(57)【要約】【課題】位置決めすべき部品どうしを短時間にかつ高精度に位置決めすることができ、低損失の光接続を可能にした光スイッチを提供する。【解決手段】入力側コリメータアレイ１４と、第１のミラーアレイ１５を搭載した第１のパッケージ１６と、第１のパッケージ１６が位置決め固定されるパッケージベース１７と、一対からなる第１のベース１８等によって第１のアレイ組立体１２を構成する。入力側コリメータアレイ１４と第１のベース１８を位置決め用孔２３と位置決め用ピン３５との嵌合によって位置決めし、ねじによって固定する。パッケージベース１７と第１のベース１８を同じく位置決め用孔３３と位置決め用ピン３７との嵌合によって位置決めし、ねじによって固定する。【選択図】  図２
2004272231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメータアレイと、
前記コリメータアレイに対応して設けられるミラーアレイと、
前記ミラーアレイを搭載するパッケージと、
前記コリメータアレイと前記パッケージとを連結するベースとからなるアレイ組立体を備え、
前記コリメータアレイと前記ベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記パッケージと前記ベースとを機械的に位置決めする位置決め手段とを設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
入力側コリメータアレイ、第１のミラーアレイを搭載する第１のパッケージおよび第１のべ一スを含む第１のアレイ組立体と、
出力側コリメータアレイ、第２のミラーアレイを搭載する第２のパッケージおよび第２のべ一スを含む第２のアレイ組立体と、
前記第１、第２のアレイ組立体が所定の位置関係を保って固定される共通ベースとを備え、
前記入力側コリメータアレイと前記第１のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記出力側コリメータアレイと前記第２のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記第１のパッケージと前記第１のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記第２のパッケージと前記第２のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記第１、第２のベースと前記共通ベースとをそれぞれ機械的に位置決めする位置決め手段とを設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１または２記載の光スイッチにおいて、
前記ミラーアレイを前記ベースに対して微調整する微調整機構を設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項１または２記載の光スイッチにおいて、
前記コリメータアレイを前記ベースに対して微調整する微調整機構を設けたことを特徴とする光スイツチ。
【請求項５】
請求項３または４記載の光スイッチにおいて、
前記ミラーアレイ上に微調整機構の調整用マークを設けたことを特徴とする光スイツチ。
【請求項６】
請求項５記載の光スイッチにおいて、
前記調整用マークが光を散乱または反射させる面であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項７】
請求項６記載の光スイッチにおいて、
前記調整用マークがミラーアレイの格子の一部に設けられていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の光スイッチにおいて、
前記位置決め手段がピンと孔、キー溝とキーまたは凸部と凸部のいずれか１つであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
請求項３または４記載の光スイッチにおいて、
前記微調整機構が、内枠と、この内枠を取り囲むように配置された外枠と、前記内枠と前記外枠を連結するばねとを備え、
前記ばねは前記内枠の各角部を取り囲むようにＬ字状に屈曲した４つの板ばねからなり、これら４つの板ばねのうち隣り合う２つの板ばねの一端は前記内枠の４辺のうちの１辺にそれぞれ連結され、他端が前記外枠の４辺のうち前記内枠の前記１辺と直交する２辺にそれぞれ連結され、残り２つの板ばねの一端は前記内枠の前記１辺と対向する辺にそれぞれ連結され、他端が前記外枠の前記２辺にそれぞれ連結されていることを特徴とする光スイツチ。
【請求項１０】
請求項１記載の光スイツチの組立方法であって、
コリメータアレイをベースに位置決めして固定する工程と、
ミラーアレイを搭載したパッケージを前記ベースに位置決めして固定する工程と、
前記ミラーアレイを微調整する調整工程とを備えたことを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の光スイッチの組立方法において、
ミラーアレイを微調整する調整工程が、ミラーアレイに設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、
