(57)【要約】【課題】従来は、複数の光学素子で構成され、その搭載が煩雑で、高コストになるだけでなく、光が、複数の光学素子を通過するので、挿入損失が大きく、反射減衰量が小さくなるという欠点があった。【解決手段】第１に、光の光路を変えるプリズムの形状を、左右の入出射境界面同士が平行に、かつ、上下の反射境界同士も平行になるように形成し、前記プリズムに光が入射するときの入射角が０°にならないように配置し、前記プリズムを光路上に出し入れすることによって、光の光路を切り替えたメカニカル光スイッチで、第２に、第１のプリズムにおいて、入射角を０°より大きく８°以下又は０°より小さく‐８°以上にして配置させ、第３に、第１又は第２において、光が、プリズム内部で反射するときの入射角が、全反射角より大きくなるように配置させ、第４に、第１、第２、第３のいずれかのプリズムを、複数施した１入力複数出力又は複数入力複数出力にした構造であるので、安価で、低損失で反射減衰量を大きくすることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の光路を変えるプリズムの形状を、左右の入出射境界面同士が平行に、かつ、上下の反射境界面同士も平行になるように形成し、前記プリズムに光が入射するときの入射角が、０°にならないように配置し、前記プリズムを光路上に出し入れすることによって、光の光路を切り替えることを特徴とするメカニカル光スイッチ。
【請求項２】
請求項１のプリズムにおいて、プリズムに光が入射するときの入射角を、０°より大きく８°以下または０°より小さく−８°以上にして配置したことを特徴とするメカニカル光スイッチ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、光が、プリズム内部で反射するときの入射角が、全反射角より大きいことを特徴とするメカニカル光スイッチ。
【請求項４】
請求項１、請求項２、請求項３のいずれかのプリズムを、複数施した１入力複数出力または複数入力複数出力にしたことを特徴とするメカニカル光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用され、光の光路を機械的動作により切り替える為のメカニカル光スイッチで、特に、安価で、低損失で、反射減衰量の大きなメカニカル光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のメカニカル光スイッチ１′は図５に示すように、入力された光の光路を切り替えるために一般的にミラーまたは反射プリズム９′などの光学素子を用いる必要があり、しかも複数の光学素子を用いる構造であった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８２２９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のメカニカル光スイッチ１′は、図５に示すように、複数の光学素子からなり、その搭載が煩雑で、高コストになるだけでなく、光が、複数の光学素子を通過するので、挿入損失が大きく、反射減衰量が小さくなってしまうという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの問題を解決するために、鋭意検討した結果、第１に、光の光路を変えるプリズムの形状を、左右の入出射境界面同士が平行に、かつ、上下の反射境界面同士も平行になるように形成し、前記プリズムに光が入射するときの入射角が、０°にならないように配置し、前記プリズムを光路上に出し入れすることによって、光の光路を切り替え、光学素子が少なく反射減衰量の大きなメカニカル光スイッチで、第２に、第１のプリズムにおいて、プリズムに光が入射するとこの入射角を、０°より大きく８°以下または０°より小さく−８°以上にして配置することにより、反射減衰量が大きく、低損失なメカニカル光スイッチで、第３に、第１または第２において、光が、プリズム内部で反射するときの入射角が、全反射角より大きくなるようにプリズムの形状を変え、かつプリズムを配置することにより、反射減衰量が大きく低損失なメカニカル光スイッチで、第４に、第１、第２、第３のいずれかのプリズムを、複数施した１入力複数出力または複数入力複数出力にしたメカニカル光スイッチである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のメカニカル光スイッチ１を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１（イ）は、  本発明のメカニカル光スイッチ１の実施例で、入力ファイバ２がプリズム８により、出力ファイバ４に入射される状態の説明図である。入力コリメータ５から出射された光は、その光路上にあるプリズム８によって光路が変えられ、出力コリメータ７へと入射される。次に、図１（ロ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１の実施例で、入力ファイバ２がプリズム８を通過しないで、直接、出力ファイバ３に入射される状態の説明図である。入力コリメータ５から出射された光は、その光路上に何も存在しないため、そのまま直進し、出力コリメータ６へと入射される。このように、光の光路を変えるプリズム８の形状を、左右の入出射境界面同士（８Ａ、８Ｂ）が平行に、かつ、上下の反射境界面同士（８Ｃ、８Ｄ）も平行になるように形成し、前記プリズム８に光が入射するときの入射角が、０°にならないように配置し、前記プリズム８を光路上に出し入れすることによって、光の光路を切り替え、反射減衰量の大きなメカニカル光スイッチ１を得ることができる。
次に、図２（イ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８の形状と光路の関係を示す説明図である。光が、プリズム８に入射する境界面８Ａとプリズムから出射する境界面８Ｂが平行で、かつ、光がプリズム８内で反射する上端反射境界面８Ｃと下端反射境界面８Ｄが平行になるように形成することにより、プリズム８に入射する光１０とプリズム８から出射する光１１が平行となる。図２（ロ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８を若干傾けて配置した場合の光路を示す説明図である。このように、プリズム８を若干傾けて配置してもプリズム８に入射する光１０とプリズム８から出射する光１１が平行となり、搭載精度を多少ラフにしても差し支えがなくなる。
