(57)【要約】【課題】全体の大きさを小型化でき、部品点数を削減できること。【解決手段】光スイッチモジュール１１は、２個の光ポートを有し、光ファイバ１５ｃ，１５ｄの端面から光Ａ，Ｂを出射し、コリメートレンズ１２ａ，１２ｂで平行光とした後、セミシリンドリカルレンズ１２ｃによりＶＩＰＡ１に収束して入射される。ＶＩＰＡ１は、光Ａ，Ｂを波長λ１〜λｎに応じた別々の出射角度を保持して出射する。フォーカスレンズ１３は、光Ａ，Ｂをマイクロミラーアレイ１４のマイクロミラー２３上の一点に集光させる。マイクロミラーアレイ１４は、波長λ１〜λｎに対応する複数のマイクロミラー２３を有する。マイクロミラー２３の角度変更により、入射された光Ａの光路を波長λ１〜λｎ別に光Ａの光路に戻すかあるいは光Ｂの光路に反射させることができ、２個の光ポートの間で光の波長別の切り換えを行える。【選択図】      図８
2004258409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重された光が複数入力され、該複数の光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する光スイッチモジュールにおいて、
前記波長多重された複数の光が入出力される複数の光ポートと、
前記複数の光ポートから入力された前記複数の光を、それぞれ異なる光路として出射させるとともに、ライン状となるよう集光させる第１の光学系と、
前記第１の光学系から入射する前記集光された複数の光を受光し、受光された前記複数の光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させる光合分波器と、
前記光合分波器から出射される前記複数の光をそれぞれ波長別に所定間隔を有する平行光にするとともに、前記複数の光を波長別に異なる１点に集光させる第２の光学系と、
前記第２の光学系により１点に集光された前記複数の各波長別の光をそれぞれ受ける複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーを個別に角度変更させることにより、該マイクロミラーに入射される前記複数の光の光路を各波長別に前記複数の光の光路のいずれかに切り換えて反射させるマイクロミラーアレイと、を備え、
前記光合分波器は、
第１の反射面と、透過性を有し前記第１の反射面と対向する第２の反射面とを透明基板上に有してなり、
入射した前記複数の光が、それぞれ前記第１及び第２の反射面間で多重反射するとともに前記第２の反射面を一部透過するように設けられていることを特徴とする光スイッチモジュール。
【請求項２】
前記複数の光ポートは、
外部と装置内部との間で前記複数の光をそれぞれ伝送する複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの出射端を固定し、該複数の光ファイバからそれぞれ前記複数の光を出射させるための光ファイバブロックと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチモジュール。
【請求項３】
前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーの反射面が前記複数の光の光路方向に対して直交する方向となるように固定保持されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光スイッチモジュール。
【請求項４】
前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーの反射面が前記複数の光の光路方向に対して平行な方向となるように固定保持され、
前記第２の光学系から出射された前記複数の光の光路を前記マイクロミラーアレイに設けられた前記マイクロミラーに導くよう屈曲させる反射ミラーを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光スイッチモジュール。
【請求項５】
前記マイクロミラーアレイは、
複数の前記マイクロミラーにそれぞれ配置された電極への電圧の印加状態を制御することにより発生する静電気力に基づき、該マイクロミラーの前記角度変更を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光スイッチモジュール。
【請求項６】
前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が、前記電圧の未印加状態において該マイクロミラーアレイの基板と平行であり、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面を所定角度に角度変更することを特徴とする請求項５に記載の光スイッチモジュール。
【請求項７】
前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が前記電圧の未印加状態において該マイクロミラーアレイの基板に対し所定角度傾いた状態であり、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面を角度変更することを特徴とする請求項５に記載の光スイッチモジュール。
【請求項８】
前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーを短冊状に複数並列配置させてなり、該短冊状のマイクロミラーに凹凸を形成して前記入射される複数の光を前記複数の光の光路のいずれかに回折させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光スイッチモジュール。
【請求項９】
前記マイクロミラーアレイは、
短冊状の前記マイクロミラーを、並列配置された所定数単位で電極への電圧の印加状態を制御することにより発生する静電気力に基づき、前記所定数単位で前記凹凸を形成させることを特徴とする請求項８に記載の光スイッチモジュール。
【請求項１０】
波長多重された光が伝送される複数の光伝送路を連結するように配置され、複数の光伝送路から入力された光をそれぞれ波長別に選択して前記複数の光伝送路に出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された複数の光が入出力される複数の光ポートと、
前記複数の光ポートから入力された前記複数の光を、それぞれ異なる光路として出射させるとともに、ライン状となるよう集光させる第１の光学系と、
前記第１の光学系から入射する前記集光された前記複数の光を受光し、該複数の光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させる光合分波器と、
前記光合分波器から出射される前記複数の光をそれぞれ波長別に所定間隔を有する平行光にするとともに、前記複数の光を波長別に異なる１点に集光させる第２の光学系と、
前記第２の光学系により１点に集光された前記複数の各波長別の光をそれぞれ受ける複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーを個別に角度変更させることにより、該マイクロミラーに入射される前記複数の光の光路を各波長別に前記複数の光の光路のいずれかに切り換えて反射させるマイクロミラーアレイと、
前記複数の光伝送路にそれぞれ接続される入力ポートおよび出力ポートと、前記光ポートに接続される入出力ポートを有する複数のサーキュレータと、を備え、
前記光合分波器は、
第１の反射面と、透過性を有し前記第１の反射面と対向する第２の反射面とを透明基板上に有してなり、
入射した前記複数の光が、それぞれ前記第１及び第２の反射面間で多重反射するとともに前記第２の反射面を一部透過するように設けられていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長多重されて入力された複数系統の光を波長別に選択して所望する系統に出力する光スイッチモジュールと、この光スイッチモジュールおよび複数の光伝送路にそれぞれ接続されるサーキュレータとを備え、光伝送路同士間において光を波長別に選択して所望する光伝送路に出力する波長選択スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、激増するインターネットトラフィックを収容すべく、波長分割多重（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）通信によるネットワークの光化が急速に進んでいる。現在のＷＤＭ通信は、主にポイントツーポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）のネットワーク形態であるが、リング型ネットワーク、メッシュ状ネットワークへの進展が研究されている。これら将来のネットワークを構成する各ノードでは、任意波長の分岐／挿入を行う光分岐挿入装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＯＡＤＭ）、電気への変換を介さない光クロスコネクト装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔ：ＯＸＣ）等によって光領域での信号処理が可能となり、波長情報を基にしたダイナミックなパスの設定／解除が行われると考えられる。このような光技術を最大限に生かしたフォトニックネットワーク技術の進展に関する文献としては、例えば、下記の非特許文献１がある。
