JP4313987B2 - ファイバブロックの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の幹線系の光信号の高速化に伴い、光クロスコネクト装置等の光スイッチ機能においても１０Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）を超える高速の光信号を取り扱う必要が生じている。また、波長多重数の増加（現在では数千チャンネルにもおよぶ）により、必要とされる光スイッチング規模も大規模なものと成りつつある。
【０００３】
このような背景の元、光スイッチの大規模化を実現する技術として、近年、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical system)を応用したマイクロティルトミラーアレイを用いた空間光結合型の光スイッチの開発が進められている。例えば、論文「D.T. Neilson et al., “Fully provisioned 112×112 micro-mechanical optical crossconnect with 35.8T b/s demonstrated capacity,”Optical Fiber Communications Conference (OFC 2000), Postdeadline paper PD-12, March 2000.」や、国際公開公報ＷＯ 00/20899等で提案されている光スイッチがある。なお、ＭＥＭＳによるマイクロティルトミラーに関しては、例えば、米国特許6,044,705号等により提案されている技術が知られている。
【０００４】
ここで、ミラーを用いる空間結合系の光スイッチでは、（入力側）光ファイバで伝播されてきた信号光を平行ビームとして空間に出力し、マイクロティルトミラーを用いたスイッチング等の処理を行なった後、（出力側）光ファイバへ再入力する入出力光学系が重要となる。このため、大規模光スイッチの製品化に向けて、高精度で安定な入出力光学系を簡易に製作する技術が求められている。
【０００５】
以下、従来の入出力光学系について説明する。
図１７は従来の入出力光学系の３次元実装構造の一例を模式的に示す図で、この図１７に示す入出力光学系は、所定の基板１００上に、コリメータレンズ２０１とファイバブロック２０２とを組み合わせて成る光学系（光伝送ユニット）２００を入力側と出力側とで１組有する（以下、入力側の光学系２００を入力光学系２００ａ、出力側の光学系２００を出力光学系２００ｂとそれぞれ表記することがある）とともに、基板１００上にボルト等で取り付けられ且つ各光学系２００ａ，２００ｂがそれぞれボルト等で取り付けられる取付部材３００ａ，３００ｂを有して構成されている。なお、この図１７において光スイッチ機構の図示は省略している。また、上記のファイバブロック２０２とは、複数の光ファイバをアレイ状に収容するブロックである。
【０００６】
そして、このような構造を有する入出力光学系では、入力光学系２００ａの光出射面と出力光学系２００ｂの光入射面（各光学系２００間の光軸）を正確に一致させるために、図１７中に矢印で示すように、各光学系２００及び取付部材３００ａ，３００ｂの実装位置や向き（角度）を個々に調整することで、３次元方向の光軸調整が行なわれる。
【０００７】
しかしながら、このような３次元方向の光軸調整では、一つの部材を調整するのに、縦，横，光軸方向，光軸中心の回転，縦中心の回転，横中心の回転の６軸の調整が必要であるため、組立に非常に多数の工数を要する。例えば、特開平８−２２０４０５号公報にも記載されているように、取付部材３００ａ，３００ｂ及び各光学系２００をボルトで固定した後、光軸の検出を行ない、光軸が一致していなければ、ボルトを一旦緩めて再度光学系２００及び取付部材３００ａ，３００ｂの実装位置や角度を調整するという作業を繰り返す必要があるので、光軸調整に大変な手間がかかってしまう。このため、製造歩留まり向上も見込めないため、製品のコストアップの大きな要因となる。
【０００８】
そこで、上記特開平８−２２０４０５号公報では、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すような光伝送ユニット２が提案されている。なお、図１８（ａ）は光伝送ユニット２の正面図、図１８（ｂ）は光伝送ユニット２の横断平面図である。
この光伝送ユニット２では、本体フレーム１１に対して、３箇所に取り付けられた取付ネジ１９とバネ（圧縮コイルバネ）２０を用い、各取付ネジ１９の締め付け量を個々に調整することで、出射光ビーム（発光素子５からの光をコリメータレンズ３でコリメートした平行ビーム）の角度が調整できるようになっている。
【０００９】
なお、これらの図１８（ａ）及び図１８（ｂ）において、４は偏光ビームスプリッタ、５は発光素子、６は受光素子、７は光軸、１１は本体フレーム、９は本体フレーム１１の前面枠、９ａは前面枠９の装着穴、９ｂはネジ穴、１４は装着穴９ａに角度変位可能に挿通された筒状部、１６はフランジ、１５はフランジ１６の外周に１２０°間隔で形成され取付ネジ１９の挿通される取付穴、１７は筒体、１８は筒体１７に偏光ビームスプリッタ，発光素子５及び受光素子６を装着した素子ユニット、１９ａは取付ネジ１９の頭部をそれぞれ示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公知技術では、図１７に示すものに比べれば光軸調整が容易になるものの、バネ２０を用いているため固定が不安定であり、光軸に予期せねズレが生じやすい。また、バネ２０の弾性係数の経年変化によっても光軸にずれが生じてしまう。したがって、光軸調整の精度面及び信頼性（安定性）という観点からは不十分である。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現することのできる、ファイバブロックの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、複数の光ファイバをアレイ状に接続可能な複数のファイバ挿入孔を有するインサート部材に金属を用い、前記ファイバ挿入孔の内周が所定の樹脂で層状に形成されたファイバブロックの製造方法であって、前記光ファイバの径より大きい径を有する前記ファイバ挿入孔を前記アレイ状に有する前記インサート部材を固定し、前記光ファイバの径と略同じ径を有する整形用ピンを前記固定された前記インサート部材の前記ファイバ挿入孔にそれぞれ挿入し、前記整形用ピンが挿入された前記ファイバ挿入孔に前記所定の樹脂を注入して固化した後、前記整形用ピンを取り外す、工程を有するファイバブロックの製造方法を用いることができる。
ここで、前記整形用ピンは、整形用の金型に前記アレイ状に固定されるようにしてもよい。
また、前記ファイバブロックのインサート部材の熱膨張係数が、前記ファイバブロックに接続されうる前記複数の光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズを前記アレイ状に配列した、レンズアレイブロックの熱膨張係数と略同じであってもよい。
さらに、本発明に関連する技術の空間光結合型の入出力光学系は、基板上に、複数の入力光ファイバがアレイ状に接続される入力側のファイバブロックと、該入力側のファイバブロックに接続される該光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した入力側のレンズアレイブロックとを有する入力光学系と、該入力側のレンズアレイブロックから出射される各光を受光する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した出力側のレンズアレイブロックと、複数の出力光ファイバがアレイ状に接続されるとともに、該出力レンズアレイブロックからの光を該出力光ファイバへ出力する出力側のファイバブロックとを有する出力光学系とをそなえるとともに、該入力光学系及び該出力光学系の少なくとも一方において、光路を阻害することなく該レンズアレイブロックと該ファイバブロックとの間に該コリメートレンズの焦点距離に応じた距離を設けるスペーサが介装されていることを特徴としている。
【００１３】
かかる構成により、本発明に関連する技術の入出力光学系では、上記のスペーサにより、光路を阻害することなくレンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離が設けられるので、光軸方向の調整が不要となり、同一平面内の２次元的な位置調整で光軸調整が済むことになる。
ここで、上記のスペーサは、例えば、該焦点距離に応じた厚みを該光路方向に有し該光を透過する板状透明部材により構成するのが好ましく、この場合、該板状透明部材は、該入力光ファイバ又は該出力光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、当該光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤により該レンズアレイブロック及び該ファイバブロックと接合されていることが好ましい。このようにすれば、光路が阻害されることはなく、しかも、接着部分での光の反射量を低減することが可能となる。
【００１４】
さらに、上記の板状透明部材は、互いの摺動により該光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成されていてもよい。このようにすれば、各透明板の摺動により光路方向の調整（光路距離調整）を簡易且つ高精度に行なうことが可能となる。
なお、上記のスペーサは、上記の焦点距離に応じた厚みを光路方向に有するとともに該コリメートレンズの配列に応じて該光路を避けるよう成形された板状部材により構成してもよい。このようにしても、光軸方向の調整（光路距離調整）が不要となり、同一平面内での２次元的な光軸調整で済む。
【００１５】
また、上記の基板及びファイバブロックには、該ファイバブロックを該基板上の所定位置に固定するための位置決め手段を設けてもよい。
さらに、上記の基板上には、該入力光学系から出射される光を所定方向にシフトして折り返す折り返しミラーを設けてもよく、この場合、該入力光学系と該出力光学系とを、該入力光学系の該光の出射面と該折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化することができる。このようにすれば、該入力光学系及び該出力光学系の位置合わせを個別に行なう必要が無くなる。
【００１６】
なお、上記の折り返しミラーは、基板上の所定位置で嵌合固定されていてもよい。このようにすれば、折り返しミラーの位置合わせ（固定）をも簡易に行なうことが可能となる。また、上記入出力一体型ブロックには、基板上において上記の折り返しミラーと入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段を設けてもよい。このようにすれば、折り返しミラー及び入出力一体型ブロックの位置合わせを個別に行なう必要が無くなる。
【００１７】
また、本発明に関連する技術の空間光スイッチは、上述した入出力光学系と、上記の入力光学系と出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえたことを特徴としている。これにより、本発明に関連する技術の空間光スイッチにおいても、上記のスペーサにより、光路を阻害することなくレンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離が設けられるので、光軸方向の調整（光路距離調整）が不要となり、２次元的な光軸調整で済むことになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）空間光結合型の入出力光学系の説明
図１は一実施形態としての空間光結合型の入出力光学系の構成を模式的に示す図で、この図１に示す入出力光学系は、筐体（基板）５０と、入力光学系３０及び出力光学系４０とをそなえて構成されており、筐体５０上で入力光学系３０の光の出射面と出力光学系４０の入射面とが対向して設けられることにより、入力光学系３０から出射される光が空間を伝搬して出力光学系４０で受光されるようになっている。