前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記ミラーアレイを移動させる工程とを備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１２】
請求項１記載の光スイツチの組立方法であって、
コリメータアレイをベースに位置決めして固定する工程と、
ミラーアレイを搭載したパッケージを前記ベースに位置決めして固定する工程と、
前記コリメータアレイを微調整する調整工程とを備えたことを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の光スイツチの組立方法であって、
コリメータアレイを微調整する調整工程が、ミラーアレイに設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、
前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記コリメータアレイを移動させる工程とを備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１４】
請求項２記載の光スイツチの組立方法であって、
入力側コリメータアレイと、第１のミラーアレイを搭載する第１のパッケージとを第１のべ一スに対してそれぞれ位置決めして固定し第１のアレイ組立体を組立てる工程と、
出力側コリメータアレイと、第２のミラーアレイを搭載する第２のパッケージとを第２のべ一スに対してそれぞれ位置決めして固定し第２のアレイ組立体を組立てる工程と、
前記第１、第２のアレイ組立体を共通ベースに所定の位置関係を保って位置決めして固定する工程とを備えたことを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の光スイツチの組立方法であって、
前記第１のアレイ組立体を組立てる工程と前記第２のアレイ組立体を組立てる工程が前後逆であることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の光スイツチの組立方法であって、
前記第１、第２のミラーアレイを前記第１、第２のベースに対してそれぞれ微調整する調整工程を備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の光スイッチの組立方法において、
前記第１、第２のミラーアレイを微調整する調整工程が、前記第１、第２のミラーアレイにそれぞれ設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、
前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記第１、第２のミラーアレイを移動させる工程とを備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１８】
請求項１４または１５記載の光スイッチの組立方法において、
前記入力側、出力側のコリメータアレイを前記第１、第２のベースに対してそれぞれ微調整する調整工程を備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の光スイッチの組立方法において、
前記入力側、出力側のコリメータアレイを微調整する調整工程が、前記第１、第２のミラーアレイにそれぞれ設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、
前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記入力側、出力側のコリメータアレイを移動させる工程とを備えていることを特徴とする光スイッチの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用の光スイッチおよびその組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大規模な光スイッチを実現するための技術の一つとして、マイクロマシン技術によって製作されたマイクロミラーを用いた３次元空間伝播方式の光スイッチが提案されている。
【０００３】
図６は、マイクロミラーを用いた従来の光スイッチの基本構成を示す図である。この光スイッチ１は、複数本の光ファイバ２ａ〜２ｐの端末部が接続された入力側コリメータアレイ３と、同じく複数本の光ファイバ４ａ〜４ｐの端末部が接続された出力側コリメータアレイ５と、複数個のマイクロミラー６ａ〜６ｐからなる第１のマイクロミラーアレイ６と、同じく複数個のマイクロミラー７ａ〜７ｐからなる第２のマイクロミラーアレイ７とを備えている。入力側コリメータアレイ３からの入射光８は、第１、第２のマイクロミラーアレイ６，７に順次入射することによりマイクロミラー６ａ〜６ｐ、７ａ〜７ｐのうちのいずれか１つ、例えばマイクロミラー６ｌ，７ｍに当たって反射される。マイクロミラー６ａ〜６ｐ、７ａ〜７ｐは、２軸周りに回転駆動することができ、入射光８はマイクロミラー６ａ〜６ｐ、７ａ〜７ｐの回転角に応じた角度で反射される。したがって、マイクロミラー６ａ〜６ｐ、７ａ〜７ｐを適当に制御することにより、出力側コリメータ５内の任意のポートに入射光８を結合することができる。