次に、図３（イ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光の入射角１４を０°に配置した場合の光入出射境界面の角度と戻り光の関係を示す説明図である。このように、光がプリズム８に入射する境界面８Ａとプリズム８から出射する境界面８Ｂの２面に対して、光の入射角が０°であると、これら２面８Ａ、８Ｂからの反射光１２、１３が戻り光となり、入力コリメータ５及び入力ファイバ２に戻ってしまう。図３（ロ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光の入射角１４を０°以外に配置した場合の光入出射境界面の角度と戻り光の関係を示す説明図である。このように、入射角１４を０°以外にすることにより、戻り光１２、１３が入力コリメータ５及び入力ファイバ２に戻るのを抑えることができる。本実施例では傾ける方向を、光がプリズム８内で反射する２境界面での入射角１８が大きくなる方向としたが、逆方向でも構わない。しかしながら、入射角１４を大きくすると反射光が大きくなり挿入損失増加につながるため、本実施例では入射角１４を３°としたが、入射角としては、０°より大きく８°以下または０°より小さく−８°以上に配置すれば構わない。
最後に、図４（イ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光がプリズム内部で反射するときの入射角１８が全反射角よりも小さい場合の光反射面の角度と透過光の関係を示す説明図である。このように、光がプリズム８内で反射する２境界面８Ａ、８Ｂでの入射角１８が全反射角より小さいとき、図のように光の一部が透過光１５、１６としてプリズム８の外に出てしまうため、挿入損失の増加を招く。図４（ロ）は、本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光がプリズム内部で反射するときの入射角１８が全反射角よりも大きい場合の光反射境界面の角度と透過光の関係を示す説明図である。図に示すように、プリズム８の光の入射境界面８Ａと反射境界面８Ｃとのなす角１７を４７°とし、かつプリズムに光が入射するときの入射角１４を、プリズム内反射での入射角１８が大きくなる方向に３°にすることにより、最終的にはこの入射角１８が、５０°になる。このことにより、全反射角の約４２°より入射角を大幅に離し、搭載誤差により多少プリズム８が傾いても全反射をする構造になっている。
【０００７】
本発明の実施例では、入出力部に代表的なコリメータを挙げたが、ファイバのみでも良い。また、プリズムの光入出射境界面に反射防止コーティングしたものでも良い。また、同様に、光の入力数は複数でも構わない。なお、光スイッチは入力と出力を逆にして使用しても構わない。このように、設計変更に伴う多少の変形例でも一向に構わず、設計上本発明の範囲内であることはいうまでもない。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のメカニカル光スイッチ１によれば、
１．光の光路切り替えが１つの光学素子で可能になる。
２．光がプリズムに入射する境界面とプリズムから出射する境界面の２面と、光がプリズム内で反射する２境界面をそれぞれ平行にすることにより、プリズムに入射する光とプリズムから出射する光が平行となり、搭載精度を多少ラフにしても差し支えがなくなる。
３．光がプリズムに入射するとき及びプリズムから出射するときの光の入射角を０°から若干離すことにより反射減衰量を大きくすることができる。
４．プリズム内で光が反射するときの入射角を全反射角より大きくすることによりプリズム外への透過光を防ぐことができ、挿入損失を小さくすることが可能になる。
という優れた効果が得られるので、その工業的価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）本発明のメカニカル光スイッチ１の実施例で、入力ファイバ２がプリズム８により、出力ファイバ４に入射される状態の説明図である。
（ロ）本発明のメカニカル光スイッチ１の実施例で、入力ファイバ２がプリズム８を通過しないで、直接、出力ファイバ３に入射される状態の説明図である。
【図２】（イ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８の形状と光路の関係を示す説明図である。
（ロ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８を若干傾けて配置した場合の光路を示す説明図である。
【図３】（イ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光の入射角１４を０°に配置した場合の光入出射境界面の角度と戻り光の関係を示す説明図である。
（ロ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光の入射角１４を０°以外に配置した場合の光入出射境界面の角度と戻り光の関係を示す説明図である。
【図４】（イ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光がプリズム内部で反射するときの入射角１８が全反射角よりも小さい場合の光反射面の角度と透過光の関係を示す説明図である。
（ロ）本発明のメカニカル光スイッチ１のプリズム８に対して、光がプリズム内部で反射するときの入射角１８が全反射角よりも大きい場合の光反射面の角度と透過光の関係を示す説明図である。
【図５】従来のメカニカル光スイッチ１′の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    本発明のメカニカル光スイッチ
２    入力ファイバ
３    出力ファイバ
４    出力ファイバ
５    入力コリメータ
６    出力コリメータ
７    出力コリメータ
８    プリズム
８Ａ  光がプリズムへ入射するときの入射境界面
８Ｂ  光がプリズムから射するときの出射境界面
８Ｃ  光がプリズム内部で反射するときの上端境界面
８Ｄ  光がプリズム内部で反射するときの下端境界面
１０    入射光
１１      出射光
１２    戻り光
１３    戻り光
１４      光がプリズムへ入射するときの入射角
１５    光がプリズム内部で反射するときのプリズム外部への透過光
１６    光がプリズム内部で反射するときのプリズム外部への透過光
１７    光のプリズムへの入射境界面とプリズム内部での反射境界面とがなす角
１８    光がプリズム内部で反射するときの入射角
１′  従来のメカニカルスイッチ
２′  入力ファイバ
３′  出力ファイバ
４′  出力ファイバ
５′  入力コリメータ
６′  出力コリメータ
７′  出力コリメータ
９′  ミラーまたは反射プリズム
【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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