【００１９】
このため、入力光学系（入力コリメータ）３０には、複数の光ファイバ（入力光ファイバ）３４がアレイ状に接続される入力ファイバブロック３１と、各入力光ファイバ３４を通じて入力される光をコリメートして出射するための複数のコリメートレンズ３２１が入力光ファイバ３４の配列に合わせてアレイ状に配列されたレンズアレイブロック３２とが設けられるとともに、本実施形態では、これらのブロック３１，３２間にスペーサ３３が介装されている。
【００２０】
同様に、出力光学系（出力コリメータ）４０にも、複数の光ファイバ（出力光ファイバ）４４がアレイ状に接続される出力ファイバブロック４１と、入力光学系３０から出射された光（以下、ビーム光又はコリメート光ということがある）を受光して出力ファイバブロック４１に接続された出力光ファイバ４４へ出射するための複数のコリメートレンズ３２１が出力光ファイバ４４の配列に合わせてアレイ状に配列されたレンズアレイブロック４２とが設けられるとともに、これらのブロック４１，４２間にスペーサ４３が介装されている。
【００２１】
上記のスペーサ３３（４３）は、図１中に示すように、入力光学系３０と出力光学系４０との間の光軸方向に所定の厚みを有しており、接着剤等でファイバブロック３１（４１）及びレンズアレイブロック３２（４２）に接合されている。ここで、ビーム光をレンズアレイブロック３２（４２）でコリメートする関係上、コリメートレンズ３２１の焦点距離とビーム光の伝搬距離とによって決まるファイバ−レンズ間隔に高い精度が要求される。そこで、スペーサ３３（４３）は、高精度に研磨する等してその厚みを調整する。また、各光学系３０，４０間（ファイバブロック３１，４１間）の光路を阻害しないようにする必要があるので、スペーサ３３（４３）には、例えば図２（ａ），図２（ｂ）に模式的に示すように、コの字形状を有するコの字型ブロック（コの字型スペーサ；コリメートレンズ３２１の配列に応じて光路を避けるよう成形された板状部材）や、ビーム光を透過する透明な板（透明スペーサ；板状透明部材）を適用する。
【００２２】
このように、スペーサ３３（４３）により、レンズアレイブロック３２（４２）とファイバブロック３１（４１）との間隔をレンズアレイブロック３２（４２）に用いるコリメートレンズ３２１の焦点距離から計算される距離だけ離して固定する構造とすることで、光軸方向の間隔がスペーサ３３（４３）の厚みによって決まるため、光軸方向の位置調整が不要となる。
【００２３】
ここで、ファイバ出射光（又は入射光）とコリメート光との間には下記式に示す関係がある。これは、光ファイバ３４（４４）とコリメートレンズ３２１の相対位置を変えることによって出射光の位置及び角度を変えられることを意味する。つまり、例えば図３に模式的に示すように、コリメートレンズ３２１〔レンズアレイブロック３２（４２）〕の位置を同一平面内で動かすだけでファイバ出射光の出射位置及び出射角度を（微）調整できることになる。
【００２４】
【数１】
【００２５】
rin：ファイバ出射光の位置， r ’in：ファイバ出射光の角度
rout：コリメート光の出射位置， rout：コリメート光の角度
ｆ：コリメートレンズの焦点距離
したがって、例えば、ファイバブロック３１（４１）への固定前に、レンズアレイブロック３２（４２）とスペーサ３３（４３）とを一体として、ファイバブロック３１（４１）に押し付けながら動かす、つまり、コリメートレンズ３２１を同一平面内において２次元方向に動かす（上下左右に動かす、あるいは、回転させる）だけで、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０との間のビーム光の光軸調整が可能となる。その結果、高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現することができる。
【００２６】
なお、上述した例では、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０の双方にスペーサ３３（４３）を設けているが、光路方向の調整を省くという意味では、少なくともいずれか一方に設けるだけでもよい。
また、このスペーサ３３（４３）は、所望の厚みになるまで研磨することで高精度化を図ることができるが、より低コスト化を目指す方法として、例えば図４（ｂ）に模式的に示すように、クサビ状の２つの透明板（以下、クサビ板という）３３１，３３２を組み合わせて構成することもできる。ここで、この図４はスペーサ３３（４３）を例えば図２（ｂ）における矢印Ａの方向からみたときの側面図である。
【００２７】
この場合、コリメートレンズ３２１の焦点距離に対応する厚みになるよう、図４（ａ），図４（ｃ）に模式的に示すように、クサビ板３３１，３３２を摺動してこれらの相対位置を上下方向（矢印方向）に（微）調整してスペーサ３３（４３）の厚みを調整することで、ファイバブロック３１（４１）とレンズアレイブロック３２（４２）との間の間隔調整を隙間無く行なうことができる。
【００２８】
実際の調整は、例えば、各クサビ板３３１，３３２の一方をファイバブロック３１（４１）に透明接着剤等で固着するとともに、他方をレンズアレイブロック３２（４２）に透明接着剤等で固着してレンズアレイブロック３２（４２）と一体化した状態で、レンズアレイブロック３２（４２）をファイバブロック３１（４１）に固着したクサビ板に押し付けながらレンズアレイブロック３２（４２）を移動させることで行なうことができる。
【００２９】
この際のクサビ板３３１，３３２の移動量は、例えば、クサビ板３３１，３３２の傾斜から２枚のクサビ板３３１，３３２の相対位置を計算したり、厚み計でスペーサ３３（４３）の厚みを計測しながら各クサビ板３３１，３３２を移動させたりすることで決定できる。調整後は、各クサビ板３３１，３３２を接着剤等で固着する。
【００３０】
なお、上述のごとく透明スペーサ３３（４３）を透明接着剤等でファイバブロック３１（４１）に貼り付ける場合、その境界面で光反射が生じうる。この光反射は、適用部材と接着剤の屈折率差により決まる。そこで、スペーサ３３（４３），コリメートレンズ３２１及び接着剤の屈折率を光ファイバ３４（４４）と合わせることで境界面での光反射量の低減、即ち、ビーム光の反射戻り光による減衰量（損失量）の低減が可能となる。
【００３１】
例えば、光ファイバ３４（４４）の伝送光の中心波長が１．３μｍ程度でその屈折率が１．４５２と仮定すると、図５に示すように、透明スペーサ３３（４３），コリメートレンズ３２１（溶融石英等）及び透明接着剤の屈折率をそれぞれ１．４４７程度とすれば、反射戻り光を効果的に低減することが可能である。
なお、コの字スペーサ３３（４３）〔図２（ａ）参照〕を用いる場合には、ファイバブロック３１（４１）とレンズアレイブロック３２（４２）との間に空間が生じ屈折率差が生じるため、例えば、ファイバブロック３１（４１）の端面にＡＲ（Anti-Reflection）コートを施す、もしくは、ＡＲコート済みの透明板を貼り付けて、反射戻り光の発生を防止するのが望ましい。
【００３２】
以上のように、本実施形態の入出力光学系では、レンズアレイブロック３２（４２）を同一平面内で上下左右等に移動することで光軸調整を行なうが、レンズアレイブロック３２の移動量が許容範囲を超えると、ビーム光がコリメートレンズ３２１からはみ出すことになり過剰損失が発生する。この過剰損失を低減するために、コリメートレンズ３２１で補正可能な範囲内にファイバブロック３１（４１）の実装位置を収める必要があるので、ファイバブロック３１（４１）自体の実装精度を向上する必要がある。
【００３３】
そこで、例えば図６に模式的に示すように、筐体５０側の固定部５１に勘合固定用のガイド孔５１１を複数箇所に設けるとともに、ファイバブロック３１（４１）にも、これらのガイド孔５１１に対応してガイド孔３１１を複数箇所に形成しておき、これらのガイド孔３１１，５１１（位置決め手段）にそれぞれ仮固定ピン（以下、単に「ピン」という）７０を通すことで、ファイバブロック３１（４１）を固定部５１に固定する構造とする。これにより、ファイバブロック３１（４１）を筐体５０の所定位置に簡易且つ高精度に位置決めして固定（仮固定）することが可能となる。なお、ピン７０は、溶接等でファイバブロック３１を固定部５１に固着させた後、取り除かれる。
【００３４】
ここで、ファイバブロック３１（４１）には、図６中に示すように、光ファイバ接続（挿入）用の孔（以下、「ファイバ挿入孔」という）３１２を高精度に形成した整列部材を用いるが、この整列部材に、ファイバ挿入孔３１２を形成する際に上記の実装用のガイド孔３１１も一緒に形成すれば、ファイバ挿入孔３１２とガイド孔３１１とをそれぞれ高精度に実現できる。
【００３５】
なお、上述した嵌合固定は、上述した手法には限られない。例えば、固定部５１の複数箇所に凸部を設けるとともに、ファイバブロック３１（４１）に、これらの凸部とそれぞれ嵌合される凹部を複数箇所に形成したり、これとは逆に、固定部５１に複数の凸部、ファイバブロック３１（４１）に複数の凹部を形成しておき、上記のピン７０を用いることなくこれらの凸部及び凹部を介して嵌合固定する構造にしてもよい。
【００３６】
また、ファイバブロック３１（４１）の光ファイバ挿入用の孔３１２の周囲に沿って延在する凸部又は凹部を設け、この凸部又は凹部と嵌合される凹部又は凸部を固定部５１に設けておき、これらの凸部及び凹部を介して、ファイバブロック３１（４１）と固定部５１とを嵌合固定する構造にすることも可能である。
ところで、上述した入力コリメータ３０と出力コリメータ４０との間に、例えば図７に模式的に示すように、ミラー６０，６１等の光路を変更するデバイスを設ければ、それに応じて、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０の配置も変わる。したがって、例えば図８の模式的上面図に示すような位置関係で、入力コリメータ３０から出射されるビーム光を所定方向にシフトして折り返すコーナーミラー（Ｖ字型ミラー；折り返しミラー）６３と、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０とを筐体５０（図８では不図示）上に配置すれば、入力コリメータ３０のビーム光の出射面とコーナーミラー６３で折り返されてくるビーム光の出力コリメータ４０への入射面とを同一面内に位置させることができる。
【００３７】
その結果、この図８に示すように、例えば、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを同一の固定基板８０等に固着することで入出力一体型ファイバブロック８１として一体化することが可能となる。かかる一体化により、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを別体として扱う場合に比して、筐体５０への実装精度が大幅に向上し、光軸調整の簡易化をさらに図ることができる。
【００３８】
なお、コーナーミラー６３のトレランス（許容誤差）は非常に緩いため、筐体５０に対して嵌合による位置決め（固定）も可能である。また、コーナーミラー６３には、所要の２面に反射コーティングを施した三角プリズムを用いることも可能である。以上により、後述する空間光スイッチを組み立てる際の組立工数の削減も可能となる。
【００３９】
また、この場合、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０を固定する固定基板８０の熱膨張係数を小さくすることで、温度変動に対する固定基板８０の熱膨張量〔例えば図（ｂ）参照〕を低減することができる。したがって、例えば図９（ａ），図９（ｂ）に模式的に示すように、温度変動に起因するファイバ位置の変動を抑制してファイバ位置を安定させることができる。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）はいずれも入出力一体型ファイバブロックの模式的正面図である。
