WO2012046464A1 - 光導波路コリメータおよび光スイッチ装置 - Google Patents

光導波路コリメータおよび光スイッチ装置 Download PDF

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WO2012046464A1
WO2012046464A1 PCT/JP2011/055704 JP2011055704W WO2012046464A1 WO 2012046464 A1 WO2012046464 A1 WO 2012046464A1 JP 2011055704 W JP2011055704 W JP 2011055704W WO 2012046464 A1 WO2012046464 A1 WO 2012046464A1
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WO
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collimator
optical fiber
optical waveguide
optical
light emitting
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PCT/JP2011/055704
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小栗　淳司
松浦　寛
末松　克輝
伸弘 南里
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3644—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the coupling means being through-holes or wall apertures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide collimator in which a collimator lens is disposed on the light emitting end face side of an optical waveguide such as an optical fiber, and an optical switch device using the same.
  • an optical waveguide for example, an optical fiber
  • an optimal separation distance for example, according to the numerical aperture of the optical fiber or the focal length of the collimator lens between the light exit end face of the optical fiber and the collimator lens (for example, About 0.1 to several mm).
  • a spacer made of a glass plate as a member for holding the collimator lens between the optical fiber and the collimator lens (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical waveguide collimator in which a member holding a collimator lens is difficult to be detached and an optical switch device using the same.
  • an optical waveguide collimator includes a light emitting surface having a light emitting end surface of an optical waveguide, and an adhesive region surface partitioned from the light emitting surface.
  • an optical switch device includes the above-described optical waveguide collimator.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical fiber collimator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a portion to which a collimator lens is attached in the optical fiber collimator according to the first embodiment.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion to which a collimator lens is attached in the optical fiber collimator according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the optical fiber collimator according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a view of the optical fiber fixing base material of the optical fiber collimator shown in FIG.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the optical fiber collimator shown in FIG. 6 along an optical fiber.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator showing a modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of the optical fiber collimator according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of the optical switch device according to the seventh embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the operation of the optical switch device shown in FIG.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of a conventional optical fiber collimator.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of a conventional optical fiber collimator.
  • the optical fiber collimator 70 includes an optical fiber fixing base 2 for inserting and fixing the optical fibers 1 arranged in an array, and a glass plate joined to a light emitting surface 2d of the optical fiber fixing base 2 at a main surface 73a.
  • the spacer 73 and the collimator lens 4 joined to the other main surface 73b of the spacer 73 are provided.
  • the optical fiber collimator 70 ensures an optimal separation distance between the collimator lens 4 and the light emitting end face of the optical fiber 1 depending on the thickness of the spacer 73.
  • an AR (Anti-Reflection) coat which is an antireflection film, is formed on the light emitting end face of the optical fiber 1 in order to prevent end face reflection.
  • the AR is applied to the light emitting end face of the optical fiber 1 and the entire light emitting face 2 d of the optical fiber fixing substrate 2 that is flush with this face. It is easy to form a coat.
  • the AR coat is also preferably formed on a main surface 73 a that is a bonding surface between the optical fiber fixing base 2 and the spacer 73 and a main surface 73 b that is a bonding surface between the collimator lens 4 and the spacer 73.
  • the spacer 73 is detached from the optical fiber fixing substrate 2 due to a load applied to the spacer 73 due to internal stress accompanying external force or thermal expansion / contraction. May be separated.
  • the AR coat is a multilayer film of dielectric films, and is particularly easily peeled off. Accordingly, the AR coating on the surface of the light emitting surface 2d of the optical fiber fixing substrate 2 or the main surface 73a of the spacer 73 is peeled off, so that the spacer 73 is easily detached from the optical fiber fixing substrate 2.
  • the light emitting surface 2d to which the spacer 73 is bonded and the light emitting end surface of the optical fiber 1 that is flush with the light emitting surface 2d are subjected to the impact of detachment via the adhesive. Therefore, there is a problem that it may be damaged.
  • the AR coating is formed on the entire light emitting end face and the light emitting surface 2d of the optical fiber 1, the AR coating is damaged due to the separation of the spacer 73. There is a problem that is difficult.
  • the member that holds the collimator lens is difficult to be detached, and damage to the AR coat can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator 80 that is an optical waveguide collimator according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical fiber collimator 80
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion to which a collimator lens is attached.
  • 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of a portion to which the collimator lens is attached.
  • the optical fiber collimator 80 includes a plurality of optical fibers 1 arranged in an array, an optical fiber fixing base 2 as an optical waveguide base for fixing the optical fiber 1, A plurality of collimator lenses 4 arranged in correspondence with each other and a lens holding member 3 that holds the collimator lens 4 are provided.
  • the optical fiber fixing substrate 2 is a rectangular parallelepiped member.
  • the material of the optical fiber fixing substrate 2 is not particularly limited, and can be formed of glass, metal, ceramics, resin, or the like, for example.
  • the optical fiber fixing substrate 2 is made of machinable ceramics, it is easy to perform machining such as cutting, and the thermal expansion coefficient is, for example, about 9 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. This is preferable because it is as small as (about 7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.).
  • Machinable ceramics include, for example, Macor (registered trademark).
  • As the resin polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), or the like can be used. As shown in FIG.
  • a pair of adhesion region surfaces 22 are formed on both sides of the light emitting surface 21 in the y direction via partition grooves 24. That is, the pair of adhesion region surfaces 22 sandwich the light emission surface 21 via the partition groove 24.
  • the optical fiber fixing substrate 2 has the optical fiber 1 fixed so that the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 and the light emitting surface 21 are flush with each other. That is, the light emitting surface 21 is flush with the light emitting end surface 1a. Further, as shown in FIG. 5, an AR coat 5 made of, for example, a dielectric multilayer film is formed on the light emitting surface 21 including the light emitting end surface 1a.
  • a plurality of positioning holes 25 are formed in the peripheral portion of the light emitting surface 21 of the optical fiber fixing base 2.
  • a positioning pin 26 is inserted into the positioning hole 25.
  • a pair of through holes 27 for attachment are formed in the optical fiber fixing base 2 along the x direction shown in FIG. 2 so as not to interfere with the optical fiber insertion hole 28. Yes.
  • fixing screws 7 are inserted into the mounting through holes 27, and the fixing screws 7 are screwed into a mounting portion (not shown) to fix the optical fiber fixing base 2. It is supposed to be.
  • the adhesive 6 is applied to the bonding region surface 22 in the optical fiber fixing substrate 2 and bonded to the corresponding region of the lens holding member 3 described above.
