(57)【要約】【課題】チャネル数が多くなっても低損失且つ容易に製造できる光スイッチ、及び光アッテネータを提供すること。【解決手段】入力チャネル導波路２ａと、入力チャネル導波路２ａの終端２ｄから広がり出た光をコリメートする第１レンズ系６とを有する入力ユニット７ａと、第１レンズ系６から射出された光を集光する第２レンズ系６と、該第２レンズ系６により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路２ａとを有する出力ユニット７ｂと、を備え、第１レンズ系６と前記第２レンズ系６の各々の光軸が互いにずれるように入力ユニット７ａ及び出力ユニット７ｂの少なくとも一方を移動させて、出力光を所望の光量に減光することを特徴とする光アッテネータ８による。【選択図】　図３
2004126466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、
前記第１レンズ系から射出された光を集光する第２レンズ系と、該第２レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、
を備え、
前記第１レンズ系と前記第２レンズ系の各々の光軸が互いにずれるように前記入力ユニット及び前記出力ユニットの少なくとも一方を移動させて、出力光を所望の光量に減光することを特徴とする光アッテネータ。
【請求項２】
入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、
集光用のｎ個（ｎ：任意の自然数）の第２レンズ系と、該第２レンズ系の各々と対応して設けられ、該第２レンズ系で集光された光を後段に導くｎ個の出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、
を備え、
前記入力ユニットを、前記ｎ個の第２レンズ系のうちの一つの前に移動させることにより、出力光を前記ｎ個の出力チャネル導波路の一つから選択的に取り出すことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
前記入力ユニットと前記出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を有し、
前記入力ユニットを移動させるときに、前記固定板の挟みこみを緩めることを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有するｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニットと、
前記ｎ個の入力ユニットのいずれかからの光を集光するｎ×ｍ個（ｍ：任意の自然数）の第２レンズ系と、
前記ｎ×ｍ個の第２レンズ系の各々と対応して設けられ、該第２レンズから射出された光に所定の角度をつけてそれを後段に導くｎ×ｍ個の第１中継チャネル導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第１チャネル導波路に接続されたスラブ導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第１中継チャネル導波路の各々と対応して前記スラブ導波路に設けられ、前記第１中継チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートするｎ×ｍ個の第３レンズ系と、
前記スラブ導波路に設けられ、前記ｎ×ｍ個の第３レンズ系の各々と向き合い、前記第３レンズ系から射出された光を集光するｎ×ｍ個の第４レンズ系と、
前記ｎ×ｍ個の第４レンズ系の各々と対応して設けられ、該第４レンズ系で集光された光を後段に導く、前記スラブ導波路に接続されたｎ×ｍ個の第２中継チャネル導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第２中継チャネル導波路の各々と対応して設けられ、該第２中継チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートするｎ×ｍ個の第５レンズ系と、
集光用の第６レンズ系と、該第６レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有するｍ個の出力ユニットと、
を備え、
前記ｎ×ｍ個の第２レンズ系の中からｎ個を選択してそれらの前に前記ｎ個の入力ユニットを移動し、且つ、前記選択されたｎ個の第２レンズ系と光路をなすｍ個の第５レンズ系の前に前記ｍ個の出力ユニットを移動することにより、前記入力ユニットから前記出力ユニットに至る光の伝播経路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する、回転自在なｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニットと、
前記第１レンズ系から射出された光が伝播するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路からの光を集光する第２レンズ系と、該第２レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有する、回転自在なｍ個（ｍ：任意の自然数）の出力ユニットと、
