(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の出力用光ファイバと複数本の入力用光ファイバのうちいずれか１本とを選択的に結合させる光スイッチにおいて、
複数本の前記入力用光ファイバを一定のピッチで互いに平行に配列させ、
前記入力用光ファイバの数をＮ本とするとき、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離が入力用光ファイバ間のピッチのＮ倍よりも大きくなるようにして、前記出力用光ファイバを入力用光ファイバと平行に配置し、
入力用光ファイバから出射された信号光を回帰反射させて出力用光ファイバに結合させるための回帰反射部材を、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの端面に対向させて、かつ、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの配列方向に沿って移動可能に配置したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記入力用光ファイバ間のピッチをｐとし、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離をＫとするとき、前記回帰反射部材の移動方向における幅を
（２×Ｎ−１）×ｐ＋Ｋ
以上としたことを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
１本の出力用光ファイバと複数本の入力用光ファイバのうちいずれか１本とを選択的に結合させる光スイッチにおいて、
複数本の前記入力用光ファイバを一定のピッチで互いに平行に配列させ、
前記入力用光ファイバ間のピッチをｐとするとき、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離が、
（Ｍ＋０.５）×ｐ
但し、Ｍは１以上の整数
となるようにして、前記出力用光ファイバを入力用光ファイバと平行に配置し、
入力用光ファイバから出射された信号光を回帰反射させて出力用光ファイバに結合させるための回帰反射部材を、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの端面に対向させて、かつ、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの配列方向に沿って移動可能に配置したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
前記入力用光ファイバの数をＮ本とするとき、前記回帰反射部材の移動方向における幅を
（２×Ｎ＋Ｍ−０.５）×ｐ
以上としたことを特徴とする、請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバの端面に対向させてレンズ基板を配置し、前記レンズ基板の前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバの端面に対向する位置に集光レンズを設け、出力用光ファイバ及び入力用光ファイバの配列方向において前記レンズ基板の出力用光ファイバ及び入力用光ファイバの端面と対向しない位置に正反射防止手段を設けたことを特徴とする、請求項１又は３に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記正反射防止手段は傾斜レンズであることを特徴とする、請求項５に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記回帰反射部材を台形状のプリズムによって構成したことを特徴とする、請求項１又は３に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記プリズムの前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバに対向する辺面と反対側の辺面を、出力用光ファイバ及び入力用光ファイバの光軸方向に垂直な面から傾かせたことを特徴とする、請求項７に記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記プリズムの前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバに対向する辺面を、入力用光ファイバの光軸に垂直な平面に対して１°以上３°以下の角度傾けたことを特徴とする、請求項１又は３に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関する。特に、複数本の光入力用光ファイバを選択的に１本の光出力用光ファイバに結合させるための１×Ｎ型の光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、従来の１×８型の光スイッチの構造を示す概略平面図である（特許文献１参照）。従来の１×８型の光スイッチ１１は、１本の出力用光ファイバ１２と８本の入力用光ファイバ１３ａ、１３ｂ、…、１３ｈを一方向に沿って一定のピッチで平行に配列している。出力用光ファイバ１２及び入力用光ファイバ１３ａ、１３ｂ、…、１３ｈの端面に対向する位置では、それぞれレンズ基板１５の表面に集光レンズ１４が配置されている。また、出力用及び入力用光ファイバ１２、１３ａ、１３ｂ、…の端面と対向する位置には、集光レンズ１４を介して直角三角形のプリズム１６が設けられており、プリズム１６は出力用及び入力用光ファイバ１２、１３ａ、１３ｂ、…の配列方向と平行な方向で往復移動できるようになっている。