  • the lens holding member 3 has a positioning hole 34 at a position corresponding to the positioning hole 25 of the optical fiber fixing base 2 described above.
  • the positioning pins 26 are inserted into the positioning holes 34 so that the lens holding member 3 is positioned.
  • the lens holding member 3 allows light output from the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 to pass through a position corresponding to the optical fiber insertion hole 28 of the optical fiber fixing base 2.
  • a plurality of light passage holes 31 are formed.
  • an adhesive storage groove 32 formed so as to have a rectangular outline outside the light passage hole 31 is formed. Yes.
  • the collimator lens 4 is bonded to each area surrounded by the adhesive storage groove 32.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the adhesive 6A is applied to the four corners of a rectangular region surrounding the light passage hole 31 and the collimator lens 4 is bonded.
  • the adhesive storage groove 32 By forming the adhesive storage groove 32 so as to surround the light passage hole 31 as described above, as shown in FIG. 5, the excess adhesive 6A flows into the adhesive storage groove 32 and bonds the other collimator lens 4 to it. Inflow into the power area is prevented. Therefore, it is possible to prevent the collimator lens 4 from being soiled, the collimator lenses 4 adjacent to each other from being bonded together, and the collimator lens 4 from being tilted or floated by the adhesive 6A. In particular, in the present embodiment, it is possible to prevent the positional accuracy of the optical system from being lowered due to the collimator lens 4 tilting or floating.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a state where the portion to which the collimator lens 4 is bonded is cut in the y direction shown in FIG.
  • channel 32 in this Embodiment is a cross-sectional right angle shape
  • the adhesive 6A is poured into the adhesive storage groove
  • the lens holding member 3 ensures an optimum separation distance between the collimator lens 4 and the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 depending on the thickness thereof.
  • This separation distance is set, for example, to the focal length of the collimator lens 4.
  • the collimator lens 4 when the light propagating through the optical fiber 1 is emitted from the light emitting end face 1a, it is collimated by the collimator lens 4 and emitted to the outside as parallel light.
  • the lens holding member 3 is bonded and fixed by the adhesive 6 applied to the bonding region surface 22 of the optical fiber fixing substrate 2. However, the lens holding member 3 is in contact with the light emitting surface 1a of the optical fiber fixing substrate 2 on which the AR coat 5 is formed, but is not bonded.
  • the lens holding member 3 and the optical fiber fixing base 2 are bonded to each other on the bonding region surface 22 which is a surface other than the light emitting surface 21, and the AR coat 5 is formed.
  • the light emitting end face 1a and the light emitting face 21 are not bonded but are in contact with each other.
  • the adhesion region surface 22 is preferably masked so that the AR coating is not applied.
  • the lens holding member 3 does not pull the AR coat 5 due to external force or internal stress, and the AR coat 5 is not peeled off. Further, the lens holding member 3 is not detached when the AR coat 5 is peeled off.
  • the material of the lens holding member 3 is not particularly limited, and for example, glass, metal, ceramics, resin, or the like can be used.
  • the lens holding member 3 is made of machinable ceramics, it is easy to perform machining such as cutting, and the thermal expansion coefficient is about 9 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., for example, and the thermal expansion coefficient of glass (about 7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), which is preferable.
  • Machinable ceramics include, for example, Macorle.
  • As the resin polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), or the like can be used.
  • the lens holding member 3 has a light transmission hole 31 for allowing light output from the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 to pass therethrough. Therefore, the material of the lens holding member 3 may not be transparent, and it is not necessary to form an AR coat on the surface on which the collimator lens 4 is held.
  • the lens holding member 3 for the collimator lens 4 is not easily detached. Moreover, since the location where the AR coat 5 is provided can be reduced, cost reduction can be realized. Furthermore, since there is no AR coating 5 on the bonding surface, the reliability can be improved.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator that is an optical waveguide collimator according to the second embodiment.
  • the optical fiber collimator 10 includes a plurality of optical fibers 1 arranged in an array, an optical fiber fixing base 2 as an optical waveguide base for fixing the optical fiber 1, A plurality of collimator lenses 4 arranged in correspondence with each other, and a lens holding member 13 that holds the collimator lens 4 in the spacer portion 13a.
  • FIG. 7 is a view of the optical fiber fixing base 2 of the optical fiber collimator 10 shown in FIG.
  • the optical fiber fixing substrate 2 includes a base portion 2a in which a V-groove 2b is formed and a lid portion 2c fixed on the base portion 2a.
  • the optical fiber fixing substrate 2 has the optical fiber 1 placed in the V-groove 2b and is fixed in a state where the optical fiber 1 is lightly pressed by the lid portion 2c.
  • the material of the optical fiber fixing substrate 2 is not particularly limited, and can be, for example, glass, metal, or ceramics.
  • the optical fiber fixing substrate 2 is not limited to the structure using the V-groove 2b as shown in FIG. 7, but has a structure in which, for example, a through hole is formed and the optical fiber 1 is inserted into the through hole and fixed. It may be.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view along a certain optical fiber 1 of the optical fiber collimator 10 shown in FIG.
  • the optical fiber fixing substrate 2 has a light emitting surface 2d and a side surface 2e perpendicular to the light emitting surface 2d as an adhesion region surface. Further, the optical fiber fixing substrate 2 fixes the optical fiber 1 so that the light emitting end face 1a and the light emitting face 2d of the optical fiber 1 are flush with each other. That is, the light emitting surface 2d is on the same plane as the light emitting end surface 1a. Further, an AR coat 5 made of, for example, a dielectric multilayer film is formed on the light emitting surface 2d including the light emitting end surface 1a.
  • the lens holding member 13 has an L-shaped cross section, and has a side surface 13b of the spacer portion 13a and a bonding surface 13c as a bonding portion.
  • the spacer portion 13a has a hole 13d.
  • the lens holding member 13 holds the collimator lens 4 by bonding with an adhesive or the like.
  • the lens holding member 13 ensures an optimum separation distance between the collimator lens 4 and the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 depending on the thickness of the spacer portion 13a. This separation distance is set, for example, to the focal length of the collimator lens 4. In this case, when the light L1 propagated through the optical fiber 1 is emitted from the light emitting end face 1a, it is collimated by the collimator lens 4 and emitted to the outside as parallel light L2.
  • the lens holding member 13 is bonded and fixed by the adhesive 6 and the side surface 2e of the optical fiber fixing base 2 at the bonding surface 13c.
  • the side surface 13b of the spacer portion 13a is in contact with the light emitting surface 2d of the optical fiber fixing base 2 on which the AR coat 5 is formed, but is not bonded.