を備え、
前記入力ユニットと前記出力ユニットとを回転させてそれらを向き合わせることにより、光の伝播経路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用される光アッテネータ及び光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光伝送路中に挿入されて使用される、多くのタイプの光スイッチや光アッテネータが提案されている。
【０００３】
光スイッチに関しては、そのモジュール形態としては、一つの光ファイバから入った光の光路を切り替えることで他の光ファイバに出力するものが一般的である。
【０００４】
また、光アッテネータのモジュール形態も、一つの光ファイバから入った光の量を調整して他の光ファイバへ出力するものが一般的である。
【０００５】
光スイッチや光アッテネータは、その原理から次のように分類することができる。
【０００６】
（ｉ）機械的に光路や光量を調節するもの（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
（ｉｉ）電気光学効果や熱光学効果を利用して屈折率や反射率を変化させることで、光路や光量を変化させるもの。（例えば、特許文献２参照）
また、光スイッチや光アッテネータにおける光路としては、チャネル導波路（例えば特許文献３参照）、スラブ導波路（例えば特許文献４参照）、及び３次元の自由空間（例えば特許文献５参照）が利用される。
【０００８】
これらの原理や光路を組み合わせて、様々な構造の光スイッチや光アッテネータが提案されているが、それぞれに長所と短所があり、目的に応じて使い分けている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５６−１４３４０１号公報
【特許文献２】
特開平５−２１００７２号公報
【特許文献３】
特開平６−８２６４２号公報
【特許文献４】
特開２００２−１０１４３２号公報
【特許文献５】
特開２００２−２３６２６４号公報
【特許文献６】
特開平３−２９６７０４号公報
【非特許文献１】
Ｋｏｊｉ　Ｔｓｕｋａｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｓｉｍｐｌｅ　Ｍｉｃｒｏ−Ｌｅｎｓ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｆｉｌｌｅｄ　Ｔｒｅｎｃｈｉｎ　Ｓｌａｂ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，　ＦＵＪＩＴＳＵ　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈ．　Ｊ．，　３８，　１，　ｐ．　５４−６３　（Ｊｕｎｅ　２００２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光路として光ファイバを用いる光スイッチには、入力光ファイバと複数の出力光ファイバとを互いに対向させ、スイッチング時に、入力光ファイバを所望の出力光ファイバの前に機械的に移動させるものがある。
【００１１】
しかしながら、この構造は比較的簡単ではあるが、組み立て時のアライメントを三次元的に行う必要があるため、製造に手間を要する。
【００１２】
特に、光通信に使用されるシングルモードファイバを光路として使用する場合は、ファイバのコア径が１０μｍ程度と小さいため、入力光ファイバと出力光ファイバとの光結合効率を十分得るには、各光ファイバをミクロンレベルでアライメントする必要がある。また、光ファイバ同士をアライメントするのにそのように手間がかかるので、複数本の光ファイバを設けて多チャンネル化するのも困難であり、切り替え可能なチャンネル数が数チャンネルと少ないのも問題である。
【００１３】
一方、光路としてチャネル導波路を用いる光スイッチにおいては、導波路をマトリックス状に複数配置し、各導波路の交差点の屈折率や反射率を変化させることで、一つの導波路を伝播する光を別の導波路に選択的に導き、スイッチングが行われる。
【００１４】
しかしながら、この構造では、チャネル数が多くなって導波路同士の交差点が多くなると、光が多くの交差点を通過するので、各交差点での損失が累積して、光結合損失が増大する問題がある。しかも、光の経路によって通過する交差点の数が異なるので、チャネル間で損失のばらつきが生じるという問題もある。
【００１５】
三次元の自由空間を光路として使用する光スイッチ、例えばＭＥＭＳ　（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）では、チャネル導波路に見られる不都合は生じない。
【００１６】
しかしながら、ＭＥＭＳではマイクロミラーを三次元的に偏向させることで光路を切り替えており、組み立て時やスイッチング時にマイクロミラー等を高精度にアライメントする必要があり、その調整が難しいという問題がある。
【００１７】
よって、チャネル数が多い場合は、交差点での損失が発生せず、且つ三次元的にアライメントする必要が無いスラブ導波路を光路として利用するのが有利である。そのようなスラブ導波路を利用するものとしては、特願２００１−３３２１６９に記載されるように、電気光学効果により媒質の屈折率を変化させて光路を曲げるものがある。
