(57)【要約】【課題】光路を伝搬する光の損失を少なく抑えたマトリクス型光スイッチ及びマトリクス型光スイッチの製造方法を提供する。【解決手段】格子状に配列された光路（溝）２の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーＲ1,1〜ＲN,Mと、隣接するミラーＲ1,1〜ＲN,Mの間に挿入された屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1とを有するマトリクス型光スイッチであって、可動式のミラーＲ1,1〜ＲN,Mを光路２の交差点に出し入れすることにより光路２を切り替え、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1の屈折率はその中心軸から径方向に向かって減少している。【選択図】図１
2005275100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配列された光路の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーと、
隣接する前記ミラーの間に挿入された屈折率分布型光ファイバとを有し、
前記ミラーを前記交差点に出し入れすることにより前記光路を切り替え、前記屈折率分布型光ファイバの屈折率はその中心軸から径方向に向かって減少していることを特徴とするマトリクス型光スイッチ。
【請求項２】
前記屈折率分布型光ファイバに入射する光ビームの径は、前記屈折率分布型光ファイバのコア径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項３】
前記屈折率分布型光ファイバと前記ミラーの間の前記光路は、屈折率マッチングオイルで満たされていることを特徴とする請求項１に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項４】
前記屈折率分布型光ファイバの端面に無反射コーティングが施されていることを特徴とする請求項１に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項５】
前記屈折率分布型光ファイバの端面は凸形状に加工されていることを特徴とする請求項４に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項６】
前記屈折率分布型光ファイバの端面は前記光路の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項７】
行方向に配列されたＮ個の入力光ファイバと、
列方向に配列されたＭ個の出力光ファイバと、
前記出力光ファイバに対向して前記列方向に配列されたＭ個の分岐入力光ファイバと、
前記入力光ファイバに対向して前記行方向に配列されたＮ個の分岐出力光ファイバとを更に有し、
前記入力光ファイバ、前記出力光ファイバ、前記分岐入力光ファイバ及び前記分岐出力光ファイバと前記ミラーとの間に前記屈折率分布型光ファイバを更に配置したことを特徴とする請求項１乃至６何れか１項に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項８】
前記ミラー及び前記屈折率分布型光ファイバを配置するための溝は基板上に一体で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項に記載のマトリクス型光スイッチ。
【請求項９】
格子状に配列された光路の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーを前記交差点に出し入れすることにより前記光路を切り替えるマトリクス型光スイッチの製造方法において、
屈折率が中心軸から径方向に向かって減少している屈折率分布型光ファイバを用意し、
軸回りの向きを揃えて前記ミラーの間に隣接して前記屈折率分布型光ファイバを挿入する
ことを特徴とするマトリクス型光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマトリクス型光スイッチ及びマトリクス型光スイッチの製造方法に関し、特に、微小電気機械システムによるマトリクス型光スイッチ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小電気機械システム（micro-electro-mechanical system：ＭＥＭＳ）による静電マイクロアクチュエータを用いた光スイッチ或いは光シャッター等の光デバイスが実用化されている。特に、格子状に配列された光路の交差部分にマトリクス状に配置されたスイッチ列からなる交差接続スイッチが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。例えば、特許文献１には、行方向に配列されたＮ本の入力光ファイバと、列方向に配列されたＭ本の出力光ファイバと、反射状態及び無反射状態を持つＮ×Ｍ個のミラーと、各ミラーの間の光を再集光するレンズとを備えたクロスコネクト型光スイッチが開示されている。更に、上記のレンズの一例として位置合わせが比較的に容易なボールレンズが用いられている。