【０００３】
図２２はネットワークのノードに配置されるクロス・バースイッチを示す図である。図示のクロス・バースイッチ１００は、ＯＸＣによる２入力、２出力構成の光スイッチ１０１を分割波長数に対応した複数個ｎ（１０１ａ〜１０１ｎ）を用い、入力側に２個の分波器１０２ａ，１０２ｂを配置し、出力側に２個の合波器１０３ａ，１０３ｂを配置して構成されている。分波器１０２ａ，１０２ｂには、それぞれ各波長λ１〜λｎを有し波長分割多重された光が入力される。分波器１０２ａ，１０２ｂは、入力された光を波長λ１〜λｎに分波し、波長別の光を光スイッチ１０１ａ〜１０１ｎに出力する。
【０００４】
例えば、光スイッチ１０１ａには、波長λ１の光が２入力され、内部のスイッチ切り換えにより、これら２入力された光を合波器１０３ａ，１０３ｂのいずれかに出力する。これにより、図示のように波長分割多重された２入力の光は、波長λ１〜λｎ単位で異なる２出力のいずれかに切り換え（振り分け）出力することができる。
【０００５】
次に、図２３は波長選択スイッチの概要構成を示す図である。この波長選択スイッチ１１０の構成は、例えば、下記の特許文献１および非特許文献２に記載されている。図２３に示すような２系統の光伝送路は、例えば、一方（第１光伝送路）１１１ａが光ファイバ伝送線路の幹線として運用され、他方（第２光伝送路）１１１ｂが支線として運用される。
【０００６】
第１光伝送路１１１ａと第２光伝送路１１１ｂとの間には、これら第１光伝送路１１１ａと第２光伝送路１１１ｂのノード同士をつなぐ形で波長選択スイッチ１１０が配置される。波長選択スイッチ１１０は、２個の入力ポートＩｎ，Ａｄｄと、２個の出力ポートＰａｓｓ，Ｄｒｏｐを有する。厳密には入力ポートＩｎ，挿入ポートＡｄｄ，通過出力ポートＰａｓｓ，分岐出力ポートＤｒｏｐとそれぞれ呼称されている。
【０００７】
これら入力ポートＩｎ，Ａｄｄポートを介して入力される光は、複数の波長成分からなるＷＤＭ信号であり、典型的な波長間隔は１００ＧＨｚ（０．８ｎｍ）、波長の数は数波〜数十波（例えば３２波；この場合、上述したλｎにおいて、ｎ＝３２）である。第１光伝送路１１１ａのノードにはサーキュレータ１１２ａが挿入され、第２光伝送路１１１ｂのノードにはサーキュレータ１１２ｂが挿入される。これらサーキュレータ１１２ａ，１１２ｂは、入力ポートＣ１へ入力された光を入出力ポートＣ２から出力し、入出力ポートＣ２へ入力された光を出力ポートＣ３から出力する機能を有している。
【０００８】
図２４は従来の波長選択スイッチ内部に設けられる光スイッチモジュールの構成を示す斜視図である。２個のサーキュレータ１１２ａ，１１２ｂそれぞれの入出力ポートＣ２，Ｃ２の間には、光スイッチモジュール１１４が配置される。光スイッチモジュール１１４は、２個のサーキュレータ１１２ａ，１１２ｂからそれぞれ入力された波長分割多重された光を波長λ１〜λｎ別に入力側のサーキュレータに戻すか、あるいは、他方側のサーキュレータに通過させる切り換え機能を有している。
【０００９】
したがって、図２３に示すように、光スイッチモジュール１１４の切り換えにより、第１光伝送路１１１ａの入力ポートＩｎから入射されたある波長λの光を第１光伝送路１１１ａの出力ポートＰａｓｓ（経路ａ１）と、他の系統である第２光伝送路１１１ｂの出力ポートＤｒｏｐ（経路ａ２）とのいずれかに切り換えて出力できる。第２光伝送路１１１ｂについても、ある波長λの光を同様に経路ｂ１，ｂ２のいずれかに切り換えて出力できる。これにより、第１光伝送路（幹線）１１１ａのバックアップ回線として第２光伝送路（支線）１１１ｂを用いたり、一方の光伝送路で伝送障害が生じた特定の波長λのみ他方の光伝送路に振り替えて伝送する等の運用が行えるようになる。
【００１０】
次に、上記の光スイッチモジュール１１４を図２４を用いて具体的に説明する。光スイッチモジュール１１４は、コリメートレンズ１１６ａ，１１６ｂと、合分波用ミラー１１７と、回折格子（Ｇｒａｔｉｎｇ）１１８と、λ／４波長板１１９と、集光レンズ１２０と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）によるマイクロミラーアレイ１２１を備えて構成されている。
【００１１】
サーキュレータ１１２ａの入出力ポートＣ２から出射された光Ａは、コリメートレンズ１１６ａにより平行光に変換される。この光Ａは、回折格子１１８の格子面に入射され、この回折格子１１８による光Ａの反射角度位置にはλ／４波長板１１９が設けられる。光Ａは、このλ／４波長板１１９を通過した後、集光レンズ１２０によりマイクロミラーアレイ１２１に集光される。
【００１２】
サーキュレータ１１２ａの入出力ポートＣ２から出射される光Ａに対し、サーキュレータ１１２ｂの入出力ポートＣ２から出射される光Ｂは、異なる角度（図示の例では９０度直角な方向）を有している。サーキュレータ１１２ｂの入出力ポートＣ２から出射された光Ｂは、コリメートレンズ１１６ｂにより平行光に変換される。この光Ｂは、合分波用ミラー１１７を介して直角な方向の回折格子１１８に入射される。なお、回折格子１１８に対して光Ａと光Ｂは、図示の如く上下で異なる位置に入射されるようになっている。
【００１３】
この回折格子１１８による光Ｂは、λ／４波長板１１９を通過した後、集光レンズ１２０によりマイクロミラーアレイ１２１に集光される。回折格子１１８は、所定の角度で入射された異なる波長成分に対し、異なる回折角を与える素子である。したがって、回折格子１１８により反射されたＷＤＭ信号は、波長λの成分毎に空間的に分離される。図２４には、異なる波長λ１とλｎの分離方向を上下方向として記載してある。光Ａ，Ｂいずれについても全ての波長λ１〜λｎの光がλ／４波長板１１９を通過し、集光レンズ１２０によりマイクロミラーアレイ１２１に集光されるようになっている。
【００１４】
マイクロミラーアレイ１２１に集光された各波長λ１〜λｎの光は、以下に説明するマイクロミラーアレイ１２１に設けられた各波長別のマイクロミラーを角度変更制御することにより、光Ａと光Ｂの光路を同一の光路に戻す、あるいは互いに他方の光路に切り換えて反射させることができる。これにより、上述した入力ポートＩｎ，Ａｄｄに入力された光を波長λ１〜λｎ別に選択して出力ポートＰａｓｓ，Ｄｒｏｐから切り換えて出力できる。
【００１５】
回折格子１１８は、一般に偏波依存性損失（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ：ＰＤＬ）を有している。このため、λ／４波長板１１９を光路上に配置させ、偏波を入射側と出射側の往復で９０度回転させることによりＰＤＬを抑圧している。
【００１６】
図２５はマイクロミラーアレイを示す図である。このマイクロミラーアレイ１２１は、マイクロマシン技術を用いて作成されたミラーである。マイクロマシン技術に関しては下記の非特許文献３等に記載されている。図示のように、上下方向に１次元状に数十μｍ間隔で複数のマイクロミラー１２２（１２２ａ〜１２２ｎ）を並べて構成したものである。マイクロミラー１２２の個数ｎは、波長λの分離数ｎに一致しており、１つのマイクロミラー１２２が１つの波長成分に対応している。回折格子１１８による分離された各波長λ１〜λｎの光Ａ，Ｂは、この波長に対応する位置のマイクロミラー１２２（１２２ａ〜１２２ｎ）に入射される。
【００１７】
図２６はマイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの構成を示す側面図である。図２７は、マイクロミラーの動作状態を示す図である。マイクロミラー１２２は、基板１２３と、基板１２３上に突出形成された支持部１２４と、支持部１２４に中央が支持された反射体１２５とを有して構成されている。反射体１２５は、表面１２５ａが光Ａ，Ｂを全反射する鏡面となっている。基板１２３上には支持部１２４を挟んで反射体１２５に対向する平板状の一対の電極１２６ａ，１２６ｂが設けられ、反射体１２５の裏面全面には電極１２６ａ，１２６ｂに対向する平板状の対向電極１２７が設けられている。
【００１８】
一方の電極１２６ａに電圧を印加すると、電極１２６ａと対向する対向電極１２７との間に静電気力が発生する。これにより、対向電極１２７が一方の電極１２６ａ側に引き寄せられ、反射体１２５は、支持部１２４を中心として一方に傾き、図２６に示す状態となる。
【００１９】
