(57)【要約】【課題】  光スイッチは、ネットワークの複雑化に伴うルーティング要求の高まりから、重要な光デバイスとされている。従来の技術では、低損失、高速応答を両立することが課題となっていた。【解決手段】  本発明の光デバイスは、低損失なコリメート結合系を利用しつつ、部分的な集光系の採用により、可動部品のストロークを極力小さくして高速化を実現した。２芯フェルール３により固定された入力ファイバ１１と出力ファイバ２１、入力ファイバ１２と出力ファイバ２２を、可動ミラー６を挟んで対向させる構造に、一方向集光レンズ５１，５２を加える構造とする。可動ミラーのストローク方向のみを絞ることで、ストロークを小さくし、高速化を図ることができる。【選択図】図１
2007148308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の入力光ファイバと、
第一の出力光ファイバと、
該第一の入力光ファイバから出力された光をコリメート光にし、かつ該コリメート光を該第一の出力光ファイバへ結合する第一のコリメートレンズと、
該コリメート光の波面内成分のうち、該第一の入力光ファイバの中心と該第一の出力光ファイバの中心を結ぶ線と垂直な成分のみを集光する第一の一方向集光レンズと、
該一方向集光レンズの焦点に設置された機械的に挿抜可能なミラーと、
該ミラーに対して、第一の一方向集光レンズとほぼ対象の位置に設置され、該コリメート光の波面内成分のうち、該第一の入力光ファイバの中心と該第一の出力光ファイバの中心を結ぶ線と垂直な成分のみを集光する第二の一方向集光レンズと、
該ミラーに対して、第一の入力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の出力光ファイバと、
該ミラーに対して、第一の出力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の入力光ファイバと、
該第二の入力光ファイバから出力された光をコリメート光にし、かつ該コリメート光を該第にの出力ファイバへ結合する第二のコリメートレンズとを備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光デバイスにおける、該第一のコリメートレンズと該第一の一方向集光レンズ、該第二のコリメートレンズと該第二の一方向集光レンズがそれぞれ一体成型された第一の集光コリメートレンズおよび第二の集光コリメートレンズを備えることを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
隣接した第一の入力光ファイバおよび第一の出力光ファイバと、
該第一の入力光ファイバから出力した光をコリメートする第一の入力コリメートレンズと、
該第一の入力コリメートレンズに隣接し、該第一の出力光ファイバにコリメート光を結合する出力コリメートレンズと、
該コリメート光を集光する第一の集光レンズと、
集光レンズの焦点に設置された機械的に挿抜可能なミラーと、
該ミラーに対して、第一の集光レンズとほぼ対象の位置に設置された第二の集光レンズと、
該ミラーに対して、第一の入力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の出力光ファイバと、
該ミラーに対して、第一の出力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の入力光ファイバと、
該第二の入力光ファイバから出力した光をコリメートする第二の入力コリメートレンズと、
該第二の入力コリメートレンズに隣接し、該第二の出力光ファイバにコリメート光を結合する第二の出力コリメートレンズとを備えたことを特徴とする光デバイス。
［発明の名称］  光スイッチ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、機械的にミラーを挿抜し、低損失かつ高速な光路切り替え用途の光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、光通信においては、ＦＴＴＨの普及によりユーザ数が増加しており、その影響からネットワークが複雑化している。光信号のルーティングを担う光スイッチは大規模、小規模ともに重要な光デバイス位置づけられている。【０００３】  従来は、光ファイバのジョイント部分にミラーを挿抜して、光路を切り替える方式が存在している。（特開２００４−７７６７４）【０００４】  また、コリメータ対向の中心付近に光路変換用のプリズムを機械的に挿抜して、光路を切り替える方式も存在している。（特開２００３−１５０５９）【０００５】  いずれの方式も、原理が単純な為，１入力２出力や２入力２出力程度の小規模光スイッチとして普及している。