  • the lens holding member 13 and the optical fiber fixing base 2 are bonded to each other on the side surface 2e which is the side surface other than the light emitting surface 2d, and the AR coating 5 is formed.
  • the exit end face 1a and the light exit face 2d are not bonded but are in contact with each other.
  • the lens holding member 13 does not pull the AR coat 5 due to external force or internal stress, and the AR coat 5 is not peeled off. Further, the lens holding member 13 is not detached by the AR coating 5 being peeled off.
  • the material of the lens holding member 13 is not specifically limited, For example, it can be set as glass, a metal, and ceramics.
  • the lens holding member 13 is made of machinable ceramics, it is easy to perform machining such as cutting, and the thermal expansion coefficient is about 9 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., for example, and the thermal expansion coefficient of glass (about about 7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.), which is preferable.
  • Machinable ceramics include, for example, Macorle.
  • the lens holding member 13 has a hole 13d for allowing the light output from the light emitting end face 1a of the optical fiber 1 to pass therethrough as shown in FIG. Therefore, the material of the lens holding member 13 may not be transparent, and it is not necessary to form an AR coat on the side surface of the spacer portion 13a on which the collimator lens 4 is held.
  • the lens holding member 13 for the collimator lens 4 is difficult to be detached. Further, it is not necessary to form an AR coat on the side surface 13b of the spacer portion 13a.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an optical fiber collimator 10A according to a modification of the above-described second embodiment.
  • This modification is different from the second embodiment described above only in that an adhesive storage groove 13e is formed around a region (circular region) where the collimator lens 4 is pasted in the spacer portion 13a of the lens holding member 13.
  • the configuration is the same as that of the optical fiber collimator 10 of the second embodiment.
  • the adhesive accommodating groove 13e is preferably formed along the contour just outside the contour of the region to which the collimator lens 4 is attached. The distance between and does not have to be constant.
  • the position of the optical system is such that the collimator lenses 4 adjacent to each other are bonded and fixed, or the adhesive adheres to a region where the adjacent collimator lenses 4 are bonded, and the collimator lens 4 tilts or floats. Decrease in accuracy can be prevented.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of the optical fiber collimator according to the third embodiment.
  • this optical fiber collimator 20 has a configuration in which the lens holding member 13 is replaced with a lens holding member 23 having a U-shaped cross section in the optical fiber collimator 10 shown in FIG. .
  • the lens holding member 23 is bonded to the side surfaces 2e and 2f of the optical fiber fixing substrate 2 by an adhesive at the bonding surfaces 23b and 23c, and the spacer portion 23a is connected to the light emitting surface 2d of the optical fiber fixing substrate 2. Are not joined. Therefore, the lens holding member 23 is difficult to be detached.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an optical fiber collimator according to the fourth embodiment.
  • the optical fiber collimator 30 has a configuration in which the lens holding member 13 is replaced with a lens holding member 33 having a U-shaped cross section in the optical fiber collimator 10 shown in FIG. .
  • This lens holding member 33 is the same as the lens holding member 23 shown in FIG. However, the lens holding member 33 is bonded to the other side surfaces 2g and 2h of the optical fiber fixing base 2 and the bonding surfaces 33b and 33c with an adhesive, and the spacer portion 33a emits light from the optical fiber fixing base 2. The surface 2d is not bonded.
  • the optical fiber collimator 30 is also configured so that the lens holding member 33 is not easily detached.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of the optical fiber collimator according to the fifth embodiment.
  • the optical fiber collimator 40 has a configuration in which the lens holding member 13 is replaced with a lens holding member 43 in the optical fiber collimator 10 shown in FIG.
  • the lens holding member 43 has four U-shaped fitting members 43b protruding from a spacer portion 43a holding a collimator lens (not shown) as a joint portion.
  • the lens holding member 43 is attached to the optical fiber fixing base 2 by the adhesive applied to the fitting member 43b in a state where the optical fiber fixing base 2 is fitted in the frame formed by the fitting member 43b. It is glued.
  • This optical fiber collimator 40 is also configured such that the lens holding member 43 is not easily detached.
  • the optical fibers 1 are arranged in an array, but the number of the optical fibers 1 is not limited. In the sixth embodiment of the present invention described next, there is one optical fiber.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of the optical fiber collimator according to the sixth embodiment.
  • this optical fiber collimator 50 is composed of one optical fiber 1, an optical fiber fixing base 52 for fixing the optical fiber 1, and one collimator lens arranged in correspondence with the optical fiber 1. 4 and a lens holding member 53 that holds the collimator lens 4 in the spacer portion 53a.
  • the lens holding member 53 is bonded to the side surface 52b of the optical fiber fixing base 52 and the bonding surface 53b with an adhesive, and the spacer portion 53a is bonded to the light emitting surface 52a of the optical fiber fixing base 52. Absent.
  • the optical fiber collimator 50 is also configured so that the lens holding member 53 is not easily detached.
  • Embodiments 3 to 6 the materials of the optical fiber fixing base and the lens holding member are the same as those in Embodiments 1 and 2 described above.
  • the optical switch device according to the seventh embodiment is a wavelength selective optical switch device that selects an optical signal having a predetermined wavelength from an input wavelength-multiplexed optical signal, and switches and outputs a path for each wavelength of the optical signal.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the optical switch device according to the seventh embodiment.
  • this optical switch device 100 includes an optical fiber collimator 10 according to the second embodiment shown in FIG. 6 and an optical fiber collimator 10 in which each optical fiber is connected to a different optical fiber transmission line.
  • the optical fiber collimator 10 is connected to a different optical fiber transmission line.
  • the MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the optical switch device 100 includes a monitor element 68 and a control circuit 69 for controlling the three movable mirrors 65 to 67.
  • the elements from the anamorphic prism pair 61 to the movable mirrors 65 to 67 are arranged with an angle before and after the diffraction grating 62.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the operation of the optical switch device 100 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram of the optical switch device 100 viewed from a direction (upward) perpendicular to the direction of FIG.
  • the optical fiber collimator 10 transmits a wavelength-division multiplexed optical signal OS1 input from the optical fiber 1 through a certain optical fiber transmission line to the anamorphic prism pair 61 as parallel light.
  • the anamorphic prism pair 61 expands the beam diameter of the wavelength multiplexed optical signal OS1 in the grating arrangement direction of the diffraction grating 62 so as to increase the wavelength selection resolution so that the wavelength multiplexed optical signal OS1 hits many gratings. I have to.