【０００３】
しかして、プリズム１６を適当な位置に移動させると、例えば図１（ａ）のような位置にプリズム１６がある場合には、入力用光ファイバ１３ｆから出射された信号光（出力用光ファイバと結合する信号光を実線αで表わす。以下同様）が、集光レンズ１４により集光された後プリズム１６で２度全反射されることにより、集光レンズ１４を通して出力用光ファイバ１２に結合される。他の入力用光ファイバ１３ａ、…、１３ｅ、１３ｇ、１３ｈは、出力用光ファイバ１２に結合されない。よって、このような光スイッチ１１によれば、複数本の入力用光ファイバ１３ａ、１３ｂ、…のうち任意の１本の入力用光ファイバのみを出力用光ファイバ１２に結合させることができ、プリズム１６を移動させることにより出力用光ファイバ１２と結合される入力用光ファイバ１３ａ、１３ｂ、…を任意に切替えることができる。
【０００４】
しかしながら、このような光スイッチ１１では、出力用光ファイバ１２に結合されていない信号光どうしが結合してしまう問題がある。例えば、図１（ａ）のように、入力用光ファイバ１３ｆが出力用光ファイバ１２に結合されるプリズム位置の場合には、入力用光ファイバ１３ａから出射される信号光と入力用光ファイバ１３ｅから出射される信号光（両信号光を破線βで表わす。）とが同じ光路を通り、入力用光ファイバ１３ａと１３ｅが結合してしまう。入力用光ファイバ１３ｂと入力用光ファイバ１３ｄも同様である。
【０００５】
また、出力用光ファイバ１２に結合しておらず、かつ、入力用光ファイバどうしで結合していない入力用光ファイバの場合には、例えば図１（ｂ）に示すように、入力用光ファイバ１３ｅから出射された信号光（破線γで表わす。）がレンズ基板１５の表面で正反射して元の入力用光ファイバ１３ｅへ戻るので、出力用光ファイバ１２に結合されない信号光の反射減衰量が低下するという問題がある。
【０００６】
さらには、図１（ｂ）に示す入力用光ファイバ１３ｇ、１３ｈのように、プリズム１６に入射しない信号光（破線εで表わす。）の場合には、集光レンズ１４で集光された光が光スイッチ１１のケース１７等に当たってケース１７等を加熱するので、光スイッチ１１のケース１７等が発熱する恐れがあった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１６５０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、上記のような技術的課題のうち出力用光ファイバに結合されていない入力用光ファイバどうしが結合する問題を解決することにある。また、第２の目的とするところは、入力用光ファイバから出射された信号光の反射減衰量の低下を抑制することにある。さらに、第３の目的とするところは、プリズム等の回帰反射部材から外れた信号光によるケース等の加熱を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の光スイッチは、１本の出力用光ファイバと複数本の入力用光ファイバのうちいずれか１本とを選択的に結合させる光スイッチにおいて、複数本の前記入力用光ファイバを一定のピッチで互いに平行に配列させ、前記入力用光ファイバの数をＮ本とするとき、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離が入力用光ファイバ間のピッチのＮ倍よりも大きくなるようにして、前記出力用光ファイバを入力用光ファイバと平行に配置し、入力用光ファイバから出射された信号光を回帰反射させて出力用光ファイバに結合させるための回帰反射部材を、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの端面に対向させて、かつ、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの配列方向に沿って移動可能に配置したものである。
【００１０】
本発明の第１の光スイッチにあっては、複数本の入力用光ファイバのうちある１本が出力用光ファイバと結合しており、出力用光ファイバと結合していない残りの入力用光ファイバから出射された信号光は、回帰反射部材で回帰反射された後、入力用光ファイバの配置されていない領域へ向けて導かれる。従って、本発明の第１の光スイッチによれば、入力用光ファイバどうしの結合を解消することができる。
【００１１】
本発明の第１の光スイッチのある実施態様は、前記入力用光ファイバ間のピッチをｐとし、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離をＫとするとき、前記回帰反射部材の移動方向における幅を
（２×Ｎ−１）×ｐ＋Ｋ
以上としたものである。かかる実施態様によれば、回帰反射部材を必要以上に動かさない限り、入射用光ファイバから出射された光が回帰反射部材から外れることが無く、回帰反射板から外れた光によってケース等が加熱されて熱くなるのを防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第２の光スイッチは、１本の出力用光ファイバと複数本の入力用光ファイバのうちいずれか１本とを選択的に結合させる光スイッチにおいて、複数本の前記入力用光ファイバを一定のピッチで互いに平行に配列させ、前記入力用光ファイバ間のピッチをｐとするとき、出力用光ファイバ側の端の入力用光ファイバと出力用光ファイバとの距離が、
（Ｍ＋０.５）×ｐ
但し、Ｍは１以上の整数
となるようにして、前記出力用光ファイバを入力用光ファイバと平行に配置し、入力用光ファイバから出射された信号光を回帰反射させて出力用光ファイバに結合させるための回帰反射部材を、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの端面に対向させて、かつ、前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの配列方向に沿って移動可能に配置したものである。