この状態では、反射体１２５に入射された光Ａを同方向に反射させる。具体的には、入射する光Ａの方向に対して反射体１２５の面が直交する角度（直角）となるよう調整しておく。これにより、図２３に示した第１光伝送路１１１ａの入力ポートＩｎから入力された光Ａを同じ光Ａの光路上に戻すことができ、出力ポートＰａｓｓから出力することができる。
【００２０】
同様に、第２光伝送路１１１ｂの入力ポートＡｄｄから入力された光Ｂについては、この光Ｂの入射方向に対し反射体１２５の面が直交するよう調整しておく。これにより、同じ光Ｂの光路上に戻すことができ、出力ポートＤｒｏｐから出力することができる。
【００２１】
一方、他方の電極１２６ｂに電圧を印加すると、電極１２６ｂと対向する対向電極１２７との間に静電気力が発生する。これにより、対向電極１２７が一方の電極１２６ｂ側に引き寄せられ、反射体１２５は、支持部１２４を中心として他方に傾き、図２７に示す状態となる。
【００２２】
この状態では、反射体１２５に入射された光Ａ，Ｂをそれぞれ他の光路上に反射させる。具体的には、入射する光Ａ，Ｂの方向に対して反射体１２５の面がいずれも所定角度（θ）となるよう調整しておく。これにより、図２３に示した第１光伝送路１１１ａの入力ポートＩｎから入力された光Ａは、他の光Ｂの光路上に切り換えることができ、出力ポートＤｒｏｐから出力することができる。同様に、第２光伝送路１１１ｂの入力ポートＡｄｄから入力された光Ｂは、他の光Ａの光路上に切り換えることができ、出力ポートＰａｓｓから出力することができる。
【００２３】
このようにマイクロミラーアレイ１２１を用いることにより、マイクロミラーアレイ１２１に入射される波長λ１〜λｎの光Ａ，Ｂの反射方向を各波長成分毎に切り換えることができる。図２４に示すように、マイクロミラーアレイ１２１により反射された光Ａ，Ｂはそれぞれ別の光路となるが、いずれも集光レンズ１２０により平行光に戻され、λ／４波長板１１９を介して回折格子１１８に再び入射される。
【００２４】
回折格子１１８から出射された光Ａは、コリメートレンズ１１６ａ、サーキュレータ１１２ａを介して出力ポートＰａｓｓから出射される。一方、回折格子１１８から出射された光Ｂについては、合分波用ミラー１１７、コリメートレンズ１１６ｂ、サーキュレータ１１２ｂを介して出力ポートＤｒｏｐから出射される。以上の動作により、光スイッチモジュール１１４は、入力ポートＩｎ，Ａｄｄから入力された光Ａ，Ｂのうち任意の波長λ（λ１〜λｎ）を同一あるいは異なる出力ポートＰａｓｓ，Ｄｒｏｐから出力するよう切り換えることができる。
【００２５】
【特許文献１】
米国特許第６２０４９４６号明細書
【特許文献２】
米国特許第５９３００４５号明細書
【特許文献３】
米国特許第５４５９６１０号明細書
【非特許文献１】
電子情報通信学会誌、２００２年２月号、ｐ．９４−１０３
【非特許文献２】
Ｊ．Ｅ．Ｆｏｒｄ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｉｌｔｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．１７，  Ｎｏ．５，  Ｍａｙ  １９９９
【非特許文献３】
「マイクロメカニカル光デバイス」、応用物理学会誌、２０００年第６９巻第１１号、ｐ１２７４−１２８４
【非特許文献４】
Ｍ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ、”Ｌａｒｇｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｂｙ  ａ  ｖｉｒｔｕａｌｌｙ  ｉｍａｇｅｄ  ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｉｏｎ  ｔｏ  ａ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”，  ＯＳＡ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．２１，  Ｎｏ．５，  ｐｐ３６６−３６８
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の波長選択スイッチ１１０は、以下のような問題点を有していた。まず、波長選択スイッチ１１０全体が大きくなる。従来の波長選択スイッチ１１０は、波長分割多重された光を回折格子１１８を用いて波長λ１〜λｎ別に角度分散させていた。この回折格子１１８では、発生する角度分散、すなわち、一定の波長間隔を有する波長間で発生する角度差が小さい（例えば、０．０５度／ｎｍ）。
【００２７】
なお、この角度分散方向は、図２４に示した上下方向である。このため、回折格子１１８を用いた構成で隣接する波長を空間的に分離する場合には、この回折格子１１８にて反射された後の空間に比較的長い距離をもたせて光を伝搬させる必要があった。これにより、回折格子１１８から集光レンズ１２０までの光学的距離Ｌ１が数ｃｍ程度と長くなり、波長選択スイッチ１１０全体が大きくなった。
【００２８】
また、回折格子１１８は、入射される光の偏光状態によって波長別の分離（分波）性能が影響を受ける偏波依存の特性を有している。これを回避するために、前述したようなλ／４波長板１１９を挿入して、光の偏光状態を解消させる手段を設けなければならなかった。このように、λ／４波長板１１９を設けることにより部品数の増加を招く。加えて、光学部品の追加により、光学的アライメント（光軸調整）にかかる組み立て工数の増加、および光損失の増大等の問題が生じた。
【００２９】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、全体の大きさを小型化でき、かつ部品点数を削減できる光スイッチモジュール、波長選択スイッチを提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光スイッチモジュールは、波長多重された複数の光が入出力される複数の光ポートと、前記複数の光ポートから入力された前記複数の光を、それぞれ異なる光路として空間に出射させるとともに、ＶＩＰＡの入射位置に向けてライン状となるよう集光させる第１の光学系と、前記第１の光学系から入射された前記複数の光を受光し、受光された前記複数の光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させるＶＩＰＡと、前記ＶＩＰＡから出射される前記複数の光をそれぞれ波長別に所定間隔を有する平行光にするとともに、前記複数の光を波長別に異なる１点に集光させる第２の光学系と、前記第２の光学系により１点に集光された前記複数の各波長別の光をそれぞれ受ける複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーを個別に角度変更させることにより、該マイクロミラーに入射される前記複数の光の光路を各波長別に前記複数の光の光路のいずれかに切り換えて反射させるマイクロミラーアレイとを備えたことを特徴とする。
【００３１】
この発明の光スイッチモジュールによれば、複数の光を第１、第２の光として説明すると、これら第１および第２の光は、第１の光学系を介してＶＩＰＡの入射位置にライン状となるよう集光される。ＶＩＰＡは第１および第２の光に含まれる波長別の光の成分を空間的に異なる方向に分離して出射させる。このＶＩＰＡは、各波長別の光の出射角度（角度分散の値）が大きい利点を有している。これにより、ＶＩＰＡと、このＶＩＰＡから出射される第１および第２の光を平行光にする第２の光学系との間の光学的距離を短くできる。第１および第２の光は、第２の光学系を介してマイクロミラーアレイに入射される。波長別のマイクロミラーを角度変更させることにより、第１の光の光路を同じ第１の光の光路、あるいは第２の光の光路に切り換えることができ、この光路切り換えを波長別に行うことができる。
【００３２】
また、２つの光伝送路にそれぞれサーキュレータを接続し、これらのサーキュレータが前記光スイッチモジュールを介して互いに接続されてなる波長選択スイッチによれば、一方の光伝送路の光信号を波長別に他の光伝送路に切り換えることができるようになる。この波長選択スイッチは、光スイッチモジュール部分の小型化により全体の小型化を図ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光スイッチモジュール、波長選択スイッチの好適な実施の形態を詳細に説明する。この発明の光スイッチモジュールおよび波長選択スイッチは、前述した回折格子に代えてＶＩＰＡを用いるものである。
【００３４】
このＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ  Ｉｍａｇｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ａｒｒａｙ）について説明する。ＶＩＰＡは、波長分散素子の１つであり、非特許文献４、特許文献２等に開示されている。
【００３５】