【００４０】
次に、入力コリメータ３０からの出射光の偏向について検討する。
入力コリメータ３０からの出射光の角度は前述したようにコリメートレンズ３２１の中心と光ファイバ３４の中心との位置関係によって決まる。これらの中心が一致している場合は、例えば図１０（ａ）に模式的に示すように０°方向にコリメート光が出射されるが、ズレが生じた場合は、例えば図１０（ｂ）に模式的に示すように、そのズレに応じてコリメート光の出射角度に傾き（偏向）が生じる。
【００４１】
かかる偏向の発生要因として、ファイバブロック３１とレンズアレイブロック３２の温度変動に伴う熱膨張量が異なることが挙げられる。そこで、例えば、ファイバブロック３１とレンズアレイブロック３２の熱膨張係数をほぼ同等の値にすれば、ファイバ中心とレンズ中心の位置関係を温度によらず一定にすることができ、コリメータ３０の出射光角度の温度変動を低減することが可能となる。したがって、熱変動に対し非常に安定なコリメータ３０、ひいては、入出力光学系を実現することができる。
【００４２】
ここで、レンズアレイブロック３２と同等の熱膨張係数をもつファイバブロック３１は、例えば図１１（ａ）に模式的に示すように、ファイバ径よりも大きな整列（アレイ配列）用のファイバ挿入孔３１２を設けた、レンズアレイブロック３２と同等の熱膨張係数をもつ部材（ブロック）３１３をインサート部材とし、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に模式的に示すように、その周囲及びファイバ挿入孔３１２の内周に樹脂（層）３１４を形成することで簡易に作成することができる。なお、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示す樹脂形成後のブロック３１３をファイバ挿入孔３１２の列に沿った平面で切断して示す模式図である。
【００４３】
具体的に、かかるファイバブロック（整列部材）３１は、例えば図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に模式的に示すような各工程により作成できる。
即ち、まず、図１２（ａ）に示すように、ファイバ径よりもやや大きめの孔３１２′をファイバ本数分空けたインサート部材(金属等で作成)３１３を樹脂成形用の金型（筐体）３１５に固定し、その状態で、ファイバ径と略同じ直径の整形用ピン３１７を上記ファイバ本数分有する金型３１６を、図１２（ｂ）に示すように、インサート部材３１３の各孔３１２′に挿入して固定する。
【００４４】
かかる状態で、図１２（ｃ）に示すように所定の樹脂剤を金型３１５に注入して固化した後、金型３１５，３１６を取り外すことにより、整形用ピン３１７の直径を直径とするファイバ挿入孔３１２及び周囲が樹脂で覆われた前記ファイバブロック３１〔図１１（ａ）〜図１１（ｃ）参照〕が作成される。ファイバブロック４１も、上記と同様の工程で作成できる。
【００４５】
なお、具体的に、レンズアレイブロック３２とインサート部材３１３に用いる材料の組み合わせとしては、例えば、溶融石英(熱膨張係数0.5×10-6 /℃)とインバー(熱膨張係数1×10-6 /℃)の組み合わせが考えられる。
（Ｂ）空間光スイッチの説明
次に、上述した光入出力光学系を用いた空間光結合デバイスとして空間光スイッチの構成について説明する。
【００４６】
図１３は一実施形態に係る空間光結合型の光スイッチの構成を模式的に示す斜視図で、この図１３に示す光スイッチ（以下、「空間光スイッチ」という）は、Ｌ字形状を有する筐体（Ｌ字型筐体）５０の水平面部５０Ｂの所定位置に、前述したように固定基板８０により入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを一体化した入出力一体型ファイバブロック８１が設けられるとともに、筐体５０の垂直面部５０Ｄ上の所定位置にコーナーミラー６３が設けられ、且つ、前記の水平面部５０Ｂと垂直面部５０Ｄとが交差する部分にティルトミラーアレイブロック９０が設けられた構造を有している。なお、ティルトミラーアレイブロック９０の斜面部９０Ａと水平面部５０Ｂ及び垂直面部５０Ｄとがなす角度は例えば４５°である。
【００４７】
ここで、ティルトミラーアレイブロック９０には、入力コリメータ３０に挿入される入力ファイバ３４の本数分の入力ティルトミラー９１（図１３中で白抜き丸印で示す）と、出力コリメータ４０に挿入される出力ファイバの合計本数分の出力ティルトミラー９２（図１３中で網がけ丸印で示す）とがそれぞれコリメートレンズ３２１の配列に応じてアレイ状に設けられており、入力コリメータ３０から出射されるビーム光を入力ティルトミラー９１でコーナーミラー６３へ反射させ、当該コーナーミラー６３による反射光を出力ティルトミラー９２でさらに出力コリメータ４０へ反射することで、例えば図１３中に矢印９３で示すような光路を辿ってビーム光が空間を伝送されるようになっている。
【００４８】
なお、上記の各ティルトミラー９１，９２としては、例えば、ＭＥＭＳ技術を応用して作製した公知のマイクロティルトミラーを用いることができる。このＭＥＭＳによるマイクロティルトミラーは、トーションバーにより支持され上面にミラーが形成された可動板をシリコン基板等に一体に設け、当該可動板を電磁力によりトーションバーを軸にして回動させることで、ミラーの振角を可変制御できるものである。
【００４９】
したがって、各ティルトミラー９１，９２のミラー振角を個々に制御することで、入力コリメータ３０（入力光ファイバ３４）と出力コリメータ４０（出力光ファイバ４４）との間の光路９３を任意に切り替えることができ、ティルトミラー数に応じた規模（図１３では１６チャンネル×１６チャンネル）の光クロスコネクトが可能な空間光スイッチが実現されることになる。
【００５０】
そして、本空間光スイッチでは、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０が入出力一体型ファイバブロック８１として一体化されているので、光学部品の実装が非常に容易で、前述したように光軸調整も簡易且つ高精度に行なうことが可能であり、さらに、その小型化も実現される。したがって、空間光スイッチの低コスト化を図ることが可能である。
【００５１】
なお、入出力一体型ファイバブロック８１，コーナーミラー６３及びティルトミラーアレイブロック９０の筐体５０上での配置は、例えば、図１４及び図１５に示すような配置にすることもできる。なお、図１４は空間光スイッチの模式的側面図、図１５は空間光スイッチの模式的斜視図である。
即ち、これらの図１４及び図１５に示すように、斜面部５０Ａ，５０Ｃと水平面部５０Ｂとを有する筐体５０に対して、一方の斜面部５０Ａに入出力一体型ファイバブロック８１を設置するとともに、他方の斜面部５０Ｃにコーナーミラー６３を設置し、且つ、水平面部５０Ｂにティルトミラーアレイブロック９０を設置するのである。なお、水平面部５０Ｂと斜面部５０Ａ，５０Ｃとがなす角度α，βはそれぞれ例えば４５°である。また、図１５においてティルトミラーアレイブロック９０の図示は省略している。
【００５２】
この際、入出力一体型ファイバブロック８１は、図６により前述した固定方法と同様にして固定する。即ち、図１５中に示すように、筐体５０上に設けられた固定部５１のガイド孔５１１と入出力一体型ファイバブロック８１に予め設けられたガイド孔３１１とが連通するよう入出力一体型ファイバブロック８１を固定部５１に位置合わせし、固定ピン７０をガイド孔３１１，５１１に通して固定するのである。ただし、この場合も、勿論、前述したような他の嵌合固定手法を適用することもできる。
【００５３】
また、コーナーミラー６３についても、例えば前述したような嵌合固定により設置する。
このような構造を採用することで、空間光スイッチの組立、即ち、入出力一体型ファイバブロック８１，コーナーミラー６３の実装（位置合わせ及び固定）と光軸調整とを簡易に行なうことができる。また、図１３により上述した空間光スイッチよりもさらに空間光スイッチの小型化を図ることができるとともに、この場合は、ティルトミラーアレイブロック９０を水平面部５０Ｂに設置しているので、各ティルトミラー９１，９２（可動板）に対して均等に重力がかかり、図１３に示す構造（ティルトミラー９１，９２の配置面に傾斜がある）に比して、可動板の振角制御が容易且つ正確に行なうことができる。
【００５４】
なお、空間光スイッチにおいては、入出力一体型ファイバブロック８１とコーナーミラー６３の位置関係（相対位置）が非常に重要であるので、これらの実装は、例えば図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、位置合わせ冶具５５を用いて行なうのが好ましい。なお、図１６（ｂ）は空間光スイッチの組立前の状態を示す上面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示す空間光スイッチの組立後の状態を示す側面図である。
【００５５】
ここで、上記の位置合わせ冶具（位置決め部材）５５は、筐体５０上においてコーナーミラー６３と入出力一体型ファイバブロック８１の双方の位置決め（位置合わせ）を一時に行なうためのもので、例えば図１６（ｂ）に示すように、コーナーミラー６３と入出力一体型ファイバブロック８１を実装すべき筐体５０上の位置関係に応じたＬ字形状を有している。
【００５６】
そして、その一方の面部５５Ａには、入出力一体型ファイバブロック８１（コリメータ３０，４０）に予め設けられたガイド孔３１１に対応して嵌合用のガイド孔５５１が複数箇所に設けられており、筐体５０の一方の斜面部５０Ａに接した状態で、位置決め手段としての入出力一体型ファイバブロック８１のガイド孔３１１と位置合わせ冶具５５のガイド孔５５１とが連通するように入出力一体型ファイバブロック８１を位置合わせ冶具５５に配置して、ピン７０をガイド孔３１１及び５５１に通すことにより、入出力一体型ファイバブロック８１を位置合わせ冶具５５に嵌合固定（仮固定）する。
【００５７】
これにより、位置合わせ冶具５５の他方の面部５５Ｂがコーナーミラー６３を配置すべき位置となるので、位置合わせ冶具５５の面部５５Ｂに接するようコーナーミラー６３を筐体５０の斜面部５０Ｃに配置（仮固定）すれば、入出力一体型ファイバブロック８１とコーナーミラー６３とが所定位置に正確に配置できることになる。
【００５８】
なお、上記の仮固定の後、入出力一体型ファイバブロック８１及びコーナーミラー６３を溶接等により筐体５０に固着してしまえば、上記のピン７０及び位置合わせ冶具５５は取り除かれる。
このように、コーナーミラー６３及び入出力一体型ファイバブロック８１を筐体５０に実装するに際して位置合わせ冶具５５を用いることで、コーナーミラー６３及び入出力一体型ファイバブロック８１の位置合わせを個別に行なう必要が無くなるので、より簡易且つ正確な実装が実現できる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができることはいうまでもない。
（Ｃ）付記
（付記１） 基板上に、
複数の入力光ファイバがアレイ状に接続される入力側のファイバブロックと、該入力側のファイバブロックに接続される該光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した入力側のレンズアレイブロックとを有する入力光学系と、
該入力側のレンズアレイブロックから出射される各光を受光する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した出力側のレンズアレイブロックと、複数の出力光ファイバがアレイ状に接続されるとともに、該出力レンズアレイブロックからの光を該出力光ファイバへ出力する出力側のファイバブロックとを有する出力光学系とをそなえるとともに、
該入力光学系及び該出力光学系の少なくとも一方において、光路を阻害することなく該レンズアレイブロックと該ファイバブロックとの間に該コリメートレンズの焦点距離及び該光路の距離に応じた距離を設けるスペーサが介装されていることを特徴とする、空間光結合型の入出力光学系。