  • the diffraction grating 62 outputs an optical signal OS1a having a predetermined wavelength included in the incident wavelength multiplexed optical signal OS1 at a predetermined angle.
  • the condensing lens 63 condenses the optical signal OS 1 a on the movable mirror 65 through the ⁇ / 4 wavelength plate 64.
  • the movable mirror 65 reflects the collected optical signal OS1a by the mirror surface.
  • the reflected light at this time passes through the ⁇ / 4 wavelength plate 64, the condensing lens 63, the diffraction grating 62, and the anamorphic prism pair 61 in order as a reflected light signal OS2, and a desired optical fiber of the optical fiber collimator 10 is obtained. 1 is output to the optical fiber transmission line connected to the optical fiber 1.
  • the ⁇ / 4 wavelength plate 64 changes the polarization state of the optical signal OS1a and the reflected light signal OS2 so that the polarization states of the light are orthogonal to each other. Thereby, the polarization dependence of the anamorphic prism pair 61 and the diffraction grating 62 is compensated.
  • the diffraction grating 62 outputs optical signals OS1b and OS1c having other predetermined wavelengths included in the wavelength multiplexed optical signal OS1 to other predetermined angles, respectively.
  • the optical signals OS1b and OS1c are reflected by the movable mirrors 66 and 67, respectively, and the reflected light signal OS3 or reflected light signal OS4 is used as the ⁇ / 4 wavelength plate 64, the condensing lens 63, the diffraction grating 62, and the anamorphic prism.
  • the pair 61 is sequentially input to the desired optical fiber 1 of the optical fiber collimator 10 and output to the optical fiber transmission line connected to the optical fiber 1.
  • the movable mirrors 65 to 67 monitor the wavelength and intensity of the light from which the monitor element 68 branches a part of the reflected light signals OS2 to OS4, and based on the result of this monitoring, the movable mirrors 65 to 67 are monitored. By independently moving each of the mirror portions, the reflection angles of the respective reflected light signals OS2 to OS4 are controlled to be optimum.
  • the reflected light signals OS2 to OS4 can be branched by, for example, providing a branching coupler in a part of the optical fiber collimator 10 or providing a branching mirror at an appropriate position in the optical switch device 100.
  • the monitor element 68 includes, for example, an AWG (Arrayed Waveguide Grating) element and a plurality of photodiodes.
  • the optical switch device 100 includes the optical fiber collimator 10 according to the second embodiment, it can be easily restored to the original state.
  • the optical waveguide is an optical fiber in the above embodiment
  • the optical waveguide base material is a PLC (Planar Lightwave Circuit), and the optical waveguide is formed on this PLC. Good.
  • the present invention is not limited by the above embodiment. What comprised each component of each said embodiment combining suitably is also contained in this invention.
  • the optical switch device according to the seventh embodiment may be applied to the first embodiment, the modification of the second embodiment, and the optical fiber collimator according to the third to sixth embodiments.
  • an adhesive storage groove similar to the adhesive storage groove 13e formed in the modification of the second embodiment is formed around the collimator lens arrangement region. May be.