図１は本発明の光スイッチモジュールに用いられるＶＩＰＡの構成を示す斜視図である。また、図２はＶＩＰＡの一部側断面図である。図示のように、ＶＩＰＡ１は、ガラス等からなるプレート２を基材としている。プレート２の両面には、それぞれ光反射膜３，４が設けられる。光の入射側（表面）には、上半部に反射率１００％（Ｒ＝１００）の光反射膜３が設けられる。下半部は約０％（Ｒ＝０）の反射率をもつ照射窓２ａである。光の出射側（裏面）には、全面に約９５％、またはそれ以上であって１００％よりも小さい反射率をもつ光反射膜４が設けられる。
【００３６】
ＶＩＰＡ１に対する光の入射側の前方位置には、シリンドリカル・レンズ５が設けられる。シリンドリカル・レンズ５は入射した光（ビーム）に対し、図２に示す上下方向だけを絞り込んでＶＩＰＡ１に入射させる。ＶＩＰＡ１は、入射する光に対し角度θを有して傾斜配置され、光反射膜３の直下位置に光が入射される。この入射された光は、焦点線７に集束される。焦点線７は、プレート２の光反射膜４の面上になる。シリンドリカル・レンズ５により集束された光の焦点線７のライン状の幅のことを、入力された光の「ビームウェスト」と呼ぶ。
【００３７】
図２に示すように、光反射膜４は、入射した光の９５％程度の光を反射し、残り５％程度は光反射膜４を透過し外部に出射する。この９５％程度の反射光は、表面側の光反射膜３で全反射され、光反射膜４により再び反射光と透過光に分けられる。この際、表面側の光反射膜３によって全反射された光は、裏面側の光反射膜４にぶつかるが、距離ｄだけずれる。同様にして、一定の距離ｄで、光は多くのパスに分かれる。各々のパスのビーム形は、ビームウェストの虚像７ａから光が広がる形となる。虚像７ａは、プレート２に対して法線である直線状にそって、一定の間隔２ｔで配置される。ここで、ｔはプレート２の厚さである。虚像７ａでビームウェストの位置は、自己整列し、位置を調節する必要はない。その後、虚像７ａから広がる光は、互いに干渉しあい、入射した光の波長にしたがって変化する方向に伝播する、コリメートされた光１０を形成する。
【００３８】
このように多重反射が行われる結果、ＶＩＰＡ１全体は、フェーズド・アレイ光源と等価になる。このような、仮想的フェーズド・アレイ光源の光は、干渉しあうことにより、コリメートされた光１０となるが、その出射方向は前述した回折格子１１８のブラッグ角に相当する方向となる。
【００３９】
光のパスの距離ｄは、ｄ＝２ｔ・ｓｉｎθで表すことができる。隣接したビームとの間のパスの長さの差は、２ｔ・ｃｏｓθである。角度分散は、これら２つの数字の比に比例し、ｃｏｔθである。この結果、ＶＩＰＡ１は、異なるキャリア（各波長λ１〜λｎ）の光の間で、大きな角度分散を生成することができる。このＶＩＰＡ１は、前述した回折格子１１８と比較して、１０〜２０倍程度の大きな角度分散を実現している。以上のように、ＶＩＰＡ１を用いることにより、簡単な構造で大きな角度分散を有する光分散（分波）を行うことができる。
【００４０】
図３は本発明の光スイッチモジュールの構成を示す斜視図である。図４は本発明の光スイッチモジュールの構成を示す上部断面図であり、図５は本発明の光スイッチモジュールの構成を示す側部断面図である。この光スイッチモジュール１１は、ＶＩＰＡ１と、ＶＩＰＡ１に入射する光を集光するための光学系１２と、ＶＩＰＡ１から出射された光を集光するための光学系１３と、光学系１３による集光された光が入射されるマイクロミラーアレイ１４と、２個の光入出力ポート１５と、光ファイバブロック１６と、金属筐体１７を有して構成されている。
【００４１】
上記の各構成部は、金属筐体１７内部に密閉した状態で収容される。金属筐体１７は、筐体基板１７ａと、筐体基板１７ａ上を覆う密閉用の蓋体１７ｂにより構成されている。図３に示した状態は、蓋体１７ｂを筐体基板１７ａ部分から取り外した状態である。以下、光の入射側から順に各構成を説明する。蓋体１７ｂには、２個の光入出力ポート１５を構成する光ファイバ用コネクタ１５ａ，１５ｂが設けられている。光ファイバ用コネクタ１５ａ，１５ｂには、光ファイバ１５ｃ，１５ｄの一端が接続される。この光ファイバ１５ｃ，１５ｄの他端は、光ファイバブロック１６に導出されている。
【００４２】
図６は光スイッチモジュールに設けられる光ファイバブロックを示す分解斜視図であり、図７は光ファイバブロックの組み立て状態を示す図である。図６に示すように、光ファイバブロック１６は、上下に分割された一対の基板１６ａ，１６ｂによって構成されている。下部の基板１６ａには、所定長を有し断面Ｖ字形状の保持溝１６ｃが形成されている。この保持溝１６ｃ部分に光ファイバ１５ｃ，１５ｄの他端部分を挿入させる。なお、この保持溝１６ｃには、光ファイバ１５ｃ，１５ｄの芯線１５ｅを表出させた状態で挿入される。この後、図７に示すように、下部の基板１６ａ上に上部の基板１６ｂを載せた状態で接着等により固定する。
【００４３】
この状態で光ファイバ１５ｃ，１５ｄは、光ファイバブロック１６の保持溝１６ｃ内部に位置決めした状態で固定保持される。この後、光ファイバ１５ｃ，１５ｄの出射角が光ファイバブロック１６の前面（光の出射方向）１６ｄに対して法線方向となるよう、光ファイバ１５ｃ，１５ｄおよび光ファイバブロック１６の前面１６ｄを研磨して仕上げる。
【００４４】
図３に戻り説明すると、光学系１２は、光ファイバブロック１６に保持された光ファイバ１５ｃ，１５ｄから出射された光をそれぞれ平行光に変換する２個のコリメートレンズ１２ａ，１２ｂと、入射した光（ビーム）を上下方向だけを絞り込みＶＩＰＡ１の表面側から入射させる１個のセミシリンドリカルレンズ１２ｃにより構成されている。ＶＩＰＡ１に入射する光は、セミシリンドリカルレンズ１２ｃにより、図２に示したようなプレート２の光反射膜４の面上にライン状の焦点線７を形成する。
【００４５】
ＶＩＰＡ１は、セミシリンドリカルレンズ１２ｃと光学系１３の間に配置され、セミシリンドリカルレンズ１２ｃから入射する波長多重された光を各波長λ１〜λｎ別に角度分散させて光学系１３に出射する。光学系１３は、フォーカスレンズにより構成され、レンズホルダ１８ｄを介して筐体基板１７ａに固定される。この光学系（フォーカスレンズ）１３は、ＶＩＰＡ１の裏面側から出射された各波長（λ１〜λｎ）別の光がそれぞれ平行光で、互いの光束が平行な状態（簡易的には、図３に示した筐体基板１７ａの載置面と平行な状態）にしてマイクロミラーアレイ１４に出射させる。マイクロミラーアレイ１４は、Ｘ方向に沿って入射した波長別の光をそれぞれ全反射させてＸ方向と逆方向に伝搬させ、光ファイバブロック１６（光ファイバ１５ｃ，１５ｄ）に戻す。なお、マイクロミラーアレイ１４を用いた光路切り換えについては後ほど詳述する。
【００４６】
次に、筐体基板１７ａ上に配置される各部の位置決めおよび固定状態を説明する。図３および図４，図５に示す筐体基板１７ａ上において、光ファイバブロック１６への入射光（光ファイバ１５ｃ，１５ｄの端面の出射光）は、Ｘ方向に沿ってマイクロミラーアレイ１４まで達する。なお、マイクロミラーアレイ１４により反射された光は、Ｘ方向と逆方向に伝搬される。この伝搬方向（Ｘ方向）に沿って、順に光ファイバブロック１６、光学系１２（コリメートレンズ１２ａ，１２ｂおよびセミシリンドリカルレンズ１２ｃ）、ＶＩＰＡ１、光学系（フォーカスレンズ）１３、マイクロミラーアレイ１４が配置されている。
【００４７】
光ファイバブロック１６は、金属筐体１７の筐体基板１７ａの端部位置に配置される。光ファイバブロック１６は、前面１６ｄを光学系１２側に向けた状態で底面１６ｅを接着等により筐体基板１７ａに固定させる。これにより、光ファイバブロック１６に保持された一対の光ファイバ１５ｃ，１５ｄはそれぞれＸ方向に沿った光が出射される。そして、一対の光ファイバ１５ｃ，１５ｄから出射される各光の光軸上にコリメートレンズ１２ａ，１２ｂが配置される。
【００４８】
セミシリンドリカルレンズ１２ｃは、少なくとも２個のコリメートレンズ１２ａ，１２ｂから出射された光が入射可能な横幅を有している。これらコリメートレンズ１２ａ，１２ｂと、セミシリンドリカルレンズ１２ｃは、それぞれ底面にレンズホルダ１８ａ，１８ｂを配置し、これらレンズホルダ１８ａ，１８ｂを介して筐体基板１７ａに固定される。ＶＩＰＡ１は、側面から見て断面３角形状（略くさび形）の金属プレート１８ｃを介して筐体基板１７ａに固定される。例えば、ＶＩＰＡ１は、光の光軸に直交する面に対し３°の傾斜角度を有するよう、ＶＩＰＡ１の上端を光路の後方に若干傾斜させて固定される。
【００４９】
このセミシリンドリカルレンズ１２ｃは、入射した光（ビーム）を上下方向のみ絞るが、ＶＩＰＡ１上における焦点線７（ビームウェスト）が光反射膜４の面上となるよう位置を調整しておく。光学系（フォーカスレンズ）１３は、レンズホルダ１８ｄを介して筐体基板１７ａに固定される。マイクロミラーアレイ１４は、支持機構１８ｅを介して筐体基板１７ａに直立した形で固定される。フォーカスレンズ１３は、ＶＩＰＡ１から出射された各波長（λ１〜λｎ）の光をマイクロミラーアレイ１４上に配置された波長別のミラーに入射するよう位置を調整しておく。