【特許文献１】特開２００１−２６４６４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ボールレンズを空気中で使用すると、現実的な固体材料の屈折率（１．４以上）では焦点距離の関係からボールレンズの直径は各ミラー間の距離の０．５倍以上であることが必要となる。通常、ミラーを駆動するアクチュエータのサイズは１ｍｍ以上であるため、各ミラー間の距離も１ｍｍ以上必要となる。よって、ボールレンズの直径は０．５ｍｍ以上となる。一方、ミラーのサイズは、アクチュエータの一般的なストロークから上記例で０．１ｍｍ以下にすることが望ましい。したがってボールレンズの直径はミラーのサイズに比べて５倍以上となるが、このように大きさの異なる部品を高精度で位置合わせすることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の特徴は、格子状に配列された光路の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーと、隣接するミラーの間に挿入された屈折率分布型光ファイバとを有するマトリクス型光スイッチであって、可動式のミラーを光路の交差点に出し入れすることにより光路を切り替え、屈折率分布型光ファイバの屈折率はその中心軸から径方向に向かって減少していることを要旨とする。
【０００５】
本発明の第２の特徴は、格子状に配列された光路の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーを光路の交差点に出し入れすることにより光路を切り替えるマトリクス型光スイッチの製造方法であって、屈折率が中心軸から径方向に向かって減少している屈折率分布型光ファイバを用意する段階と、軸回りの向きを揃えてミラーの間に隣接して屈折率分布型光ファイバを挿入する段階を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光路を伝搬する光の損失を少なく抑えたマトリクス型光スイッチ及びマトリクス型光スイッチの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【０００８】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係わるマトリクス型光スイッチは、格子状に配列されたＮ行Ｍ列の光路の交差点に配置されたＮ×Ｍ個の可動式のミラーＲ1,1〜ＲN,Mと、隣接するミラーＲ1,1〜ＲN,Mの間に挿入された屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1と、行方向に配列されたＮ個の入力光ファイバ４と、列方向に配列されたＭ個の出力光ファイバ５と、出力光ファイバ５に対向して列方向に配列されたＭ個の分岐入力（アド）光ファイバ６と、入力光ファイバ４に対向して行方向に配列されたＮ個の分岐出力（ドロップ）光ファイバ７と、入力光ファイバ４、出力光ファイバ５、分岐入力（アド）光ファイバ６及び分岐出力（ドロップ）光ファイバ７とミラーＲ1,1〜ＲN,Mとの間に配置された入出力結合用光学素子３とを有する。
【０００９】
屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1の屈折率はその中心軸から径方向に向かって徐々に減少している。屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1の屈折率については、図３を参照して後述する。
【００１０】
本発明の実施の形態においては、格子状に交差するＮ行Ｍ列の光路の一例として、４行４列の光路について説明する。したがって、４行４列の光路の交差点には、４×４個の可動式のミラーＲ1,1〜Ｒ4,4が配置されている。隣接するミラーＲ1,1〜Ｒ4,4の間には屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜Ｆｒ3,4、Ｆｃ1,1〜Ｆｃ4,3が挿入されている。行方向に４個の入力光ファイバ４１〜４４及び分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１〜７４が配置されている。列方向に４個の出力光ファイバ５１〜５４と分岐入力（アド）光ファイバ６１〜６４が配列されている。
【００１１】
ミラーＲ1,1〜Ｒ4,4、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1、及び入出力結合用光学素子３は、シリコン基板又はシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板からなる基板１の表面に形成された溝２の内部に挿入配置され、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜Ｆｒ3,4、Ｆｃ1,1〜Ｆｃ4,3及び入出力結合用光学素子３は、溝２の内部に固定されている。また、溝２は、上述した４行４列の光路と同様にして４行４列の格子状に配列されており、光路は溝２の内部に形成されている。したがって、ミラーＲ1,1〜Ｒ4,4は４行４列の溝２の交差点にそれぞれ配置されており、ミラーＲ1,1〜Ｒ4,4を光路（溝２）の交差点に出し入れするアクチュエータを設けることにより格子状の光路を進行する光ビームの進路を切り替えることが出来る。