  • the optical waveguide collimator and the optical switch device according to the present invention are suitable for use in the field of large-capacity optical fiber transmission.

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Abstract

　光ファイバ１の光出射端面１ａと同一面上にある光出射面２１と、接着領域面２２とを有する光ファイバ固定基材２と、光ファイバ１の光出射端面１ａ側に配置されたコリメータレンズ４と、コリメータレンズ４を保持し、光ファイバ１の光出射端面１ａとコリメータレンズ４とを所定距離に維持するためのレンズ保持部材３と、を備え、レンズ保持部材３は接着領域面２２に接着固定されている。これによって、コリメータレンズを保持する部材が脱離しにくい光導波路コリメータおよび光スイッチ装置が提供される。

Description

光導波路コリメータおよび光スイッチ装置
　本発明は、光ファイバ等の光導波路の光出射端面側にコリメータレンズを配置した光導波路コリメータおよびこれを用いた光スイッチ装置に関するものである。
　光導波路、たとえば光ファイバから出射された光は、光ファイバの開口数に応じてそのビーム径が広がりながら空間を伝播する。そのため、特に空間結合系においては、光ファイバの光出射端面側にコリメータレンズを配置して、出射光を平行光にするか集光し、出射光を取り扱いやすいようにしている。
　光ファイバの光出射端側にコリメータレンズを配置する場合、光ファイバの光出射端面とコリメータレンズとの間に、光ファイバの開口数やコリメータレンズの焦点距離に応じた最適な離隔距離（たとえば、０．１～数ｍｍ程度）を設ける必要がある。この離隔距離を設けるために、光ファイバとコリメータレンズとの間に、コリメータレンズを保持する部材として、ガラス板からなるスペーサを配置する方法がある（例えば特許文献１参照）。
特開２００８－４０４４７号公報
　しかしながら、従来の構成を採用した場合は、コリメータレンズを保持する部材が脱離しやすい場合があるという問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コリメータレンズを保持する部材が脱離しにくい光導波路コリメータおよびこれを用いた光スイッチ装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光導波路コリメータは、光導波路の光出射端面を有する光出射面と、該光出射面と区画された接着領域面とを有する光導波路基材と、前記光導波路の光出射端面側に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズを保持し、前記光導波路基材の前記接着領域面に接着固定されるレンズ保持部材と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、上記の光導波路コリメータを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、コリメータレンズを保持する部材が脱離しにくいという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る光ファイバコリメータの分解斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る光ファイバコリメータにおけるコリメータレンズを取り付ける部分の拡大斜視図である。 図４は、図１のIV－IV断面図である。 図５は、実施の形態１に係る光ファイバコリメータにおけるコリメータレンズを取り付ける部分の拡大断面図である。 図６は、実施の形態２に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図７は、図６に示す光ファイバコリメータの光ファイバ固定基材のＡ矢視図である。 図８は、図６に示す光ファイバコリメータの、或る光ファイバに沿った一部断面図である。 図９は、実施の形態２の変形例を示す光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図１０は、実施の形態３に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図１１は、実施の形態４に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図１２は、実施の形態５に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図１３は、実施の形態６に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。 図１４は、実施の形態７に係る光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。 図１５は、図１４に示す光スイッチ装置の動作を説明する説明図である。 図１６は、従来の光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る光導波路コリメータおよび光スイッチ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　図１６は、従来の光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。この光ファイバコリメータ７０は、アレイ状に配列した光ファイバ１を挿通固定する光ファイバ固定基材２と、光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄに主面７３ａにおいて接合されたガラス板からなるスペーサ７３と、スペーサ７３の他の主面７３ｂに接合されたコリメータレンズ４とを備えている。
　この光ファイバコリメータ７０は、スペーサ７３の厚さによって、コリメータレンズ４と光ファイバ１の光出射端面との最適な離隔距離を確保している。
　なお、光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄにスペーサ７３を接合する際、およびスペーサ７３にコリメータレンズ４を接合する際には、接着剤を使用するのが簡単、低コストであり、小型化も可能である。また、一般に、光ファイバ１の光出射端面には、端面反射を防止するために反射防止膜であるＡＲ（Anti-Reflection）コートを形成する。光ファイバ１の光出射端面にこのＡＲコートを形成するには、光ファイバ１の光出射端面と、この面と面一になっている光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄ全体とにＡＲコートを形成するのが簡単である。また、ＡＲコートは、光ファイバ固定基材２とスペーサ７３との接合面である主面７３ａおよび、コリメータレンズ４とスペーサ７３との接合面である主面７３ｂにも形成することが好ましい。
　しかしながら、図１６に示されるような従来の光ファイバコリメータ７０では、外力や熱膨張収縮等に伴う内部応力によりスペーサ７３に負荷が掛かる等の理由によって、スペーサ７３が光ファイバ固定基材２から脱離する場合がある。ＡＲコートは、誘電体膜を多層に積んだものであり、特に剥がれ易い。従って、光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄもしくはスペーサ７３の主面７３ａの表面のＡＲコートが剥がれることによって、スペーサ７３が光ファイバ固定基材２から脱離しやすい。この場合、スペーサ７３が接着されていた光出射面２ｄと、光出射面２ｄとは面一になっている光ファイバ１の光出射端面とが、接着剤を介して脱離の衝撃を受けてしまい、損傷を受ける場合があるという問題がある。特に、光ファイバ１の光出射端面および光出射面２ｄの全体にＡＲコートを形成している場合には、スペーサ７３の脱離によってＡＲコートが剥離するなどの損傷を受けてしまうため、その修復が困難であるという問題がある。
