(57)【要約】  光学部品を損傷することなく適切に保持し、かつ部品点数を削減する。光スイッチングモジュール（１５）は、反射素子（３２）と、筐体（３１）と、法線方向が互いに異なる傾斜面（３３ａ，３３ｂ）を有し、傾斜面（３３ａ，３３ｂ）への入射光を傾斜面（３３ａ，３３ｂ）ごとに、反射素子（３２）受光面の互いに異なる第１領域（３２ａ）および第２領域（３２ｂ）へ導く角度付き窓部材（３３）とを備える。
2018029969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面を有する光学素子と、
前記光学素子を内部に収容した筐体と、
前記筐体の内部を封止するように前記筐体に設けられた窓部材とを備えている光モジュールにおいて、
前記窓部材は、上面または下面である第１面が法線方向の互いに異なる複数の面からなり、前記第１面の反対面である第２面が前記光学素子の受光面と平行な平坦面であり、前記第１面の前記複数の面への入射光を複数の各面への入射光ごとに、前記光学素子の前記受光面の互いに異なる領域へ導く角度付き窓部材であることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は法線方向が互いに異なる複数の傾斜面を有し、これら傾斜面によって山形を形成していることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記角度付き窓部材は、前記第１面が、前記傾斜面として、山形を形成する２つの傾斜面を有していることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は、法線方向が互いに異なる前記複数の面として、山形を形成する２つの傾斜面と、これら傾斜面の間に形成され、前記光学素子の受光面に平行な１つの非傾斜面とを有していることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は、法線方向が互いに異なる前記複数の面として、前記光学素子の受光面に平行な１つの非傾斜面と、この非傾斜面に対して傾斜している１つの傾斜面とを有していることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記角度付き窓部材の前記第１面における隣接する面同士の境界線が前記光学素子の格子の並びの一方向と平行であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光学素子は、前記受光面の位置ごとに光の反射方向を制御できる反射素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記反射素子はＬＣＯＳ（Liquid Cristal on Silicon）であることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光モジュールと、
光信号を入出力する光ファイバと、
前記光モジュールと光ファイバとの間に設けられ、前記光モジュールと前記光ファイバとを光学的に結合する光学系部とを備えていることを特徴とする波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に光学素子を収容した筐体が、筐体に設けられた、光信号を透過する窓部材によって封止されている光モジュールおよび波長選択スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＯＳ（Liquid Cristal on Silicon）等の光学素子を備えた光モジュールが知られている。特許文献１には、光信号の反射方向を制御する反射素子としてＬＣＯＳを備えた波長選択スイッチが開示されている。特許文献１では、１つの反射素子を２群から３群の波長選択スイッチとして利用している。【０００３】
この種の波長選択スイッチでは、光ファイバから出射した波長多重信号光をコリメートレンズ系により平行光にし、その上でプリズムによって波長ごとに分離し、さらにレンズ系で平行光にして光学素子である反射素子へ導いている。これにより、反射部では、１本の光ファイバから入射した光が、波長ごとに異なる位置で反射されることになる。【０００４】
この場合、入射した光の反射する方向を、反射素子の波長方向と垂直な方向に変化させることにより、入射した光の出射位置とは異なる位置に光を戻すことが可能となる。したがって、複数の光ファイバを並べて配置し、反射素子上の各位置にて反射する方向を制御することにより、波長ごとに異なる光ファイバに光信号を振り分けて入射させる波長選択スイッチとしての動作が可能となる。特に、特許文献１では、ＬＣＯＳ側および光ファイバ側に、それぞれくさび形状の光学部品を挿入し、かつＬＣＯＳ上の反射部を２つの領域に分けて使用することにより、１つの反射素子を２個の波長選択部を有する波長選択スイッチとして利用する構成となっている。【０００５】
特許文献２には、光学素子を収容した筐体に透光部材を有するリッドをシーム溶接して、筐体内部を封止する構成が開示されている。【０００６】