【００５０】
次に、本発明の波長選択スイッチについて説明する。図８は本発明の波長選択スイッチを上面から見た図であり、図９は、波長選択スイッチを側面から見た図である。波長選択スイッチ１９は、前述した光スイッチモジュール１１と、光スイッチモジュール１１の光入出力系統にそれぞれ設けられるサーキュレータ２０ａ，２０ｂによって構成されている。以下、光スイッチモジュール１１の内部における光路および光路切り換え動作を説明する。
【００５１】
図８および図９において、光スイッチモジュール１１には、２個の光ファイバ用コネクタ１５ａ，１５ｂが設けられている（具体的には図３参照）。すなわち、光スイッチモジュール１１は、２個の光入出力系統を有しており、各光ファイバ用コネクタ１５ａ，１５ｂにはそれぞれサーキュレータ２０ａ，２０ｂの入出力ポートＣ２が接続されている。
【００５２】
前述同様に、サーキュレータ２０ａは、第１光伝送路２１ａに対する入力ポートＩｎおよび出力ポートＰａｓｓを有する。サーキュレータ２０ｂは、第２光伝送路２１ｂに対する入力ポートＡｄｄおよび出力ポートＤｒｏｐを有する。各サーキュレータ２０ａ，２０ｂは、前述同様に、入力ポートＣ１へ入力された光を入出力ポートＣ２に出力し、入出力ポートＣ２へ入力された光を出力ポートＣ３に出力する機能を有している。
【００５３】
第１光伝送路２１ａ上を伝送する波長多重された光（ＷＤＭ信号）は、サーキュレータ２０ａの入出力ポートＣ２，光ファイバ用コネクタ１５ａ，光ファイバ１５ｃを介し、光ファイバブロック１６の端面から光Ａとして出射される。同様に、第２光伝送路２１ｂ上の光は、サーキュレータ２０ｂの入出力ポートＣ２，光ファイバ用コネクタ１５ｂ，光ファイバ１５ｄを介し、光ファイバブロック１６の端面から光Ｂとして出射される。
【００５４】
これらの光Ａ，Ｂは、光ファイバブロック１６に固定された光ファイバ１５ｃ，１５ｄの間隔Ｄだけ離れ、異なる光軸を有して出射される。いずれの光Ａ，Ｂについてもコリメートレンズ１２ａ，セミシリンドリカルレンズ１２ｃ，ＶＩＰＡ１に至る区間において筐体基板１７ａ（図５参照）と略平行なＸ方向に伝搬される。
【００５５】
光ファイバブロック１６から出射された光Ａ，Ｂは、いずれも単一個のＶＩＰＡ１に間隔Ｄだけ離れた状態で平行に入射される。ＶＩＰＡ１は、これらの光Ａ，Ｂをそれぞれ独立して波長λ１〜λｎ別に異なる角度分散させる（図９の上下方向に光を空間的に周波数分離させる）。なお、図９には便宜上、角度分散された波長λ１〜λｎ別の光が１点から出射される記載とした。詳細には、図２を用いて説明したように、ＶＩＰＡ１裏面の光反射膜４の上下方向に所定長さを有して各波長λ１〜λｎの光が干渉しあって出射される。
【００５６】
このＶＩＰＡ１により角度分散された光Ａ，Ｂは、フォーカスレンズ１３により、マイクロミラーアレイ１４に入射される。図８に示すように、フォーカスレンズ１３は、上方から見て光Ａ，Ｂをそれぞれマイクロミラーアレイ１４の１点に集光するよう角度変更させる。図８に示すように、光Ａ，Ｂの光路は、これらの光Ａ，Ｂが集光されるマイクロミラーアレイ１４上において互いに直交するようになっている。また、図９に示すように、このフォーカスレンズ１３は、側方から見て光Ａ，Ｂのそれぞれについて角度分散された波長λ１〜λｎの光をマイクロミラーアレイ１４に向けて平行に出射させる。
【００５７】
このように、フォーカスレンズ１３は、２系統の光Ａ，Ｂを（１）波長λ１〜λｎ別に異なる位置で、（２）１点で集光させるという機能を有する。フォーカスレンズ１３は、この２つの機能を有するよう製造される。なお、このような機能を有するレンズ（フォーカスレンズ１３）の製造は、汎用の技術を用いて容易に行うことができる。
【００５８】
マイクロミラーアレイ１４は、上下方向に波長λ１〜λｎにそれぞれ対応する複数枚ｎのマイクロミラー２３（２３ａ〜２３ｎ）を有している。なお、このマイクロミラーアレイ１４は、前述した構成（例えば図２５に示したマイクロミラーアレイ１２１）とほぼ同様である。そして、このマイクロミラーアレイ１４は、各マイクロミラー２３がそれぞれ独立して傾き角度を切り換え可能である。マイクロミラー２３は、（１）入射された光の光軸に直行する角度となるよう制御して、この入射された光を同じ光の光路に反射して戻す。（２）入射された光に対し所定角度となるよう制御して、この入射された光を他方の光の光路に反射させる。
【００５９】
図８に示す構成例では、マイクロミラーアレイ１４の前面に対しマイクロミラー２３が平行な状態の場合には、マイクロミラー２３に入射した光Ａは、このマイクロミラー２３によって反射され光Ｂの光路に切り換えられる（マイクロミラー２３が図８中実線で示す位置のように光Ａの光路に対し所定の角度を有するとき）。また、マイクロミラーアレイ１４の前面に対しマイクロミラー２３が所定の傾き角度を有する状態の場合には、マイクロミラー２３に入射した光Ａを同じ光Ａの光路に戻す（マイクロミラー２３が図８中点線で示す位置のように光Ａの光路に直交させたとき）。
【００６０】
図１０はマイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーを示す側面図である。図１１はマイクロミラーの動作状態（その１）を示す側面図であり、図１２は、マイクロミラーの動作状態（その２）を示す側面図である。図１０〜図１２には、それぞれマイクロミラー２３の動作状態（角度切り換え状態）が示されている。このマイクロミラー２３は、前述したミラー（図２６のマイクロミラー１２２）と同様の構成部を有している。すなわち、基板２４と、基板２４上に突出形成された支持部２５と、支持部２５に中央が支持された反射体２６とを有し構成されている。反射体２６は、表面２６ａが光を全反射する鏡面となっている。基板２４上には支持部２５を挟んで反射体２６に対向する平板状の一対の電極２７ａ，２７ｂが設けられ、反射体２６の裏面全面には電極２７ａ，２７ｂに対向する平板状の対向電極２８が設けられている。
【００６１】
このマイクロミラーアレイ１４のマイクロミラー２３の角度制御を説明する。図１０に示すように、いずれの電極２７ａ，２７ｂに対しても電圧を印加しないときには（初期状態と称す）、反射体２６の表面２６ａは、基板２４に対して平行となる。この状態で光Ａの光路の入射角度θ１は、光Ｂの光路の入射角度θ２と同じ状態になる（θ１＝θ２）。このようにして、光Ａの光路を光Ｂの光路に反射させ、光路を切り換えることができる。
【００６２】
これにより、図８に示した第１光伝送路２１ａの入力ポートＩｎから入力された光Ａを他の光Ｂの光路上に切り換え、第２光伝送路２１ｂの出力ポートＤｒｏｐから出力させることができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、一方の電極２７ａに電圧を印加すると、電極２７ａと対向する対向電極２８との間に静電気力が発生する。これにより、対向電極２８が一方の電極２７ａ側に引き寄せられ、反射体２６は、支持部２５を中心として一方に傾く。この状態では、反射体２６に入射された光Ａを同方向に反射させる。具体的には、入射する光の方向に対して反射体２６の面が直交する角度（直角）となるよう調整しておく。
【００６４】
これにより、図８に示した第１光伝送路２１ａの入力ポートＩｎから入力された光Ａを同じ光Ａの光路上に戻し、第１光伝送路２１ａの出力ポートＰａｓｓから出力させることができる。
【００６５】
そして、マイクロミラーアレイ１４には、光の波長λ１〜λｎに対応した複数のマイクロミラー２３を備えているため、これら各波長λ１〜λｎ毎に独立してマイクロミラー２３の角度制御を行うことができる。
【００６６】
例えば、図８，図９に示すように、第１光伝送路２１ａ上で伝送されている光Ａ（波長λ１，λ２，λ３）について、波長λ３に対応するマイクロミラー２３ｃの角度を行わず初期状態（図１０の状態）にする。他の波長λ１，λ２に対応するマイクロミラー２３ａ，２３ｂを角度変更させる（図１１の状態）。このように、マイクロミラー２３の角度制御を行うことにより、第１光伝送路２１ａ上の入力ポートＩｎから入力された光Ａに含まれていた波長λ１，λ２，λ３の光成分のうち、波長λ３の光成分だけを光Ｂの光路に切り換え、第２光伝送路２１ｂの出力ポートＤｒｏｐから出力することができるようになる。なお、第１光伝送路２１ａの出力ポートＰａｓｓからは入力された光Ａに含まれていた波長λ１，λ２の光成分が出力されることになる。
【００６７】
上記構成例は、光Ａに関する光路の切り換えを主に説明したが、光Ｂについても同様に光Ａの光路に切り換えたり、あるいは光Ｂの光路に戻す制御を行うことができる。例えば、図１０に示す初期状態においては、マイクロミラー２３に光Ｂが入射されると、光Ａの光路に切り換えることができる。また、図１２に示すように、他方の電極２７ｂに電圧を印加させれば、反射体２６を支持部２５を中心として他方に傾けることができる。この状態では、反射体２６に入射された光Ｂを同方向に反射させることができるようになる。
