(57)【要約】【課題】光損失が少なくかつ駆動部が少なく、容易に多入力多出力化を可能にする高密度光スイッチを提供する。【解決手段】回転するアクチュエーター上に反射鏡を備えその周囲に固定ミラーを備えた光スイッチを２個用いることで多入力多出力光スイッチを実現する。アクチュエーター部数はマトリクス光スイッチと比して減少することで集積度を高めることができることに加え、回転アクチュエーターを用いることで全ての光路長が同一となり光路に依らず光損失を抑えることができる。また、入力側スイッチと出力側スイッチが独立しているため入出力数の変更も容易にできる。さらに、入出力ポート内光ファイバー先端から固定反射鏡までの光路が固有であるため入出力ポートと光スイッチとの接続が容易となる。また、回転アクチュエーターの回転軸上に光路を設けることで光スイッチの動作安全性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、基板に対して垂直な回転軸を持つミラー型反射鏡を備えたアクチュエーターと、その回転軸と等距離に固定した複数のミラー型反射鏡を備え、照射された光束を前記反射鏡によって照射方向もしくはその逆方向へ反射する機構を、前記アクチュエーターを回転またはそれを静止させることで複数備えた、駆動部数が少なく小面積でスイッチを構成することができることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
ミラー型反射鏡を備えた前記アクチュエーターの回転軸上に光路を持つアクチュエーターを備えた光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器等の、駆動部数を少なくかつ集積化を目的とした、特にマイクロマシンに用いられる光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術のマイクロマシン光スイッチには、マトリクス状に設けられた反射鏡を、制御部からの制御信号に基づいて反射させる反射鏡のみを選択的に基板から引き起こすことによって光路を変更し、光束を出口側の光ファイバーに導き光スイッチ動作を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えばトーションミラーを用いたマトリクス光スイッチでは、その駆動機構の構成に大きな面積を必要とし、さらにトーションミラーに２次元軸を持たせた２自由度ミラーとする場合にはより大きなスペースを確保する必要があるため特に大規模光スイッチの集積化の大きな妨げとなっていた。
【０００４】更に、入口側光ファイバー先端から出口側光ファイバー先端までの光路長が光路によって異なるため、単一焦点距離のマイクロレンズを用いた集光では光路によって光束損失にばらつきを生じさせる原因となっており大規模光スイッチを構成する場合には特に顕著に前記現象があらわれる構造となっていた。
【０００５】また、例えばトーションミラーを用いたマトリクス光スイッチ“Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ　８０ｘ８０　３Ｄ−ＭＥＭＳ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｗｉｔｃｈｍｏｄｕｌｅ　ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ“，（Ｔ．Ａｋａｓｈｉ，Ｓ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ，Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｍ．Ｇｏｔｏ，ａｎｄ　Ｉ．Ｓａｗａｋｉ，ＰＳ２００２，Ｊｕｌｙ　２００２）では、屋根型反射鏡を用いることで短光路長による光損失を抑えているが、光路によって光路長が異なることによる光損失は避けられず、更に屋根型反射鏡の設置は光スイッチそのものの機能を決定するものであるから、精密な設置技術が要求されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するために、本発明は、外部からの入力光を入力光路に導く入力ポートと前記入力光路を伝播する光を反射させて出力光路に導く固定反射鏡および反射鏡を回転するアクチュエーター（回転アクチュエーター）上に備え、前記反射手段により反射された光が伝播する出力光路の終端に設けられた出力ポートを備えた構造を有しており、図１のように該回転アクチュエーター回転軸上に光路を設けることで入力ポートと出力ポートを基板に対して相反する側に設けることが可能となる構造を有することを特徴とする。
【０００７】駆動部を該回転アクチュエーターのみとすることでトーションミラーを用いたマトリクス光スイッチのように各ミラーにアクチュエーターを設ける必要もなくなり、該回転アクチュエーターの基板上等距離に設置した固定ミラー（固定反射鏡）によって出力ポートへの光路を形成する構造とすることにより製造工程の煩雑化とアクチュエーターを正常動作させるために必要となる基板上スペースを大幅に軽減することができる。
【０００８】また、反射鏡を該回転アクチュエーター上に設置し該反射鏡と該回転アクチュエーター回転軸との交点から基板上等距離に固定ミラーを設け出力ポートへの光路を形成することで、入力ポート終端から出力ポート先端までのすべての選択されるべき光路長が等しくなり入出力ポート側に設けるマイクロレンズの焦点距離を固有にすることができるため光損失を大幅に減少させることができる。
【０００９】さらに、上記効果に付随して出力ポート側の光ファイバーを密に配置できる。
【００１０】さらに、該回転アクチュエーターの回転軸上に設けた光路を用いて入力ポートから出力ポートまでの光路を形成することで例えば図２のように該回転アクチュエーターの回転軸が成常時の軸位置からずれるなどの不具合が生じた場合に光路を遮ることができるため光スイッチの動作をより安全化することができる。
【００１１】なお、前記光スイッチの入出力ポートは出入力ポートともなりうるため図３のように２個の前記光スイッチを用いることでマトリクス光スイッチと同等の性能を有するＭ×Ｎ光スイッチを形成することができる。
【００１２】また、入力側光スイッチと出力側光スイッチはそれぞれ独立して構成されているためユーザーの要求に応じて容易にＭ´×Ｎ´光スイッチへと変更ができる。
【００１３】該回転アクチュエーターに取り付けた反射鏡およびその周囲に備えた固定ミラーを基板に対して例えば４５度の角度で設置することで基板に対して垂直に入射した光を同じく基板に対して垂直に出射することができるため前記光スイッチと入出力ポート内光ファイバーとの接続が極めて簡易化される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】まず説明における便宜上、入射光１は図１の回転アクチュエーターに備えた反射鏡に入射する光とし出射光２は図１の固定反射鏡５から出射する光とする。本発明による光スイッチの入出力は出入力としても同等である。ただし、本発明においては固定反射鏡の形状は図１で示した形状に限定しない。