特許文献３には、光を透過する窓を有する蓋により、内部に光半導体素子を収容した筐体を封止する構成が開示されている。また、窓が蓋と同一材質により一体に形成されていること、反射防止のために窓が傾斜面を有すること、光の入出力における受発光効率を向上するために窓にレンズを形成したことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２０１５−１５８６５１号公報」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２０１５−３１９０３号公報」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開２００６−１２８５１４号公報」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＣＯＳ等の光学素子自体の配線、および光学素子とその周辺部品との配線は、周囲の温度や湿度、あるいは異物の侵入によって劣化が進み易い。このため、光学素子を収容する筐体は、長期間の信頼性維持、配線のショートなどによる故障防止のために、気密封止する必要がある。【０００９】
これに対し、特許文献１には、光学素子を収容する筐体について具体的に開示されていない。【００１０】
また、１つの光学素子の動作領域を複数の動作領域に分割して使用する構成では、上記くさび形状の光学部品等、光信号を光学素子の受光面の互いに異なる領域へ導く光学部品が必要となる。このため、部品点数が増加するとともに、そのような光学部品を損傷や位置・角度のずれを起こさず、適切に保持する構成が必要となる。【００１１】
特許文献２，３には、光学素子を収容した筐体を気密封止する構成が開示されているものの、上記のような光学部品については何ら開示されていない。【００１２】
したがって、本発明は、光信号を光学素子の受光面の互いに異なる領域へ導く光学部品を損傷や位置・角度のずれを起こさず、適切に保持することができ、かつ部品点数を削減することができる光モジュールの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様の光モジュールは、受光面を有する光学素子と、前記光学素子を内部に収容した筐体と、前記筐体の内部を封止するように前記筐体に設けられた窓部材とを備えている光モジュールにおいて、前記窓部材は、上面または下面である第１面が法線方向の互いに異なる複数の面からなり、前記第１面の反対面である第２面が前記光学素子の受光面と平行な平坦面であり、前記第１面の前記複数の面への入射光を前記複数の各面への入射光ごとに、前記光学素子の前記受光面の互いに異なる領域へ導く角度付き窓部材であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様の構成によれば、光モジュールが角度付き窓部材を備えているので、光モジュールを使用した光学装置の部品点数を削減することができる。また、光学部品として機能する角度付き窓部材は、筐体の内部を封止するために、筐体と対向する面の周囲が筐体に固定されているので、周囲の厚さが薄い構造であっても、損傷し難く、かつ位置・角度のずれを起こさず、適切に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の光スイッチングモジュールを備えた波長選択スイッチの光学系の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示した波長選択スイッチの側面図である。
【図３】図１に示した光スイッチングモジュールの斜視図である。
【図４】図３に示した光スイッチングモジュールの縦断面図である。
【図５】図３に示した角度付き窓部材の主要部の角度を示す説明図である。
【図６】図６の（ａ）は、図１に示した角度付き窓部材の２つの傾斜面の境界となる稜線が反射素子の稜線方向に延びる格子方向と平行に設けられている状態を示す模式図、図６の（ｂ）は、上記稜線が反射素子の上記稜線方向に延びる格子方向に対し傾斜して設けられている状態を示す模式図である。
【図７】図２に示した波長λ１〜λ５の光信号が振り分けて入射される反射素子の第１領域の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態の光スイッチングモジュールの構成を示す説明図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態の光スイッチングモジュールの構成を示す説明図である。
【図１０】図１０の（ａ）は、図１に示した光スイッチングモジュールを備える波長選択スイッチの構成を示す模式図、図１０の（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の光スイッチングモジュールを備える波長選択スイッチの構成を示す模式図、図１０の（ｃ）は、本発明のさらに他の実施形態の光スイッチングモジュールを備える波長選択スイッチの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔実施形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態の光スイッチングモジュールを備えた波長選択スイッチの光学系の構成を示す平面図である。図２は、図１に示した波長選択スイッチの側面図である。
【００１７】
（波長選択スイッチの構成）
図１に示すように、波長選択スイッチ１は、入出力用光ファイバ群１１ａ，１１ｂ、コリメートレンズ１２ａ，１２ｂ、コリメートレンズ１３ａ，１３ｂ、光学部品１４、光スイッチングモジュール１５を備えている。これら各部品は、入出力用光ファイバ群１１ａ，１１ｂから光スイッチングモジュール１５に向ってこの順序にて配置されている。