　また、図１６に示した従来の光ファイバコリメータ７０では、スペーサ７３の主面７３ａおよび主面７３ｂにＡＲコートを形成するのが好ましいが、ＡＲコートを形成すると高価になってしまうという問題がある。
　これに対して、以下に説明する本発明の実施の形態によれば、コリメータレンズを保持する部材が脱離しにくく、ＡＲコートの破損を防止することができる。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る光導波路コリメータである光ファイバコリメータ８０の模式的な斜視図であり、図２は光ファイバコリメータ８０の分解斜視図、図３はコリメータレンズを取り付ける部分の拡大斜視図、図４は図１のIV－IV断面図、図５はコリメータレンズを取り付ける部分の拡大断面図である。
　図１に示すように、この光ファイバコリメータ８０は、アレイ状に配列した複数の光ファイバ１と、光ファイバ１を固定する光導波路基材としての光ファイバ固定基材２と、光ファイバ１と対応させて配置された複数のコリメータレンズ４と、コリメータレンズ４を保持するレンズ保持部材３と、を備えている。
　光ファイバ固定基材２は、直方体形状の部材である。この光ファイバ固定基材２の材質は特に限定されず、例えば、ガラス、金属、セラミックス、樹脂などで形成することができる。特に、光ファイバ固定基材２をマシナブルセラミックスからなるものとすれば、切削加工等の機械加工がし易く、熱膨張係数がたとえば約９×１０－６／℃程度と、ガラスの熱膨張係数（約７×１０－６／℃程度）と同程度に小さいので好ましい。マシナブルセラミクスについては、例えばマコール（登録商標）などがある。また、樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。図２に示すように、光ファイバ固定基材２の一方（図２中ｚ方向の一方）の端面には、他方の端面に向けて貫通する光ファイバ挿入孔２８が形成された光出射面２１を有する。この光ファイバ固定基材２の一方の端面において、光出射面２１のｙ方向の両側には、区画溝２４を介して一対の接着領域面２２が形成されている。すなわち、これら一対の接着領域面２２は、区画溝２４を介して光出射面２１を挟んでいる。
　光ファイバ固定基材２は、光ファイバ１の光出射端面１ａと光出射面２１とが面一となるように光ファイバ１が固定されている。すなわち、光出射面２１は光出射端面１ａと同一面上にある。また、図５に示すように、光出射端面１ａを含めた光出射面２１には、たとえば誘電体多層膜からなるＡＲコート５が形成されている。
　また、図２に示すように、光ファイバ固定基材２の光出射面２１の周縁部には、複数の位置決め穴２５が形成されている。この位置決め穴２５には、位置決めピン２６が差し込まれるようになっている。
　図１および図２に示すように、光ファイバ固定基材２には、光ファイバ挿入孔２８に干渉しないように、図２に示すｘ方向に沿って一対の取付用貫通孔２７が形成されている。これら取付用貫通孔２７には、図１に示すように、固定用ネジ７が挿入されて、図示しない被取り付け部へ固定用ネジ７を螺合させることにより、光ファイバ固定基材２を固定するようになっている。
　また、図２に示すように、光ファイバ固定基材２における接着領域面２２には、接着剤６が塗布され、上記したレンズ保持部材３の対応する領域と接着される。なお、レンズ保持部材３には、上記した光ファイバ固定基材２の位置決め穴２５と対応する位置に、位置決め穴３４が形成されている。これら位置決め穴３４には、位置決めピン２６が差し込まれることにより、レンズ保持部材３の位置決めがなされるようになっている。
　図２～４に示すように、レンズ保持部材３は、光ファイバ固定基材２の光ファイバ挿入孔２８に対応する位置に、光ファイバ１の光出射端面１ａから出力される光を通過させるための複数の光通過孔３１が形成されている。レンズ保持部材３における光ファイバ固定基材２と接合する面と反対側の面には、光通過孔３１の外側を矩形状の輪郭を取るように形成された接着剤収納溝３２が形成されている。図２に示すように、接着剤収納溝３２で囲まれた領域には、それぞれコリメータレンズ４が接着されている。なお、図３は、光通過孔３１を取り囲む矩形状の領域の四隅に接着剤６Ａを塗布してコリメータレンズ４を貼り合わせる状態を示す斜視図である。このように光通過孔３１を取り囲むように接着剤収納溝３２を形成したことにより、図５に示すように、余剰な接着剤６Ａが接着剤収納溝３２に流れ込み他のコリメータレンズ４を接着すべき領域に流入することが防止される。したがって、コリメータレンズ４を汚損することや互いに隣接するコリメータレンズ４同士を接着固定してしまうことや接着剤６Ａによりコリメータレンズ４が傾いたり浮いたりすることなどを防止できる。特に、本実施の形態では、コリメータレンズ４が傾いたり浮いたりすることにより、光学系の位置精度が低下することを防止できる。
　また、近年、光ファイバコリメータを用いた光スイッチ（波長選択スイッチ）では、コリメータレンズアレイのピッチを小さくすることが望まれている。その理由は、コリメータレンズアレイのピッチを小さくすることにより、光スイッチのスイッチ角度が小さくてすみ、光軸近くを通るほうがレンズの収差の影響が小さくなり、光スイッチの小型化が図り易くなるからである。本実施の形態では、接着剤６Ａを収納する接着剤収納溝３２を形成しているため、隣接するコリメータレンズ４の接着領域に接着剤６Ａが及んで隣接するコリメータレンズ４を接着する際に、コリメータレンズ４が浮いたり傾いたりすることを防止できる。したがって、本実施の形態では、コリメータレンズ４の狭ピッチ化を進めることができる。なお、図５は、コリメータレンズ４を接着した部分を図２に示すｙ方向に切断した状態を示す部分断面図である。
　なお、本実施の形態における接着剤収納溝３２の縁部は断面直角形状であるが、断面アール形状やテーパ状とするなど面取りをすることにより、接着剤６Ａを接着剤収納溝３２へより流し込み易くすることができる。
　図４および図５に示すように、レンズ保持部材３は、その厚さによって、コリメータレンズ４と光ファイバ１の光出射端面１ａとの最適な離隔距離を確保している。この離隔距離は、たとえばコリメータレンズ４の焦点距離程度に設定される。この場合、光ファイバ１を伝搬してきた光は、光出射端面１ａから出射されると、コリメータレンズ４によってコリメートされて、平行光として外部に出射される。
　ここで、レンズ保持部材３は、光ファイバ固定基材２の接着領域面２２に塗布された接着剤６により接着固定されている。しかし、レンズ保持部材３は、ＡＲコート５が形成された光ファイバ固定基材２の光出射面１ａに当接しているが、接着はされていない状態となっている。
　このように、この光ファイバコリメータ８０は、レンズ保持部材３と光ファイバ固定基材２とが、光出射面２１以外の面である接着領域面２２において接着されており、ＡＲコート５が形成される光出射端面１ａおよび光出射面２１においては接着されておらず、当接しているのみである。また、光出射端面１ａにＡＲコートをする際、接着領域面２２はＡＲコートをされないようにマスクをしておくとよい。それらの結果、外力や内部応力によりレンズ保持部材３がＡＲコート５を引っ張って、ＡＲコート５を剥がしたりして損傷を与えることがない。また、ＡＲコート５が剥離することでレンズ保持部材３が脱離することがない。
　なお、レンズ保持部材３の材質は特に限定されず、たとえば、ガラス、金属、セラミックス、樹脂などを用いることができる。特に、レンズ保持部材３をマシナブルセラミックスからなるものとすれば、切削加工等の機械加工がし易く、熱膨張係数がたとえば約９×１０－６／℃程度と、ガラスの熱膨張係数（約７×１０－６／℃程度）と同程度に小さいので好ましい。マシナブルセラミクスについては、例えばマコールなどがある。また、樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。