【００６８】
このようにマイクロミラーアレイ１４を用いることにより、マイクロミラーアレイ１４に入射される２系統の光Ａ，Ｂを同じ光路、あるいは他の光路に切り換えることができる。そして、これら光Ａ，Ｂの切り換えは、波長λ１〜λｎ別に独立して行うことができ、波長選択スイッチ１９としての切り換え動作を得ることができる。
【００６９】
次に、図１３はマイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの他の構成を示す側面図である。図１４は、マイクロミラーの動作状態を示す図である。反射体２６は、一端２６ｄ側を支持部２５で支持し、他端２６ｅ側が傾斜する構成とする。そして、他端２６ｅ側にのみ電極２７ｂを設ける。
【００７０】
図１３に示す状態は、マイクロミラー２３の初期状態である。この初期状態において、反射体２６は、支持部２５上で所定角度傾斜するよう設定しておく。この傾斜角度は、表面２６ａが光Ａの入射方向に直交する角度とする。
【００７１】
また、図１４に示すように、電極２７ｂに電圧を印加すると、電極２７ｂと対向する対向電極２８との間に静電気力が発生し、反射体２６は、一端２６ｄの支持部２５を中心として他端２６ｅが電極２７ｂ側に傾く。この状態で反射体２６に入射された光Ａを他の光Ｂの光路に反射させ光路を切り換えることができる。
【００７２】
図１３に示す構成とした場合には、１つのマイクロミラー２３に１つの電極２７ｂを配置すればよいため、図１０に示した構成に比して電気配線を簡略化することができるようになる。
【００７３】
以上説明した光スイッチモジュール１１、およびこの光スイッチモジュール１１を用いた波長選択スイッチ１９は、波長選択素子としてＶＩＰＡ１を用いたので、簡単な構造で大きな角度分散を有する光分散（分波）を行うことができる。ＶＩＰＡ１から光学系（フォーカスレンズ）１３までの光学的距離Ｌ２（図５，図９参照）を短くすることができる。
【００７４】
具体的には、従来の回折格子１１８（図２４参照）を用いた構成と比較して、隣接する波長成分を空間的に分離するために光学的に必要な光学的距離Ｌ２は、回折格子１１８を用いた場合に必要な光学的距離Ｌ１の１／１０以下程度に短縮することが可能となる。これにより、光スイッチモジュール１１、および波長選択スイッチ１９の大幅な小型化（特に、光スイッチモジュール１１内部における光Ａ，Ｂの光路長の短縮化）が図れるようになる。また、ＶＩＰＡ１は偏波依存性が小さい特性を有している。したがって、光スイッチモジュール１１、および波長選択スイッチ１９を構成する部品に、従来必要とされたλ／４波長板１１９を用いる必要がない。このため、従来に比して部品点数の削減、および組み立ての手間を省くことができるようになる。
【００７５】
次に、以上説明した光スイッチモジュール１１、および波長選択スイッチ１９の構成の変形例を説明する。図１５は本発明の波長選択スイッチの他の構成例を示す斜視図である。波長選択スイッチ１９は、前述同様に光スイッチモジュール１１と、２個のサーキュレータ２０ａ，２０ｂを備えて構成されている。そして、前述した構成（図５および図８，図９）と比べて、光スイッチモジュール１１の内部におけるマイクロミラーアレイ１４の配置構成が相違している。なお、光スイッチモジュール１１は、主要部のみを図示してある。
【００７６】
図１５に示したように、マイクロミラーアレイ１４は、マイクロミラー２３が上面を向くよう筐体基板１７ａ上に裏面全面が固定配置されている。マイクロミラーアレイ１４のマイクロミラー２３に対する光の入射方向は、筐体基板１７ａに平行な光Ａ，Ｂの光路と直交する上面を向くことになる。光Ａ，Ｂをマイクロミラーアレイ１４に入射させるために、マイクロミラーアレイ１４の上部には、所定角度傾斜する全反射の反射ミラー３０を配置する。この反射ミラー３０は、図１５に示す構成の場合、光Ａ，Ｂの光路の方向（水平方向）と、マイクロミラー２３が向く方向（垂直方向）の中間の角度、すなわち４５°を有するよう、一端３０ａ部分等を不図示の指示機構により筐体基板１７ａ上で固定保持させる。
【００７７】
これにより、光Ａ，Ｂの光路は、光学系（フォーカスレンズ）１３を通過後、反射ミラー３０により直交する下方に向き、マイクロミラーアレイ１４のマイクロミラー２３に入射させることができる。なお、マイクロミラーアレイ１４は、前述したように、入射した光を光路Ａ，Ｂのいずれかに反射させる。この際、マイクロミラー２３の角度制御により、光Ａ，Ｂの光路を波長λ１〜λｎ別に選択して同じ光路に戻す、あるいは他の光路に切り換えることができる。
【００７８】
（マイクロミラーアレイの他の構成例：グレーティングＭＥＭＳ）
次に、他の構成のマイクロミラーアレイ１４を用いた光スイッチモジュール１１、および波長選択スイッチ１９について説明する。この構成例では、回折格子のような微細な凹凸を表面に形成できるマイクロミラーアレイを用いる。このようなマイクロミラーアレイをグレーティングＭＥＭＳと呼称する。このグレーティングＭＥＭＳに関する技術は、特許文献３等に開示されている。
【００７９】
図１６はグレーティングＭＥＭＳを用いた波長選択スイッチを示す斜視図である。図示のように、光スイッチモジュール１１を構成している各構成部については同一の部品をほぼ同一配置で用いることができる。グレーティングＭＥＭＳ３２の配置については、前述したマイクロミラーアレイ１４の配置状態と異なる。図１７は、グレーティングＭＥＭＳに対する光の入射角度を説明するための図である。図１７に示すように、グレーティングＭＥＭＳ３２のマイクロミラー３３の面が一方の光Ａの光軸に対して直交する角度となるよう、Ｘ方向に対し傾斜する角度に配置される。
【００８０】
図１６戻り説明すると、マイクロミラー３３は、入射される光Ａの各波長λ１〜λｎ別に複数個（３３ａ〜３３ｎ）を備えている。そして、各波長λ１〜λｎのマイクロミラー３３ａ〜３３ｎは、それぞれが上下方向に長い短冊状に複数の微細なミラーが横方向に並列配置されてなる。
【００８１】
図１８はグレーティングＭＥＭＳの電圧無印加時の状態を示す図である。図１８には、ある１つの波長λに割り当てられたマイクロミラー３３ａを上面から見た図が示されている。例えば、マイクロミラー３３ａは、光Ａのうち波長λ１の光が入射される。このマイクロミラー３３ａは、図示のように、複数の短冊状のミラー３３ａ１〜３３ａｎからなる。なお、図には光Ａを便宜的に細線で記載したが、実際の光Ａのビーム径は、これら複数の短冊状のミラー３３ａ１〜３３ａｎに入射される。
【００８２】
この初期状態において、入射する光Ａを正反射するよう、グレーティングＭＥＭＳ３２の角度を調整しておく。
【００８３】
図１９はグレーティングＭＥＭＳの電圧印加時の状態を示す図である。電圧を印加することにより、マイクロミラー３３ａを構成している短冊状の各ミラー３３ａ１〜３３ａｎは、図示のようにグレーティングＭＥＭＳ３２の基板に対し、それぞれが単独で引き寄せられ（沈み込む）、グレーティング（回折格子）を形成する。すなわち、各ミラー３３ａ１〜３３ａｎは、それぞれ独立して動作可能な駆動機構（原理的には前述した図６に相当する機構）を有しており、図１９に示す例では、短冊状のミラー３３ａ１〜３３ａｎを配列方向に対し１つおきに動作させている。短冊状のミラー３３ａ１〜３３ａｎの大きさによっては、これに限らずに複数個単位で動作させることもできる。なお、他の駆動機構の構成により、短冊状のミラー３３ａ１〜３３ａｎを傾斜させてグレーティングを形成するよう動作させることもできる。
【００８４】
また、図１９に示す状態で、グレーティングＭＥＭＳ３２はマイクロミラー３３ａによりグレーティングが形成され、入射した光Ａは、所定の回折角度θ３を有して回折される。この回折角度が光Ｂの光路となるよう、光学系（フォーカスレンズ）１３とグレーティングＭＥＭＳ３２の配置を調整しておく。
【００８５】
以上の構成により、グレーティングＭＥＭＳ３２は、入射された光Ａを正反射させて光Ａの光路に戻す、あるいは、他の光Ｂの光路に切り換えることができるようになる。そして、このグレーティングＭＥＭＳ３２は、ＶＩＰＡ１により角度分散された後の各波長λ１〜λｎの光Ａに対応して設けられた複数のマイクロミラー３３ａ〜３３ｎを個別に動作させることができる。これにより、入射された光Ａを波長λ１〜λｎ別に選択して光路切り換えできるようになる。
【００８６】
なお、グレーティングＭＥＭＳ３２の各マイクロミラー３３ａ〜３３ｎには、ＶＩＰＡ１により角度分散された後の各波長λ１〜λｎの光Ａが入射される。すなわち、このグレーティングＭＥＭＳ３２は、入射された光を波長別に角度分散させるために用いるものではない。各マイクロミラー３３ａ〜３３ｎによる各波長λ１〜λｎの回折角度は大きく取ることができる。これにより、光学系（フォーカスレンズ）１３とグレーティングＭＥＭＳ３２との間の距離を短くでき、装置（光スイッチモジュール１１、および波長選択スイッチ１９）の小型化に支障を生じさせない。