【０００４】
このような構造からなる光スイッチ１において、低損失の光接続を実現するためには、光スイッチ１の組み立て時に入力側コリメータアレイ３、出力側コリメータアレイ５および第１、第２のマイクロミラーアレイ６，７を高精度に位置合わせする必要がある。位置合わせする方法としては、光ファイバ間、光ファイバと導波路間などの接続時の位置合わせに用いられるように、位置合わせする対象部品を例えば６自由度方向に駆動可能な多自由度駆動ステージに搭載する方法が通常用いられる。このような多自由度駆動ステージは光軸調整用として、多くの製品が既に開発、市販されている。この光軸調整方法は、先ず光接続する経路に光を入射し、その出力光をモニタし、対象部品を多自由度方向に走査して出力光が最適となるように光軸を調整し、出力光のパワーが最大になる位置で部品どうしを接着剤等を用いて固定するものである。このような調整方法が、光スイッチの組み立てに用いられた例も報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】”High-density digita1 free-space photonic-switching fabrics using excitation absorption reflection-switch(EARS) arrays and microbeamoptica1 interconnections”，ＩEEE Journa1 of se1ected topics in quantume1ectronics,p49,vo1.2,No.1,Apri1,1996)
【０００５】
出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した組立方法では、位置合わせの際に多自由度駆動のステージが必要になるため、組み立てにきわめて大掛かりな装置が必要になる。また最適な姿勢を見つけ出すのに長時間を要するため、組み立てに要する時間も長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、機械的な位置決め手段を用いることにより、位置決めすべき対象どうしを短時間にかつ高精度に位置決めすることができるようにした光スイッチおよびその組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために第１の発明は、コリメータアレイと、前記コリメータアレイに対応して設けられるミラーアレイと、前記ミラーアレイを搭載するパッケージと、前記コリメータアレイと前記パッケージとを連結するベースとからなるアレイ組立体を備え、前記コリメータアレイと前記ベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記パッケージと前記ベースとを機械的に位置決めする位置決め手段とを設けたものである。
【０００９】
第２の発明は、入力側コリメータアレイ、第１のミラーアレイを搭載する第１のパッケージおよび第１のべ一スを含む第１のアレイ組立体と、出力側コリメータアレイ、第２のミラーアレイを搭載する第２のパッケージおよび第２のべ一スを含む第２のアレイ組立体と、前記第１、第２のアレイ組立体が所定の位置関係を保って固定される共通ベースとを備え、前記入力側コリメータアレイと前記第１のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記出力側コリメータアレイと前記第２のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記第１のパッケージと前記第１のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記第２のパッケージと前記第２のベースとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記第１、第２のベースと前記共通ベースとをそれぞれ機械的に位置決めする位置決め手段とを設けたものである。
【００１０】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記ミラーアレイを前記ベースに対して微調整する微調整機構を設けたものである。
【００１１】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、前記コリメータアレイを前記ベースに対して微調整する微調整機構を設けたものである。
【００１２】
第５の発明は、上記第３または４の発明において、前記ミラーアレイ上に微調整機構の調整用マークを設けたものである。
【００１３】
第６の発明は、上記第５の発明において、前記調整用マークを光を散乱または反射させる面としたものである。
【００１４】
第７の発明は、上記第６の発明において、前記調整用マークがミラーアレイの格子の一部に設けられているものである。
【００１５】
第８の発明は、上記第１〜第７の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記位置決め手段を、ピンと孔、キー溝とキーまたは凸部と凸部のいずれか１つとしたものである。
【００１６】