【００１８】
さらに、波長選択スイッチ１は、図２に示すように、プリズム１６およびコリメートレンズ１７を備えている。なお、これらプリズム１６およびコリメートレンズ１７は、入出力用光ファイバ群１１ａ，１１ｂ用で別々に配置してもよいが、図１、図２に示す構成では１つの部品を共用して使うこともできる。また、図１では、波長選択スイッチ１の構成の理解を容易にするため、記載を簡素化し、図２に示したこれら部品の記載を省略している。プリズム１６およびコリメートレンズ１７の実際の配置位置は、光学部品１４と光スイッチングモジュール１５との間である。また、光学系部１８は、図１に示したコリメートレンズ１２ａ，１２ｂ、コリメートレンズ１３ａ，１３ｂおよび光学部品１４をまとめて示したものである。
【００１９】
ここで、波長選択スイッチ１において、入出力用光ファイバ群１１ａ，１１ｂから光スイッチングモジュール１５に至る領域のうち、図１での右側すなわち入出力用光ファイバ群１１ａ側の領域を第１領域２１ａとし、左側すなわち入出力用光ファイバ群１１ｂの領域を第２領域２１ｂとする。また、一点鎖線にて示す中心線は、第１領域２１ａと第２領域２１ｂとの境界線２２を示す。
【００２０】
入出力用光ファイバ群１１ａおよび入出力用光ファイバ群１１ｂは、横方向に隣り合う位置に配置され、それぞれ複数の光ファイバ１１ａ１，１１ａ２および光ファイバ１１ｂ１，１１ｂ２を備えている。なお、ここでは、光ファイバ１１ａ１，１１ｂ１は光スイッチングモジュール１５に対する光出射用の光ファイバとなっており、光ファイバ１１ａ２，１１ｂ２は光スイッチングモジュール１５からの光入射用の光ファイバとなっている。各光ファイバ１１ａ１，１１ａ２および光ファイバ１１ｂ１，１１ｂ２は、端部の位置を揃えて横方向に並ぶように配置されている。
【００２１】
コリメートレンズ１２ａは、入出力用光ファイバ群１１ａに対応し、光ファイバ１１ａ１から出射された光を紙面に垂直な方向において平行光にする。コリメートレンズ１２ｂは、入出力用光ファイバ群１１ｂに対応し、光ファイバ１１ｂ１から出射された光を紙面に垂直な方向において光を平行光にする。
【００２２】
コリメートレンズ１３ａは、入出力用光ファイバ群１１ａに対応し、コリメートレンズ１２ａを経て入射した光を紙面に平行な方向において平行光にする。コリメートレンズ１３ｂは、入出力用光ファイバ群１１ｂに対応し、コリメートレンズ１２ｂを経て入射した光を紙面に平行な方向において平行光にする。
【００２３】
光学部品１４は、境界線２２を中心として第１領域２１ａ側と第２領域２１ｂ側とで左右対称なくさび形状を有する。光学部品１４は、境界線２２部分が厚く、第１領域２１ａ側部分および第２領域２１ｂ側部分が薄くなっている。また、光学部品１４は、コリメートレンズ１３ａ，１３ｂ側の入射面が非傾斜面であり、光スイッチングモジュール１５側の出射面が傾斜面１４ａ，１４ｂである五角柱形状となっている。なお、傾斜面１４ａは第１領域２１ａに位置し、傾斜面１４ｂは第２領域２１ｂに位置する。
【００２４】
すなわち、光学部品１４は、底面が二等辺三角形の三角柱部分と底面が長方形の四角柱部分とを含む五角柱形状である。四角柱部分は、前記三角柱の二等辺三角形の底辺を含む側面と同形状の側面を含んでいる。光学部品１４を横断面が山形と見た場合、図１において、山形の稜線（境界線）の位置は境界線２２の位置と一致している。
【００２５】
（光スイッチングモジュールの構成）
図３は、図１に示した光スイッチングモジュールの斜視図である。図４は、図３に示した光スイッチングモジュールの縦断面図である。図５は、図３に示した角度付き窓部材の主要部の角度を示す説明図である。なお、図４に示す２３ａ，２３ｂについて、２３ａは、反射素子３２の第２領域３２ｂへ光信号を入射する光学部品であり、２３ｂは、反射素子３２の第１領域３２ａへ光信号を入射する光学部品である。
【００２６】
光スイッチングモジュール１５は、図３および図４にも示すように、筐体３１の内部の凹部３１ａに、例えばＬＣＯＳ(Liquid crystal on silicon)からなる反射素子３２を備えている。筐体３１は、上部が開放された例えば方形の箱形状を有する。筐体３１の内部は、筐体３１の上に設けられた角度付き窓部材３３によって気密封止されている。なお、図示しないが、反射素子３２には反射素子３２を制御するための電気配線がなされ、反射素子３２は筐体３１の外部装置と接続されている。
【００２７】
角度付き窓部材３３は、光学部品１４と同様、境界線２２を中心として第１領域２１ａ側と第２領域２１ｂ側とで左右対称なくさび形状を有し、境界線２２部分が厚く、第１領域２１ａ側部分および第２領域２１ｂ側部分が薄くなっている。また、光スイッチングモジュール１５は、本実施形態において、光学部品１４側の入射面が傾斜面３３ａ，３３ｂであり、筐体３１側の面が非傾斜面である五角柱形状となっている。なお、傾斜面３３ａは第１領域２１ａに位置し、傾斜面３３ｂは第２領域２１ｂに位置する。
【００２８】
すなわち、角度付き窓部材３３は、底面が二等辺三角形の三角柱部分と底面が長方形の四角柱部分とを含む五角柱形状である。四角柱部分は、前記三角柱の二等辺三角形の底辺を含む側面と同形状の側面を含んでいる。光スイッチングモジュール１５を横断面が山形と見た場合、図１において、山形の稜線の位置は境界線２２の位置と一致している。
【００２９】