【００６０】
（付記２） 該スペーサが、該焦点距離及び該光路の距離に応じた厚みを該光路方向に有し該光を透過する板状透明部材により構成されたことを特徴とする、付記１記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記３） 該板状透明部材が、該入力光ファイバ又は該出力光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、当該光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤により該レンズアレイブロック及び該ファイバブロックと接合されていることを特徴とする、付記２記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６１】
（付記４） 該板状透明部材が、互いの摺動により該光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成されたことを特徴とする、付記２又は付記３に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記５） 該スペーサが、該焦点距離及び該光路の距離に応じた厚みを該光路方向に有するとともに該コリメートレンズの配列に応じて該光路を避けるよう成形された板状部材により構成されたことを特徴とする、付記１記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６２】
（付記６） 該基板及び該ファイバブロックに、該ファイバブロックを該基板上の所定位置に固定するための位置決め手段が設けられていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記７） 該基板上に、該入力光学系から出射される光を所定方向にシフトして折り返す折り返しミラーがさらに設けられるとともに、
該入力光学系と該出力光学系とが、該入力光学系の該光の出射面と該折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化されていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６３】
（付記８） 該折り返しミラーが、該基板上の所定位置に嵌合固定されていることを特徴とする、付記７記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記９） 該入出力一体型ブロックに、該基板上において該折り返しミラーと該入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段が設けられたことを特徴とする、付記７記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６４】
（付記１０） 該ファイバブロックと該レンズアレイブロックがそれぞれ同等の熱膨張係数を有する材料を用いて構成されたことを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記１１） 該ファイバブロックが、
該配列に応じた複数の孔部を形成し該レンズアレイブロックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する金属製のインサート部材と、
該インサート部材を覆う樹脂材とで構成されたことを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６５】
（付記１２） 付記１〜１１のいずれか１項に記載の入出力光学系と、
該入力光学系と該出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえたことを特徴とする、空間光結合型の光スイッチ。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、次のような効果ないし利点が得られる。
(1)ファイバブロックとレンズアレイブロックとの間にスペーサを設けて、レンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離を設けて固定する構造なので、光軸方向の光軸調整が不要となり、同一平面内の２次元的な調整で光軸調整を行なうことができる。したがって、従来よりも高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現できる。
【００６７】
(2)上記のスペーサは、光路を阻害しないものであればよく、例えば、光を透過する板状透明部材や光路を避けるようその形状が成形された板状部材でよいが、透明部材を用いる場合には、光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、その光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤によりレンズアレイブロック及びファイバブロックと接合するのが好ましい。このようにすれば、接合面での光損失や光反射を低減することができる。
【００６８】
(3)また、上記の板状透明部材を、互いの摺動により光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成すれば、光路方向の厚み、即ち、光ファイバ−コリメートレンズ間の距離を簡易且つ高精度に調整することができる。
(4)ファイバブロックを基板上の所定位置に固定するための位置決め手段を設けることにより、ファイバブロックを基板上の所定位置に簡易且つ高精度に位置決めして固定することができる。
【００６９】
(5)入力光学系と出力光学系とを、入力光学系の光の出射面と折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化することにより、入力光学系及び出力光学系の位置合わせを個別に行なう必要が無くなるので、さらに簡易且つ高精度な入力光学系及び出力光学系の実装が可能となる。
【００７０】
(6)折り返しミラーは、基板上の所定位置に嵌合固定されていてもよく、このようにすれば、さらに入出力光学系の簡易な実装が可能となる。
(7)入出力一体型ブロックに、基板上において折り返しミラーと入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段が設けることにより、折り返しミラーと入出力一体型ブロックの位置決めを個別に行なう必要が無くなるので、さらに簡易且つ高精度に、折り返しミラーと入出力一体型ブロックの位置合わせを行なって固定することができる。
【００７１】
(8)ファイバブロックとレンズアレイブロックを、それぞれ同等の熱膨張係数を有する材料を用いて構成することにより、熱膨張率の違いによるファイバブロックとレンズアレイブロックの温度変化による相対位置のズレを抑制して、ファイバ中心とレンズ中心の位置関係を温度によらず一定にすることができるので、入力光学系の出射光角度の温度変動を低減することが可能となる。したがって、熱変動に対し非常に安定な入出力光学系を実現することができる。
【００７２】
(9)ファイバブロックを、光ファイバの配列に応じた複数の孔部を形成しレンズアレイブロックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する金属製のインサート部材と、このインサート部材を覆う樹脂材とで構成することにより、レンズアレイブロックと同等の熱膨張係数を有するファイバブロックを簡易に作成することができる。
【００７３】
(10)上述したいずれかの構造を有する入出力光学系と、入力光学系と出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえることで、組立が簡易で、しかも、光軸調整が簡易且つ高精度に行なえる空間光結合型の光スイッチを実現でき、かかる光スイッチの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態としての空間光結合型の入出力光学系の構成を模式的に示す図である。
【図２】 本実施形態の入出力光学系に用いるスペーサの一例を示す模式図で、（ａ）はコの字型スペーサ、（ｂ）は透明スペーサを示す模式図である。
【図３】 本実施形態の入出力光学系における光軸調整の動作原理を説明するための模式図である。
【図４】 （ａ）〜（ｃ）はいずれも図２（ｂ）に示すスペーサの変形例を示す図である。
【図５】 本実施形態に係る接着剤屈折率と反射戻り光との関係を示す図である。
【図６】 本実施形態の入出力光学系におけるファイバブロックと固定部との固定方法を説明するための模式図である。
【図７】 本実施形態の入力光学系と出力光学系との配置の変形例を示す模式図である。
【図８】 本実施形態の入力光学系と出力光学系とを一体化した場合の入出力光学系の構造を示す模式図である。
【図９】 （ａ）及び（ｂ）はいずれも本実施形態の入出力一体型ファイバブロックの模式的正面図である。
【図１０】 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態の入力光学系から出射される光の偏向を説明するための模式図である。
【図１１】 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のファイバブロックの構造を説明するための模式図である。
【図１２】 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のファイバブロックの製造工程を説明するための模式図である。
【図１３】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの構成を示す模式的斜視図である。
【図１４】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの変形例を示す模式的側面図である。
【図１５】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの変形例を示す模式的斜視図である。
【図１６】 図１４及び図１５に示す空間光結合型の光スイッチにおける位置合わせ冶具を用いたコーナーミラー及び入出力一体型ファイバブロックの位置合わせ実装を説明するための模式図で、（ａ）は光スイッチの組立前の状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）に示す光スイッチの組立後の状態を示す側面図である。
【図１７】 従来の入出力光学系の３次元実装構造の一例を模式的に示す図である。
【図１８】 （ａ）は従来の光伝送ユニットの正面図、（ｂ）は従来の光伝送ユニットの横断平面図である。
【符号の説明】
３０ 入力光学系（入力コリメータ）
３１ 入力側のファイバブロック
３１１ ガイド孔（位置決め手段）
３１２ ファイバ挿入孔
３１３ インサート部材
３１４ 樹脂（層）
３１５，３１６ 金型
３２ 入力側のレンズアレイブロック
３２１ コリメートレンズ
３３ スペーサ
３３１，３３２ 透明板
３４ 入力光ファイバ
４０ 出力光学系（出力コリメータ）
４１ 出力側のファイバブロック
４２ 出力側のレンズアレイブロック
４３ スペーサ
４４ 出力光ファイバ
５０ 筐体（基板）
５０Ａ，５０Ｃ 斜面部
５０Ｂ 水平面部
５０Ｄ 垂直面部
５１１ ガイド孔（位置決め手段）
５５ 位置合わせ冶具（位置決め部材）
５５Ａ，５５Ｂ 面部
５５１ ガイド孔
６０，６１ ミラー
６３ コーナーミラー（折り返しミラー）
７０ 仮固定ピン
８０ 固定基板
８１ 入出力一体型ファイバブロック
９０ ティルトミラーアレイブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の幹線系の光信号の高速化に伴い、光クロスコネクト装置等の光スイッチ機能においても１０Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）を超える高速の光信号を取り扱う必要が生じている。また、波長多重数の増加（現在では数千チャンネルにもおよぶ）により、必要とされる光スイッチング規模も大規模なものと成りつつある。