　また、特に、このレンズ保持部材３は、光ファイバ１の光出射端面１ａから出力する光を通過させるための光透過孔３１を有する。したがって、レンズ保持部材３の材質は透明でなくてもよく、かつ、コリメータレンズ４が保持された面にＡＲコートを形成する必要はない。
　以上説明したように、本実施の形態１に係る光ファイバコリメータ８０は、コリメータレンズ４のためのレンズ保持部材３が脱離しにくいものである。また、ＡＲコート５を設ける箇所を削減することができるため、低コスト化を実現できる。さらに、接着面にＡＲコート５がないため、信頼性を高めることができる。
　なお、上記において、接着剤６に換えて粘着シート等の他の接着手段を用いてもよい。
（実施の形態２）
　図６は、実施の形態２に係る光導波路コリメータである光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。図６に示すように、この光ファイバコリメータ１０は、アレイ状に配列した複数の光ファイバ１と、光ファイバ１を固定する光導波路基材としての光ファイバ固定基材２と、光ファイバ１と対応させて配置された複数のコリメータレンズ４と、スペーサ部１３ａにおいてコリメータレンズ４を保持するレンズ保持部材１３と、を備えている。
　図７は、図６に示す光ファイバコリメータ１０の光ファイバ固定基材２のＡ矢視図である。図７に示すように、光ファイバ固定基材２は、Ｖ溝２ｂが形成された基部２ａと、基部２ａ上に固定される蓋部２ｃとからなる。この光ファイバ固定基材２は、Ｖ溝２ｂに光ファイバ１を載置し、蓋部２ｃによって光ファイバ１を軽く押さえた状態で固定している。
　この光ファイバ固定基材２の材質は特に限定されず、たとえば、ガラス、金属、セラミックスとすることができる。
　なお、光ファイバ固定基材２は、図７に示すようなＶ溝２ｂを用いた構造のものに限られず、たとえば貫通孔が形成され、光ファイバ１をその貫通孔に挿通して固定する構造のものでもよい。
　つぎに、図８は、図６に示す光ファイバコリメータ１０の、或る光ファイバ１に沿った一部断面図である。図８に示すように、光ファイバ固定基材２は、光出射面２ｄと、接着領域面としての、光出射面２ｄと垂直をなす側面２ｅとを有している。また、光ファイバ固定基材２は、光ファイバ１の光出射端面１ａと光出射面２ｄとが面一となるように光ファイバ１を固定している。すなわち、光出射面２ｄは光出射端面１ａと同一面上にある。また、光出射端面１ａを含めた光出射面２ｄには、たとえば誘電体多層膜からなるＡＲコート５が形成されている。
　また、レンズ保持部材１３は、その断面がＬ字形状を有しており、スペーサ部１３ａの側面１３ｂと、接合部としての接合面１３ｃとを有している。また、スペーサ部１３ａは孔１３ｄを有している。また、レンズ保持部材１３は、接着剤等による接合によってコリメータレンズ４を保持している。このレンズ保持部材１３は、スペーサ部１３ａの厚さによって、コリメータレンズ４と光ファイバ１の光出射端面１ａとの最適な離隔距離を確保している。この離隔距離は、たとえばコリメータレンズ４の焦点距離程度に設定される。この場合、光ファイバ１を伝搬してきた光Ｌ１は、光出射端面１ａから出射されると、コリメータレンズ４によってコリメートされて、平行光Ｌ２として外部に出射される。
　ここで、レンズ保持部材１３は、その接合面１３ｃにおいて、光ファイバ固定基材２の側面２ｅと、接着剤６により接合固定されている。一方、スペーサ部１３ａの側面１３ｂは、ＡＲコート５が形成された光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄに当接しているが、接着はされていない状態となっている。
　このように、この光ファイバコリメータ１０は、レンズ保持部材１３と光ファイバ固定基材２とが、光出射面２ｄ以外の側面である側面２ｅにおいて接着されており、ＡＲコート５が形成される光出射端面１ａおよび光出射面２ｄにおいては接着されておらず、当接しているのみである。その結果、外力や内部応力によりレンズ保持部材１３がＡＲコート５を引っ張って、ＡＲコート５を剥がしたりして損傷を与えることがない。また、ＡＲコート５が剥離することでレンズ保持部材１３が脱離することがない。
　なお、レンズ保持部材１３の材質は特に限定されず、たとえば、ガラス、金属、セラミックスとすることができる。特に、レンズ保持部材１３をマシナブルセラミックスからなるものとすれば、切削加工等の機械加工がし易く、熱膨張係数がたとえば約９×１０－６／℃程度と、ガラスの熱膨張係数（約７×１０－６／℃程度）と同程度に小さいので好ましい。マシナブルセラミクスについては、例えばマコールなどがある。
　また、特に、このレンズ保持部材１３は、スペーサ部１３ａにおいて、図８に示すように光ファイバ１の光出射端面１ａから出力する光を通過させるための孔１３ｄを有する。したがって、レンズ保持部材１３の材質は透明でなくてもよく、かつ、コリメータレンズ４が保持されたスペーサ部１３ａの側面にＡＲコートを形成する必要はない。
　以上説明したように、本実施の形態２に係る光ファイバコリメータ１０は、コリメータレンズ４のためのレンズ保持部材１３が脱離しにくいものである。また、スペーサ部１３ａの側面１３ｂにＡＲコートを形成する必要がないものである。
　なお、上記において、接着剤６に換えて粘着シート等の他の接合手段を用いてもよい。
（実施の形態２の変形例）
　図９は、上記した実施の形態２の変形例に係る光ファイバコリメータ１０Ａを示す斜視図である。この変形例は、レンズ保持部材１３のスペーサ部１３ａにおいてコリメータレンズ４を貼り付ける領域（円形領域）の周りに接着剤収納溝１３ｅを形成した点が上記した実施の形態２と異なるのみで、他の構成は、実施の形態２の光ファイバコリメータ１０と同様である。なお、この変形例においては、接着剤収納溝１３ｅは、コリメータレンズ４を貼り付ける領域の輪郭の直ぐ外側に、この輪郭に沿って形成されていることが好ましいが、この輪郭と接着剤収納溝との距離が常に一定である必要はない。
　この変形例によれば、コリメータレンズ４を接着する余剰な接着剤が接着剤収納溝１３ｅに流れ込み、コリメータレンズ４を汚損することを防止できる。したがってコリメータレンズ４同士の間に接着剤収納溝１３ｅを流れ込ませることにより、コリメータレンズ４同士の間隔を大きくとる必要がなくなり、狭ピッチ化を進めることができる。また、互いに隣接するコリメータレンズ４同士を接着固定してしまうことや、隣接するコリメータレンズ４を接着する領域に接着剤が付着して、コリメータレンズ４が傾いたり浮いたりすることによる光学系の位置精度の低下を防止できる。
（実施の形態３）
　つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。図１０は、本実施の形態３に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。図１０に示すように、この光ファイバコリメータ２０は、図６に示した光ファイバコリメータ１０において、レンズ保持部材１３を断面がコの字形状のレンズ保持部材２３に置き換えた構成を有するものである。
　このレンズ保持部材２３は、光ファイバ固定基材２の側面２ｅ、２ｆと、接合面２３ｂ、２３ｃにおいて接着剤によって接合しており、スペーサ部２３ａは光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄとは接合していない。したがって、レンズ保持部材２３が脱離しにくい構成となっている。
（実施の形態４）
　つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。図１１は、本実施の形態４に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。図１１に示すように、この光ファイバコリメータ３０は、図１に示した光ファイバコリメータ１０において、レンズ保持部材１３を断面がコの字形状のレンズ保持部材３３に置き換えた構成を有するものである。
