射面近辺では変わらない。このことは、信号光４５（２１）が光吸収層４２を進むに従って、屈折率の変化の少ない領域を通過することを意味する。一方、レーザ光を集光した場合はレーザ光の強度分布領域４９，５０は、光吸収層４２の入射面近辺と出射面近辺では大きく変わり、出射面近辺では領域が拡がっている。このことは、屈折率も徐々に拡がっていることになり、信号光４５（２１）が光吸収層４２を進むに従ってより大きな偏向を受ける作用が及んでくることになる。なお、屈折率変化は制御光パワーにほぼ比例して変化するので、光吸収層４２を進むに従って屈折率変化は小さくなる。
【００３９】
図５ｂでは、信号光４５（２１）も熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の入射面に集光するようにしているが、入射面近辺であってもよい。特に信号光４５（２１）は、光吸収層４２のもう少し出射面側に集光するようにしてもよい。また、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）とは光の進行方向で同一面に入射するようにしているが、全く同一面である必要はなく、多少ずれていても構わない。
【００４０】
偏向角は、次の条件が変わると変化する。
【００４１】
１．熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の、信号光４５（２１）と制御光４６（２３）の第１の集光レンズ２８の収束（集光）点に対する位置
２．制御光パワー
３．制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光４５（２１）と制御光４６（２３）の光軸に直角方向の距離）
４．熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２の厚み
５．制御光波長および信号光波長
６．光吸収層４２の色素濃度
これ以外にも、光吸収層４２の材質、光吸収層４２への制御光４６（２３）および信号光４５（２１）の集光角等によっても変化する。
【００４２】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷの一例では、波長１５５０ｎｍの信号光２１をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２２に入射させ、波長９８０ｎｍの制御光２３をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２４に入射させ、焦点距離８ｍｍの第１のコリメートレンズ２５および第２のコリメートレンズ２６で信号光２１および制御光２３をほぼ平行光にし、光吸収層の厚み５００μｍであって光吸収層の波長１５５０ｎｍにおける透過率９５％および波長９８０ｎｍにおける透過率０．２％の熱レンズ形成光素子２９に、焦点距離８ｍｍの第１の集光レンズ２８で収束（集光）して入射させた。
【００４３】
図６に、図２の分岐ミラー３２の直前で、光軸に直角に紙面内方向に、スリット開口を持った光検出器を設けて、この光検出器を動かして測定した信号光２１の光強度分布を示す。図６において、線５１（丸点を結ぶ実線）は制御光が照射されなかった場合の非偏向光、線５２（四角点を結ぶ実線）は制御光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光、線５３（×点を結ぶ実線）は制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の光強度分布を示す。制御光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光の場合５１は、非偏向光の場合５２と強度分布の裾のところで重なり合っておりお互いの分離が不充分であるが、制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の場合５３は、非偏向光の場合５２と充分に分離している。よって、分岐ミラー３２で非偏向光と制御光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光とは分離できることがわかる。なお、図６において、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍであり、制御光２３と信号光２１は光吸収層の光入射面から約３０μｍ進んだところに集光し、光吸収層の厚みは５００μｍであった。
【００４４】
また、制御光パワーと偏向角との関係を図７に示す。制御光パワーが大きくなると偏向角が大きくなることがわかる。なお、図７において、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍ、制御光２３と信号光２１は光吸収層の光入射面から約６０μｍ進んだところに集光させた。
【００４５】
本実施形態に用いる光スイッチＳＷでは、図２に示す第３のコリメートレンズ３０と第２の集光レンズ３３および第３の集光レンズ３５の焦点距離は同じ８ｍｍのものを用いたので、偏向角は、分岐ミラー３２で分岐しなかった場合の偏向光の光軸と非偏向光の光軸とのなす角度となる。本例の場合、制御光パワー７．８ｍＷの場合は約６．７度、制御光パワー１２．９ｍＷの場合は約１０．１度、制御光パワー１８ｍＷの場合は約１３．２度となった。
【００４６】
図８に、図４に示した熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への信号光２１と制御光２３の集光点の入射位置（「光吸収層位置」と記す）と偏向角との関係を示す。図８において、横軸の光吸収層位置は熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への光の入射面の位置（制御光２３と信号光２１の集光点に対する位置）である。０点は制御光２３と信号光２１の集光点の位置であり、図５ｂの状態である。マイナス方向が光の進行方向であり、プラスの位置では信号光２１と制御光２３が熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２内で集光する。縦軸は偏向角である。なお、図８において、制御光パワーは約１２．９ｍＷであり、制御光位置（図２の第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に対して直角方向の距離）は３５μｍ、光吸収層４２の厚みは５００μｍである。
【００４７】
さらに、図９に、図４に示す熱レンズ形成光素子４１（２９）の光吸収層４２への信号光２１と制御光２３の収束（集光）点の入射位置（すなわち、光吸収層位置）と非偏向光と偏向光との分離距離の測定データの例を示す。光吸収層４２への入射位置が約６０μｍの場合は分離距離が０に近いが、これからずれると分離距離が大きくなる。図９で分離距離の正負の符号は、信号光２１の入射点を原点（すなわち０点）とし、偏向する方向を正とした。図９において、制御光パワーは１５．４ｍＷ、光吸収層４２の厚みは１０００μｍであり、制御光位置（第１の集光レンズ２８の集光点での信号光２１と制御光２３の光軸に直角方向の距離）は２５μｍである。