【０００３】
このような背景の元、光スイッチの大規模化を実現する技術として、近年、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical system)を応用したマイクロティルトミラーアレイを用いた空間光結合型の光スイッチの開発が進められている。例えば、論文「D.T. Neilson et al., “Fully provisioned 112×112 micro-mechanical optical crossconnect with 35.8T b/s demonstrated capacity,”Optical Fiber Communications Conference (OFC 2000), Postdeadline paper PD-12, March 2000.」や、国際公開公報ＷＯ 00/20899等で提案されている光スイッチがある。なお、ＭＥＭＳによるマイクロティルトミラーに関しては、例えば、米国特許6,044,705号等により提案されている技術が知られている。
【０００４】
ここで、ミラーを用いる空間結合系の光スイッチでは、（入力側）光ファイバで伝播されてきた信号光を平行ビームとして空間に出力し、マイクロティルトミラーを用いたスイッチング等の処理を行なった後、（出力側）光ファイバへ再入力する入出力光学系が重要となる。このため、大規模光スイッチの製品化に向けて、高精度で安定な入出力光学系を簡易に製作する技術が求められている。
【０００５】
以下、従来の入出力光学系について説明する。
図１７は従来の入出力光学系の３次元実装構造の一例を模式的に示す図で、この図１７に示す入出力光学系は、所定の基板１００上に、コリメータレンズ２０１とファイバブロック２０２とを組み合わせて成る光学系（光伝送ユニット）２００を入力側と出力側とで１組有する（以下、入力側の光学系２００を入力光学系２００ａ、出力側の光学系２００を出力光学系２００ｂとそれぞれ表記することがある）とともに、基板１００上にボルト等で取り付けられ且つ各光学系２００ａ，２００ｂがそれぞれボルト等で取り付けられる取付部材３００ａ，３００ｂを有して構成されている。なお、この図１７において光スイッチ機構の図示は省略している。また、上記のファイバブロック２０２とは、複数の光ファイバをアレイ状に収容するブロックである。
【０００６】
そして、このような構造を有する入出力光学系では、入力光学系２００ａの光出射面と出力光学系２００ｂの光入射面（各光学系２００間の光軸）を正確に一致させるために、図１７中に矢印で示すように、各光学系２００及び取付部材３００ａ，３００ｂの実装位置や向き（角度）を個々に調整することで、３次元方向の光軸調整が行なわれる。
【０００７】
しかしながら、このような３次元方向の光軸調整では、一つの部材を調整するのに、縦，横，光軸方向，光軸中心の回転，縦中心の回転，横中心の回転の６軸の調整が必要であるため、組立に非常に多数の工数を要する。例えば、特開平８−２２０４０５号公報にも記載されているように、取付部材３００ａ，３００ｂ及び各光学系２００をボルトで固定した後、光軸の検出を行ない、光軸が一致していなければ、ボルトを一旦緩めて再度光学系２００及び取付部材３００ａ，３００ｂの実装位置や角度を調整するという作業を繰り返す必要があるので、光軸調整に大変な手間がかかってしまう。このため、製造歩留まり向上も見込めないため、製品のコストアップの大きな要因となる。
【０００８】
そこで、上記特開平８−２２０４０５号公報では、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すような光伝送ユニット２が提案されている。なお、図１８（ａ）は光伝送ユニット２の正面図、図１８（ｂ）は光伝送ユニット２の横断平面図である。
この光伝送ユニット２では、本体フレーム１１に対して、３箇所に取り付けられた取付ネジ１９とバネ（圧縮コイルバネ）２０を用い、各取付ネジ１９の締め付け量を個々に調整することで、出射光ビーム（発光素子５からの光をコリメータレンズ３でコリメートした平行ビーム）の角度が調整できるようになっている。
【０００９】
なお、これらの図１８（ａ）及び図１８（ｂ）において、４は偏光ビームスプリッタ、５は発光素子、６は受光素子、７は光軸、１１は本体フレーム、９は本体フレーム１１の前面枠、９ａは前面枠９の装着穴、９ｂはネジ穴、１４は装着穴９ａに角度変位可能に挿通された筒状部、１６はフランジ、１５はフランジ１６の外周に１２０°間隔で形成され取付ネジ１９の挿通される取付穴、１７は筒体、１８は筒体１７に偏光ビームスプリッタ，発光素子５及び受光素子６を装着した素子ユニット、１９ａは取付ネジ１９の頭部をそれぞれ示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公知技術では、図１７に示すものに比べれば光軸調整が容易になるものの、バネ２０を用いているため固定が不安定であり、光軸に予期せねズレが生じやすい。また、バネ２０の弾性係数の経年変化によっても光軸にずれが生じてしまう。したがって、光軸調整の精度面及び信頼性（安定性）という観点からは不十分である。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現することのできる、ファイバブロックの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、複数の光ファイバをアレイ状に接続可能な複数のファイバ挿入孔を有するインサート部材に金属を用い、前記ファイバ挿入孔の内周が所定の樹脂で層状に形成されたファイバブロックの製造方法であって、前記光ファイバの径より大きい径を有する前記ファイバ挿入孔を前記アレイ状に有する前記インサート部材を固定し、前記光ファイバの径と略同じ径を有する整形用ピンを前記固定された前記インサート部材の前記ファイバ挿入孔にそれぞれ挿入し、前記整形用ピンが挿入された前記ファイバ挿入孔に前記所定の樹脂を注入して固化した後、前記整形用ピンを取り外す、工程を有するファイバブロックの製造方法を用いることができる。
ここで、前記整形用ピンは、整形用の金型に前記アレイ状に固定されるようにしてもよい。
また、前記ファイバブロックのインサート部材の熱膨張係数が、前記ファイバブロックに接続されうる前記複数の光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズを前記アレイ状に配列した、レンズアレイブロックの熱膨張係数と略同じであってもよい。
さらに、本発明に関連する技術の空間光結合型の入出力光学系は、基板上に、複数の入力光ファイバがアレイ状に接続される入力側のファイバブロックと、該入力側のファイバブロックに接続される該光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した入力側のレンズアレイブロックとを有する入力光学系と、該入力側のレンズアレイブロックから出射される各光を受光する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した出力側のレンズアレイブロックと、複数の出力光ファイバがアレイ状に接続されるとともに、該出力レンズアレイブロックからの光を該出力光ファイバへ出力する出力側のファイバブロックとを有する出力光学系とをそなえるとともに、該入力光学系及び該出力光学系の少なくとも一方において、光路を阻害することなく該レンズアレイブロックと該ファイバブロックとの間に該コリメートレンズの焦点距離に応じた距離を設けるスペーサが介装されていることを特徴としている。
【００１３】
かかる構成により、本発明に関連する技術の入出力光学系では、上記のスペーサにより、光路を阻害することなくレンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離が設けられるので、光軸方向の調整が不要となり、同一平面内の２次元的な位置調整で光軸調整が済むことになる。
ここで、上記のスペーサは、例えば、該焦点距離に応じた厚みを該光路方向に有し該光を透過する板状透明部材により構成するのが好ましく、この場合、該板状透明部材は、該入力光ファイバ又は該出力光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、当該光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤により該レンズアレイブロック及び該ファイバブロックと接合されていることが好ましい。このようにすれば、光路が阻害されることはなく、しかも、接着部分での光の反射量を低減することが可能となる。
【００１４】
さらに、上記の板状透明部材は、互いの摺動により該光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成されていてもよい。このようにすれば、各透明板の摺動により光路方向の調整（光路距離調整）を簡易且つ高精度に行なうことが可能となる。
なお、上記のスペーサは、上記の焦点距離に応じた厚みを光路方向に有するとともに該コリメートレンズの配列に応じて該光路を避けるよう成形された板状部材により構成してもよい。このようにしても、光軸方向の調整（光路距離調整）が不要となり、同一平面内での２次元的な光軸調整で済む。
【００１５】
また、上記の基板及びファイバブロックには、該ファイバブロックを該基板上の所定位置に固定するための位置決め手段を設けてもよい。
さらに、上記の基板上には、該入力光学系から出射される光を所定方向にシフトして折り返す折り返しミラーを設けてもよく、この場合、該入力光学系と該出力光学系とを、該入力光学系の該光の出射面と該折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化することができる。このようにすれば、該入力光学系及び該出力光学系の位置合わせを個別に行なう必要が無くなる。
【００１６】
なお、上記の折り返しミラーは、基板上の所定位置で嵌合固定されていてもよい。このようにすれば、折り返しミラーの位置合わせ（固定）をも簡易に行なうことが可能となる。また、上記入出力一体型ブロックには、基板上において上記の折り返しミラーと入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段を設けてもよい。このようにすれば、折り返しミラー及び入出力一体型ブロックの位置合わせを個別に行なう必要が無くなる。
【００１７】
また、本発明に関連する技術の空間光スイッチは、上述した入出力光学系と、上記の入力光学系と出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえたことを特徴としている。これにより、本発明に関連する技術の空間光スイッチにおいても、上記のスペーサにより、光路を阻害することなくレンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離が設けられるので、光軸方向の調整（光路距離調整）が不要となり、２次元的な光軸調整で済むことになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）空間光結合型の入出力光学系の説明
図１は一実施形態としての空間光結合型の入出力光学系の構成を模式的に示す図で、この図１に示す入出力光学系は、筐体（基板）５０と、入力光学系３０及び出力光学系４０とをそなえて構成されており、筐体５０上で入力光学系３０の光の出射面と出力光学系４０の入射面とが対向して設けられることにより、入力光学系３０から出射される光が空間を伝搬して出力光学系４０で受光されるようになっている。
【００１９】