【００１２】
入力光ファイバ４１〜４４又は分岐入力（アド）光ファイバ６１〜６４から光が入力され、マトリクス型光スイッチにより光路が切り替えられ、出力光ファイバ５１〜５４又は分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１〜７４から光が出力される。具体的には、入力光ファイバ４１〜４４又は分岐入力（アド）光ファイバ６１〜６４と出力光ファイバ５１〜５４との間で各光路が切り替えられ、入力光ファイバ４１〜４４と出力光ファイバ５１〜５４又は分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１〜７４との間で各光路が切り替えられる。図２は光路の切替の一例を示す。ここでは、入力光ファイバ４１と出力光ファイバ５１、入力光ファイバ４２と分岐出力（ドロップ）光ファイバ７２、入力光ファイバ４３と出力光ファイバ５４、入力光ファイバ４４と出力光ファイバ５３、分岐入力（アド）光ファイバ６２と出力光ファイバ５２がそれぞれ接続される。なお、分岐入力（アド）光ファイバ６１、６３と６４及び分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１、７３と７４は使用していない。なお、上述したマトリクス型光スイッチの構成において、入出力結合用光学素子３として、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1と同様に、屈折率がその中心軸から径方向に向かって減少している屈折率分布型光ファイバを用いることが望ましい。これにより、マトリクス型光スイッチの構成が単純化される。或いは、入出力結合用光学素子３として、先球ファイバや通常のレンズを用いても構わない。
【００１３】
また、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1とミラーＲ1,1〜Ｒ4,4の間の光路（溝２）は、屈折率マッチングオイルで満たされていることが望ましい。更には、入出力結合用光学素子３とミラーＲ1,1〜Ｒ4,4の間の光路（溝２）も屈折率マッチングオイルで満たされていることが望ましい。これにより、屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1及び入出力結合用光学素子３の入射端面及び出射端面における光ビームの反射を抑制することが出来る。
【００１４】
図３を参照して、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の詳細な構成及び屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1を伝播する光ビーム１０の軌道を説明する。なお、他の屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,2〜ＦｃN,M-1についても同様である。
【００１５】
屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1は、光路上を伝播する光ビーム１０が通過するコア部８と、光ビーム１０の進行方向に沿ってコア部８の外周を取り囲むコア部８より屈折率の低いクラッド部９と、光ビーム１０が入射する入射端面と、光ビーム１０が出射する出射端面とを備える。或いは、クラッド部９は必ずしもなくてもよい。屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の端面（入射端面及び出射端面）は、光ビーム１０の進行方向に対して略垂直に面している。屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の長さ（ファイバ長Ｌ）は、入射端面と出射端面間の距離で定義され、ミラーＲ1,1とミラーＲ1,2のピッチ（ミラー間ピッチｐ）は、光ビーム１０の中心軸、即ち屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の中心軸上におけるミラーＲ1,1の反射面とミラーＲ1,2の反射面間の距離で定義される。
【００１６】
次に、図３を参照して、コア部８の屈折率の分布について説明する。屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の中心軸におけるコア部８の屈折率をｎ0、コア部８の半径をｒ0、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の中心軸から半径方向の距離をｒとした場合、コア部８内の屈折率の分布ｎ（ｒ）は、一例として（１）式に示すようにｒを変数とする関数で表すことが出来る。
【００１７】
ｎ（ｒ）＝ｎ0（１−α2／２ｒ02）                      ・・・（１）
このとき、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の開口数ＮＡは、ほぼ（２）式で表される。
【００１８】
ＮＡ＝ｎ0・ｒ0・α                                    ・・・（２）