【００１８】
しかしながら、この方法では、屈折率の変化量に限度があるため、チャネル数が多くなって光路の偏向角を大きくする場合に対応できないという問題がある。
【００１９】
本発明は、係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、チャネル数が多くなっても低損失且つ容易に製造できる光スイッチ、及び光アッテネータを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、第１の発明である、入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、前記第１レンズ系から射出された光を集光する第２レンズ系と、該第２レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、を備え、前記第１レンズ系と前記第２レンズ系の各々の光軸が互いにずれるように前記入力ユニット及び前記出力ユニットの少なくとも一方を移動させて、出力光を所望の光量に減光することを特徴とする光アッテネータにより解決する。
【００２１】
次に、本発明の作用について説明する。
【００２２】
本発明によれば、入力光が入力ユニットにより一旦幅広の光束に広げられるので、入力ユニットと出力ユニットとの光幅方向における位置合わせ精度が緩やかとなり、組み立て時や減光時における入力ユニットと出力ユニットとのアライメントが容易となる。
【００２３】
また、上記入力ユニットと出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を設けることで、入力ユニットと出力ユニットの上下方向の動きが規制され、それらの上下方向の位置合わせが容易となる。なお、入力ユニットと出力ユニットのいずれかを移動させるときには、上記固定板の挟み込みは緩められる。
【００２４】
又は、上記した課題は、入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、集光用のｎ個（ｎ：任意の自然数）の第２レンズ系と、該第２レンズ系の各々と対応して設けられ、該第２レンズ系で集光された光を後段に導くｎ個の出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、を備え、前記入力ユニットを、前記ｎ個の第２レンズ系のうちの一つの前に移動させることにより、出力光を前記ｎ個の出力チャネル導波路の一つから選択的に取り出すことを特徴とする光スイッチによって解決する。
【００２５】
次に、本発明の作用について説明する。
【００２６】
本発明によれば、上記の発明と同様に、入力ユニットが入力光を幅広の光束にするので、入力ユニットと出力ユニットとの位置あわせ精度が緩やかとなり、それらのアライメントが容易になる。また、このようにアライメントが容易であるから、出力の多チャンネル化も容易となる。
【００２７】
しかも、この光スイッチでは、光の経路によって損失が異なることが無いので、損失がチャネル間でばらつかない。
【００２８】
なお、本発明においては、入力ユニットや出力ユニットの数は限定されず、ｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニットとｍ個（ｍ：任意の自然数）の出力ユニットによりｎ×ｍ光スイッチを構成してもよい。その場合、入力ユニットからの光を偏向させて出力ユニットに導く必要がある。そのように偏向するには、入力光に一平面内で所定の角度をつけてそれを後段に導く第１中継チャネル導波路を設けたり、入力ユニットや出力ユニット自身を回転させ、それらを向き合わせる方法等を採用すればよい。
【００２９】
そのようなｎ×ｍ光スイッチによれば、入出力の多チャンネル化が容易であり、且つ、チャネル毎の損失ばらつきも生じない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
まず、本発明の各実施形態で使用される光学ユニットについて、図１〜図２を参照し、その製造工程を追いながら説明する。図１〜図２は、本発明の各実施形態で使用される光学ユニットの製造工程について示す斜視図である。
【００３２】
最初に、図１（ａ）に示すように、屈折率が１．４４で厚さが約１ｍｍの石英基板（下部クラッド層）１上に、コア層２として屈折率１．４５のＳｉＯ２膜をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により厚さ約５μｍに形成する。
【００３３】
次いで、図１（ｂ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。
【００３４】
まず、コア層２上に不図示のレジストパターンを形成し、それをエッチングマスクとして使用しながら、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりコア層２をパターニングする。そのパターニングの結果、コア層２には、幅が約５μｍで長さが約１ｍｍのチャネル導波路２ａが形成されることになる。このエッチングが終了後、レジストパターンはアッシングされて除去される。