このため、入力光学系（入力コリメータ）３０には、複数の光ファイバ（入力光ファイバ）３４がアレイ状に接続される入力ファイバブロック３１と、各入力光ファイバ３４を通じて入力される光をコリメートして出射するための複数のコリメートレンズ３２１が入力光ファイバ３４の配列に合わせてアレイ状に配列されたレンズアレイブロック３２とが設けられるとともに、本実施形態では、これらのブロック３１，３２間にスペーサ３３が介装されている。
【００２０】
同様に、出力光学系（出力コリメータ）４０にも、複数の光ファイバ（出力光ファイバ）４４がアレイ状に接続される出力ファイバブロック４１と、入力光学系３０から出射された光（以下、ビーム光又はコリメート光ということがある）を受光して出力ファイバブロック４１に接続された出力光ファイバ４４へ出射するための複数のコリメートレンズ３２１が出力光ファイバ４４の配列に合わせてアレイ状に配列されたレンズアレイブロック４２とが設けられるとともに、これらのブロック４１，４２間にスペーサ４３が介装されている。
【００２１】
上記のスペーサ３３（４３）は、図１中に示すように、入力光学系３０と出力光学系４０との間の光軸方向に所定の厚みを有しており、接着剤等でファイバブロック３１（４１）及びレンズアレイブロック３２（４２）に接合されている。ここで、ビーム光をレンズアレイブロック３２（４２）でコリメートする関係上、コリメートレンズ３２１の焦点距離とビーム光の伝搬距離とによって決まるファイバ−レンズ間隔に高い精度が要求される。そこで、スペーサ３３（４３）は、高精度に研磨する等してその厚みを調整する。また、各光学系３０，４０間（ファイバブロック３１，４１間）の光路を阻害しないようにする必要があるので、スペーサ３３（４３）には、例えば図２（ａ），図２（ｂ）に模式的に示すように、コの字形状を有するコの字型ブロック（コの字型スペーサ；コリメートレンズ３２１の配列に応じて光路を避けるよう成形された板状部材）や、ビーム光を透過する透明な板（透明スペーサ；板状透明部材）を適用する。
【００２２】
このように、スペーサ３３（４３）により、レンズアレイブロック３２（４２）とファイバブロック３１（４１）との間隔をレンズアレイブロック３２（４２）に用いるコリメートレンズ３２１の焦点距離から計算される距離だけ離して固定する構造とすることで、光軸方向の間隔がスペーサ３３（４３）の厚みによって決まるため、光軸方向の位置調整が不要となる。
【００２３】
ここで、ファイバ出射光（又は入射光）とコリメート光との間には下記式に示す関係がある。これは、光ファイバ３４（４４）とコリメートレンズ３２１の相対位置を変えることによって出射光の位置及び角度を変えられることを意味する。つまり、例えば図３に模式的に示すように、コリメートレンズ３２１〔レンズアレイブロック３２（４２）〕の位置を同一平面内で動かすだけでファイバ出射光の出射位置及び出射角度を（微）調整できることになる。
【００２４】
【数１】
rin：ファイバ出射光の位置， r ’in：ファイバ出射光の角度
rout：コリメート光の出射位置， rout：コリメート光の角度
ｆ：コリメートレンズの焦点距離
したがって、例えば、ファイバブロック３１（４１）への固定前に、レンズアレイブロック３２（４２）とスペーサ３３（４３）とを一体として、ファイバブロック３１（４１）に押し付けながら動かす、つまり、コリメートレンズ３２１を同一平面内において２次元方向に動かす（上下左右に動かす、あるいは、回転させる）だけで、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０との間のビーム光の光軸調整が可能となる。その結果、高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現することができる。
【００２６】
なお、上述した例では、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０の双方にスペーサ３３（４３）を設けているが、光路方向の調整を省くという意味では、少なくともいずれか一方に設けるだけでもよい。
また、このスペーサ３３（４３）は、所望の厚みになるまで研磨することで高精度化を図ることができるが、より低コスト化を目指す方法として、例えば図４（ｂ）に模式的に示すように、クサビ状の２つの透明板（以下、クサビ板という）３３１，３３２を組み合わせて構成することもできる。ここで、この図４はスペーサ３３（４３）を例えば図２（ｂ）における矢印Ａの方向からみたときの側面図である。
【００２７】
この場合、コリメートレンズ３２１の焦点距離に対応する厚みになるよう、図４（ａ），図４（ｃ）に模式的に示すように、クサビ板３３１，３３２を摺動してこれらの相対位置を上下方向（矢印方向）に（微）調整してスペーサ３３（４３）の厚みを調整することで、ファイバブロック３１（４１）とレンズアレイブロック３２（４２）との間の間隔調整を隙間無く行なうことができる。
【００２８】
実際の調整は、例えば、各クサビ板３３１，３３２の一方をファイバブロック３１（４１）に透明接着剤等で固着するとともに、他方をレンズアレイブロック３２（４２）に透明接着剤等で固着してレンズアレイブロック３２（４２）と一体化した状態で、レンズアレイブロック３２（４２）をファイバブロック３１（４１）に固着したクサビ板に押し付けながらレンズアレイブロック３２（４２）を移動させることで行なうことができる。
【００２９】
この際のクサビ板３３１，３３２の移動量は、例えば、クサビ板３３１，３３２の傾斜から２枚のクサビ板３３１，３３２の相対位置を計算したり、厚み計でスペーサ３３（４３）の厚みを計測しながら各クサビ板３３１，３３２を移動させたりすることで決定できる。調整後は、各クサビ板３３１，３３２を接着剤等で固着する。
【００３０】
なお、上述のごとく透明スペーサ３３（４３）を透明接着剤等でファイバブロック３１（４１）に貼り付ける場合、その境界面で光反射が生じうる。この光反射は、適用部材と接着剤の屈折率差により決まる。そこで、スペーサ３３（４３），コリメートレンズ３２１及び接着剤の屈折率を光ファイバ３４（４４）と合わせることで境界面での光反射量の低減、即ち、ビーム光の反射戻り光による減衰量（損失量）の低減が可能となる。
【００３１】
例えば、光ファイバ３４（４４）の伝送光の中心波長が１．３μｍ程度でその屈折率が１．４５２と仮定すると、図５に示すように、透明スペーサ３３（４３），コリメートレンズ３２１（溶融石英等）及び透明接着剤の屈折率をそれぞれ１．４４７程度とすれば、反射戻り光を効果的に低減することが可能である。
なお、コの字スペーサ３３（４３）〔図２（ａ）参照〕を用いる場合には、ファイバブロック３１（４１）とレンズアレイブロック３２（４２）との間に空間が生じ屈折率差が生じるため、例えば、ファイバブロック３１（４１）の端面にＡＲ（Anti-Reflection）コートを施す、もしくは、ＡＲコート済みの透明板を貼り付けて、反射戻り光の発生を防止するのが望ましい。
【００３２】
以上のように、本実施形態の入出力光学系では、レンズアレイブロック３２（４２）を同一平面内で上下左右等に移動することで光軸調整を行なうが、レンズアレイブロック３２の移動量が許容範囲を超えると、ビーム光がコリメートレンズ３２１からはみ出すことになり過剰損失が発生する。この過剰損失を低減するために、コリメートレンズ３２１で補正可能な範囲内にファイバブロック３１（４１）の実装位置を収める必要があるので、ファイバブロック３１（４１）自体の実装精度を向上する必要がある。
【００３３】
そこで、例えば図６に模式的に示すように、筐体５０側の固定部５１に勘合固定用のガイド孔５１１を複数箇所に設けるとともに、ファイバブロック３１（４１）にも、これらのガイド孔５１１に対応してガイド孔３１１を複数箇所に形成しておき、これらのガイド孔３１１，５１１（位置決め手段）にそれぞれ仮固定ピン（以下、単に「ピン」という）７０を通すことで、ファイバブロック３１（４１）を固定部５１に固定する構造とする。これにより、ファイバブロック３１（４１）を筐体５０の所定位置に簡易且つ高精度に位置決めして固定（仮固定）することが可能となる。なお、ピン７０は、溶接等でファイバブロック３１を固定部５１に固着させた後、取り除かれる。
【００３４】
ここで、ファイバブロック３１（４１）には、図６中に示すように、光ファイバ接続（挿入）用の孔（以下、「ファイバ挿入孔」という）３１２を高精度に形成した整列部材を用いるが、この整列部材に、ファイバ挿入孔３１２を形成する際に上記の実装用のガイド孔３１１も一緒に形成すれば、ファイバ挿入孔３１２とガイド孔３１１とをそれぞれ高精度に実現できる。
【００３５】
なお、上述した嵌合固定は、上述した手法には限られない。例えば、固定部５１の複数箇所に凸部を設けるとともに、ファイバブロック３１（４１）に、これらの凸部とそれぞれ嵌合される凹部を複数箇所に形成したり、これとは逆に、固定部５１に複数の凸部、ファイバブロック３１（４１）に複数の凹部を形成しておき、上記のピン７０を用いることなくこれらの凸部及び凹部を介して嵌合固定する構造にしてもよい。
【００３６】
また、ファイバブロック３１（４１）の光ファイバ挿入用の孔３１２の周囲に沿って延在する凸部又は凹部を設け、この凸部又は凹部と嵌合される凹部又は凸部を固定部５１に設けておき、これらの凸部及び凹部を介して、ファイバブロック３１（４１）と固定部５１とを嵌合固定する構造にすることも可能である。
ところで、上述した入力コリメータ３０と出力コリメータ４０との間に、例えば図７に模式的に示すように、ミラー６０，６１等の光路を変更するデバイスを設ければ、それに応じて、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０の配置も変わる。したがって、例えば図８の模式的上面図に示すような位置関係で、入力コリメータ３０から出射されるビーム光を所定方向にシフトして折り返すコーナーミラー（Ｖ字型ミラー；折り返しミラー）６３と、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０とを筐体５０（図８では不図示）上に配置すれば、入力コリメータ３０のビーム光の出射面とコーナーミラー６３で折り返されてくるビーム光の出力コリメータ４０への入射面とを同一面内に位置させることができる。
【００３７】
その結果、この図８に示すように、例えば、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを同一の固定基板８０等に固着することで入出力一体型ファイバブロック８１として一体化することが可能となる。かかる一体化により、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを別体として扱う場合に比して、筐体５０への実装精度が大幅に向上し、光軸調整の簡易化をさらに図ることができる。
【００３８】
なお、コーナーミラー６３のトレランス（許容誤差）は非常に緩いため、筐体５０に対して嵌合による位置決め（固定）も可能である。また、コーナーミラー６３には、所要の２面に反射コーティングを施した三角プリズムを用いることも可能である。以上により、後述する空間光スイッチを組み立てる際の組立工数の削減も可能となる。
【００３９】
また、この場合、入力コリメータ３０と出力コリメータ４０を固定する固定基板８０の熱膨張係数を小さくすることで、温度変動に対する固定基板８０の熱膨張量〔例えば図（ｂ）参照〕を低減することができる。したがって、例えば図９（ａ），図９（ｂ）に模式的に示すように、温度変動に起因するファイバ位置の変動を抑制してファイバ位置を安定させることができる。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）はいずれも入出力一体型ファイバブロックの模式的正面図である。
【００４０】
次に、入力コリメータ３０からの出射光の偏向について検討する。
入力コリメータ３０からの出射光の角度は前述したようにコリメートレンズ３２１の中心と光ファイバ３４の中心との位置関係によって決まる。これらの中心が一致している場合は、例えば図１０（ａ）に模式的に示すように０°方向にコリメート光が出射されるが、ズレが生じた場合は、例えば図１０（ｂ）に模式的に示すように、そのズレに応じてコリメート光の出射角度に傾き（偏向）が生じる。