ここで、シングルモードの光伝搬を考えると、構造の対称性から屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の入射端面及び出射端面における光ビーム１０の径が等しくなる必要があり、このために屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の長さＬは、ほぼ（３）式により表される。
【００１９】
Ｌ＝π／α                                            ・・・（３）
実際には、（３）式で規定される長さＬの前後２０％の範囲内で屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の長さＬを選択すればよい。また、ミラー間ピッチｐは、ファイバ長Ｌよりも長くなければいけない（ｐ＞Ｌ）。よって、特定の屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1に対するミラー間ピッチｐの下限値が定まる。
【００２０】
ところで、ガウシアンビームの伝搬理論より、光ビーム１０の中心軸上におけるミラーＲ1,1の反射面の位置に相当する光ビーム１０の最小半径ｗ1について（４）式の関係式が成り立つ。ここで、λは真空中の光ビーム１０の波長、ｎ1は屈折率分布型光ファイバＦｒ1,1〜ＦｒN-1,M、Ｆｃ1,1〜ＦｃN,M-1とミラーＲ1,1〜Ｒ4,4の間の光路（溝２）の屈折率、換言すれば、各屈折率分布型光ファイバ間媒質の屈折率を示す。
【００２１】
1=(ｎ0α/ｎ1) 2sin2(αL)+(πｎ1ｗ12/λ)2{cos(αL)+[ｎ0α(ｐ−L) /2ｎ1]sin(αL)}2
・・・（４）
光ビーム１０が入射する屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の入射端面における光ビーム１０の直径を２ｗ12とした場合、ほぼ（５）式が成り立つ。
【００２２】
(ｗ12／ｗ1)2＝１＋{λ（ｐ−Ｌ）／２πｎ1ｗ12} 2              ・・・（５）
屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1内を光ビーム１０がシングルモード性を保ちながら光パワーを損失なく伝搬するためには、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1に入射する光ビーム１０の径は、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1のコア部８の径よりも小さくなければいけない。具体的には、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の入射端面における光ビーム１０の半径（ｗ12）はコア部８の半径（ｒ0）よりも小さくなければならない。したがって、（５）式から（６）式が導き出せる。
【００２３】
ｐ＜２πｎ1ｗ12／λ(ｒ02/ｗ12−１)1/2＋L                      ・・・（６）
したがって、（４）式及び（６）式を満たすように、各パラメータ（ｎ0、ｎ1、ｗ1、ｗ12、ＮＡ、Ｌ、ｐ）を選択すれば、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1内を光がシングルモード性を保ちながらほぼ損失なく光ビーム１０の光パワーを伝搬させることが出来る。
【００２４】
例えば、ミラー間ピッチｐを０．５〜１０ｍｍとして、光ファイバのコア部８の径（ｒ0）が５０〜１１０μｍであって、光ファイバのクラッド部９の外径が１２５μｍであるマルチモードの光ファイバを用いた場合、光ファイバの長さ（Ｌ）を０．２〜９．９ｍｍとすることにより、光ビーム１０の光パワーの挿入損失を２ｄＢ以下に抑えることが出来る。
【００２５】
更に具体的に、一般的なマルチモード光ファイバとして、光ファイバのコア部の直径（２ｒ0）を６２．５μｍ、光ファイバの中心軸におけるコア部８の屈折率（ｎ0）を１．４９、光ファイバの開口数（ＮＡ）を０．２７４とする屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1を選択した場合について考える。光ビーム１０の空気中の波長が１．５５μｍであり、各屈折率分布型光ファイバ間媒質が空気（屈折率ｎ1＝１）であり、ミラー間ピッチｐが１．５ｍｍであり、ファイバ長Ｌが０．５７ｍｍとした場合、ミラーＲ1,1の反射面の位置に相当する光ビーム１０の最小半径（ｗ1）は１６μｍとなり、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の入射端面における光ビーム１０の半径（ｗ12）は２１．５μｍとなり、シングルモードの光ビーム１０を屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1のコア部８内に伝搬させることが出来る。屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の外径、即ち、クラッド部９の外径は通常１２５μｍで非常に精密に制御されているので、これを基準として基板１の溝２内部に配置することで高精度の位置合わせが可能である。
【００２６】