【００８７】
以上説明した実施の形態による光スイッチモジュール１１は、入射された光の角度分散をＶＩＰＡ１を用いて行う構成であるため、隣接する波長成分を空間的に分離するための光学的距離を短くすることが可能となる。そのため、光スイッチモジュール１１、およびこの光スイッチモジュール１１を用いた波長選択スイッチ１９の大幅な小型化が達成できる。また、ＶＩＰＡ１は偏波依存性が小さいため、光スイッチモジュール１１を構成する部品に従来必要とされたλ／４波長板１１９を設ける必要がなく、構成する部品点数を削減でき、組み立ての手間を省くことができるようになる。
【００８８】
次に、上記構成の波長選択スイッチ１９の適用例を説明する。図２０は波長選択スイッチをメッシュ型ネットワークに適用した構成例を示す図である。２ポートの入力および２ポートの出力を有する波長選択スイッチ１９をメッシュ型ネットワーク４１の各ノード４２に配置することにより、各ノード４２に入力される光（ＷＤＭ信号）を波長毎に２つのポートから切り換えて出力することができる。前述したように、各波長選択スイッチ１９は、図１６に示した１つの光スイッチモジュール１１と、２個のサーキュレータ２０ａ，２０ｂからなる。
【００８９】
例えば、図２０に示すノード４２ａ部分における波長選択スイッチ１９の波長選択動作を説明する。便宜上、波長選択スイッチ１９に入力される光は、全て異なる波長としてある。光合波器４３を介して一方の入力ポート（Ｉｎ）１９ａには複数の波長λ１，λ２，λ３，λ４が入力され、他方の入力ポート（Ａｄｄ）１９ｂには複数の波長λ５，λ６，λ７，λ８が入力されたとする。
【００９０】
波長選択スイッチ１９内部における波長選択動作により、一方の出力ポート（Ｐａｓｓ）１９ｃから波長λ２，λ４，λ７，λ８の光を出力でき、他方の出力ポート（Ｄｒｏｐ）１９ｄから波長λ１，λ３，λ５，λ６の光を出力することができる。このように、メッシュ型ネットワーク４１の各ノード４２において、入射された光（ＷＤＭ信号）を波長別に切り換えて出力することにより、各ノード４２を通過する光の波長を選択でき、メッシュ型ネットワーク４１を柔軟に運用することができる。なお、４４は光分波器である。光合波器４３と光分波器４４はメッシュ型ネットワーク４１の端末位置に配置され、ネットワークに対し波長別の光信号の入出力（合波，分波）を行う。
【００９１】
図２１は波長選択スイッチをリング型ネットワークに適用した構成例を示す図である。２ポートの入力および２ポートの出力を有する波長選択スイッチ１９をリング型ネットワーク５１の各ノード５２に配置することにより、各ノード５２に入力される光（ＷＤＭ信号）を波長毎に２つのポートから切り換えて出力することができる。
【００９２】
例えば、図示のノード５２ａ部分における波長選択スイッチ１９の波長選択動作を説明する。一方の入力ポート（Ｉｎ）１９ａには複数の波長λ１，λ２，λ３，λ４が入力され、他方の入力ポート（Ａｄｄ）１９ｂには複数の波長λ５，λ６，λ７，λ８が入力されたとする。
【００９３】
波長選択スイッチ１９内部における波長選択動作により、一方の出力ポート（Ｐａｓｓ）１９ｃから波長λ２，λ４，λ７，λ８の光を出力でき、他方の出力ポート（Ｄｒｏｐ）１９ｄから波長λ１，λ３，λ５，λ６の光を出力することができる。
【００９４】
なお、リング型ネットワーク５１の端末位置に配置される波長選択スイッチ１９は、ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）５３（５３ａ，５３ｂ）を構成する一つのモジュールとなる。図示のように、リング型ネットワーク５１に対する入力側のＯＡＤＭ５３ａには、波長別の光信号を入力（合波）させる光合波器５４ａ，５４ｂを有している。また、リング型ネットワーク５１に対する出力側のＯＡＤＭ５３ｂには、波長別の光信号を出力（分波）させる光分波器５４ｃ，５４ｄを有している。
【００９５】
このように、リング型ネットワーク５１の各ノード５２において、入射された光（ＷＤＭ信号）を波長別に切り換えて出力することにより、各ノード５２を通過する光の波長を選択でき、リング型ネットワーク５１を柔軟に運用することができるようになる。
【００９６】
（付記１）波長多重された光が複数入力され、該複数の光をそれぞれ波長別に選択して複数出力する光スイッチモジュールにおいて、
前記波長多重された複数の光が入出力される複数の光ポートと、
前記複数の光ポートから入力された前記複数の光を、それぞれ異なる光路として出射させるとともに、ライン状となるよう集光させる第１の光学系と、
前記第１の光学系から入射する前記集光された複数の光を受光し、受光された前記複数の光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させる光合分波器と、
前記光合分波器から出射される前記複数の光をそれぞれ波長別に所定間隔を有する平行光にするとともに、前記複数の光を波長別に異なる１点に集光させる第２の光学系と、
前記第２の光学系により１点に集光された前記複数の各波長別の光をそれぞれ受ける複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーを個別に角度変更させることにより、該マイクロミラーに入射される前記複数の光の光路を各波長別に前記複数の光の光路のいずれかに切り換えて反射させるマイクロミラーアレイと、を備え、
前記光合分波器は、
第１の反射面と、透過性を有し前記第１の反射面と対向する第２の反射面とを透明基板上に有してなり、
入射した前記複数の光が、それぞれ前記第１及び第２の反射面間で多重反射するとともに前記第２の反射面を一部透過するように設けられていることを特徴とする光スイッチモジュール。
【００９７】
（付記２）前記複数の光ポートは、
外部と装置内部との間で前記複数の光をそれぞれ伝送する複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの出射端を固定し、該複数の光ファイバからそれぞれ前記複数の光を出射させるための光ファイバブロックと、
を備えたことを特徴とする付記１に記載の光スイッチモジュール。
【００９８】
（付記３）前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーの面が前記複数の光の光路方向に対して直交する方向となるように固定保持されたことを特徴とする付記１または２に記載の光スイッチモジュール。
【００９９】
（付記４）光スイッチモジュールの各部品を収容する筐体基板を備え、前記複数の光の光路が該筐体基板の底面に対し平行に形成され、
前記マイクロミラーアレイの基板を前記複数の光の光路方向に対し直交するよう前記筐体基板上に固定保持する保持部材を備えたことを特徴とする付記３に記載の光スイッチモジュール。
【０１００】
（付記５）前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーの面が前記複数の光の光路方向に対して平行な方向となるように固定保持され、
前記第２の光学系から出射された前記複数の光の光路を前記マイクロミラーアレイに設けられた前記マイクロミラーに導くよう屈曲させる反射ミラーを備えたことを特徴とする付記１または２に記載の光スイッチモジュール。
【０１０１】
（付記６）光スイッチモジュールの各部品を収容する筐体基板を備え、前記複数の光の光路が該筐体基板の底面に対し平行に形成され、
前記マイクロミラーアレイの基板は、前記複数の光の光路方向に対し平行となるよう前記筐体基板上に面固定され、
前記反射ミラーは、前記第２の光学系から出射された前記複数の光の光路方向に対し所定の傾斜角度を有して配置されたことを特徴とする付記５に記載の光スイッチモジュール。
【０１０２】
（付記７）前記マイクロミラーアレイは、
複数の前記マイクロミラーにそれぞれ配置された電極への電圧の印加状態を制御することにより発生する静電気力に基づき、該マイクロミラーの前記角度変更を行うことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光スイッチモジュール。
【０１０３】
（付記８）前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が、前記電圧の未印加状態において該マイクロミラーアレイの基板と平行であり、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面を所定角度に角度変更することを特徴とする付記７に記載の光スイッチモジュール。
【０１０４】
（付記９）前記第２の光学系は、
前記マイクロミラーアレイに設けられたマイクロミラーの面に対し前記複数の光の入射角度が等角度となるよう集光させ、