第９の発明は、上記第３または４の発明において、前記微調整機構が、内枠と、この内枠を取り囲むように配置された外枠と、前記内枠と前記外枠を連結するばねとを備え、前記ばねは前記内枠の各角部を取り囲むようにＬ字状に屈曲した４つの板ばねからなり、これら４つの板ばねのうち隣り合う２つの板ばねの一端は前記内枠の４辺のうちの１辺にそれぞれ連結され、他端が前記外枠の４辺のうち前記内枠の前記１辺と直交する２辺にそれぞれ連結され、残り２つの板ばねの一端は前記内枠の前記１辺と対向する辺にそれぞれ連結され、他端が前記外枠の前記２辺にそれぞれ連結されているものである。
【００１７】
第１０の発明は、上記第１の発明において、コリメータアレイをベースに位置決めして固定する工程と、ミラーアレイを搭載したパッケージを前記ベースに位置決めして固定する工程と、前記ミラーアレイを微調整する調整工程とを備えたものである。
【００１８】
第１１の発明は、上記第１０の発明において、ミラーアレイを微調整する調整工程が、ミラーアレイに設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記ミラーアレイを移動させる工程とを備えているものである。
【００１９】
第１２の発明は、上記第１の発明において、コリメータアレイをベースに位置決めして固定する工程と、ミラーアレイを搭載したパッケージを前記ベースに位置決めして固定する工程と、前記コリメータアレイを微調整する調整工程とを備えたものである。
【００２０】
第１３の発明は、上記第１２の発明において、コリメータアレイを微調整する調整工程が、ミラーアレイに設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記コリメータアレイを移動させる工程とを備えているものである。
【００２１】
第１４の発明は、上記第２の発明において、入力側コリメータアレイと、第１のミラーアレイを搭載する第１のパッケージとを第１のべ一スに対してそれぞれ位置決めして固定し第１のアレイ組立体を組立てる工程と、出力側コリメータアレイと、第２のミラーアレイを搭載する第２のパッケージとを第２のべ一スに対してそれぞれ位置決めして固定し第２のアレイ組立体を組立てる工程と、前記第１、第２のアレイ組立体を共通ベースに所定の位置関係を保って位置決めして固定する工程とを備えたものである。
【００２２】
第１５の発明は、上記第１４の発明において、前記第１のアレイ組立体を組立てる工程と前記第２のアレイ組立体を組立てる工程を前後逆としたものである。
【００２３】
第１６の発明は、上記第１４または第１５の発明において、前記第１、第２のミラーアレイを前記第１、第２のベースに対してそれぞれ微調整する調整工程を備えているものである。
【００２４】
第１７の発明は、上記第１６の発明において、前記第１、第２のミラーアレイを微調整する調整工程が、前記第１、第２のミラーアレイにそれぞれ設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記第１、第２のミラーアレイを移動させる工程とを備えているものである。
【００２５】
第１８の発明は、上記第１４または１５の発明において、前記入力側、出力側のコリメータアレイを前記第１、第２のベースに対してそれぞれ微調整する調整工程を備えているものである。
【００２６】
第１９の発明は、上記第１８の発明において、前記入力側、出力側のコリメータアレイを微調整する調整工程が、前記第１、第２のミラーアレイにそれぞれ設けた調整用マークに基準光を入射する工程と、前記基準光がマーク中心で散乱または反射するように前記入力側、出力側のコリメータアレイを移動させる工程とを備えているものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る光スイッチおよびその組立方法によれば、コリメータアレイとベース、パッケージとベースおよびベースと共通ベースを機械的な位置決め手段によって位置決めするように構成したので、位置決め作業が簡単かつ容易で複雑な多自由度駆動のステージを必要とせず、低損失の光接続を可能にした光スイッチを実現することができる。
機械的な位置決め手段は、ピンと孔、キー溝とキーまたは凸部どうしのいずれか１つであるため、構造も簡単で安価である。
また、微調整機構を備えた発明においては、ミラーアレイとコリメータアレイをべ一スに対して微調整することができ、ミラーアレイとコリメータアレイの搭載誤差を補正することができる。
微調整に際しては、調整用マークが散乱面の場合、微調整機構によって入射光が散乱するように調整し、反射面の場合、マークでの反射光のビーム形状や光量をモニタすることによりミラーアレイ、コリメータアレイの位置補正を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る光スイッチの一実施の形態の一部を分解して示す外観斜視図、図２は第１（第２）のアレイ組立体の分解斜視図、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はパッケージの平面図、Ａ−Ａ線断面図および底面図、図４はミラーアレイの微調整機構を示す断面図、図５は調整用マークを示す図である。これらの図において、全体を符号１０で示す光スイッチは、平行に対向する一対の共通ベース１１に位置決め固定された第１、第２のアレイ組立体１２，１３とで構成されている。