なお、各屈折率分布型光ファイバ間の媒質として空気の代わりに、屈折率が１．４７〜１．４９のマッチングオイルを用いる、即ち、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1とミラーＲ1,1、Ｒ1,2の間の光路が屈折率マッチングオイルで満たされていても構わない。この場合、屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1の入射端面及び出射端面における光ビーム１０の反射を抑制することが出来る。このとき、各光ファイバの位置ずれがそれぞれ２μｍ以内であれば、例えば、４行４列のマトリクス型光スイッチにおける光挿入損失を２ｄＢ以下に抑えることが出来る。
【００２７】
但し、マルチモード光ファイバ及びその配置は上記の数値例に限定されるものではない。例えば、ミラー間ピッチｐを広げたとき、マルチモードの光ファイバに入射する光ビーム１０の径（ｗ12）がコア部８の半径（ｒ0）よりも大きくなってしまう場合には、光パワーの損失が生じてしまうが、これに対して、隣接するミラーＲ1,1、Ｒ1,2の間の光路上に２個以上のマルチモードの光ファイバを適当な間隔をおいて配置すれば、マルチモードの光ファイバに入射する光ビーム１０の径（ｗ12）を小さくすることが出来る。また、マッチングオイルを使用することによっても光ビーム１０の径（ｗ12）を小さくすることが出来る。
【００２８】
また、入出力光ファイバ４１〜４４、５１〜５４及び分岐入出力光ファイバ６１〜６４、７１〜７４との結合にも、図３を参照して説明した屈折率分布型光ファイバＦｃ1,1と同じものを用いることができる。例えば、入出力光ファイバ４１〜４４、５１〜５４として、モードフィールド直径１０．４μｍの一般的なシングルモードの屈折率分布型光ファイバを用いた場合、シングルモードの光ファイバとマルチモードの光ファイバとの間隔を０．１９ｍｍ、マルチモードの光ファイバの長さを０．４ｍｍ、マルチモードの光ファイバからミラーを介して次のマルチモードの光ファイバまでの間隔を０．５３ｍｍとすることで、良好な光パワーの結合が得られる。
【００２９】
更に、実施の形態では、シングルモードの光伝搬に本発明を適用する場合について示したが、本発明はこれに限定されることなく、マルチモードのマトリクス型光スイッチにも適用することが出来る。
【００３０】
以上説明したように、屈折率分布型光ファイバの焦点距離は屈折率分布の大きさと長さによって決まるので、ミラー間ピッチｐに対してかなり広い自由度で設計できる。また、屈折率分布型光ファイバの直径は焦点距離によらずに選択できる。
【００３１】
次に、図４を参照して、図１に示したマトリクス型光スイッチの製造方法について説明する。
【００３２】
（イ）先ず、シリコン基板又はＳＯＩ基板からなる基板１を用意し、基板１の表面をフォトリソグラフィ法及びＩＣＰ（誘導結合プラズマエッチング）法でエッチングして、ミラー及び屈折率分布型光ファイバを配置するため角型の溝２をＮ行Ｍ列の格子状に形成する。即ち、ミラー及び屈折率分布型光ファイバを配置するための溝２は基板１上に一体で形成される。これにより、ミラー及び屈折率分布型光ファイバを高精度に配置することが可能となる。
【００３３】
なお、図４（ｃ）に示すように、溝２の内部に光ファイバを押さえる複数のバネ１２を設けても構わない。バネ１２により光ファイバを容易に位置精度よく固定することが出来る。また、エッチング方法は、ＫＯＨなどを用いてウェットエッチングを行っても構わない。更に、溝２の断面形状は、図４（ｄ）に示すように角型の形状である場合に限らずに、図４（ｅ）に示すようにＶ字形状であっても構わない。そして、必要に応じて、ミラーの反射面に金などの反射材を堆積する。
【００３４】
（ロ）次に、屈折率が中心軸から径方向に向かって減少している屈折率分布型光ファイバであって、例えば外径１２５μｍのマルチモードの光ファイバを用意する。そして、屈折率分布型光ファイバを所定の長さ（Ｌ）にダイサーを用いて切断し、軸回りの向きを揃えてミラーの間に隣接して屈折率分布型光ファイバを基板１上の溝２の内部に挿入する。
【００３５】
なお、屈折率分布型光ファイバが挿入配置されていない部分の溝２をマッチングオイルで満たしたり、屈折率分布型光ファイバの入射端面及び出射端面の少なくとも何れか一方に無反射コーティングを施しても構わない。更に、図４（ａ）に示すように屈折率分布型光ファイバの入射端面及び出射端面の少なくとも何れか一方を凸型に加工したり、或いは図４（ｂ）に示すように屈折率分布型光ファイバの入射端面及び出射端面の少なくとも何れか一方を光路の方向に対して傾斜させても構わない。これらにより、屈折率分布型光ファイバの端面における光ビーム１０の反射を抑えることで光ビーム１０の挿入損失を抑えることが出来る。また、屈折率分布型光ファイバの光軸の偏芯の影響を抑えるため、切断後の屈折率分布型光ファイバを軸回りの向きを揃えて各ミラー間に隣接して挿入配置してもよい。
【００３６】
（変形例）
図１のマトリクス型光スイッチは、行方向に配列された４個の分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１〜７４及び列方向に配列された４個の分岐入力（アド）光ファイバ６１〜６４を有する。これに対して、図５に示すように、実施の形態の変形例に係わるマトリクス型光スイッチは、分岐出力（ドロップ）光ファイバ７１〜７４及び分岐入力（アド）光ファイバ６１〜６４を有さない点が、図１のマトリクス型光スイッチと異なる。その他の構成要素については、実施の形態の変形例に係わるマトリクス型光スイッチは、図１のマトリクス型光スイッチと同じであり、説明を省略する。