前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が該マイクロミラーアレイの基板と平行な状態において前記複数の光の光路をそれぞれ他の光の光路に切り換え、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面が角度変更されたとき、前記複数のうち一つの光の光路を該一つの光の光路に戻すことを特徴とする付記８に記載の光スイッチモジュール。
【０１０５】
（付記１０）前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が前記電圧の未印加状態において該マイクロミラーアレイの基板に対し所定角度傾いた状態であり、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面を角度変更することを特徴とする付記７に記載の光スイッチモジュール。
【０１０６】
（付記１１）前記第２の光学系は、
前記マイクロミラーアレイに設けられたマイクロミラーの面に対し前記複数の光の入射角度が等角度となるよう集光させ、
前記マイクロミラーアレイは、
前記マイクロミラーの面が該マイクロミラーアレイの基板に対し所定角度傾いた状態において前記複数のうち一つの光の光路を該一つの光の光路に戻し、
前記電圧の印加状態により前記マイクロミラーの面が角度変更されたとき、前記複数のうち一つの光の光路を他の光の光路に切り換えることを特徴とする付記１０に記載の光スイッチモジュール。
【０１０７】
（付記１２）前記マイクロミラーアレイは、
前記各波長別のマイクロミラーを短冊状に複数並列配置させてなり、該短冊状のマイクロミラーに凹凸（グレーティング）を形成して前記入射される複数の光を前記複数の光の光路のいずれかに回折させることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光スイッチモジュール。
【０１０８】
（付記１３）前記マイクロミラーアレイは、
短冊状の前記マイクロミラーを、並列配置された所定数単位で電極への電圧の印加状態を制御することにより発生する静電気力に基づき、前記所定数単位で前記凹凸を形成させることを特徴とする付記１２に記載の光スイッチモジュール。
【０１０９】
（付記１４）波長多重された光が伝送される複数の光伝送路を連結するように配置され、複数の光伝送路から入力された光をそれぞれ波長別に選択して前記複数の光伝送路に出力する波長選択スイッチにおいて、
前記波長多重された複数の光が入出力される複数の光ポートと、
前記複数の光ポートから入力された前記複数の光を、それぞれ異なる光路として空間に出射させるとともに、ＶＩＰＡの入射位置に向けてライン状となるよう集光させる第１の光学系と、
前記第１の光学系から入射された前記複数の光を受光し、該複数の光に含まれる波長別の光の成分を異なる方向に分離して出射させるＶＩＰＡと、
前記ＶＩＰＡから出射される前記複数の光をそれぞれ波長別に所定間隔を有する平行光にするとともに、前記複数の光を波長別に異なる１点に集光させる第２の光学系と、
前記第２の光学系により１点に集光された前記複数の各波長別の光をそれぞれ受ける複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーを個別に角度変更させることにより、該マイクロミラーに入射される前記複数の光の光路を各波長別に前記複数の光の光路のいずれかに切り換えて反射させるマイクロミラーアレイと、
前記複数の光伝送路にそれぞれ接続される入力ポートおよび出力ポートと、前記光ポートに接続される入出力ポートを有する複数のサーキュレータと、
を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
【０１１０】
（付記１５）前記複数のサーキュレータは、波長多重された光を伝送させるネットワーク上のノードに配置されたことを特徴とする付記１４に記載の波長選択スイッチ。
【０１１１】
（付記１６）前記ネットワークは、メッシュ型ネットワークであることを特徴とする付記１５に記載の波長選択スイッチ。
【０１１２】
（付記１７）前記ネットワークは、リング型ネットワークであることを特徴とする付記１５に記載の波長選択スイッチ。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によれば、波長多重された複数の光を単一個のＶＩＰＡによる光合分波器へ入射させ、これら複数の光をこの光合分波器により大きな角度分散を有して波長別の光を分離することができるため、光合分波器と第２の光学系との間の光学的距離を短くすることができ、装置の大幅な小型化が達成できるという効果を奏する。また、ＶＩＰＡによる光合分波器は偏波依存性が小さいため、偏波依存性を解消するためのλ／４波長板など、特別な光学部品を用いる必要がない。これにより、部品点数を削減でき、組み立て効率を向上させ、光損失を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光スイッチモジュールに用いられるＶＩＰＡの構成を示す斜視図である。
【図２】ＶＩＰＡの一部側断面図である。
【図３】本発明の光スイッチモジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の光スイッチモジュールの構成を示す上部断面図である。
【図５】本発明の光スイッチモジュールの構成を示す側部断面図である。
【図６】光スイッチモジュールに設けられる光ファイバブロックを示す分解斜視図である。
【図７】光ファイバブロックの組み立て状態を示す図である。
【図８】本発明の波長選択スイッチを上面から見た図である。
【図９】波長選択スイッチを側面から見た図である。
【図１０】マイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーを示す側面図である。
【図１１】マイクロミラーの動作状態（その１）を示す側面図である。
【図１２】マイクロミラーの動作状態（その２）を示す側面図である。
【図１３】マイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの他の構成を示す側面図である。
【図１４】マイクロミラーの動作状態を示す図である。
【図１５】本発明の波長選択スイッチの他の構成例を示す斜視図である。
【図１６】グレーティングＭＥＭＳを用いた波長選択スイッチを示す斜視図である。
【図１７】グレーティングＭＥＭＳに対する光の入射角度を説明するための図である。
【図１８】グレーティングＭＥＭＳの電圧無印加時の状態を示す図である。
【図１９】グレーティングＭＥＭＳの電圧印加時の状態を示す図である。
【図２０】波長選択スイッチをメッシュ型ネットワークに適用した構成例を示す図である。
【図２１】波長選択スイッチをリング型ネットワークに適用した構成例を示す図である。
【図２２】ネットワークのノードに配置されるクロス・バースイッチを示す図である。
【図２３】波長選択スイッチの概要構成を示す図である。
【図２４】従来の波長選択スイッチ内部に設けられる光スイッチモジュールの構成を示す斜視図である。
【図２５】マイクロミラーアレイを示す図である。
【図２６】マイクロミラーアレイに設けられるマイクロミラーの構成を示す側面図である。
【図２７】マイクロミラーの動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１  ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ  Ｉｍａｇｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ａｒｒａｙ）
２  プレート
３，４  光反射膜
７  焦点線
１１  光スイッチモジュール
１２  光学系
１２ａ，１２ｂ  コリメートレンズ
１２ｃ  セミシリンドリカルレンズ
１３  光学系（フォーカスレンズ）
１４  マイクロミラーアレイ
１５  光入出力ポート
１５ａ，１５ｂ  光ファイバ用コネクタ
１５ｃ，１５ｄ  光ファイバ
１６  光ファイバブロック
１６ａ，１６ｂ  基板
１７  金属筐体
１９  波長選択スイッチ
２０ａ，２０ｂ  サーキュレータ
２１ａ  第１光伝送路
２１ｂ  第２光伝送路
２３（２３ａ〜２３ｎ）  マイクロミラー
２４  基板
２５  支持部
２６  反射体
２７ａ，２７ｂ  電極
２８  対向電極
３２  グレーティングＭＥＭＳ
３３（３３ａ〜３３ｎ）  マイクロミラー
４１  メッシュ型ネットワーク
４２  ノード
４３  光合波器
４４  光分波器
５１  リング型ネットワーク
５２  ノード
５３（５３ａ，５３ｂ）  ＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）
５４ａ，５４ｂ  光合波器
５４ｃ，５４ｄ  光分波器
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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