【００３５】
次いで、図１（ｃ）に示すように、屈折率１．４４のＳｉＯ２膜をＣＶＤ法により厚さ５μｍに全面に形成し、それをオーバークラッド層３とする。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示す構造を得るまでの工程について説明する。
【００３７】
まず、不図示のレジストパターンをオーバークラッド層３上に形成し、それをエッチングマスクにしながら、反応性イオンエッチングによりオーバークラッド層３から石英基板１の表層までをエッチングし、深さ約１５μｍの溝４を形成する。エッチング終了後、レジストパターンはアッシングされて除去される。
【００３８】
そのようなエッチングの結果、コア層２は、チャネル導波路２ａと一体化した第１二次元レンズ２ｂと、それを向き合う第２二次元レンズ２ｅとに分けられることになる。本実施形態では、各二次元レンズ２ｂ、２ｅの面２ｃ、２ｄは両方とも溝４に向けて凸となっているが、二つの面２ｃ、２ｄの両方とも凸である必要はなく、それらのうちの少なくとも一方が凸であればよい。すなわち、各二次元レンズ２ｂ、２ｅの少なくとも一方が凸レンズであればよいのである。これら二次元レンズ２ｂ、２ｅは、第１レンズ系６を構成する。
【００３９】
次に、図２に示すように、屈折率が１．３３のサイトップ（旭硝子社製）等のポリマを溝４内に充填し、それをベーク、キュアして充填材５とする。
【００４０】
第１レンズ系６は、チャネル導波路２ａから光が入力される場合、すなわちチャネル導波路２ａが入力チャネル導波路として機能する場合には、チャネル導波路２ａの終端２ｄから広がって射出される光をコリメートするコリメータレンズとして機能する。
【００４１】
これとは逆に、第２二次元レンズ２ｅから平行光が入力される場合は、第１レンズ系６はその平行光をチャネル導波路２ａの終端２ｄに集光するコンデンサーレンズとして機能する。このの場合、チャネル導波路２ａは、集光された光を後段に出力する出力チャネル導波路として機能する。
【００４２】
以上により、光学ユニット７が完成する。
【００４３】
なお、上記の各図では、一つの光学ユニット７のみが示されているが、実際には、一枚の石英基板１上に光学ユニット７が集積形成され、その後、ダイシングにより光学ユニット７を個片化する。個片化された光学ユニット７の平面形状は、光の伝播方向の長さが約２ｍｍ、それに垂直な方向の長さが約５００μｍの長方形となる。
【００４４】
（１）第１の実施の形態
次に、本発明の第１の実施の形態に係る光アッテネータについて、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る光アッテネータの平面図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る光アッテネータ８は、既述の光学ユニットを二つ使用し、それらの第１レンズ系６同士を互いに対向させた構造を有しており、入力側の光学ユニットは入力ユニット７ａとして供せられ、出力側の光学ユニットは出力ユニット７ｂとして供せられる。入力ユニット７ａや出力ユニット７ｂへの光の入出力は、光ファイバ４０を介して行われる。
【００４６】
図３（ａ）の状態では、各ユニット７ａ、７ｂの第１レンズ系６の光軸同士が一致しているので、出力光は減光されず、入力光と同じ光量となる。
【００４７】
出力光を所望の光量に減光するには、図３（ｂ）に示すように、各ユニット７ａ、７ｂの第１レンズ系６の光軸が互いにずれるように、入力ユニット７ａを一平面内でスライドさせる。スライドさせる方向は光の伝播方向に垂直な方向であり、スライドさせる手段としてはステップモータ等がある。
【００４８】
そのようにスライドさせると、入力ユニット７ａから射出される光束の一部のみが出力ユニット７ｂに導かれるので、出力光は入力光に比べて減光されることになる。減光量は、スライド量を適当に設定することで任意に制御可能である。
【００４９】
そのような光アッテネータ８によれば、チャネル導波路２ａを伝播する光を第１レンズ系６により一旦幅広の光束に広げるので、光束の幅方向での位置合わせ精度が緩やかとなり、組み立て時や減光時における各ユニット７ａ、７ｂのアライメントが容易となる。例えば、第１レンズ系６によりビーム幅を１０００μｍ程度に広げる場合は、光束の幅方向のアライメントが１０μｍずれても、その結合効率低下を数％以下にすることができる。すなわち、コア径が１０μｍのシングルモード光ファイバを用いたメカニカルスイッチに比べ、アライメントが容易となる。
【００５０】
（２）第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係る１×ｎ光スイッチについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る１×ｎ光スイッチの平面図である。
【００５１】