【００３７】
図５のマトリクス型光スイッチにおいて、入力光ファイバ４１〜４４から光が入力され、マトリクス型光スイッチにより光ビームの光路が切り替えられ、出力光ファイバ５１〜５４から光が出力される。具体的には、入力光ファイバ４１〜４４と出力光ファイバ５１〜５４との間で各光路が切り替えられる。図６は光路の切替の一例を示す。ここでは、入力光ファイバ４１と出力光ファイバ５１、入力光ファイバ４２と出力光ファイバ５２、入力光ファイバ４３と出力光ファイバ５４、入力光ファイバ４４と出力光ファイバ５３がそれぞれ接続される。これらの光路の切替制御は、ミラーＲ1,1〜Ｒ4,4をそれぞれ個別に光路（溝２）の交差点に出し入れすることにより実現される。
【００３８】
（比較例）
屈折率分布型光ファイバの替わりに背景技術で述べた特許文献１に開示されたボールレンズ１４を空気中で使用する場合について説明する。ボールレンズ１４の焦点距離をｆ、ミラーＲ1-Ｒ2間ピッチを等間隔でｐとすると、空気中（屈折率＝１）では周期的に光が伝搬していく条件から、一般的に（７）式に示す関係が必要となる。
【００３９】
ｆ＞ｐ／２                                            ・・・（７）
一方、ボールレンズ１４の半径をＲ、レンズ材料の屈折率をｎとすると、焦点距離ｆは（８）式により表される。
【００４０】
ｆ＝ｎＲ／２(ｎ−１)                                  ・・・（８）
したがって、（７）式及び（８）式から（９）式が成り立つ。
【００４１】
Ｒ＞(ｎ−１)ｐ／ｎ                                    ・・・（９）
現実的な固体材料の屈折率ｎは１．４より大きいので、（９）式は（１０）式となる。
【００４２】
Ｒ＞０．２８ｐ                                        ・・（１０）
通常、ミラーＲ1、Ｒ2を駆動するアクチュエータのサイズは１ｍｍ以上であるため、ミラーＲ1-Ｒ2間の距離も１ｍｍ以上必要となる。よって、ボールレンズ１４の直径（２Ｒ）は０．５６ｍｍ以上となる。一方、ミラーＲ1、Ｒ2のサイズは、アクチュエータの一般的なストロークから上記例で０．１ｍｍ以下にすることが望ましい。したがって、ボールレンズ１４の直径（２Ｒ）はミラーＲ1、Ｒ2のサイズに比べて５倍以上となる。このように大きさの異なる部品を高精度で位置合わせすることは困難であり、位置ずれがあった場合、伝搬する光パワーの損失につながり、望ましくない。
【００４３】
これに対して、図１乃至図６に示した本発明の実施の形態及びその変形例に係わるマトリクス型光スイッチによれば、ミラー及びミラー間に配置される光ファイバを高精度に配置することができ、光パワーの挿入損失を低く抑えることが出来る。
【００４４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は、１つの実施の形態及びその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係わるマトリクス型光スイッチを示す平面図である。
【図２】図１のマトリクス型光スイッチにおける光路の切替の一例を示す図である。
【図３】屈折率分布型光ファイバの詳細な構成及び屈折率分布型光ファイバを伝播する光ビームの軌道を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）は屈折率分布型光ファイバの入射端面及び出射端面を凸型に加工した場合を示し、図４（ｂ）は屈折率分布型光ファイバの入射端面及び出射端面を光路の方向に対して傾斜させた場合を示し、図４（ｃ）は溝の内部に光ファイバを押さえる複数のバネ１２を設けた場合を示し、図４（ｄ）は溝の断面形状が角型の形状である場合を示し、図４（ｅ）は溝の断面形状がＶ字形状である場合を示す。
【図５】実施の形態の変形例に係わるマトリクス型光スイッチを示す平面図である。
【図６】図５のマトリクス型光スイッチにおける光路の切替の一例を示す図である。
【図７】比較例に係わるボールレンズ及びボールレンズを伝播する光ビームの軌道を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…基板
２…溝（光路）
３…入出力結合用光学素子
４、４１〜４４…入力光ファイバ
５、５１〜５４…出力光ファイバ
６、６１〜６４…分岐入力光ファイバ
７、７１〜７４…分岐出力光ファイバ
８…コア部
９…クラッド部
１０…光ビーム
１２…バネ
１４…ボールレンズ
Ｌ…ファイバ長
Ｒ1,1〜Ｒ4,4…ミラー
ｐ…ミラー間ピッチ
【図１】
2005275100.tif 000003
【図２】
2005275100.tif 000004
【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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