光スイッチングモジュール１５は、上記の構造により、図４において、第１領域２１ａ側の端部の高さａと第２領域２１ｂ側の端部の高さｃとが等しく（ａ＝ｃ）、中央部（稜線部分）の高さｂが高さａ，ｃよりも高くなっている。
【００３０】
また、図５に示すように、傾斜面３３ａの傾斜角度θａと傾斜面３３ｂの傾斜角度θｂとは同一である。なお、角度付き窓部材３３において、傾斜面３３ａ，３３ｂは、傾斜角度θａと傾斜角度θｂとが同一であることには限定されず、傾斜角度θａと傾斜角度θｂとが異なり、非対称であってもよい。
【００３１】
角度付き窓部材３３には、使用する波長の光に対応した反射防止膜を形成することが望ましい。
【００３２】
なお、角度付き窓部材３３は、窓部材としての強度の確保を考慮し、厚みを持たせて、五角柱形状としている。しかしながら、角度付き窓部材３３は、単純に光路を曲げるだけであれば、五角柱形状に限定されず、例えば図５に示す破線の上部の三角柱部分のみからなる構成であってもよい。角度付き窓部材３３は、三角柱形状であっても、筐体３１に周囲が固定されるので、損傷を防止できるだけの強度の確保は可能である。
【００３３】
筐体３１の材料としては、例えばアルミナや窒化アルミといったセラミック、あるいはコバールなどの金属を使用することができる。角度付き窓部材３３の材料としては、例えば硼珪酸ガラスの一種（商品名：コバール（登録商標）ガラス）、テンパックス（登録商標）ガラス）や、サファイアあるいは石英を使用することができる。
【００３４】
角度付き窓部材３３により筐体３１を封止する際には、真空ベーキング等により水分を除去した上で、乾燥雰囲気中で封止作業を行うことにより、筐体３１の内部の水分量（露点）を管理することができる。
【００３５】
筐体３１の封止の際に、角度付き窓部材３３を筐体３１に固定する材料（封止材）には、気密性の高い接着剤、低融点ガラスあるいは半田（例えばＡｕＳｎ２０）等を使用することができる。封止材として半田を使用する場合には、角度付き窓部材３３や筐体３１にメタライズを施すことが望ましい。封止材として弾性のある樹脂などを用いることは、特に角度付き窓部材３３と筐体３１との線膨張の差が大きい場合に、光スイッチングモジュール１５の強度を確保する上で望ましい。
【００３６】
封止材として低融点ガラスや半田を使用する場合、シーム溶接による封止と同レベルの高い気密度を確保することができる。また、封止材に低融点ガラスや半田を使用する場合に、レーザによる局所加熱を行えば、ヒーターによる加熱を行う場合と比較して、熱の影響を小さくすることができる。
【００３７】
また、封止材として、接着剤を使用して気密封止する場合、気密度は使用する接着剤の性能に依存するが、簡易な装置で気密封止を行うことができる。
【００３８】
筐体３１と角度付き窓部材３３との線膨張係数は近い方がより望ましい。なお、角度付き窓部材３３が必要な強度を満たせば、両者の線膨張係数は近くなくてもよい。
【００３９】
（反射素子の２分割使用）
上記構成の光スイッチングモジュール１５は、角度付き窓部材３３が２つの傾斜面３３ａ，３３ｂを有することにより、反射素子３２を境界線２２にて分割される第１領域２１ａ側の第１領域３２ａと第２領域２１ｂ側の第２領域３２ｂとに２分割して使用できるようになっている。したがって、光スイッチングモジュール１５は、２ｉｎ１の光スイッチングモジュールとしての動作が可能である。すなわち、光スイッチングモジュール１５では、角度付き窓部材３３の傾斜面３３ａが反射素子３２の第１領域３２ａに対応し、傾斜面３３ｂが第２領域３２ｂに対応しており、角度付き窓部材３３が傾斜面３３ａ，３３ｂを有することにより、反射素子３２の２分割使用が可能となっている。
【００４０】
図６の（ａ）は、角度付き窓部材３３の傾斜面３３ａと傾斜面３３ｂとの境界となる稜線（境界線）３３ｃが反射素子３２の上記稜線３３ｃ方向に延びる格子方向と平行に設けられている状態を示す模式図、図６の（ｂ）は、上記稜線３３ｃが反射素子３２の上記稜線３３ｃ方向に延びる格子方向に対し傾斜して設けられている状態を示す模式図である。
【００４１】
反射素子３２は、図６の（ａ）に示すように、反射する部分が格子状の細かいセルに区分されており、複数のセルを矩形にまとめたブロックごとに屈折率分布を制御できるようになっている。したがって、反射素子３２は、上記ブロックごとに、入射光の反射する向きを調整することができる。
【００４２】
なお、光スイッチングモジュール１５は、図６の（ａ）に示すように、角度付き窓部材３３の稜線３３ｃが反射素子３２の上記稜線３３ｃ方向に延びる格子方向と平行に設けられている。これにより、反射素子３２のセルやブロックごとに反射方向の制御を容易に行える。すなわち、図６の（ｂ）に示すように、反射素子３２の稜線３３ｃが反射素子３２の上記稜線３３ｃ方向に延びる格子方向に対し傾斜して設けられている状態は好ましくない。
【００４３】
（波長選択スイッチの調整）
波長選択スイッチ１では、光スイッチングモジュール１５への光出射用の光ファイバ１１ａ１，１１ｂ１から光スイッチングモジュール１５に対して光信号を出射した場合に、その光信号が光スイッチングモジュール１５の反射素子３２に垂直に入射し、反射素子３２にて反射し、光出射用の光ファイバ１１ａ１，１１ｂ１の光軸方向に平行に入射するように、各光学部品の配置等を調整しておく。
【００４４】