図４に示すように、この１×ｎ光スイッチ１０は、第１実施形態の光学ユニットを６個使用しており、そのうちの一つは入力ユニット７ａとして供せられ、残りの５個は互いに隣り合って並べられて出力ユニット７ｃとして供せられる。この出力ユニット７ｃは、結果的には、集光用の５個の第１レンズ系６と、その５個の第１レンズ系６の各々と対応して設けられ、該第１レンズ系６で集光された光を後段に導く５個のチャネル導波路２ａとを有する構造となる。但し、出力ユニット７ｃを構成する光学ユニット７の個数は限定されず、任意個数ｎ（任意の自然数）であってよい。
【００５２】
なお、入力ユニット７ａや出力ユニット７ｃへの光の入出力は、光ファイバ４０を介して行われる。
【００５３】
この１×ｎ光スイッチ１０では、出力ユニット７ｃのｎ個の第１レンズ系６のいずれか一つの前に入力ユニット７ａをスライドさせることにより、出力光がｎ個のチャネル導波路２ａの一つから選択的に取り出される。入力ユニット７ａのスライド手段としては、例えばステップモータがある。
【００５４】
この１×ｎ光スイッチ１０によれば、入力ユニット７ａのレンズ系６により入力光を幅広の光束に二次元的に広げるので、第１実施形態と同様に、光束の幅方向での位置合わせ精度が緩やかとなり、たとえ出力チャネル数を多くしても、組み立て時や減光時における各ユニット７ａ、７ｃのアライメントが容易となる。
【００５５】
しかも、この１×ｎ光スイッチ１０では、光の経路によって損失が異なることが無いので、損失が出力チャネル間でばらつかない。
【００５６】
また、この１×ｎ光スイッチ１０は、入力ユニット７ａの光軸を、出力ユニット７ｃを構成する光学ユニット７の光軸とずらずことにより、光結合効率を調整できるので、第１実施形態で説明したような光アッテネータとしても使用し得る。
【００５７】
次に図５を参照する。
【００５８】
本実施形態では、入力光を二次元的に広げるが、それを３次元的に広げることはしない。よって、各ユニット７ａ、７ｃの断面を見ると、そこを通る光の厚さはユニット内で変わらず薄いままであり、各ユニット７ａ、７ｃの上下方向のアライメントがシビアになることが考えられる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、各ユニット７ａ、７ｃを上下から挟み込んで固定する一対の固定板９を設け、各ユニット７ａ、７ｃの上下方向の動きを規制するようにする。固定板９としては、例えば石英板が使用され、また、その挟み込みの動作には、例えば不図示のステップモータが使用され、入力ユニット７ａを移動する際には、その挟み込みが緩められる。
【００６０】
そのような固定板９を設けることで、各ユニット７ａ、７ｃの上下方向のアライメントを容易に調整することができ、光を三次元的に偏向するスイッチと比較しても、アライメントが容易となる。
【００６１】
なお、この場合の平面図は図６のようになり、先の図５は、図６のＩ−Ｉ線断面図に相当する。
【００６２】
このような固定板９は、本実施形態のみならず、既述の第１実施形態や後述の各実施形態において設けてもよい。それにより得られる利点は、本実施形態と同様である。
【００６３】
（３）第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態に係るｎ×ｍ光スイッチについて、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るｎ×ｍ光スイッチの平面図であり、図８は、図７のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００６４】
図７に示すように、このｎ×ｍ光スイッチ３０は、第１実施形態の光学ユニットを６個使用しており、そのうちの３個は入力ユニット７ａとして供せられ、残りの３個は出力ユニット７ｄとして供せられる。そのような入力ユニット７ａや出力ユニット７ｄへの光の入出力は、光ファイバ４０を介して行われる。
【００６５】
上記３個の入力ユニット７ａの後段には、該入力ユニット７ａのいずれかからの光を集光する３×３個（９個）の第２レンズ系１４が設けられる。その第２レンズ系１４は、図８の断面図に示すように、屈折率１．４４の石英基板（下部クラッド層）３１と、屈折率１．４５のＳｉＯ２膜よりなるコア層３２と、屈折率１．４４のＳｉＯ２膜よりなるオーバークラッド層３３とをこの順に積層し、その積層体に溝３４を設けて、その溝３４内に低屈折率のポリマ、例えば屈折率が１．３３のサイトップ（旭硝子社製）を充填し、それをベーク、キュアして形成される。キュア後のポリマは充填材１２として供せられる。一方、充填材１２の両側のコア層３２は、第４二次元レンズ１１及び第６二次元レンズ１３として供せられる。
【００６６】
図７に示すように、本実施形態では、第４二次元レンズ１１及び第６二次元レンズ１３は凸レンズである。但し、第２レンズ系１４が全体として凸レンズとして機能し、入力ユニット７ａからの光を集光するように機能するのであれば、各二次元レンズ１１、１３の形状はこれに限定されない。
【００６７】
この第２レンズ系１４の後段には、第２レンズ系１４から射出された光に一平面内で所定の角度をつけ、それを後段に導く３×３個（９個）の第１中継チャネル導波路１５が設けられる。その第１中継チャネル導波路１５は、図８の断面図に示すように、コア層３２よりなる。
【００６８】