【００４１】
かかる偏向の発生要因として、ファイバブロック３１とレンズアレイブロック３２の温度変動に伴う熱膨張量が異なることが挙げられる。そこで、例えば、ファイバブロック３１とレンズアレイブロック３２の熱膨張係数をほぼ同等の値にすれば、ファイバ中心とレンズ中心の位置関係を温度によらず一定にすることができ、コリメータ３０の出射光角度の温度変動を低減することが可能となる。したがって、熱変動に対し非常に安定なコリメータ３０、ひいては、入出力光学系を実現することができる。
【００４２】
ここで、レンズアレイブロック３２と同等の熱膨張係数をもつファイバブロック３１は、例えば図１１（ａ）に模式的に示すように、ファイバ径よりも大きな整列（アレイ配列）用のファイバ挿入孔３１２を設けた、レンズアレイブロック３２と同等の熱膨張係数をもつ部材（ブロック）３１３をインサート部材とし、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に模式的に示すように、その周囲及びファイバ挿入孔３１２の内周に樹脂（層）３１４を形成することで簡易に作成することができる。なお、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示す樹脂形成後のブロック３１３をファイバ挿入孔３１２の列に沿った平面で切断して示す模式図である。
【００４３】
具体的に、かかるファイバブロック（整列部材）３１は、例えば図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に模式的に示すような各工程により作成できる。
即ち、まず、図１２（ａ）に示すように、ファイバ径よりもやや大きめの孔３１２′をファイバ本数分空けたインサート部材(金属等で作成)３１３を樹脂成形用の金型（筐体）３１５に固定し、その状態で、ファイバ径と略同じ直径の整形用ピン３１７を上記ファイバ本数分有する金型３１６を、図１２（ｂ）に示すように、インサート部材３１３の各孔３１２′に挿入して固定する。
【００４４】
かかる状態で、図１２（ｃ）に示すように所定の樹脂剤を金型３１５に注入して固化した後、金型３１５，３１６を取り外すことにより、整形用ピン３１７の直径を直径とするファイバ挿入孔３１２及び周囲が樹脂で覆われた前記ファイバブロック３１〔図１１（ａ）〜図１１（ｃ）参照〕が作成される。ファイバブロック４１も、上記と同様の工程で作成できる。
【００４５】
なお、具体的に、レンズアレイブロック３２とインサート部材３１３に用いる材料の組み合わせとしては、例えば、溶融石英(熱膨張係数0.5×10-6 /℃)とインバー(熱膨張係数1×10-6 /℃)の組み合わせが考えられる。
（Ｂ）空間光スイッチの説明
次に、上述した光入出力光学系を用いた空間光結合デバイスとして空間光スイッチの構成について説明する。
【００４６】
図１３は一実施形態に係る空間光結合型の光スイッチの構成を模式的に示す斜視図で、この図１３に示す光スイッチ（以下、「空間光スイッチ」という）は、Ｌ字形状を有する筐体（Ｌ字型筐体）５０の水平面部５０Ｂの所定位置に、前述したように固定基板８０により入力コリメータ３０と出力コリメータ４０とを一体化した入出力一体型ファイバブロック８１が設けられるとともに、筐体５０の垂直面部５０Ｄ上の所定位置にコーナーミラー６３が設けられ、且つ、前記の水平面部５０Ｂと垂直面部５０Ｄとが交差する部分にティルトミラーアレイブロック９０が設けられた構造を有している。なお、ティルトミラーアレイブロック９０の斜面部９０Ａと水平面部５０Ｂ及び垂直面部５０Ｄとがなす角度は例えば４５°である。
【００４７】
ここで、ティルトミラーアレイブロック９０には、入力コリメータ３０に挿入される入力ファイバ３４の本数分の入力ティルトミラー９１（図１３中で白抜き丸印で示す）と、出力コリメータ４０に挿入される出力ファイバの合計本数分の出力ティルトミラー９２（図１３中で網がけ丸印で示す）とがそれぞれコリメートレンズ３２１の配列に応じてアレイ状に設けられており、入力コリメータ３０から出射されるビーム光を入力ティルトミラー９１でコーナーミラー６３へ反射させ、当該コーナーミラー６３による反射光を出力ティルトミラー９２でさらに出力コリメータ４０へ反射することで、例えば図１３中に矢印９３で示すような光路を辿ってビーム光が空間を伝送されるようになっている。
【００４８】
なお、上記の各ティルトミラー９１，９２としては、例えば、ＭＥＭＳ技術を応用して作製した公知のマイクロティルトミラーを用いることができる。このＭＥＭＳによるマイクロティルトミラーは、トーションバーにより支持され上面にミラーが形成された可動板をシリコン基板等に一体に設け、当該可動板を電磁力によりトーションバーを軸にして回動させることで、ミラーの振角を可変制御できるものである。
【００４９】
したがって、各ティルトミラー９１，９２のミラー振角を個々に制御することで、入力コリメータ３０（入力光ファイバ３４）と出力コリメータ４０（出力光ファイバ４４）との間の光路９３を任意に切り替えることができ、ティルトミラー数に応じた規模（図１３では１６チャンネル×１６チャンネル）の光クロスコネクトが可能な空間光スイッチが実現されることになる。
【００５０】
そして、本空間光スイッチでは、入力コリメータ３０及び出力コリメータ４０が入出力一体型ファイバブロック８１として一体化されているので、光学部品の実装が非常に容易で、前述したように光軸調整も簡易且つ高精度に行なうことが可能であり、さらに、その小型化も実現される。したがって、空間光スイッチの低コスト化を図ることが可能である。
【００５１】
なお、入出力一体型ファイバブロック８１，コーナーミラー６３及びティルトミラーアレイブロック９０の筐体５０上での配置は、例えば、図１４及び図１５に示すような配置にすることもできる。なお、図１４は空間光スイッチの模式的側面図、図１５は空間光スイッチの模式的斜視図である。
即ち、これらの図１４及び図１５に示すように、斜面部５０Ａ，５０Ｃと水平面部５０Ｂとを有する筐体５０に対して、一方の斜面部５０Ａに入出力一体型ファイバブロック８１を設置するとともに、他方の斜面部５０Ｃにコーナーミラー６３を設置し、且つ、水平面部５０Ｂにティルトミラーアレイブロック９０を設置するのである。なお、水平面部５０Ｂと斜面部５０Ａ，５０Ｃとがなす角度α，βはそれぞれ例えば４５°である。また、図１５においてティルトミラーアレイブロック９０の図示は省略している。
【００５２】
この際、入出力一体型ファイバブロック８１は、図６により前述した固定方法と同様にして固定する。即ち、図１５中に示すように、筐体５０上に設けられた固定部５１のガイド孔５１１と入出力一体型ファイバブロック８１に予め設けられたガイド孔３１１とが連通するよう入出力一体型ファイバブロック８１を固定部５１に位置合わせし、固定ピン７０をガイド孔３１１，５１１に通して固定するのである。ただし、この場合も、勿論、前述したような他の嵌合固定手法を適用することもできる。
【００５３】
また、コーナーミラー６３についても、例えば前述したような嵌合固定により設置する。
このような構造を採用することで、空間光スイッチの組立、即ち、入出力一体型ファイバブロック８１，コーナーミラー６３の実装（位置合わせ及び固定）と光軸調整とを簡易に行なうことができる。また、図１３により上述した空間光スイッチよりもさらに空間光スイッチの小型化を図ることができるとともに、この場合は、ティルトミラーアレイブロック９０を水平面部５０Ｂに設置しているので、各ティルトミラー９１，９２（可動板）に対して均等に重力がかかり、図１３に示す構造（ティルトミラー９１，９２の配置面に傾斜がある）に比して、可動板の振角制御が容易且つ正確に行なうことができる。
【００５４】
なお、空間光スイッチにおいては、入出力一体型ファイバブロック８１とコーナーミラー６３の位置関係（相対位置）が非常に重要であるので、これらの実装は、例えば図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、位置合わせ冶具５５を用いて行なうのが好ましい。なお、図１６（ｂ）は空間光スイッチの組立前の状態を示す上面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示す空間光スイッチの組立後の状態を示す側面図である。
【００５５】
ここで、上記の位置合わせ冶具（位置決め部材）５５は、筐体５０上においてコーナーミラー６３と入出力一体型ファイバブロック８１の双方の位置決め（位置合わせ）を一時に行なうためのもので、例えば図１６（ｂ）に示すように、コーナーミラー６３と入出力一体型ファイバブロック８１を実装すべき筐体５０上の位置関係に応じたＬ字形状を有している。
【００５６】
そして、その一方の面部５５Ａには、入出力一体型ファイバブロック８１（コリメータ３０，４０）に予め設けられたガイド孔３１１に対応して嵌合用のガイド孔５５１が複数箇所に設けられており、筐体５０の一方の斜面部５０Ａに接した状態で、位置決め手段としての入出力一体型ファイバブロック８１のガイド孔３１１と位置合わせ冶具５５のガイド孔５５１とが連通するように入出力一体型ファイバブロック８１を位置合わせ冶具５５に配置して、ピン７０をガイド孔３１１及び５５１に通すことにより、入出力一体型ファイバブロック８１を位置合わせ冶具５５に嵌合固定（仮固定）する。
【００５７】
これにより、位置合わせ冶具５５の他方の面部５５Ｂがコーナーミラー６３を配置すべき位置となるので、位置合わせ冶具５５の面部５５Ｂに接するようコーナーミラー６３を筐体５０の斜面部５０Ｃに配置（仮固定）すれば、入出力一体型ファイバブロック８１とコーナーミラー６３とが所定位置に正確に配置できることになる。
【００５８】
なお、上記の仮固定の後、入出力一体型ファイバブロック８１及びコーナーミラー６３を溶接等により筐体５０に固着してしまえば、上記のピン７０及び位置合わせ冶具５５は取り除かれる。
このように、コーナーミラー６３及び入出力一体型ファイバブロック８１を筐体５０に実装するに際して位置合わせ冶具５５を用いることで、コーナーミラー６３及び入出力一体型ファイバブロック８１の位置合わせを個別に行なう必要が無くなるので、より簡易且つ正確な実装が実現できる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができることはいうまでもない。
（Ｃ）付記
（付記１） 基板上に、
複数の入力光ファイバがアレイ状に接続される入力側のファイバブロックと、該入力側のファイバブロックに接続される該光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した入力側のレンズアレイブロックとを有する入力光学系と、
該入力側のレンズアレイブロックから出射される各光を受光する複数のコリメートレンズをアレイ状に配列した出力側のレンズアレイブロックと、複数の出力光ファイバがアレイ状に接続されるとともに、該出力レンズアレイブロックからの光を該出力光ファイバへ出力する出力側のファイバブロックとを有する出力光学系とをそなえるとともに、
該入力光学系及び該出力光学系の少なくとも一方において、光路を阻害することなく該レンズアレイブロックと該ファイバブロックとの間に該コリメートレンズの焦点距離及び該光路の距離に応じた距離を設けるスペーサが介装されていることを特徴とする、空間光結合型の入出力光学系。
【００６０】
（付記２） 該スペーサが、該焦点距離及び該光路の距離に応じた厚みを該光路方向に有し該光を透過する板状透明部材により構成されたことを特徴とする、付記１記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記３） 該板状透明部材が、該入力光ファイバ又は該出力光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、当該光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤により該レンズアレイブロック及び該ファイバブロックと接合されていることを特徴とする、付記２記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６１】