【００２９】
前記第１のアレイ組立体１２は、入力側コリメータアレイ１４と、第１のミラーアレイ１５が搭載された第１のパッケージ１６と、第１のパッケージ１６が固定されたパッケージベース１７と、前記入力側コリメータアレイ１４と前記パッケージベース１７が対向するように位置決めして固定される一対一組からなる第１のベース１８と、第１のベース１８間に介在される４本のディスタンスロッド１９等で構成されている。なお、本実施の形態においては、第１のパッケージ１６と第１のベース１８との間にパッケージベース１７を介在させた例を示したが、パッケージベース１７は必ずしも必要ではなく、パッケージベース１７を第１のパッケージ１６に一体に形成し、このパッケージを第１のベース１８に直接固定するようにしてもよい。また、第１のベース１８およびディスタンスロッド１９を一体に形成してもよい。
【００３０】
前記入力側コリメータアレイ１４は、マトリックス状に配列された複数個のマイクロミラー２０と光ファイバアレイ２１とで構成されている。また、入力側コリメータアレイ１４のマイクロミラー２０が形成されている面の図２において上下に対向する２辺の近傍には、２つの位置決め用孔２３と１つのねじ取付用孔２４がそれぞれ形成されている。各辺に設けられている２つの位置決め用孔２３のうちその一方は基準となる孔で丸孔に形成され、他方は長孔に形成されている。
【００３１】
前記第１のミラーアレイ１５は、複数個のマイクロミラー２５を有し、前記第１のパッケージ１６の表面側に設けた凹陥部２６（図３（ｂ））に接着剤、ボンディング等によって固定されている。各マイクロミラー２５は、前記第１のパッケージ１６の底面側に設けた駆動用端子２９に接続されることにより、それぞれ独立に角度調整されるように構成されている。
【００３２】
前記第１のパッケージ１６はセラミックス製で、四隅部にそれぞれ２つからなる位置決め用孔２７とねじ取付用孔２８が対角線上に位置するように形成されている。２つの位置決め用孔２７のうち一方は基準となる孔で丸孔に形成され、他方は対角線方向に長い長孔に形成されている。
【００３３】
前記パッケージベース１７は、前記第１のパッケージ１６と略同一の大きさの矩形枠状体に形成されることにより、中央に矩形の開口部３０を有している。この開口部３０は、前記第１のミラーアレイ１５のマイクロミラー２５全体を取り囲む矩形形状より若干大きく形成されている。パッケージベース１７の四隅部には、それぞれ２つからなる位置決め用ピン３１とねじ孔３２が前記第１のパッケージ１６の位置決め用孔２７とねじ取付用孔２８に対応して形成されている。２つの位置決め用ピン３１は、対応する位置決め用孔２７に嵌合することにより第１のパッケージ１６をパッケージベース１７に対して位置決めし、図示しないねじをねじ取付用孔２８よりねじ孔３２にねじ込むことにより、第１のパッケージ１６がパッケージベース１７に対して固定される。すなわち、位置決め用孔２７と位置決め用ピン３１とは、第１のパッケージ１６とパッケージベース１７とを位置決めする機械的な位置決め手段を構成するものである。さらに、パッケージベース１７の前記開口部３０を挟んでその上縁と下縁には、２つの位置決め用孔３３と１つのねじ孔３４がそれぞれ形成されている。
【００３４】
前記第１のベース１８の一側面には、２つの位置決め用ピン３５と１つのねじ孔３６が前記入力側コリメータアレイ１４の位置決め用孔２３とねじ取付用孔２４に対応して設けられている。位置決め用孔２３と位置決め用ピン３５は、互いに嵌合することにより、前記入力側コリメータアレイ１４と第１のベース１８を位置決めする機械的な位置決め手段を構成している。また、第１のベース１８の前記パッケージベース１７が固定される他側面、すなわち前記入力側コリメータアレイ１４が取付けられる側面とは反対側の側面には、２つの位置決め用ピン３７とねじ取付用孔３８が前記パッケージベース１７の位置決め用孔３３とねじ孔３４に対応してそれぞれ設けられている。位置決め用孔３３と位置決め用ピン３７は、互いに嵌合することにより前記パッケージベース１７と第１のベース１８を位置決めする機械的な位置決め手段を構成している。
【００３５】
さらに、前記第１のベース１８には２つの位置決め用孔４０と、４つのねじ孔４１と、同じく４つのねじ取付用孔４２が表裏面に貫通して形成されている。２つの位置決め用孔４０は、第１のベース１８を前記共通ベース１１に対して位置決めするための孔である。４つのねじ孔４１は、前記共通ベース１１と第１のベース１８を固定するためのねじが螺合する孔である。４つのねじ取付用孔４２は、第１のベース１８とディスタンスロッド１９を固定するためのねじが挿通される孔で、第１のベース１８の各隅角部に形成されている。
【００３６】
前記第２のアレイ組立体１３は、出力側コリメータアレイ５０と、第２のミラーアレイ５１が搭載された第２のパッケージ５２と、第２のパッケージ５２が固定されたパッケージベース５３と、前記出力側コリメータアレイ５０と前記パッケージベース５３が位置決めされて固定される一対一組からなる第２のベース５４と、第２のベース５４間に介在され、これら両ベースがねじによって固定される４本のディスタンスロッド５５等で構成されている。このような第２のアレイ組立体１３は、上記した第１のアレイ組立体１２と全く同一構造であるため、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