【発明の開示】
【本発明が解決しようとしている課題】
【０００６】  ネットワークの複雑化と共に、信号到達距離の長距離化やルーティング速度の向上が求められている。しかし、上記特開２００４−７７６７４で記載されている発明によると、光ファイバのジョイント部にミラーを挿入するため、挿入部にできる空間により大きな損失が生じてしまうという問題があった。また、特開２００３−１５０５９の発明によると、コリメート対向中へのプリズム挿入であるため、損失は低減されるが、プリズムの稼動ストロークを最低でもコリメート径以上としなければならないため、高速性や耐衝撃性に対する信頼度に問題があった。
【０００７】  本発明は、以上のような実情を鑑み、光デバイスの光学的構造の改良を図ることで、光デバイスの光強度を損なうことなく、駆動速度の向上を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題を解決するため、本発明の光デバイスは、レンズを駆使したμ尾プティクス型構造とすることで光強度損失を低減し、ミラー駆動のストロークを小さくすることにより高速化を実現する。。
【０００９】  請求項１の光デバイスは、第一の入力光ファイバと、第一の出力光ファイバと、該第一の入力光ファイバから出力された光をコリメート光にし、かつ該コリメート光を該第一の出力光ファイバへ結合する第一のコリメートレンズと、該コリメート光の波面内成分のうち、該第一の入力光ファイバの中心と該第一の出力光ファイバの中心を結ぶ線と垂直な成分のみを集光する第一の一方向集光レンズと、該一方向集光レンズの焦点に設置された機械的に挿抜可能なミラーと、該ミラーに対して、第一の一方向集光レンズとほぼ対象の位置に設置され、該コリメート光の波面内成分のうち、該第一の入力光ファイバの中心と該第一の出力光ファイバの中心を結ぶ線と垂直な成分のみを集光する第二の一方向集光レンズと、該ミラーに対して、第一の入力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の出力光ファイバと、該ミラーに対して、第一の出力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の入力光ファイバと、該第二の入力光ファイバから出力された光をコリメート光にし、かつ該コリメート光を該第にの出力ファイバへ結合する第二のコリメートレンズにより構成される。
【００１０】  請求項２の光デバイスは、請求項１に記載の光デバイスにおける、該第一のコリメートレンズと該第一の一方向集光レンズ、該第二のコリメートレンズと該第二の一方向集光レンズがそれぞれ一体成型された第一の集光コリメートレンズおよび第二の集光コリメートレンズを備えたことを特徴とする。
【００１１】  請求項３の光デバイスは、隣接した第一の入力光ファイバおよび第一の出力光ファイバと、
該第一の入力光ファイバから出力した光をコリメートする第一の入力コリメートレンズと、
該第一の入力コリメートレンズに隣接し、該第一の出力光ファイバにコリメート光を結合する出力コリメートレンズと、
該コリメート光を集光する第一の集光レンズと、
集光レンズの焦点に設置された機械的に挿抜可能なミラーと、
該ミラーに対して、第一の集光レンズとほぼ対象の位置に設置された第二の集光レンズと、
該ミラーに対して、第一の入力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の出力光ファイバと、
該ミラーに対して、第一の出力光ファイバとほぼ対象の位置に設置される第二の入力光ファイバと、
該第二の入力光ファイバから出力した光をコリメートする第二の入力コリメートレンズと、
該第二の入力コリメートレンズに隣接し、該第二の出力光ファイバにコリメート光を結合する第二の出力コリメートレンズとを備えたことを特徴とする。
【００１２】  集光レンズの焦点に挿抜可能なミラーを配置することにより、挿抜のために必要なストロークをできるだけ小さくすることにより、駆動の高速化寄与することになる。
【発明の効果】