（付記４） 該板状透明部材が、互いの摺動により該光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成されたことを特徴とする、付記２又は付記３に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記５） 該スペーサが、該焦点距離及び該光路の距離に応じた厚みを該光路方向に有するとともに該コリメートレンズの配列に応じて該光路を避けるよう成形された板状部材により構成されたことを特徴とする、付記１記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６２】
（付記６） 該基板及び該ファイバブロックに、該ファイバブロックを該基板上の所定位置に固定するための位置決め手段が設けられていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記７） 該基板上に、該入力光学系から出射される光を所定方向にシフトして折り返す折り返しミラーがさらに設けられるとともに、
該入力光学系と該出力光学系とが、該入力光学系の該光の出射面と該折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化されていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６３】
（付記８） 該折り返しミラーが、該基板上の所定位置に嵌合固定されていることを特徴とする、付記７記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記９） 該入出力一体型ブロックに、該基板上において該折り返しミラーと該入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段が設けられたことを特徴とする、付記７記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６４】
（付記１０） 該ファイバブロックと該レンズアレイブロックがそれぞれ同等の熱膨張係数を有する材料を用いて構成されたことを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
（付記１１） 該ファイバブロックが、
該配列に応じた複数の孔部を形成し該レンズアレイブロックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する金属製のインサート部材と、
該インサート部材を覆う樹脂材とで構成されたことを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の空間光結合型の入出力光学系。
【００６５】
（付記１２） 付記１〜１１のいずれか１項に記載の入出力光学系と、
該入力光学系と該出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえたことを特徴とする、空間光結合型の光スイッチ。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、次のような効果ないし利点が得られる。
(1)ファイバブロックとレンズアレイブロックとの間にスペーサを設けて、レンズアレイブロックとファイバブロックとの間にコリメートレンズの焦点距離に応じた距離を設けて固定する構造なので、光軸方向の光軸調整が不要となり、同一平面内の２次元的な調整で光軸調整を行なうことができる。したがって、従来よりも高精度且つ高安定な光軸調整を簡易に実現できる。
【００６７】
(2)上記のスペーサは、光路を阻害しないものであればよく、例えば、光を透過する板状透明部材や光路を避けるようその形状が成形された板状部材でよいが、透明部材を用いる場合には、光ファイバのもつ光屈折率に応じた光屈折率を有し、その光屈折率と同じ屈折率を有する透明接着剤によりレンズアレイブロック及びファイバブロックと接合するのが好ましい。このようにすれば、接合面での光損失や光反射を低減することができる。
【００６８】
(3)また、上記の板状透明部材を、互いの摺動により光路方向の厚みが変化するよう、クサビ状の側面形状を有する透明板を複数組み合わせて構成すれば、光路方向の厚み、即ち、光ファイバ−コリメートレンズ間の距離を簡易且つ高精度に調整することができる。
(4)ファイバブロックを基板上の所定位置に固定するための位置決め手段を設けることにより、ファイバブロックを基板上の所定位置に簡易且つ高精度に位置決めして固定することができる。
【００６９】
(5)入力光学系と出力光学系とを、入力光学系の光の出射面と折り返しミラーで折り返されてくる光の該出力光学系への入射面とが同一面内に位置するよう入出力一体型ブロックとして一体化することにより、入力光学系及び出力光学系の位置合わせを個別に行なう必要が無くなるので、さらに簡易且つ高精度な入力光学系及び出力光学系の実装が可能となる。
【００７０】
(6)折り返しミラーは、基板上の所定位置に嵌合固定されていてもよく、このようにすれば、さらに入出力光学系の簡易な実装が可能となる。
(7)入出力一体型ブロックに、基板上において折り返しミラーと入出力一体型ブロックの双方の位置決めを一時に行なうための位置決め部材と所定位置で固定される位置決め手段が設けることにより、折り返しミラーと入出力一体型ブロックの位置決めを個別に行なう必要が無くなるので、さらに簡易且つ高精度に、折り返しミラーと入出力一体型ブロックの位置合わせを行なって固定することができる。
【００７１】
(8)ファイバブロックとレンズアレイブロックを、それぞれ同等の熱膨張係数を有する材料を用いて構成することにより、熱膨張率の違いによるファイバブロックとレンズアレイブロックの温度変化による相対位置のズレを抑制して、ファイバ中心とレンズ中心の位置関係を温度によらず一定にすることができるので、入力光学系の出射光角度の温度変動を低減することが可能となる。したがって、熱変動に対し非常に安定な入出力光学系を実現することができる。
【００７２】
(9)ファイバブロックを、光ファイバの配列に応じた複数の孔部を形成しレンズアレイブロックの熱膨張係数と同等の熱膨張係数を有する金属製のインサート部材と、このインサート部材を覆う樹脂材とで構成することにより、レンズアレイブロックと同等の熱膨張係数を有するファイバブロックを簡易に作成することができる。
【００７３】
(10)上述したいずれかの構造を有する入出力光学系と、入力光学系と出力光学系との間の光路切り替えを行なうティルトミラーアレイブロックとをそなえることで、組立が簡易で、しかも、光軸調整が簡易且つ高精度に行なえる空間光結合型の光スイッチを実現でき、かかる光スイッチの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態としての空間光結合型の入出力光学系の構成を模式的に示す図である。
【図２】 本実施形態の入出力光学系に用いるスペーサの一例を示す模式図で、（ａ）はコの字型スペーサ、（ｂ）は透明スペーサを示す模式図である。
【図３】 本実施形態の入出力光学系における光軸調整の動作原理を説明するための模式図である。
【図４】 （ａ）〜（ｃ）はいずれも図２（ｂ）に示すスペーサの変形例を示す図である。
【図５】 本実施形態に係る接着剤屈折率と反射戻り光との関係を示す図である。
【図６】 本実施形態の入出力光学系におけるファイバブロックと固定部との固定方法を説明するための模式図である。
【図７】 本実施形態の入力光学系と出力光学系との配置の変形例を示す模式図である。
【図８】 本実施形態の入力光学系と出力光学系とを一体化した場合の入出力光学系の構造を示す模式図である。
【図９】 （ａ）及び（ｂ）はいずれも本実施形態の入出力一体型ファイバブロックの模式的正面図である。
【図１０】 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態の入力光学系から出射される光の偏向を説明するための模式図である。
【図１１】 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のファイバブロックの構造を説明するための模式図である。
【図１２】 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のファイバブロックの製造工程を説明するための模式図である。
【図１３】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの構成を示す模式的斜視図である。
【図１４】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの変形例を示す模式的側面図である。
【図１５】 本実施形態の入出力光学系を用いた空間光結合型の光スイッチの変形例を示す模式的斜視図である。
【図１６】 図１４及び図１５に示す空間光結合型の光スイッチにおける位置合わせ冶具を用いたコーナーミラー及び入出力一体型ファイバブロックの位置合わせ実装を説明するための模式図で、（ａ）は光スイッチの組立前の状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）に示す光スイッチの組立後の状態を示す側面図である。
【図１７】 従来の入出力光学系の３次元実装構造の一例を模式的に示す図である。
【図１８】 （ａ）は従来の光伝送ユニットの正面図、（ｂ）は従来の光伝送ユニットの横断平面図である。
【符号の説明】
３０ 入力光学系（入力コリメータ）
３１ 入力側のファイバブロック
３１１ ガイド孔（位置決め手段）
３１２ ファイバ挿入孔
３１３ インサート部材
３１４ 樹脂（層）
３１５，３１６ 金型
３２ 入力側のレンズアレイブロック
３２１ コリメートレンズ
３３ スペーサ
３３１，３３２ 透明板
３４ 入力光ファイバ
４０ 出力光学系（出力コリメータ）
４１ 出力側のファイバブロック
４２ 出力側のレンズアレイブロック
４３ スペーサ
４４ 出力光ファイバ
５０ 筐体（基板）
５０Ａ，５０Ｃ 斜面部
５０Ｂ 水平面部
５０Ｄ 垂直面部
５１１ ガイド孔（位置決め手段）
５５ 位置合わせ冶具（位置決め部材）
５５Ａ，５５Ｂ 面部
５５１ ガイド孔
６０，６１ ミラー
６３ コーナーミラー（折り返しミラー）
７０ 仮固定ピン
８０ 固定基板
８１ 入出力一体型ファイバブロック
９０ ティルトミラーアレイブロック
Claims (3)
- 複数の光ファイバをアレイ状に接続可能な複数のファイバ挿入孔を有するインサート部材に金属を用い、前記ファイバ挿入孔の内周が所定の樹脂で層状に形成されたファイバブロックの製造方法であって、
前記光ファイバの径より大きい径を有する前記ファイバ挿入孔を前記アレイ状に有する前記インサート部材を固定し、
前記光ファイバの径と略同じ径を有する整形用ピンを前記固定された前記インサート部材の前記ファイバ挿入孔にそれぞれ挿入し、
前記整形用ピンが挿入された前記ファイバ挿入孔に前記所定の樹脂を注入して固化した後、前記整形用ピンを取り外す、工程を有することを特徴とする、ファイバブロックの製造方法。 - 前記整形用ピンは、整形用の金型に前記アレイ状に固定されることを特徴とする、請求項１記載のファイバブロックの製造方法。
- 前記ファイバブロックのインサート部材の熱膨張係数が、
前記ファイバブロックに接続されうる前記複数の光ファイバからの入力光をコリメートして出射する複数のコリメートレンズを前記アレイ状に配列した、レンズアレイブロックの熱膨張係数と略同じである、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のファイバブロックの製造方法。
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