【００１３】
本発明の第２の光スイッチにあっては、複数本の入力用光ファイバのうちある１本が出力用光ファイバと結合しており、出力用光ファイバと結合していない残りの入力用光ファイバから出射された信号光は、回帰反射部材で回帰反射された後、入力用光ファイバの配置されていない領域へ向けて出射されるか、あるいは、入力用光ファイバ間へ出射される。従って、本発明の第２の光スイッチによれば、入力用光ファイバどうしの結合を解消することができる。
【００１４】
本発明の第２の光スイッチのある実施態様は、前記入力用光ファイバの数をＮ本とするとき、前記回帰反射部材の移動方向における幅を
（２×Ｎ＋Ｍ−０.５）×ｐ
以上としたものである。かかる実施態様によれば、回帰反射部材を必要以上に動かさない限り、入射用光ファイバから出射された信号光が回帰反射部材から外れることが無く、回帰反射板から外れた信号光によってケース等が加熱されて熱くなるのを防ぐことができる。
【００１５】
本発明の第１又は第２の光スイッチの別な実施態様は、前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバの端面に対向させてレンズ基板を配置し、前記レンズ基板の前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバの端面に対向する位置に集光レンズを設け、出力用光ファイバ及び入力用光ファイバの配列方向において前記レンズ基板の出力用光ファイバ及び入力用光ファイバの端面と対向しない位置に正反射防止手段を設けたものである。かかる実施態様によれば、入力用光ファイバから出射されて回帰反射部材で回帰反射された光のうち出力用光ファイバと結合しないものは正反射防止手段によって元来た方向へ反射するのを妨げられるから、入力用光ファイバから出射されて出力用光ファイバに結合しない信号光の反射減衰量の低下を防ぐことができる。かかる実施態様においては、前記正反射防止手段を傾斜レンズとすることができる。正反射防止手段を傾斜レンズとすれば、集光レンズと同時にレンズ基板に製作することができるので、正反射防止手段の製作が容易になる。
【００１６】
本発明の第１又は第２の光スイッチのさらに別な実施態様は、前記回帰反射部材を台形状のプリズムによって構成したものである。回帰反射部材として用いられるプリズムを台形状とすれば、直角三角形状のプリズムを用いる場合に比べて回帰反射部材を軽量化することができる。かかる実施態様においては、前記プリズムの出力用光ファイバ及び入力用光ファイバに対向する辺面と反対側の辺面を、入出力用両光ファイバの光軸方向に垂直な面から傾かせてもよい。このようにすれば、プリズムの出力用光ファイバ及び入力用光ファイバに対向する辺面と反対側の辺面に入射した信号光が当該辺面で反射されて元の方向へ戻らないようにでき、信号光の反射減衰量の低下を防ぐことができる。
【００１７】
本発明の第１又は第２の光スイッチのさらに別な実施態様は、前記プリズムの前記出力用光ファイバ及び前記入力用光ファイバに対向する辺面を、入力用光ファイバの光軸に垂直な平面に対して１°以上３°以下の角度傾けたものである。かかる実施態様によれば、入力用光ファイバから出射された信号光の一部が入力用光ファイバに対向する辺面で正反射されて元の方向へ戻らなくなるので、入力用光ファイバから出射された信号光の反射減衰量の低下を防ぐことができる。
【００１８】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下に述べる実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【実施例１】
【００２０】
図２は、本発明の実施例１による光スイッチ２１の構造を示す斜視図である。光スイッチ２１は、光ファイバアレイ２２と光信号切替器２３によって構成されている。光信号切替器２３は、実際には、気密性を有するケース（図示せず）に納められているが、図２ではケース内部の機構部分だけを表わしている。
【００２１】
（光ファイバアレイの構造）
光ファイバアレイ２２は、１本の出力用光ファイバ２４とＮ本（図では８本）の入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…、２５ｈとを平行に配列させ、ガラス製のファイバ用フォルダ２６により一体化したものであり、その前面にはレンズアレイ２７が貼り付けられている。ファイバ用フォルダ２６は、Ｖ溝を形成されたガラス基板２６ａとカバーガラス２６ｂからなる。各光ファイバ２４、２５ａ、２５ｂ、…はガラス基板２６ａの上に平行に並べられ、各光ファイバ２４、２５ａ、２５ｂ、…の被覆を剥がして露出させたコアをガラス基板２６ａのＶ溝に納めて位置決めし、各コアを上からカバーガラス２６ｂで押さえて固定し、ガラス基板２６ａとカバーガラス２６ｂを接着剤で接着一体化して光ファイバアレイ２２を構成している。なお、各光ファイバ２４、２５ａ、２５ｂ、…を樹脂モールドしてファイバ用フォルダ２６を形成し、各光ファイバ２４、２５ａ、２５ｂ、…をファイバ用フォルダ２６で封止一体化してもよい。図３（ａ）は光ファイバアレイ２２の断面図であって、ファイバ用フォルダ２６とレンズアレイ２７を分離して示すと共にレンズアレイ２７の一部を拡大して示している。図３（ｂ）は光ファイバアレイ２２の正面図、図３（ｃ）はファイバ用フォルダ２６の正面図である。