前記第１のアレイ組立体１２と第２のアレイ組立体１３は、所定の位置関係を保つように上下逆にして水平方向に近接して配置され、第１、第２のベース１８，５４が各共通ベース１１に対して位置決めされて固定される。このため、各共通ベース１１には４本の位置決め用ピン５７と、８つのねじ取付用孔５８が設けられている。４本の位置決め用ピン５７は、略同一直線上に位置するように突設されている。この場合、図１において右側２本の位置決め用ピン５７は第１のベース１８の位置決め用孔４０にそれぞれ嵌合することにより、第１のベース１８を共通ベース１１に対して位置決めし、左側２本の位置決め用ピン５７は第２のベース５４の位置決め用孔４０にそれぞれ嵌合することにより、第２のベース５４を共通ベース１１に対して位置決めする。すなわち、第１、第２のベース１８，５４の位置決め用孔４０と共通ベース１１の位置決め用ピン５７は、互いに嵌合することによりこれら両部材を位置決めする機械的な位置決め手段を構成するものである。そして、位置決めした後、ねじをねじ取付用孔５８より第１、第２のベース１８，５４のねじ孔４１にねじ込むことにより第１、第２のベース１８，５４が共通ベース１１に対して固定される。
【００３８】
このような構造からなる光スイッチ１０において、入力側コリメータアレイ１４からの入射光は第１のミラーアレイ１５−第２のミラーアレイ５１を経て出力側コリメータアレイ５０の任意のポートに導かれる。すなわち、入力側コリメータアレイ１４からの入射光は、第１のミラーアレイ１５に入射すると、その複数個のマイクロミラー２５のうちのいずれか１つに当たり、その回転角度に応じた角度で反射され、第２のミラーアレイ５１に入射する。第２のミラーアレイ５１に入射した入射光はその複数個のマイクロミラーのうちの１つ、すなわち前記反射角度に対応するマイクロミラーに当たると、該ミラーの回転角度に応じた角度で反射され、出力側コリメータアレイ５０内の前記反射角度に対応するポートに結合する。
【００３９】
次に、このような構造からなる光スイッチ１０の組立方法について説明する。
光スイッチ１０の組立工程は、第１のアレイ組立体１２を組立てる工程と、第２のアレイ組立体１３を組立てる工程と、第１、第２のアレイ組立体１２，１３を一対一組からなる共通ベース１１に位置決めして固定する工程と、後述する調整工程とを備えている。
【００４０】
第１のアレイ組立体１２を組立てる工程は、入力側コリメータアレイ１４を第１のベース１８に対して位置決めして固定する工程と、第１のミラーアレイ１５を搭載した第１のパッケージ１６をパッケージベース１７に位置決めして固定する工程と、パッケージベース１７を第１のベース１８に対して位置決めして固定する工程と、さらに前記第１のミラーアレイ１５を第１のベース１８に対して微調整する調整工程とを備えている。
【００４１】
入力側コリメータアレイ１４と第１のベース１８との位置決め固定は、位置決め用孔２３に位置決め用ピン３５を嵌合し、ねじ取付用孔２４よりねじ孔３６にねじをねじ込むことにより行われる。第１のパッケージ１６とパッケージベース１７との位置決め固定は、位置決め用孔２７に位置決め用ピン３１を嵌合し、ねじ取付用孔２８よりねじ孔３２にねじをねじ込むことにより行われる。パッケージベース１７と第１のベース１８との位置決め固定は、位置決め用孔３３に位置決め用ピン３７を嵌合し、ねじ取付用孔３８よりねじ孔３４にねじをねじ込むことにより行われる。
【００４２】
この場合、入力側コリメータアレイ１４を第１のベース１８に対して位置決めして固定する工程と、第１のミラーアレイ１５を搭載した第１のパッケージ１６をパッケージベース１７に位置決めして固定する工程と、パッケージベース１７を第１のベース１８に対して位置決めして固定する工程は、必ずしもこの順序に特定されるものではなく、並行して行ったり、適宜順序を入れ替えることが可能である。
【００４３】
第２のアレイ組立体１３を組立てる工程は、上記した第１のアレイ組立体１２を組立てる工程と同様に、出力側コリメータアレイ５０を第２のベース５４に対して位置決めして固定する工程と、第２のミラーアレイ５１を搭載した第２のパッケージ５２をパッケージベース５３に位置決めして固定する工程と、パッケージベース５３を第２のベース５４に対して位置決めして固定する工程と、さらに第２のミラーアレイ５１を第２のベース５４に対して微調整する調整工程とを備えている。
【００４４】
この場合も入力側コリメータアレイ５０を第２のベース５４に対して位置決めして固定する工程と、第２のミラーアレイ５１を搭載した第２のパッケージ５２をパッケージベース５３に位置決めして固定する工程と、パッケージベース５３を第２のベース５４に対して位置決めして固定する工程は、必ずしもこの順序に特定されるものではなく、並行して行ったり、適宜順序を入れ替えることが可能である。
【００４５】
また、第１のアレイ組立体１２と第２のアレイ組立体１３の組立工程も必ずしもこの順序に特定されるものではなく、並行して行ったり、順序を入れ替えることが可能である。