【００４８】
なお、偏向角は、制御光波長および信号光波長によっても異なる。波長が短いほど偏向角が大きくなる。
【００４９】
以上、本実施形態に用いる光スイッチＳＷの一例を説明してきたが、本発明で用いる光スイッチは上記に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００５０】
例えば、本発明によれば、図１０に示すようなタイプの光スイッチＳＷ’を用いることができる。図１０において図２と同様な光学部品には同じ符号を付してある。図１０において５４は信号光、５５は制御光、５６、５７は入力ポートである。図１０のスイッチＳＷ’では光入力に図１１に示す２芯光ファイバーフェルール５８を用いた。２芯光ファイバーフェルール５８は信号光光出射ファイバー５９と制御光光出射ファイバー６０を備えている。これらの光ファイバー５９、６０としては、コア９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数ｍｍだけとした。エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に集光した信号光と制御光の集光点の光軸に直角方向の距離「χ」と次の関係で決めることができる。
（式１）
ω＝χ／ｍ
ここでｍは、第１の集光レンズ２８の結像倍率である。
【００５１】
このような構成としても、上記光スイッチＳＷを用いた場合と同様の効果を得ることができる上、光入射部の構成をより簡素化できる利点がある。
【００５２】
再び図１に戻ると、例えば、クライアント装置２−２がデータサーバ１からデータの取得を希望する場合には次のようにしてデータの取得が行われる。
【００５３】
クライアント装置２−２から接続すべき旨の接続指令が出されると、クライアント接続装置６−２に送られ、クライアント接続装置６−２より制御光がクライアント光スイッチ７−２に照射され、クライアント光スイッチ７−２がオンとなる。このとき信号光は偏向光となり、光路がクライアント装置６−２側に変更される。このとき、クライアント装置２−１、２−３、２−４のクライアント光スイッチ７−１、７−３、７−４はオフとなる。オフとなったクライアント光スイッチはデータをそのまま通過させ、データ取得要求があったクライアント装置２−２にのみデータが連続して送られる。データサーバ１からは光ファイバー３上に３００Ｍバイト／秒の転送速度でデータが連続的に送出され、クライアント装置２−２は、データ量に応じて、３００Ｍバイト／秒で計算される転送時間の間、クライアント光スイッチ７−２において制御光によりリングビーム側に切り替わり、データを取り込むことができる。データの取り込みが終わると、クライアント装置２−２から接続停止指令がクライアント接続装置６−２に送られ、クライアント接続装置６−２は制御光の照射を停止する。これにより、クライアント光スイッチ７−２がオフ（信号光が非偏向光の状態）となり、クライアント装置２−２ではそのＨＤＤ内にデータの記憶を完了させる。
【００５４】
以上のようにして、上記実施形態のデータ配信システムでは、従来の電話のクロスバー交換機のように、取得要求のあったクライアント装置にのみデータが連続して送出される。したがって、光ファイバー線路の渋滞を招くことなく、高速にデータを送受信することが可能となる。
【００５５】
クライアント装置２−１〜２−４や、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置からデータサーバ１へのデータの転送も行うことができる。
【００５６】
以上、本発明に係るデータ配信システムを一実施形態により説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００５７】
例えば、上記では、ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴなどのデータ収集装置をクライアント装置２と等価なものとして接続したが、本発明によれば、必ずしもその接続を行わなくてもよく、また、それに代えて別のタイプのデータ収集装置を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ配信システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のデータ配信システムに用いる光スイッチの概略構成例を示す図である。
【図３】熱レンズ形成光素子の光吸収層へ信号光と制御光とを同一の所に集光させるときに、制御光がない場合と制御光がある場合の信号光の出射の状況を示す図である。
【図４】熱レンズ形成光素子の概略構成を示す断面図である。
【図５ａ】集光しない場合の信号光が偏向する状況の説明図である。
【図５ｂ】集光した場合の信号光が偏向する状況の説明図である。
【図６】制御光を照射しない場合と、制御光のパワーを変えて照射した場合の光強度分布を示す図である。
【図７】制御光パワーと偏向角との関係を示すグラフである。
【図８】光吸収層の位置と偏向角との関係を示すグラフである。
【図９】非偏向光と偏向光の分離距離の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明のデータ配信システムに用いる光スイッチの別例の概略構成を示す図である。
【図１１】図１０の光スイッチに用いる２芯光ファイバーフェルールの概念図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    データサーバ
２−１〜２−４    クライアントサーバ
３、８    光ファイバー
４、５−１〜５−４    光−電気変換器
６−１〜６−４    クライアント接続装置
７−１〜７−４    クライアント光スイッチ
９    インターネット
１０−１、１０−２、１０−３    ハブ
２１    信号光
２２、２４    入力ポート
２３  制御光
２５、２６、３０    コリメートレンズ
２７    混合器
２８、３３、３５    集光レンズ
２９    熱レンズ形成光素子
３１    波長選択透過素子
３２    分岐ミラー
３４    ミラー
３６、３７    出力ポート
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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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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