出力用光ファイバ２４及び入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の端面は、ファイバ用フォルダ２６の前面に露出している。ファイバ用フォルダ２６の前面で露出している出力用光ファイバ２４及び入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の端面は一列に並んでおり、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の端面は一定のピッチ（中心間ピッチ）ｐで等間隔に配列されている。通常は光ファイバの直径は２５０μｍであるので、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…のピッチｐも２５０μｍとなっている。出力用光ファイバ２４は入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…と離して配置されており、出力用光ファイバ２４側の端に位置する入力用光ファイバ２５ａと出力用光ファイバ２４との距離（中心間距離）Ｋは、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の本数をＮ本とし、その配列ピッチをｐとすれば、
Ｋ＝Ｎ×ｐ
となっている。すなわち、出力用光ファイバ２４と端の入力用光ファイバ２５ａとの間は、光ファイバが（Ｎ−１）本分だけ離間している。
【００２２】
なお、一般的には、出力用光ファイバ２４側の端に位置する入力用光ファイバ２５ａと出力用光ファイバ２４との距離Ｋが、
Ｋ≧Ｎ×ｐ
となっていればよい。しかし、距離Ｋを大きくすると光ファイバアレイ２２が大きくなり、ひいては光スイッチ２１が大型化する。よって、光スイッチ２１の小型化のためには、Ｋはその最小値であるＮ×ｐに近いことが望ましいので、この実施例では距離ＫはＮ×ｐに等しいものとして説明する。
【００２３】
ファイバ用フォルダ２６の前面に貼り付けられたレンズアレイ２７は、透明なレンズ基板２８の前面に、一列に並べて集光レンズ２９と正反射防止手段、すなわち傾斜レンズ３０を成形したものである。集光レンズ２９は、いずれも等しい焦点距離を有しており、出力用光ファイバ２４及び各入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の端面に対向する位置に設けられている。傾斜レンズ３０は出力用光ファイバ２４にも入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…にも対向しない位置に設けられており、出力用光ファイバ２４に対向する位置に設けられた集光レンズ２９を挟んでその両側にそれぞれ少なくとも（Ｎ−１）個ずつ設けられている。
【００２４】
集光レンズ２９は、球面レンズ又は非球面レンズによって構成されており、光軸の回りに回転対称な形状を有している。集光レンズ２９は、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された信号光の光束を平行光に変換するような焦点距離を有しているか、あるいは、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射して出力用光ファイバ２４に結合する信号光の光路の中央で信号光の光束が一点に集光するような焦点距離を有している。傾斜レンズ３０とは、光軸回りに回転対称となっていない形状のレンズ、あるいは光ファイバ２４、２５ａ、…が配列されている面に垂直な方向から見て左右非対称な形状を有するレンズ、あるいは不定形のレンズをいう。例えば、この実施例では、傾斜レンズ３０よりも充分に大きな球面レンズの、光軸から外れた箇所の一部を切り取った形状となっている（図９（ａ）（ｂ）参照）。
【００２５】
（光信号切替器の構造）
図４は図２に示した光信号切替器２３の一部分解した斜視図である。図５は可動体３３の左右方向の位置決めを行なうための構造を説明するための図であって、可動体３３とピッチ板５２の正面図である。図６は可動体３３を上下方向及び左右方向に移動させるための磁気駆動回路４７の構造と、可動体３３をクランプさせるためのクランプ用磁気駆動回路３５の構造を示す平面図である。
【００２６】
図２及び図４に示すように、本発明の光信号切替器２３は、ほぼ平板状をしたホルダー３１の上に組立てられており、偏平な矩形のケース内に納まるように構成されている。光信号切替器２３の後端部を除く部分は、可動体３３をクランプするための押圧部材３４により覆われており、光信号切替器２３の後端部には、押圧部材３４を回動操作するためのクランプ用磁気駆動回路３５が実装されている。可動体３３の前端部には、プリズム３２が搭載されている。
【００２７】
図４に示すように、ホルダー３１の中央部の左右両側には支持片３６が立ち上げられており、支持片３６には軸受孔３７が設けられている。押圧部材３４の両側部には下方へ向けて枢支部３８が垂下されており、枢支部３８には軸孔３９が開口されている。枢支部３８の軸孔３９にはブッシュ４０を介して軸棒４１が挿通され、軸棒４１の両端は軸受孔３７に装着されて支持片３６により支持される。従って、押圧部材３４は、可動体３３等を覆うように設置され、軸棒４１を中心として回動できるように回動自在に支持されている。また、押圧部材３４の前端部両側には、可動体３３を押えてクランプさせるための重り４２が取付けられている。
【００２８】
押圧部材３４で覆われた部分には、プリズム３２が搭載された可動体３３と、４本のサスペンションワイヤ４５で可動体３３を左右方向及び上下方向に移動可能に支持する固定側部材４６と、可動体３３を左右方向及び上下方向に駆動する磁気駆動回路４７とが設けられている。
【００２９】