【００４６】
第１、第２のアレイ組立体１２，１３を組み立てた後、これらの組立体１２，１３は共通ベース１１に対して順次位置決め固定される。すなわち、第１のアレイ組立体１２の位置決め固定は、位置決め用ピン５７を第１のベース１８の位置決め用孔４０に嵌合し、ねじ取付用孔５８よりねじ孔４１にねじをねじ込むことにより行われる。第２のアレイ組立体１３の位置決め固定は、位置決め用ピン５７を第２のベース５４の位置決め用孔４０に嵌合し、ねじ取付用孔５８よりねじ孔４１にねじをねじ込むことにより行われる。なお、第１のアレイ組立体１２と第２のアレイ組立体１３の共通ベース１１に対する組立工程も必ずしもこの順序に特定されるものではなくこの逆であってもよい。
【００４７】
このように、本発明においては第１、第２のアレイ組立体１２，１３の構成部品どうしの位置決め、および共通ベース１１に対する第１、第２のアレイ組立体１２，１３の位置決めを、所要の加工精度で製作された位置決め用ピンと位置決め用孔とからなる機械的な位置決め手段によって行うことにより、従来のように入、出力側コリメータアレイ１４，５０や第１、第２のミラーアレイ１５，５１を多自由度駆動ステージに搭載して最適姿勢を見つけ出す必要がなく、良好な光接続を実現できる光スイッチ１０を容易にかつ短時間に組み立てることができる。
【００４８】
第１のミラーアレイ１５を第１のパッケージ１６に搭載する場合、ボンディング技術が通常用いられるが、搭載する際の位置決め精度が不十分な場合がある。このような場合には第１のミラーアレイ１５を第１のベース１８に対して位置補正する必要がある。
【００４９】
図４に第１のミラーアレイ１５の位置補正を行う微調整機構を示す。この例では図１に示したパッケージベース１７に微調整機構６０を付加し、この微調整機構６０を介してパッケージ１６と第１のベース１８を連結したものである。微調整機構６０は、同一平面上に配置された大中小３つの枠体６１，６２，６３を備え、中間の枠体（中枠）６２に第１のパッケージ１６がねじ止め固定され、最も小さい枠体（内枠）６３に第１のベース１８がねじ止め固定されている。中枠６２は外枠６１に嵌合され、４本のねじ６４によって固定されている。また、中枠６２は内枠６３に４つの板ばね６５と３本の調整ねじ６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃとによって３自由度方向に移動調整可能に連結されている。前記各板ばね６５は、内枠６３の各角部を取り囲むように平面視Ｌ字状に形成され、一端が中枠６２に他端が内枠６３にそれぞれ連結されることにより、中枠６２を内枠６３に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向の並進およびＺ軸周りの回転の３自由度方向に移動可能に支持している。さらに、中枠６２と内枠６３に対する板ばね６５の連結構造を詳述すると、図４において左側２つの板ばね６５の一端は、内枠６３の左辺の中央部にそれぞれ連結され、他端は中枠６２の上下に対向する２つの辺の中央部にそれぞれ連結されている。一方、右側２つの板ばね６５の一端は、内枠６３の右辺の中央部にそれぞれ連結され、他端は中枠６２の上下に対向する２つの辺の中央部にそれぞれ連結されている。ただし、板ばね６５の中枠６２と内枠６３に対する連結箇所は、必ずしも辺の中央部に限られるものではない。なお、中枠６２は外枠６１に一体に形成される場合、省略することができる。
【００５０】
前記３本の調整ねじ６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃのうち、１本の調整ねじ６６Ａは、中枠６２の右辺の中間部に取付けられ、前記内枠６３のねじ孔６８にねじ込まれている。したがって、調整ねじ６６Ａをドライバ等の工具によって回転させると、調整ねじ６６Ａがねじ孔６８に対して進退するため、中枠６２は内枠６３に対してＸ方向に移動調整される。
【００５１】
残り２本の調整ねじ６６Ｂ，６６Ｃは、前記中枠６２の前記調整ねじ６６Ａが取付けられている右辺と直交する他の辺（図４において上方側の辺）の両端部寄りにそれぞれ取付けられ、前記内枠６３のねじ孔６９にねじ込まれている。したがって、２本の調整ねじ６６Ｂ，６６Ｃをドライバ等の工具によって同方向に同一回転角度だけ回転させると、調整ねじ６６Ｂ，６６Ｃがねじ孔６９に対して進退するため、中枠６２は内枠６３に対してＹ方向に移動調整される。また、２本の調整ねじ６６Ｂ，６６Ｃを互いに反対方向に回転させると、中枠６２は内枠６３に対してＺ軸周りに回転調整される。
【００５２】
前記外枠６１には、前記調整ねじ６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃを回転操作するための孔７０が形成されている。中枠６２には第１のパッケージ１６の位置決め用孔２７に嵌合するピン７１と、第１のパッケージ１６を固定するためのねじがねじ込まれるねじ孔７２がそれぞれ２つずつ形成されている。内枠６３には、第１のベース１８の位置決め用ピン３７が嵌合する位置決め用孔７４と、第１のベース１８を固定するためのねじがねじ込まれるねじ孔７５がそれぞれ２つずつ形成されている。前記中枠６２、内枠６３および板ばね６５は、一体に形成されている。前記板ばね６５には、前記各調整ねじ６６Ｂ，６６Ｃが非接触状態で挿通する挿通孔７６が形成されている。