上記の状態において、反射素子３２を制御すれば（反射素子３２の反射角度を調整すれば）、光スイッチングモジュール１５への光出射用の光ファイバ１１ａ１，１１ｂ１から光スイッチングモジュール１５に対して出射した光信号を、光ファイバ１１ａ１，１１ｂ１の隣の、光スイッチングモジュール１５からの光入射用の光ファイバ１１ａ２，１１ｂ２へ入射させることができる。なお、入出力用光ファイバ群１１ａおよびこれに対応する反射素子３２の第２領域３２ｂと、入出力用光ファイバ群１１ｂおよびこれに対応する反射素子３２の第１領域３２ａとは独立して動作することができる。
【００４５】
（波長選択スイッチにおける反射素子の２分割使用の場合の動作）
上記の構成において、反射素子３２を２分割使用する場合の波長選択スイッチ１の動作について、以下に説明する。
【００４６】
図１に示すように、波長選択スイッチ１において、入出力用光ファイバ群１１ａの光出射用の光ファイバ１１ａ１から出射した光信号は、第１領域２１ａを進み、コリメートレンズ１２ａおよびコリメートレンズ１３ａにて平行光にされる。その後、光信号は、光学部品１４にて屈折して、第１領域２１ａ側から第２領域２１ｂ側へ光路を折り曲げられ、光スイッチングモジュール１５の角度付き窓部材３３における傾斜面３３ｂへ入射する。この信号光は、傾斜面３３ｂにて屈折して光路を折り曲げられ、反射素子３２の第２領域３２ｂへ垂直に入射する。
【００４７】
この場合、反射素子３２の第２領域３２ｂが光入射用の光ファイバ１１ａ２に反射する状態に制御されていれば、第２領域３２ｂへ入射した光信号は、第２領域３２ｂにて反射し、逆の経路を辿って、光出射用の光ファイバ１１ａ１からずれた位置に設けられている光入射用の光ファイバ１１ａ２へ入射する。
【００４８】
同様に、波長選択スイッチ１において、入出力用光ファイバ群１１ｂの光出射用の光ファイバ１１ｂ１から出射した光信号は、第１領域２１ｂを進み、コリメートレンズ１２ｂおよびコリメートレンズ１３ｂにて平行光にされる。その後、光信号は、光学部品１４にて屈折して、第２領域２１ｂ側から第１領域２１ａ側へ光路を折り曲げられ、光スイッチングモジュール１５の角度付き窓部材３３における傾斜面３３ａへ入射する。この信号光は、傾斜面３３ａにて屈折して光路を折り曲げられ、反射素子３２の第１領域３２ａへ垂直に入射する。
【００４９】
この場合、反射素子３２の第１領域３２ａが光入射用の光ファイバ１１ｂ２に反射する状態に制御されていれば、第１領域３２ａへ入射した光信号は、第１領域３２ａにて反射し、逆の経路を辿って、光出射用の光ファイバ１１ｂ１からずれた位置に設けられている光入射用の光ファイバ１１ｂ２へ入射する。
【００５０】
（波長選択スイッチにおける周波数ごとの光信号の振り分け動作）
次に、光信号を周波数ごとに振り分ける場合の波長選択スイッチ１の動作について、以下に説明する。図７は、図２に示した波長λ１〜λ５の光信号が振り分けられて入射される反射素子３２の第１領域３２ａの説明図である。
【００５１】
波長選択スイッチ１の平面図である図１に基づいて前述したように、入出力用光ファイバ群１１ｂの光出射用の光ファイバ１１ｂ１から出射した光信号（光ビーム）は、反射素子３２の第１領域３２ａへ入射する。この場合、波長選択スイッチ１の側面図である図２に示すように、入出力用光ファイバ群１１ｂの光出射用の光ファイバ１１ｂ１から出射した光信号（例えば波長λ１〜λ５の光信号を含むもの）は、コリメートレンズ１２ｂ、コリメートレンズ１３ｂおよび光学部品１４を含む光学系部１８を経由する。その後、信号光は、プリズム１６を通過する際に、波長により光信号の屈折率が異なることから、波長ごとに分離され（すなわち、角度付き窓部材３３の稜線３３ｃと平行な方向へ広がった状態となり）、コリメートレンズ１７にて平行にされ、角度付き窓部材３３の傾斜面３３ｂにて屈折し、反射素子３２の第１領域３２ａへ垂直に入射する。
【００５２】
この場合、図７に示すように、波長λ１〜λ５の光信号は、反射素子３２の第１領域３２ａにおける、角度付き窓部材３３の稜線３３ｃと平行な方向の互いに異なる領域へ入射し、反射素子３２の各領域（各セルや複数のセルを含むブロック）によって反射方向が制御される。
【００５３】
なお、波長選択スイッチ１では、図１に示したように、光スイッチングモジュール１５の前段に左右対称なくさび形状を有する光学部品１４を設けて、反射素子３２の第１領域３２ａに対応した入出力用光ファイバ群１１ｂと、反射素子３２の第２領域３２ｂに対応した入出力用光ファイバ群１１ａとが一列に並ぶように配置している。しかしながら、波長選択スイッチ１はこのような構成に限定されず、すなわち波長選択スイッチ１において光学部品１４は必須のものではなく、入出力用光ファイバ群１１ａと入出力用光ファイバ群１１ｂとは別々の位置（方向）に配置されていてもよい。
【００５４】
（光スイッチングモジュールの利点）
光スイッチングモジュール１５は、反射素子３２を内部に収容した筐体３１が角度付き窓部材３３によって封止されている。角度付き窓部材３３は、複数の傾斜面（入射面）３３ａ，３３ｂ、すなわち法線方向が互いに異なる複数の面を上面に有し、それら傾斜面（入射面）３３ａ，３３ｂは、入射光を反射素子３２の受光面の互いに異なる領域へ導くようになっている。
【００５５】
したがって、角度付き窓部材３３は、筐体３１の内部を封止する窓部材としての機能に加えて、入射光を反射素子３２の受光面の互いに異なる領域へ導く光学部品としての機能も備えている。これにより、光スイッチングモジュール１５を使用した光学装置、すなわち波長選択スイッチ１では、部品点数を削減することができる。