【００１６】図４のように回転アクチュエーター３に設けた反射鏡４に入射した光を約４５度に傾斜した反射鏡４で反射させ該回転アクチュエーター３の回転軸から周囲の等距離に設置した約４５度に傾斜した固定反射鏡５を用いて入射方向と逆方向へ反射させる光スイッチが考えられる。
【００１７】しかし、前記光スイッチは入射ポートと出射ポートが基板に対して同一方向となるため入射ポートから出射ポートにいたる光路と接続する光ファイバーのとりまわしが煩雑になる可能性がある。
【００１８】そこで、図１のように回転アクチュエーター３の回転軸上に穴もしくは光を透過する材質で満たされた光路６を設けることで入出力方向を基板に対して相対する方向とする。
【００１９】光路を持った該回転アクチュエーターを用いることで不具合などで回転軸が正規の回転軸とずれた場合にも光を遮断することができ、光スイッチとしての安全性が向上する。
【００２０】また入出力ポートの位置を決定することで入力ポートの先端から出力ポートの終端までの光路がいずれの光路も同一に決定されるためファイバーに焦点距離が適切なマイクロレンズを取り付けることで光損失を抑えることができ入出力ポートに設置する光ファイバーを密に配列させることが可能となる。
【００２１】該回転アクチュエーターの駆動に関しては回転もしくは停止を必要動作としているため静電モーターの原理を用いるのがよいが本発明はこれに限定するものではない。
【００２２】マイクロマシン技術による静電モーター技術については例えばＤｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｒｕｆａｃｅ　Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ（Ｐｒｏｆ．Ｄｒ．−Ｉｎｇ．Ｅｒｎｓｔ　Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ，　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ−ｍａｔ．ｅｅ．ｔｕ−ｂｅｒｌｉｎ．ｄｅ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ａｃｔｕａｔｏｒ／ｄｅｓｉｇｎ．ｈｔｍ）があり、駆動と逆プロセスによって該回転アクチュエーターを停止させることができる。
【００２３】本発明による光スイッチを２個を併用することでＭ×Ｎの光スイッチを形成することができる。
【００２４】図３は前述した光スイッチを面対称に設置して形成したＭ×Ｎ光スイッチである。説明の便宜上図３の入射光７と出射光８を結ぶ光路を実現する光スイッチを前提とする。本発明における光スイッチは入出力が出入力となっても同等である。なお、前記２つの光スイッチを同一基板上に設置する必要はない。さらに図３では回転軸を含む平面上に２枚の固定反射鏡が含まれているが本発明はその限りではない。
【００２５】図３の入射光７は基板に対して４５度に固定された固定反射鏡９によって反射され入射側回転アクチュエーターに取り付けられた反射鏡１０によって反射し回転アクチュエーターに設けた光路１１を通って基板をはさんで逆側に設置した出射側回転アクチュエーターに取り付けた反射鏡１２で反射され固定反射鏡１３で反射し出力ポートに到達することで光路が形成される。
【００２６】入射側光スイッチにおいてスイッチングに関わる光ファイバー以外の光ファイバーからの光とのクロストークがある場合には、スイッチングに関わる光ファイバーに電子シャッターを設けて遮光するか、図５に示すスイッチングに関連する光路を形成するに必要な固定ミラーのみを通光するための遮光板１４を回転アクチュエーター上に設置することで必要な光路を形成することができる。前記した光スイッチの構造上出力側の回転アクチュエーターには遮光板は必ずしも必要ない。
【発明の効果】
【００２７】以上説明したように本発明によれば、これまでマトリクス光スイッチで課題となっていた反射鏡の高密化が容易に実現できる。
【００２８】さらに、マトリクス光スイッチではミラー数を増加することで光路間の光路長のばらつきが生じそれに伴って光損失にばらつきを生じており、マトリクス光スイッチを大規模化するに際しての問題点となっていたが、本発明によればミラー数によらず光路長は一定となり安定した光信号の授受ができる。本効果は光スイッチの大規模化には欠かせない効果である。
【００２９】入出力ポートと光スイッチとのアライメントに関しても平面状に設置した入力ポート内の光ファイバーの先端から出力ポート内の光ファイバーの終端までの光路がいずれの光路においても同一となるため、固定反射鏡と入出力ポート内の光ファイバーとの位置合わせのみに注意すればよく、著しく簡易化される。
【００３０】また、これまで駆動部分となっていた反射鏡を固定反射鏡とすることで駆動部数が減少しメンテナンス効率を著しく向上することができる。
【００３１】さらに、回転アクチュエーターを用いた光スイッチにおいても回転アクチュエーター部に光路を設けることで駆動部に不具合が生じた場合にも光路が遮断され光スイッチとしての誤作動を最小限に抑えることができる。
【００３２】本発明はマイクロマシンに限定するものではないがマイクロマシニング技術によるアクチュエーターの軽量化が可能で慣性を小さくすることでスイッチングスピードを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光スイッチの斜視図である。
【図２】本発明の光路を備えた回転アクチュエーターによって遮光される例の回転軸を含んだ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の光スイッチの回転軸を含んだ断面図である。
【図４】本発明の光スイッチの実施例の斜視図である。
【図５】本発明の光スイッチの実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１　入射光
２　出射光
３　回転アクチュエーター
４、１０、１２　反射鏡
５、９、１３　固定反射鏡
６　基板および回転アクチュエーターに設けた光路
７　入射光
８　出射光
１４　遮光板
【図１】
2004094181.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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