【００５３】
このように微調整機構６０は、第１のミラーアレイ１５、第１のパッケージ１６を第１のベース１８に対して図中Ｘ，Ｙ軸方向の並進およびＺ軸周りの回転の３自由度方向に微調整することができる。この微調整機構６０により第１のミラーアレイ１５の位置を補正する際、基準となる調整用マークが必要になる。この調整用マークは、第１のミラーアレイ１５と同じチップ上に設けるのが好ましい。その理由は、第１のパッケージ１６や微調整機構６０上にマークを設ける場合に比べて、第１のミラーアレイ１５の位置を高精度に補正できるからである。調整用マークは第１のミラーアレイ１５の格子の一部に設け、調整用マークを反射面、あるいは散乱面とすることにより、入力側コリメータアレイ１４からの入射光を用い、第１のミラーアレイ１５の位置補正が可能になる。
【００５４】
図５に散乱面を調整用マークとした場合の一例を示す。この例では、同心円状の調整用マーク８０と，十字方向の長方形の調整用マーク８１をエッチングにより形成しており、これらの調整用マーク上で光が散乱するようになっている。同心円状の調整用マーク８０は、マーク中心が容易に認識できるようになっており、十字方向の長方形の調整用マーク８１は光が当該マークからずれた場合にずれている方向を容易に視認できるようになっている。このような調整用マーク８０，８１は第１のミラーアレイ１５の格子上の複数箇所、例えば四隅にそれぞれ設けられる。
【００５５】
第１のミラーアレイ１５の位置補正法は、まずマーク位置に対応した入力側コリメータアレイ１４のポートから光を入射し、すべてのマーク中心でそれぞれのマークに対応した入射光が散乱するよう微調整機構６０によって第１のミラーアレイ１５を移動調節する。調整用マーク８０，８１が反射面の場合には、調整用マークでの反射光のビーム形状や、光量をモニタすることにより、位置補正が可能になる。入力側コリメータアレイ１４および第１のミラーアレイ１５を以上の方法で調整して第１のアレイ組立体１２を組み立てた後、この第１のアレイ組立体１２は一対の共通べ一ス１１に位置決めピンと位置決め用孔とからなる機械的な位置決め手段によって位置決めされ、ねじによって固定される。
【００５６】
第２のアレイ組立体１３も同様に上記した微調整機構６０を備えており、出力側コリメータアレイ５０および第２のミラーアレイ５１を第２のベース５４に対して位置補正して組み立てた後、前記一対の共通ベース１１に位置決めピンと位置決め用孔とからなる機械的な位置決め手段によって位置決めされ、ねじによって固定される。これにより、光スイッチ１０の組立て作業が完了する。
【００５７】
なお、上記した実施の形態においては、機械的な位置決め手段として位置決め用ピンと位置決め用孔を用いたが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、例えばキー溝とキーや凸部どうしを機械的な位置決め手段として用いることも可能である。
【００５８】
また、上記した実施の形態においては、微調整機構６０をパッケージ１６と第１のベース１８との間に設け、ミラーアレイをベースに対して位置補正する構成としたが、微調整機構６０をパッケージ１６と第１のベース１８間ではなく、コリメータアレイとベース間に設け、入力側コリメータアレイ１４を第１のベース１８に対して、または出力側コリメータアレイ５０を第２のベース５４に対して位置補正する構成にしても同様な効果が得られる。その際の組み立て工程は、上記の組み立て工程においてミラーアレイをベースに対して微調整する調整工程を、コリメータアレイをベースに対して微調整する調整工程に置き換えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る光スイッチの一実施の形態の一部を分解して示す外観斜視図である。
【図２】第１（第２）のアレイ組立体の分解斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はパッケージの平面図、Ａ−Ａ線断面図および底面図である。
【図４】ミラーアレイの微調整機構を示す断面図である。
【図５】調整用マークを示す図である。
【図６】マイクロミラーを用いた従来の光スイッチの基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…光スイッチ、１１…共通ベース、１２…第１のアレイ組立体、１３…第２のアレイ組立体、１４…入力側コリメータアレイ、１５…第１のミラーアレイ、１６…第１のパッケージ、１７…パッケージベース、１８…第１のベース、３１，３５，３７，５７…位置決め用ピン、２３，２７，３３，４０…位置決め用孔、５０…出力側コリメータアレイ、５１…第２のミラーアレイ、５２…第２のパッケージ、５３…パッケージベース、５４…第２のベース、６０…微調整機構、８０，８１…調整用マーク。
【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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