再び図７を参照する。第１中継チャネル導波路１５の終端は、幅広のスラブ導波路１７と繋がっており、そのスラブ導波路１７には、第１中継チャネル導波路１５の終端から広がり出た光をコリメートする３×３個（９個）の第３レンズ系１６と、該第３レンズ系１６から射出された光を集光する３×３個（９個）の第４レンズ系２４が設けられる。
【００６９】
第３レンズ系１６及び第４レンズ系２４は、図７の断面図に示すように、サイトップ（旭硝子社製）等の低屈折率のポリマを溝３５、３６に充填してなる。
【００７０】
再び図７の平面図を参照する。第４レンズ系２４の後段には、該第４レンズ系２４により集光された光を後段に導く３×３個（９個）の第２中継チャネル導波路２３が設けられる。
【００７１】
更に、この第２中継チャネル導波路２３の後段には、該第２中継チャネル導波路２３の終端から広がり出た光をコリメートする３×３個（９個）の第５レンズ系２２が設けられる。その第５レンズ系２２は、共に凸レンズである第７二次元レンズ１９と第９二次元レンズ２１とで構成される。
【００７２】
図８の断面図に示すように、充填材２０は、溝３７内にサイトップ等の低屈折率のポリマを充填してなり、その溝３７の両側にあるコア層３２が第７二次元レンズ１９及び第９二次元レンズ２１として機能する。但し、第５レンズ系２２が全体としてコリメータレンズとして機能するのであれば、レンズ構成は上記に限定されるものではない。
【００７３】
この第５レンズ系２２でコリメートされた光は、出力ユニット７ｄにより集光されて、後段に出力される。
【００７４】
上記においては、入力ユニット７ａと出力ユニット７ｄとが共に３個であるが、個数はこれに限定されず、ｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニット７ａとｍ個（ｍ：任意の自然数）の出力ユニット７ｄとでｎ×ｍ光スイッチ３０を構成してよい。
【００７５】
そのｎ×ｍ光スイッチ３０は、次のように使用される。
【００７６】
まず、ｎ×ｍ個（上記では９個）の第２レンズ系１４の中から所望のｎ個（上記では３個）を選択し、それらの各々の前に入力ユニット７ａをスライドさせる。スライドさせるには、例えばステップモータ等が使用される。
【００７７】
次いで、上記で選択されたｎ個の第２レンズ系１４と光路をなすｍ個（上記では３個）の第５レンズ系２２の前にｍ個の出力ユニット７ｄをスライドさせる。
【００７８】
これにより、ｎ個の入力ユニット７ａからｍ個の出力ユニット７ｄに至る光の伝播経路が一つ定まることになる。また、入力ユニット７ａや出力ユニット７ｄを移動し、入力ユニット７ａと出力ユニット７ｂとの新たな対を作ることで、光の伝播経路が切り替えられる。
【００７９】
そのようなｎ×ｍ光スイッチ３０によれば、入力ユニット７ａにより入力光を幅広の光束に二次元的に広げるので、光束の幅方向にける入力ユニット７ａの位置合わせ精度が緩やかとなる。同様に、出力ユニット７ｄはそのように広げられた光束を受けるので、光束の幅方向における出力ユニット７ｄの位置合わせ精度が緩やかとなる。これにより、組み立て時やスイッチング時におけるｎ×ｍ光スイッチ３０のアライメントが容易となり、入出力の多チャネル化が容易となる。
【００８０】
更に、光の経路によって損失が異ならないので、チャネル毎の損失ばらつきが生じない。
【００８１】
（４）第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態に係るｎ×ｍ光スイッチについて、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るｎ×ｍ光スイッチの平面図である。
【００８２】
図９に示すｎ×ｍ光スイッチ４２では、第１実施形態で説明した光学ユニットが６個使用され、そのうちの３個が入力ユニット７ａとして供され、残りの３個が出力ユニット７ｄとして供される。入力ユニット７ａと出力ユニット７ｄは、スラブ導波路４１を挟んで互いに向き合うように、回転自在に設けられている。なお、スラブ導波路４１としては、例えば、屈折率が共に１．４４である石英基板（下部クラッド層）とＳｉＯ２膜（上部クラッド層）とで挟まれた屈折率１．４５のＳｉＯ２膜よりなるコア層が使用される。
【００８３】
そのｎ×ｍ光スイッチ４２においては、入力ユニット７ａによりコリメートされた入力光がスラブ導波路４１内を伝播し、入力ユニット７ａと向き合っている出力ユニット７ｄに入力される。そして、入力ユニット７ａと出力ユニット７ｄとが新たな対をなすようにそれらを回転させて向き合わせることにより、光の伝播経路を切り替えることができる。
【００８４】
なお、各ユニット７ａ、７ｄの個数が上記に限定されず、ｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニット７ａとｍ個（ｍ：任意の自然数）の出力ユニット７ｄでｎ×ｍ光スイッチ４２を構成してもよい。
【００８５】
そのようなｎ×ｍ光スイッチ４２によれば、入力ユニット７ａが入力光を一旦幅広の光束にするので、光束の幅方向における各ユニット７ａ、７ｄ同士の位置合わせ精度が緩やかとなり、組み立て時やスイッチング時における各ユニット７ａ、７ｄのアライメントが容易となる。よって、入出力の多チャンネル化も容易となる。
【００８６】
更に、光の経路毎の損失が略同じなので、損失がチャネル毎にばらつくことも無い。