【００５６】
また、角度付き窓部材３３は、筐体３１の内部を封止するために、筐体３１と対向する面の周囲が筐体３１に固定されている。これにより、角度付き窓部材３３は、周囲の厚さが薄い構造であっても損傷し難く、かつ位置・角度のずれを起こさず保持される。
【００５７】
なお、光スイッチングモジュール１５は、反射素子３２に代えて、受光素子など、その他の光学素子を備えた光モジュールであってもよい。
【００５８】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図８は、本実施形態の光スイッチングモジュールの構成を示す説明図である。
【００５９】
（光スイッチングモジュールの構成）
図８に示すように、光スイッチングモジュール４１は、光スイッチングモジュール１５の筐体３１、反射素子３２および角度付き窓部材３３に対応する、筐体５１、反射素子５２および角度付き窓部材５３を備えている。筐体５１および反射素子５２の機能は、前記筐体３１および反射素子３２の機能と同じである。
【００６０】
角度付き窓部材５３は、中央部に非傾斜面５３ｃを有し、非傾斜面５３ｃの両側に傾斜面５３ａ，５３ｂを有している。これら傾斜面５３ａ，５３ｂおよび非傾斜面５３ｃは、法線方向が互いに異なる面である。非傾斜面５３ｃは、反射素子５２の受光面と平行であり、傾斜面５３ａ，５３ｂは、非傾斜面５３ｃに対して、角度付き窓部材５３の下部方向へ同じ角度で傾斜している。ただし、傾斜面５３ａ，５３ｂの傾斜角度は同じでなくてもよい。
【００６１】
光スイッチングモジュール４１は、角度付き窓部材５３が傾斜面５３ａ，５３ｂおよび非傾斜面５３ｃを有することにより、反射素子５２の領域を第１領域５２ａ、第２領域５２ｂおよび第３領域５２ｃの３領域に分割して使用できるようになっている。したがって、光スイッチングモジュール４１は、３ｉｎ１の光スイッチングモジュールとしての動作が可能である。すなわち、傾斜面５３ａは、反射素子５２の第１領域５２ａに対応し、傾斜面５３ｂは反射素子５２の第２領域５２ｂに対応し、非傾斜面５３ｃは、反射素子５２の第３領域５２ｃに対応している。
【００６２】
なお、図８に示す５４ａ〜５４ｃについて、５４ａは、角度付き窓部材５３の傾斜面５３ｂ（反射素子５２の第２領域５２ｂ）へ光信号を入射する光学部品であり、５４ｂは、角度付き窓部材５３の傾斜面５３ａ（反射素子５２の第１領域５２ａ）へ光信号を入射する光学部品であり、５４ｃは、角度付き窓部材５３の非傾斜面５３ｃ（反射素子５２の第３領域５２ｃ）へ光信号を入射する光学部品である。光スイッチングモジュール４１の他の構成は、前述した光スイッチングモジュール１５と同様である。
【００６３】
（光スイッチングモジュールの利点）
光スイッチングモジュール４１は、光スイッチングモジュール１５よりも反射素子５２の領域分割数が多く、多数の光信号の処理が可能である点において、光スイッチングモジュール１５よりも優れている。光スイッチングモジュール４１の他の利点は、光スイッチングモジュール１５と同様である。
【００６４】
なお、光スイッチングモジュール４１では、角度付き窓部材５３の入射面（傾斜面）の数を増やすことにより、反射素子５２の領域分割数をさらに増やすことが原理的に可能である。しかしながら、反射素子５２の領域分割数の増加は、実際上、波長選択スイッチ１の入出力用光ファイバの配置や反射素子５２の面積の制約を受ける。
【００６５】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図９は、本実施形態の光スイッチングモジュールの構成を示す説明図である。
【００６６】
（光スイッチングモジュールの構成）
図９に示すように、光スイッチングモジュール４２は、光スイッチングモジュール１５の筐体３１、反射素子３２および角度付き窓部材３３に対応する、筐体６１、反射素子６２および角度付き窓部材６３を備えている。筐体６１および反射素子６２の機能は、前記筐体３１および反射素子３２の機能と同じである。
【００６７】
角度付き窓部材６３は、傾斜面６３ａおよび非傾斜面６３ｂ（法線方向が互いに異なる複数の面）を有している。非傾斜面６３ｂは、反射素子６２の受光面と平行であり、傾斜面６３ａは、非傾斜面６３ｂに対して、角度付き窓部材６３の下部方向へ傾斜している。
【００６８】
光スイッチングモジュール４２は、角度付き窓部材６３が傾斜面６３ａおよび非傾斜面６３ｂを有することにより、反射素子６２の領域を第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂの２領域に分割して使用できるようになっている。したがって、光スイッチングモジュール４２は、２ｉｎ１の光スイッチングモジュールとしての動作が可能である。すなわち、傾斜面６３ａは、反射素子６２の第１領域６２ａに対応し、非傾斜面６３ｂは反射素子６２の第２領域６２ｂに対応している。
【００６９】
なお、図９に示す６４ａ，６４ｂについて、６４ａは、角度付き窓部材６３の非傾斜面６３ｂ（反射素子６２の第２領域６２ｂ）へ光信号を入射する光学部品であり、６４ｂは、角度付き窓部材６３の傾斜面６３ａ（反射素子６２の第１領域６２ａ）へ光信号を入射する光学部品である。光スイッチングモジュール４２の他の構成は、前述した光スイッチングモジュール１５と同様である。
【００７０】
（光スイッチングモジュールの利点）