可動体３３はフレーム部分４８とプリズム搭載部４９とからなり、フレーム部分４８の前端部にプリズム搭載部４９が設けられている。プリズム搭載部４９の上面にはプリズム３２が水平に固定されている。プリズム３２は直角二等辺三角形状をした三角プリズムであって、斜面を前方へ向けて配置されている。この斜面の長さＬは、（２×Ｎ−１）×ｐ＋Ｋ以上となっている（図７参照）。
【００３０】
ホルダー３１の前端部にはピッチ板５２が取付けられている。図５に示すように、ピッチ板５２の上面には、左右方向にわたって複数個のＶ字溝５３が一定のピッチで繰り返し形成されている。Ｖ字溝５３のピッチは、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…のピッチｐの１／２倍となっており、両端のＶ字溝５３どうしの中心間距離は、少なくとも（Ｎ−１）ｐ／２となっている。本実施例では、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…のピッチｐが２５０μｍであるので、それに対応して、Ｖ字溝５３のピッチは１２５μｍとなっている。一方、可動体３３のプリズム搭載部４９の下面には、左右方向に長いラッチ板５４が固定されている。ラッチ板５４の下面には、Ｖ字溝５３のピッチｐ／２の整数倍の間隔をあけて、Ｖ字溝５３と噛み合う大きさ及び形状を有する三角棒状のＶ字突起５５が複数本突設されている。よって、Ｖ字突起５５とＶ字溝５３との噛み合い位置を移動させることにより、可動体３３は左右方向にｐ／２ずつ正確に移動させることができる。
【００３１】
図４に示すように、サスペンションワイヤ４５を介して可動体３３を支持する固定側部材４６はホルダー３１の上面に固定されており、固定側部材４６からは、左右２本ずつのサスペンションワイヤ４５がホルダー３１と平行に延びている。サスペンションワイヤ４５の先端部は、可動体３３を片持ち状態で支持しており、負荷が加わらない状態では可動体３３は下に押し下げられていて、ラッチ板５４のＶ字突起５５はピッチ板５２のＶ字溝５３に噛み合っている。
【００３２】
図６に示すように、磁気駆動回路４７は、可動体３３を上下方向に駆動するための駆動コイル５０、可動体３３を左右方向に駆動するための左右一対の駆動コイル５１ａ、５１ｂ、可動体３３を左右方向及び上下方向に駆動するための駆動マグネット５７、５８、およびヨーク５９によって構成されている。このうち、上下方向駆動用の駆動コイル５０は磁心方向が上下方向を向くようにしてフレーム部分４８の後部に固定されており、左右方向駆動用の駆動コイル５１ａ、５１ｂは磁心方向が前後方向を向くようにしてフレーム部分４８の前部に固定されている。また、左右方向及び上下方向駆動用の駆動マグネット５７、５８はホルダー３１の上面に固定されており、ヨーク５９は両駆動マグネット５７、５８の上端間に置かれている。左右方向駆動用の駆動マグネット５７は、左右方向駆動用の駆動コイル５１ａ、５１ｂの前方で駆動コイル５１ａ、５１ｂに対向している。上下方向駆動用の駆動マグネット５８は、上下方向駆動用の駆動コイル５０の中心部を貫通している。
【００３３】
駆動マグネット５７、５８は、可動体３３の駆動コイル５０に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル５０と対になって、可動体３３を上下方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル５０に通電することより、可動体３３には上下方向の推力が発生し、可動体３３を上方向に動かすことができる。また、駆動マグネット５７、５８は、駆動コイル５１ａ、５１ｂに対しても鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル５１ａ、５１ｂと対になって、可動体３３を左右方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル５１ａ、５１ｂに通電することより、可動体３３には左右方向の推力が発生し、可動体３３を左方向又は右方向に動かすことができる。なお、６２ａ、６ｂは、可動体３３の位置を検出するためのコイルである。
【００３４】
クランプ用磁気駆動回路３５は、クランプ用マグネット４４、クランプ用コイル６０およびヨーク６１によって構成されている。クランプ用コイル６０は、磁心方向が上下方向を向くようにしてホルダー３１の後端部上面に設置されており、ヨーク６１はクランプ用コイル６０の中心を通って上部が前方へ向けて折曲されている。押圧部材３４の後端部には、クランプ用コイル６０と対向するようにして垂片４３が形成されており、垂片４３の外面にはクランプ用磁気駆動回路３５と対向させるようにしてクランプ用マグネット４４が接着固定されている。従って、クランプ用コイル６０に通電することより、押圧部材３４の後端部には上下方向の推力が発生し、押圧部材３４の前端部を上方向に動かすことができる。
【００３５】
なお、６３は各コイル等に電流を供給するためのプリント配線板であって、ここには各コイルに対する制御回路なども実装されていてもよい。また、可動体３３に搭載された駆動コイル５０、５１ａ、５１ｂに対する通電はサスペンションワイヤ４５を通電ラインとして行われる。
【００３６】
（光スイッチにおける動作）
つぎに、光スイッチ２１における動作を説明する。図７は入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された光を出力用光ファイバ２４に結合させるプリズム３２の働きを説明する図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は傾斜レンズ３０の一例を示す説明図、図８（ｃ）は傾斜レンズ３０の働きを説明する図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、プリズム３２を移動範囲の端まで移動させた状態を示す説明図である。