【００８７】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【００８８】
（付記１）　入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、
前記第１レンズ系から射出された光を集光する第２レンズ系と、該第２レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、
を備え、
前記第１レンズ系と前記第２レンズ系の各々の光軸が互いにずれるように前記入力ユニット及び前記出力ユニットの少なくとも一方を移動させて、出力光を所望の光量に減光することを特徴とする光アッテネータ。
【００８９】
（付記２）　前記第１レンズ系は、
前記入力チャネル導波路と一体化した第１二次元レンズと、
前記第１二次元レンズの後段に配置され第２二次元レンズとを有し、
前記第１二次元レンズと第２二次元レンズの少なくとも一方が凸レンズであることを特徴とする付記１に記載の光アッテネータ。
【００９０】
（付記３）　前記入力チャネル導波路、前記第１二次元レンズ、及び前記第２二次元レンズは、いずれもクラッド層上のコア層をパターニングしてなることを特徴とする付記２に記載の光アッテネータ。
【００９１】
（付記４）　前記第１二次元レンズと前記第２二次元レンズの間の空間に、前記第１二次元レンズ及び前記第２二次元レンズの少なくとも一方の屈折率よりも低い物質が充填されたことを特徴とする付記３に記載の光アッテネータ。
【００９２】
（付記５）　前記第２レンズ系は、
第３二次元レンズと、
前記第３二次元レンズの後段に配置され、前記出力チャネル導波路と一体化してなる第４二次元レンズとを有し、
前記第３二次元レンズと第４二次元レンズの少なくとも一方が凸レンズであることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の光アッテネータ。
【００９３】
（付記６）　前記出力チャネル導波路、前記第３二次元レンズ、及び前記第４二次元レンズは、いずれもクラッド層上のコア層をパターニングしてなることを特徴とする付記５に記載の光アッテネータ。
【００９４】
（付記７）　前記第３二次元レンズと前記第４二次元レンズの間の空間に、前記第３二次元レンズ及び前記第４二次元レンズの少なくとも一方の屈折率よりも低い物質が充填されたことを特徴とする付記６に記載の光アッテネータ。
【００９５】
（付記８）　前記入力ユニットと前記出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を有し、
前記入力ユニット及び前記出力ユニットのいずれかを移動させるときに、前記固定板の挟みこみを緩めることを特徴とする付記１乃至付記７のいずれかに記載の光アッテネータ。
【００９６】
（付記９）　入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する入力ユニットと、
集光用のｎ個（ｎ：任意の自然数）の第２レンズ系と、該第２レンズ系の各々と対応して設けられ、該第２レンズ系で集光された光を後段に導くｎ個の出力チャネル導波路とを有する出力ユニットと、
を備え、
前記入力ユニットを、前記ｎ個の第２レンズ系のうちの一つの前に移動させることにより、出力光を前記ｎ個の出力チャネル導波路の一つから選択的に取り出すことを特徴とする光スイッチ。
【００９７】
（付記１０）　前記入力ユニットと前記出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を有し、
前記入力ユニットを移動させるときに、前記固定板の挟みこみを緩めることを特徴とする付記９に記載の光スイッチ。
【００９８】
（付記１１）　入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有するｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニットと、
前記ｎ個の入力ユニットのいずれかからの光を集光するｎ×ｍ個（ｍ：任意の自然数）の第２レンズ系と、
前記ｎ×ｍ個の第２レンズ系の各々と対応して設けられ、該第２レンズから射出された光に所定の角度をつけてそれを後段に導くｎ×ｍ個の第１中継チャネル導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第１チャネル導波路に接続されたスラブ導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第１中継チャネル導波路の各々と対応して前記スラブ導波路に設けられ、前記第１中継チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートするｎ×ｍ個の第３レンズ系と、
前記スラブ導波路に設けられ、前記ｎ×ｍ個の第３レンズ系の各々と向き合い、前記第３レンズ系から射出された光を集光するｎ×ｍ個の第４レンズ系と、
前記ｎ×ｍ個の第４レンズ系の各々と対応して設けられ、該第４レンズ系で集光された光を後段に導く、前記スラブ導波路に接続されたｎ×ｍ個の第２中継チャネル導波路と、