光スイッチングモジュール４２の角度付き窓部材６３は、傾斜面６３ａと非傾斜面６３ｂ（法線方向が互いに異なる複数の面）を有し、ａ部とｂ部との厚さが等しく、ｃ部の厚さが薄くなっている。したがって、反射素子６２の第１領域６２ｂにて反射される光信号は真上に進み、第１領域６２ａにて反射される光信号は、左に曲がるようになっている。
【００７１】
上記のような角度付き窓部材６３は、両面が平行な板状のガラス材を加工して製造する場合に、右半分のみ斜めに研磨すればよく、製造コストを低減することができる。光スイッチングモジュール４２の他の利点は、光スイッチングモジュール１５と同様である。
【００７２】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１０の（ａ）は、図１に示した光スイッチングモジュール１５を備える波長選択スイッチ１の構成を示す模式図である。図１０の（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の光スイッチングモジュール４３を備える波長選択スイッチ２の構成を示す模式図である。図１０の（ｃ）は、本発明のさらに他の実施形態の光スイッチングモジュール４４を備える波長選択スイッチ３の構成を示す模式図である。なお、図１０の（ａ）〜図１０の（ｃ）では、光信号の光路を分り易く示すため、光ファイバ、複数の傾斜面を有しコリメート光の光路を折り曲げる光学部品、および光スイッチングモジュール以外の光学部品を省略している。
【００７３】
（光スイッチングモジュールの構成）
図１０の（ｂ）に示す光スイッチングモジュール４３は、図１０の（ａ）に示す、角度付き窓部材３３が２つの傾斜面３３ａ，３３ｂを有する光スイッチングモジュール１５に対し、角度付き窓部材７３が４つの傾斜面（法線方向が互いに異なる複数の面）７３ａ〜７３ｄを有する。したがって、反射素子７２は、第１領域７２ａ〜第４領域７２ｄに４分割して（４ｉｎ１の光スイッチングモジュールとして）使用される。
【００７４】
スイッチングモジュール４３を備える波長選択スイッチ２は、図１０の（ａ）の光学部品１４に対応する光学部品７５を備えている。光学部品７５は、角度付き窓部材７３と同様、４つの傾斜面７５ａ〜７５ｄを有する。
【００７５】
波長選択スイッチ２では、光出射用の光ファイバ１１ａ１から出射された光信号は、光学部品７５の傾斜面７５ａ、角度付き窓部材７３の傾斜面７３ｂを経て、反射素子７２の第２領域７２ｂへ入射する。光出射用の光ファイバ１１ｂ１から出射された光信号は、光学部品７５の傾斜面７５ｂ、角度付き窓部材７３の傾斜面７３ａを経て、反射素子７２の第１領域７２ａへ入射する。光出射用の光ファイバ１１ｃ１から出射された光信号は、光学部品７５の傾斜面７５ｃ、角度付き窓部材７３の傾斜面７３ｄを経て、反射素子７２の第４領域７２ｄへ入射する。光出射用の光ファイバ１１ｄ１から出射された光信号は、光学部品７５の傾斜面７５ｄ、角度付き窓部材７３の傾斜面７３ｃを経て、反射素子７２の第３領域７２ｃへ入射する。
【００７６】
なお、光スイッチングモジュールは、原理的には反射素子を９分割使用することも可能である。ただし、図示は困難であるので省略する。
【００７７】
図１０の（ｃ）に示す光スイッチングモジュール４４は、図１０の（ａ）に示す、角度付き窓部材３３を有する光スイッチングモジュール１５に対し、角度付き窓部材８１を有する。角度付き窓部材８１は、角度付き窓部材３３を上下反転させた形状（入射面と出射面とを反転させた形状）であり、傾斜面（法線方向が互いに異なる複数の面）８１ａ，８１ｂを有する。
【００７８】
スイッチングモジュール４４を備える波長選択スイッチ３は、図１０の（ａ）の光学部品１４に対応する光学部品８２を備えている。光学部品８２は、光学部品１４を上下反転させた形状（入射面と出射面とを反転させた形状）であり、傾斜面８２ａ，８２ｂを有する。
【００７９】
上記のような角度付き窓部材８１を備える光スイッチングモジュール４４であっても、光スイッチングモジュール１５と同様の機能を備えることができる。
【００８０】
〔まとめ〕
本発明の一態様の光モジュールは、受光面を有する光学素子と、前記光学素子を内部に収容した筐体と、前記筐体の内部を封止するように前記筐体に設けられた窓部材とを備えている光モジュールにおいて、前記窓部材は、上面または下面である第１面が法線方向の互いに異なる複数の面からなり、前記第１面の反対面である第２面が前記光学素子の受光面と平行な平坦面であり、前記第１面の前記複数の面への入射光を前記複数の各面への入射光ごとに、前記光学素子の前記受光面の互いに異なる領域へ導く角度付き窓部材である構成である。
【００８１】
上記の構成によれば、角度付き窓部材の第１面の入射光、例えば光信号は、第１面の複数の各面への入射光ごとに、光学素子の受光面の互いに異なる領域へ導かれる。これにより、光学素子の領域を複数領域に分割して使用することができる。また、角度付き窓部材は、筐体の内部を封止する窓部材としての機能に加えて、入射光を光学素子の受光面の互いに異なる領域へ導く光学部品としての機能を備えている。これにより、光モジュールを使用した光学装置では、部品点数を削減することができる。
【００８２】
また、角度付き窓部材は、筐体の内部を封止するために、筐体と対向する面の周囲が筐体に固定されているので、周囲の厚さが薄い構造であっても損傷し難く、かつ位置・角度のずれを起こさず保持される。
【００８３】