【００３７】
図７に示すように、プリズム３２は平面視で直角二等辺三角形状をしており、直角の角に対向する斜面６５が光ファイバアレイ２２に対向している。可動体３３に搭載されたプリズム３２は、駆動コイル５０、駆動コイル５１ａ、５１ｂ及びクランプ用コイル６０が消磁されている状態では、ラッチ板５４のＶ字突起５５がピッチ板５２のＶ字溝５３に噛み合うことによって位置決めされており、重り４２の重量により可動体３３がピッチ板５２に押さえ付けられて動かないようにクランプされている。
【００３８】
しかして、例えば図７に示すような状態であれば、入力用光ファイバ２５ｅから出射された信号光αは、集光レンズ２９を通過することによって例えば平行光に変換され、斜面６５からプリズム３２内に入射する。そして、互いに直交している２つの全反射面６４でそれぞれ全反射されて回帰反射した後、出力用光ファイバ２４に向けて斜面６５から出射され、集光レンズ２９により出力用光ファイバ２４に結合される。
【００３９】
出力用光ファイバ２４に結合される入力用光ファイバを切替える場合には、プリズム３２を左右方向に移動させる。すなわち、クランプ用コイル６０を励磁すると、押圧部材３４の前端部が持ち上がって可動体３３のクランプが解除される。駆動コイル５０を励磁し、Ｖ字突起５５がＶ字溝５３から抜け出るまで可動体３３を上に持ち上げれば、駆動コイル５１ａ、５１ｂによって可動体３３と共にプリズム３２を左右に動かすことができる。各コイル５０、５１ａ、５１ｂ、６０を再び消磁すれば、押圧部材３４で可動体３３をクランプしてプリズム３２の位置を固定することができる。
【００４０】
ここで、Ｖ字溝５３のピッチは、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…のピッチｐの１／２となっているので、プリズム３２もｐ／２ずつ移動させることができる。そして、プリズム３２をｐ／２ずつ右方向又は左方向に移動させることにより、出力用光ファイバ２４と結合される入力用光ファイバを１本ずつ横にずらせて切替えることができる。
【００４１】
また、この光スイッチ２１においては、図７において破線ζで示す信号光のように、出力用光ファイバ２４と結合しない入力用光ファイバ、例えば入力用光ファイバ２５ｃから出力された信号光ζは、プリズム３２によって回帰反射された後、いずれの光ファイバも設けられていない位置へ導かれる。従って、出力用光ファイバ２４に結合されていない入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…どうしが結合することがない。
【００４２】
しかも、この信号光ζがプリズム３２で回帰反射してレンズアレイ２７に入射する位置には、傾斜レンズ３０が設けられているので、レンズアレイ２７で反射された信号光ζが再び元の入力用光ファイバ２５ｃに戻りにくく、出力用光ファイバ２４に結合されていない信号光ζの反射減衰量の低下が抑えられる。傾斜レンズ３０は例えば図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、傾斜レンズ３０よりも大きな球面又は非球面レンズ６６の光軸から外れた部分を丸く切り取ったような形状を有している。しかして、この傾斜レンズ３０にプリズム３２で回帰反射された信号光ζが入射すると、図８（ｃ）に破線で示すように表面で反射した光は拡散し、また傾斜レンズ３０に入射してレンズ基板２８との界面などで反射した光は傾斜レンズ３０の近傍で集光した後に拡散し、いずれにしても元の入力用光ファイバ２５ｃにはほとんど戻らない。よって、信号光の反射減衰量を高い値に維持することができる。また、これらの反射光は拡散するので傾斜レンズ３０から離れると光強度が非常に小さくなり、迷光となる恐れもない。
【００４３】
さらに、この光スイッチ２１では、出力用光ファイバ２４側の端に位置する入力用光ファイバ２５ａと出力用光ファイバ２４との距離は、Ｋ＝Ｎ×ｐ〔以上〕（ただし、Ｎは入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の本数、ｐはその配列ピッチ）となっているので、図９（ａ）のようにプリズム３２が最も端の位置にある場合でも、出力用光ファイバ２４に結合していない入力用光ファイバから出射されてたすべての信号光ζは出力用光ファイバ２４と入力用光ファイバ２５ａの間の光ファイバのない箇所に入射し、信号光ζどうしが結合することがない。しかも、ここには傾斜レンズ３０が設けられているので、ここに入射した信号光ζの反射減衰量が低下する恐れがない。
【００４４】
プリズム３２が反対側の端の位置にある場合には、図９（ｂ）に示すように、出力用光ファイバ２４に結合していない入力用光ファイバから出射されてたすべての信号光ζは出力用光ファイバ２４の外側に入射し、信号光ζどうしが結合することがない。しかも、ここには傾斜レンズ３０を（Ｎ−１）個以上設けているので、信号光ζは傾斜レンズ３０に入射し、ここに入射した信号光ζの反射減衰量も低下する恐れがない。プリズム３２が中間の位置にある場合には、出力用光ファイバ２４に結合しない入力用光ファイバの光は、出力用光ファイバ２４の両側に入射するので、同様に信号光どうしの結合がなく、信号光の反射減衰量の低下もない。
【００４５】