前記ｎ×ｍ個の第２中継チャネル導波路の各々と対応して設けられ、該第２中継チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートするｎ×ｍ個の第５レンズ系と、
集光用の第６レンズ系と、該第６レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有するｍ個の出力ユニットと、
を備え、
前記ｎ×ｍ個の第２レンズ系の中からｎ個を選択してそれらの前に前記ｎ個の入力ユニットを移動し、且つ、前記選択されたｎ個の第２レンズ系と光路をなすｍ個の第５レンズ系の前に前記ｍ個の出力ユニットを移動することにより、前記入力ユニットから前記出力ユニットに至る光の伝播経路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
【００９９】
（付記１２）　前記入力ユニットと前記出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を有し、
前記入力ユニットと前記出力ユニットのいずれかを移動させるときに、前記固定板の挟みこみを緩めることを特徴とする付記１１に記載の光スイッチ。
【０１００】
（付記１３）　入力チャネル導波路と、該入力チャネル導波路の終端から広がり出た光をコリメートする第１レンズ系とを有する、回転自在なｎ個（ｎ：任意の自然数）の入力ユニットと、
前記第１レンズ系から射出された光が伝播するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路からの光を集光する第２レンズ系と、該第２レンズ系により集光された光を後段に導く出力チャネル導波路とを有する、回転自在なｍ個（ｍ：任意の自然数）の出力ユニットと、
を備え、
前記入力ユニットと前記出力ユニットとを回転させてそれらを向き合わせることにより、光の伝播経路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
【０１０１】
（付記１４）　前記入力ユニットと前記出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を有し、
前記入力ユニットと前記出力ユニットのいずれかを回転させるときに、前記固定板の挟みこみを緩めることを特徴とする付記１３に記載の光スイッチ。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光アッテネータ及び光スイッチによれば、入力ユニットが入力光を一旦幅広の光束にするので、その光束の幅方向における入力ユニットと出力ユニットとのアライメントが容易となり、光スイッチではその多チャンネル化が容易に行える。
【０１０３】
特に、入力や出力が多チャンネル化された光スイッチでは、光の経路によって損失が異なることが無いので、チャネル毎の損失ばらつきが生じない。
【０１０４】
また、上記入力ユニットと出力ユニットとを上下方向から挟み込んで固定する一対の固定板を設けることで、光束の厚み方向における入力ユニットと出力ユニットとの位置合わせが容易となる。
【０１０５】
このような光アッテネータ及び光スイッチは、大容量光通信システムの実現や普及に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の各実施形態で使用される光学ユニットの製造工程について示す斜視図（その１）である。
【図２】図２は、本発明の各実施形態で使用される光学ユニットの製造工程について示す斜視図（その２）である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る１×ｎ光スイッチの平面図である。
【図５】図５は、図６のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態において固定板を設けた場合の平面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態に係るｎ×ｍ光スイッチの平面図である。
【図８】図８は、図７のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係るｎ×ｍ光スイッチの平面図である。
【符号の説明】
１、３１…石英基板、２、３２…コア層、２ａ…チャネル導波路、２ｂ…第１二次元レンズ、２ｅ…第２二次元レンズ、２ｃ、２ｄ…面、３、３３…オーバークラッド層、４、３４、３５、３６、３７…溝、５…第３二次元レンズ、６…第１レンズ系、７…光学ユニット、７ａ…入力ユニット、７ｂ、７ｃ、７ｄ…出力ユニット、８…光アッテネータ、９…固定板、１０…１×ｎ光スイッチ、１１…第４二次元レンズ、１２…充填材、１３…第６二次元レンズ、１４…第２レンズ系、１５…第１中継チャネル導波路、１６…第３レンズ系、１７、４１…スラブ導波路、１９…第７二次元レンズ、２０…充填材、２１…第９二次元レンズ、２２…第５レンズ系、２３…第２中継チャネル導波路、２４…第４レンズ系、３０…ｎ×ｍ光スイッチ、４０…光ファイバ。
【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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