【００１３】  以上のように、本発明によれば、光ファイバの光路切り替えを、高速、低損失な光デバイスにより実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。【００１５】  図１は、本発明にかかる光デバイスの第一の実施形態を示す構成図である。２芯フェルール３１で固定された入力光ファイバ１１、出力光ファイバ２１、該入力光ファイバ１１および該光出力ファイバ２１に対応したコリメートレンズ４１、一方向集光レンズ５１挿抜可能な全反射ミラー６、一方向集光レンズ５２、２芯フェルール３２で固定された入力光ファイバ１２、出力光ファイバ２２、該光入力ファイバ１２および該光出力ファイバ２２に対応したコリメートレンズ４２から構成されている。【００１６】  コリメートレンズ４１，４２は非球面レンズが好ましい。ＧＲＩＮレンズでも構わない。一方向集光レンズ５１，５２は、シリンドリカルレンズが好ましいが、ロッドレンズよりも非球面シリンドリカルレンズがより好ましい。【００１７】  挿抜可能なミラーの駆動方法は、電磁力、ステッピングモータ、ピエゾ素子、ＭＥＭＳ等どれを利用しても構わない。【００１８】  まずは、光路の切り替えの仕組みについて説明する。【００１９】  ミラーが挿入されているとき、入力光ファイバ１１から出力された光は，コリメートとなる。図１におけるｙ方向から見た場合、一方向集光レンズで集光効果はないため、コリメートのまま反射されて、出力光ファイバ２１に結合する。ｘ方向から見た場合を図２に示す。ミラーは一方向集光レンズ５１の焦点に設置されるため、ほぼ損失無く出力光ファイバに結合することができる。【００２０】  ミラーが抜かれると、光は第二のコリメートレンズ４２の方向へ向かう。ｙ方向から見た場合、光はコリメートとして扱えるため、コリメートレンズ４２を経て、出力光ファイバ２２に結合される。ｘ方向から見た場合、出力光ファイバ２２が、ミラーに対して、入力光ファイバ１１と対象な位置に設置されていれば、損失はほとんど生じない。また、レンズをすべて等倍とし、ファイバをシングルモードとした場合、１０ミクロン程度のモードフィールド径は、ミラー位置でも１０ミクロン程度のビームサイズとなる。したがって、最小で１０ミクロン程度のストロークで、光路切り替えが可能になり、大幅な高速応答が得られる。【００２１】  図２は、本発明にかかる光デバイスの第二の実施形態を示す構成図である。第一の実施例における、コリメートレンズと一方向集光レンズが一体となった集光コリメータレンズ９１，９２の使用を特徴としている。【００２２】  図３は、本発明にかかる光デバイスの第三の実施形態を示す構成図である。入出力ファイバとコリメートレンズが一体となったコリメータアレイ７１、７２と集光レンズ８１、８２、挿抜可能なミラー６から構成されている。【００２３】  光路切り替えの原理は、図１記載の第一の実施例と同様となる。【００２４】  本実施例では、集光が一方向ではなく、全方向に集光しているため、ｙ方向だけでなくｘ方向にも集光されている。したがって、ストロークが小さくなるだけでなく、ミラーの幅も小さくすることができる。ミラーの重さも高速性に影響を与えるため、コリメートレンズが増えることによるコストアップ要因があるが、高速性では第一の実施例よりも有利である。【００２５】  入力ファイバ、出力ファイバはともに、シングルモードファイバとするが、マルチモードファイバや偏波保持ファイバとすることも可能である。【００２６】  また、本実施例では、２入力２出力の光スイッチとしたが、入力光ファイバや出力光ファイバを１本にして、１入力２出力または２入力１出力の光スイッチとすることは可能である。【００２７】  なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲における変形による実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  本発明によれば、光スイッチが実現できるため、光通信機器として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  本発明の第一の実施形態としての光デバイスの構成を示す図である。
【図２】  本発明の第二の実施形態としての光デバイスの構成を示す図である。
【図３】  本発明の第三の実施形態としての光デバイスの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】１１，１２  入力ファイバ
２１，２２  出力ファイバ
３  ２芯フェルール
４１，４２  コリメートレンズ
５１，５２  一方向集光レンズ
６  ミラー
７１，７２  コリメートアレイ
８１，８２  集光レンズ
９１，９２  集光コリメートレンズ
【図１】
2007148308.tif 000003
【図２】
2007148308.tif 000004
【図３】
2007148308.tif 000005