さらに、プリズム３２の斜面６５の幅は、（２×Ｎ−１）×ｐ＋Ｋ〔以上〕となっているので、必要以上にプリズム３２を移動させない限り、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された光がプリズム３２に入射することなくプリズム３２から外れることがない。よって、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された信号光によってケース等が加熱されて熱くなる恐れもなくなる。
【００４６】
なお、正反射防止手段は、入射した光を元の方向に正反射させなければよいので、上記のような傾斜レンズ３０に限らず、光を吸収する黒色塗膜等の反射防止塗料や光を入射方向とは異なる方向へ反射又は拡散させる傾斜ミラーなどでもよい。しかし、上記のような傾斜ミラーを用いれば、レンズ基板２８の上にスタンパ法などで集光レンズ２９を成形する際同時に成形することが可能であるので、レンズアレイ２７の製造工程が少なくなり、レンズアレイ２７の製造が容易になる。
【００４７】
（実施例２）
図１０（ａ）（ｂ）は本発明の実施例２による光スイッチの説明図である。この光スイッチは、プリズム３２の構造以外の点については実施例１の光スイッチ２１と同じであるので、プリズム３２以外の説明を省略する。実施例１の光スイッチ２１では、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の信号光がプリズム３２から外れた位置に出射されるのを防止するため、プリズム３２のサイズが比較的大きくなっており、プリズム３２の重量も重くなっている。プリズム３２の重量が重くなると、プリズム３２を移動させるための駆動コイル５０、５１ａ、５１ｂに流す電流も大きくなり、好ましくない。そのため、実施例２では、図１０（ａ）に示すように、直角二等辺三角形状をしたプリズムの直角部分を斜面６５と平行にカットし、プリズム３２を台形状にして軽量化している。
【００４８】
しかし、プリズム３２のカット面６７が斜面６５と平行であると、図１０（ａ）に破線ηで示すように、入力用光ファイバからカット面６７に向けて出射された信号光ηの一部はカット面６７で正反射され、もとの入力用光ファイバに戻ることになる。こうして信号光ηが元の入力用光ファイバに戻ると信号光の反射減衰量が悪くなる（入射光の１／１００００の光量が元の光ファイバに戻っても光スイッチとしては使いものにならない）。
【００４９】
そのため、実施例２の光スイッチでは、プリズム３２の斜面６５の幅Ｌを（２×Ｎ−１）×ｐ＋Ｋ以上の長さにし、斜面６５と対向する部分をカットしてプリズム３２を台形状にすることでその軽量化を図るとともに、図１１に示すように斜面６５とほぼ対向するカット面６７を上下方向に傾けている。カット面６７を傾けていると、図１１に示すように、信号光ηは元の入射方向と異なる方向へ反射されるので、元の入力用光ファイバ２５に入射しなくなり、信号光の反射減衰量の低下を防ぐことができる。
【００５０】
但し、カット面６７の幅Ｄは、図１０（ｂ）から分かるように、
Ｄ≦Ｋ−ｐ
としておく必要がある。
【００５１】
また、上記カット面６７を斜面６５と平行または斜めに形成し、カット面６７に反射防止膜を形成してもよい。
【００５２】
（実施例３）
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明の実施例３による光スイッチの説明図である。この光スイッチは、光ファイバアレイの構造とプリズムのサイズ以外については実施例１の光スイッチ２１と同じであるので、光ファイバアレイとプリズム以外の説明を省略する。実施例３の光スイッチにおいては、Ｎ本（図では８本）の入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…が平行に配列されている。ファイバ用フォルダの前面で露出している入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の端面は一定のピッチｐ（例えば２５０μｍ）で等間隔に配列されている。出力用光ファイバ２４は入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…と離して平行に配置されており、出力用光ファイバ２４側の端に位置する入力用光ファイバ２５ａと出力用光ファイバ２４との距離Ｋは、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の配列ピッチをｐとすれば、
Ｋ＝（Ｍ＋０.５）×ｐ
（ただし、Ｍは１以上の整数である。）
となっている。なお、光スイッチを小型化するためには、この距離Ｋは０.５ｐ又は１.５ｐとするのが望ましい。
【００５３】
また、各光ファイバ２４、２５ａ、２５ｂ、…と対向する位置には、球面レンズ又は非球面レンズからなる集光レンズ２９を設けている。さらに、出力用光ファイバ２４と入力用光ファイバ２５ａの間では、入力用光ファイバ２５ａに隣接させて集光レンズ２９を半分にカットしたハーフカットレンズ６８を設け、それ以外の箇所には出力用光ファイバ２４に対向する集光レンズ２９とピッチｐずつずらせて傾斜レンズ３０を設けてある。出力用光ファイバ２４の外側では、出力用光ファイバ２４に対向する集光レンズ２９とピッチｐずつずらせて、レンズアレイ２７に（Ｎ−１）個の傾斜レンズ３０を設けてある。
【００５４】
しかして、実施例３の光スイッチにおいては、図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示すように、ある入力用光ファイバから出射された信号光αが出力用光ファイバ２４に結合されているとき、他の入力用光ファイバから出射された信号光ζは、プリズム３２で回帰反射された後、図１２（ａ）のように入力用光ファイバのない箇所に入射するか、あるいは図１２（ｂ）のように入力用光ファイバ間の中間に入射する。よって、この実施例３においても出力用光ファイバ２４に結合されない信号光ζどうしの結合が阻止される。