上記の光モジュールにおいて、前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は法線方向が互いに異なる複数の傾斜面を有し、これら傾斜面によって山形を形成している構成としてもよい。
【００８４】
上記の構成によれば、光学素子を角度付き窓部材の第１面が有する複数の傾斜面の数と同数の動作領域を有する光学素子として分割使用することができる。
【００８５】
上記の光モジュールにおいて、前記角度付き窓部材は、前記第１面が、前記傾斜面として、山形を形成する２つの傾斜面を有している構成としてもよい。
【００８６】
上記の構成によれば、光学素子を角度付き窓部材の第１面が有する２つの傾斜面の数と同数の２つの動作領域を有する光学素子として２分割使用することができる。
【００８７】
上記の光モジュールにおいて、前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は、法線方向が互いに異なる前記複数の面として、山形を形成する２つの傾斜面と、これら傾斜面の間に形成され、前記光学素子の受光面に平行な１つの非傾斜面とを有している構成としてもよい。
【００８８】
上記の構成によれば、光学素子を角度付き窓部材の第１面が有する２つの傾斜面および１つの非傾斜面の数と同数の３つの動作領域を有する光学素子として３分割使用することができる。
【００８９】
上記の光モジュールにおいて、前記角度付き窓部材は、前記第１面が上面かつ前記第２面が下面であり、前記第１面は、法線方向が互いに異なる前記複数の面として、前記光学素子の受光面に平行な１つの非傾斜面と、この非傾斜面に対して傾斜している１つの傾斜面とを有している構成としてもよい。
【００９０】
上記の構成によれば、光学素子を角度付き窓部材の第１面が有する１つの非傾斜面および１つの傾斜面の数と同数の２つの動作領域を有する光学素子として２分割使用することができる。
【００９１】
上記の光モジュールにおいて、前記角度付き窓部材の前記第１面における隣接する面同士の境界線が前記光学素子の格子の並びの一方向と平行である構成としてもよい。
【００９２】
上記の構成によれば、角度付き窓部材の第１面における隣接する面同士の境界線が光学素子の格子の並びの一方向と平行になっているので、光学素子の制御が容易である。
【００９３】
上記の光モジュールにおいて、前記光学素子は、前記受光面の位置ごとに光の反射方向を制御できる反射素子である構成としてもよい。
【００９４】
上記の構成によれば、光学素子は、受光面の位置ごとに光の反射方向を制御できる反射素子であるので、光学素子を複数の反射領域を有する反射素子として分割使用することができる。
【００９５】
上記の光モジュールにおいて、前記反射素子はＬＣＯＳ（Liquid Cristal on Silicon）である構成としてもよい。
【００９６】
上記の構成によれば、光学素子すなわち反射素子として汎用のＬＣＯＳを使用して、光モジュールを容易に構成することができる。
【００９７】
本発明の一態様の波長選択スイッチは、光学素子として反射素子を備えた光モジュールと、光信号を入出力する光ファイバと、前記光モジュールと光ファイバとの間に設けられ、前記光モジュールと前記光ファイバとを光学的に結合する光学系部とを備えている構成である。
【００９８】
上記の構成によれば、光学素子として上記反射素子を備えた光モジュールを使用して、良好な波長選択スイッチを構成することができる。
【００９９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１，２，３    波長選択スイッチ
１１ａ，１１ｂ    入出力用光ファイバ群
１１ａ１，１１ｂ１，１１ｃ１，１１ｄ１    光ファイバ
１２ａ，１２ｂ    コリメートレンズ
１３ａ，１３ｂ    コリメートレンズ
１４，７５，８２    光学部品
１４ａ〜１４ｂ，７５ａ〜７５ｄ，８２ａ〜８２ｂ    傾斜面
１５，４１，４２，４３，４４    光スイッチングモジュール
１８    光学系部
２１ａ  第１領域
２１ｂ  第２領域
２２    境界線
３１    筐体
３２，５２，６２，７２    反射素子
３２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ    第１領域
３２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ    第２領域
５２ｃ，７３ｃ    第３領域
７２ｄ    第４領域
３３，５３，６３，７３，８１    角度付き窓部材
３３ａ〜３３ｂ，５３ａ〜５３ｂ，６３ａ,７３ａ〜７３ｄ，８１ａ〜８１ｂ  傾斜面
５３ｃ，６３ｂ    非傾斜面
【図１】
2018029969.tif 000003
【図２】
2018029969.tif 000004
【図３】
2018029969.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018029969.tif 000009
【図８】
2018029969.tif 000010
【図９】
2018029969.tif 000011
【図１０】
2018029969.tif 000012
【国際調査報告】
2018029969.tif 000013
2018029969.tif 000014
2018029969.tif 000015
2018029969.tif 000016