【００５５】
また、この信号光ζは、図１２（ａ）のように傾斜レンズ３０に入射するか、図１２（ｂ）のように集光レンズ２９どうしの境界か集光レンズ２９と２９ハーフカットレンズ６８の境界に入射する。これらの信号光ζは、反射した後元の方向には戻らないので、信号光の反射減衰量の低下も阻止される。
【００５６】
また、この実施例３では、プリズム３２の斜面６５の幅を、（２×Ｎ＋Ｍ−０.５）×ｐ以上にすれば、必要以上にプリズム３２を移動させない限り、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された光がプリズム３２に入射することなく外れることがない。よって、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された信号光によってケース等が加熱されて熱くなる恐れもなくなる。
【００５７】
（実施例４）
図１３は本発明の実施例４による光スイッチを説明する図である。実施例４の光スイッチは、実施例１、実施例２又は実施例３の光スイッチにおいて、プリズム３２の斜面６５を入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の光軸に垂直な平面に対してθ＝１°〜３°程度の傾きを持たせたものである。例えば、プリズム３２そのものを水平面内でθだけ回転させればよい。斜面６５が入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…の光軸に垂直であると、入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…から出射された信号光の一部が斜面６５で正反射されて元の入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…に再入射し、信号光ζの反射減衰量が低下する。図１３のように斜面６５を傾けておけば、斜面６５で正反射した信号光ζは元の入力用光ファイバ２５ａ、２５ｂ、…に戻らなくなるので、信号光ζの反射減衰量の低下を阻止できる。ここで、傾きθを１°〜３°としたのは、θが１°よりも小さいと効果が小さく、また４°以上になると光線のシフトが大きくなって入力用光ファイバと出力用光ファイバ２４との結合効率が悪くなるためのである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、従来の１×８型の光スイッチの構造を示す概略平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１による光スイッチの構造を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、光ファイバアレイの断面図である。
【図４】図４は、図２に示した光信号切替器の一部分解した斜視図である。
【図５】図５は、可動体の左右方向の位置決めを行なうための、可動体のラッチ板とピッチ板の正面図である。
【図６】図６は、可動体を上下方向及び左右方向に移動させるための磁気駆動回路の構造と、可動体をクランプさせるためのクランプ用磁気駆動回路の構造を示す平面図である。
【図７】図７は、入力用光ファイバから出射された光を出力用光ファイバに結合させるプリズムの働きを説明する図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、傾斜レンズの一例を示す説明図、図８（ｃ）は傾斜レンズの働きを説明する図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、プリズムを移動範囲の端まで移動させた状態を示す説明図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の実施例２による光スイッチの説明図である。
【図１１】図１１は、プリズムの傾斜したカット面とその作用を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明の実施例３による光スイッチの説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例４による光スイッチの説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
２１  光スイッチ
２２  光ファイバアレイ
２３  光信号切替器
２４  出力用光ファイバ
２５  入力用光ファイバ
２７  レンズアレイ
２９  集光レンズ
３０  傾斜レンズ
３１  ホルダー
３２  プリズム
３３  可動体
３４  押圧部材
３５  クランプ用磁気駆動回路
４１  軸棒
４２  重り
４４  クランプ用マグネット
４５  サスペンションワイヤ
４６  固定側部材
４７  磁気駆動回路
４８  フレーム部分
４９  プリズム搭載部
５０  駆動コイル
５１ａ、５１ｂ  駆動コイル
５２  ピッチ板
５３  Ｖ字溝
５４  ラッチ板
５５  Ｖ字突起
５７、５８  駆動マグネット
５９  ヨーク
６０  クランプ用コイル
６１  ヨーク
６４  全反射面
６５  斜面
６７  カット面
６８  ハーフカットレンズ
【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】
0004433312.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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