　このレンズ保持部材３３は、断面がコの字形状である点は図１０に示すレンズ保持部材２３と同じである。しかしながら、レンズ保持部材３３は、光ファイバ固定基材２の他の側面２ｇ、２ｈと、接合面３３ｂ、３３ｃにおいて接着剤によって接着させており、スペーサ部３３ａは光ファイバ固定基材２の光出射面２ｄとは接着されていないものである。この光ファイバコリメータ３０も、レンズ保持部材３３が脱離しにくい構成となっている。
（実施の形態５）
　つぎに、本発明の実施の形態５について説明する。図１２は、本実施の形態５に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。図１２に示すように、この光ファイバコリメータ４０は、図６に示した光ファイバコリメータ１０において、レンズ保持部材１３をレンズ保持部材４３に置き換えた構成を有するものである。
　このレンズ保持部材４３は、不図示のコリメータレンズを保持しているスペーサ部４３ａから突出した、接合部としてのコの字形状の４つの嵌合部材４３ｂを有している。そして、レンズ保持部材４３は、この嵌合部材４３ｂが形成する枠に光ファイバ固定基材２が嵌められた状態で、嵌合部材４３ｂに塗布された接着剤によって、光ファイバ固定基材２に接着されている。この光ファイバコリメータ４０も、レンズ保持部材４３が脱離しにくい構成となっている。
（実施の形態６）
　上記実施の形態は、光ファイバ１をアレイ状に配列したものであるが、光ファイバ１の数は限定されない。つぎに説明する本発明の実施の形態６は、光ファイバが１本のものである。
　図１３は、実施の形態６に係る光ファイバコリメータの模式的な斜視図である。図１３に示すように、この光ファイバコリメータ５０は、１本の光ファイバ１と、光ファイバ１を固定する光ファイバ固定基材５２と、光ファイバ１と対応させて配置された１つのコリメータレンズ４と、スペーサ部５３ａにおいてコリメータレンズ４を保持するレンズ保持部材５３と、を備えている。
　このレンズ保持部材５３は、光ファイバ固定基材５２の側面５２ｂと、接合面５３ｂにおいて接着剤によって接着されており、スペーサ部５３ａは光ファイバ固定基材５２の光出射面５２ａとは接着されていない。この光ファイバコリメータ５０も、レンズ保持部材５３が脱離しにくい構成となっている。
　なお、上記実施の形態３～６において、光ファイバ固定基材およびレンズ保持部材の材質については、上述した実施の形態１および実施の形態２の場合と同様である。
（実施の形態７）
　つぎに、本発明の実施の形態７に係る光スイッチ装置について説明する。本実施の形態７に係る光スイッチ装置は、入力した波長多重光信号から所定の波長の光信号を選択し、その光信号の波長ごとに経路を切り換えて出力する波長選択光スイッチ装置である。
　図１４は、本実施の形態７に係る光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、この光スイッチ装置１００は、光ファイバの各々が異なる経路の光ファイバ伝送路に接続した、図６に示す実施の形態２に係る光ファイバコリメータ１０と、光ファイバコリメータ１０に対して順次配置された、アナモルフィックプリズムペア６１と、回折格子６２と、集光レンズ６３と、λ／４波長板６４と、たとえばＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）から構成され、アレイ状に配置された３つの可動式ミラー６５～６７とを備えている。さらに、この光スイッチ装置１００は、３つの可動式ミラー６５～６７を制御するためのモニタ素子６８と制御回路６９とを備えている。なお、実際には回折格子６２において光路は曲げられるので、アナモルフィックプリズムペア６１から可動式ミラー６５～６７までの各素子は回折格子６２の前後で角度を持って配置されるが、図１４においては、簡略化のために直列に配置して示している。
　つぎに、光スイッチ装置１００の動作について説明する。図１５は、図１４に示す光スイッチ装置１００の動作を説明する説明図である。なお、図１５は、光スイッチ装置１００を図１４の方向とは垂直の方向（上方）から見た図である。はじめに、光ファイバコリメータ１０は、或る光ファイバ伝送路を伝送して光ファイバ１から入力した波長多重光信号ＯＳ１を平行光としてアナモルフィックプリズムペア６１に出力する。アナモルフィックプリズムペア６１は、波長多重光信号ＯＳ１のビーム径を、回折格子６２の格子の配列方向に広げて、波長多重光信号ＯＳ１が多くの格子に当たるように、波長選択の分解能を高めるようにしている。回折格子６２は、入射した波長多重光信号ＯＳ１に含まれる所定の波長の光信号ＯＳ１ａを所定の角度に出力する。集光レンズ６３は、λ／４波長板６４を通して、光信号ＯＳ１ａを可動式ミラー６５に集光する。
　可動式ミラー６５はそのミラー面によって、集光した光信号ＯＳ１ａを反射させる。このときの反射光は、反射光信号ＯＳ２として、λ／４波長板６４、集光レンズ６３、回折格子６２、アナモルフィックプリズムペア６１を順次経由して、光ファイバコリメータ１０の所望の光ファイバ１へと入力し、この光ファイバ１に接続した光ファイバ伝送路へと出力する。なお、λ／４波長板６４は、光信号ＯＳ１ａと反射光信号ＯＳ２との光の偏光状態が互いに直交するように、その偏光状態を変化させる。これによって、アナモルフィックプリズムペア６１および回折格子６２の偏波依存性を補償するようにしている。
　また、回折格子６２は、波長多重光信号ＯＳ１に含まれる他の所定の波長の光信号ＯＳ１ｂ、ＯＳ１ｃをそれぞれ他の所定の角度に出力する。各光信号ＯＳ１ｂ、ＯＳ１ｃは、それぞれ可動式ミラー６６、６７で反射され、反射光信号ＯＳ３または反射光信号ＯＳ４として、λ／４波長板６４、集光レンズ６３、回折格子６２、アナモルフィックプリズムペア６１を順次経由して、それぞれ光ファイバコリメータ１０の所望の光ファイバ１へと入力し、この光ファイバ１に接続した光ファイバ伝送路へと出力する。
　ここで、可動式ミラー６５～６７は、モニタ素子６８が反射光信号ＯＳ２～ＯＳ４の一部を分岐した光の波長および強度をモニタし、このモニタの結果をもとに可動式ミラー６５～６７の各ミラー部を独立に可動させることによって、それぞれの反射光信号ＯＳ２～ＯＳ４の反射角度が最適になるように制御される。反射光信号ＯＳ２～ＯＳ４の分岐は、たとえば光ファイバコリメータ１０の一部に分岐カプラを設けたり、光スイッチ装置１００内の適当な位置に分岐用のミラーを設けたりすることによって行うことができる。なお、モニタ素子６８は、たとえばＡＷＧ（Arrayed　Waveguide　Grating）素子と複数のフォトダイオードとから構成される。
　この光スイッチ装置１００は、実施の形態２に係る光ファイバコリメータ１０を備えているので、容易に元の状態に修復できるものとなる。
　なお、上記実施の形態では、光導波路が光ファイバである場合について示したが、光導波路基材がＰＬＣ（Planar　Lightwave　Circuit）であって、光導波路はこのＰＬＣに形成されたものであってもよい。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態７に係る光スイッチ装置に、実施の形態１、実施の形態２の変形例、実施の形態３～６に係る光ファイバコリメータを適用してもよい。
　また、上記実施の形態３～６に係る光ファイバコリメータにおいて、上記実施の形態２の変形例で形成された接着剤収納溝１３ｅと同様の接着剤収納溝をコリメータレンズの配置領域の周りに形成してもよい。
　以上のように、本発明に係る光導波路コリメータおよび光スイッチ装置は、大容量光ファイバ伝送の分野に利用して好適なものである。
　１　光ファイバ
　１ａ　光出射端面
　２、５２　光ファイバ固定基材
　２ａ　基部
　２ｂ　Ｖ溝
　２ｃ　蓋部
　２ｄ、５２ａ　光出射面
　２ｅ～２ｈ、１３ｂ、５２ｂ　側面
　３　レンズ保持部材
　４　コリメータレンズ
　５　ＡＲコート
　６　接着剤
　６Ａ　接着剤
　７　固定用ネジ
　１０～５０、７０、８０　光ファイバコリメータ
　１３～５３　レンズ保持部材
　１３ａ～５３ａ　スペーサ部
　１３ｃ、２３ｂ、２３ｃ、３３ｂ、３３ｃ、５３ｂ　接合面
　１３ｄ　孔
　２１　光出射面
　２２　接着領域面
　２４　区画溝
　２５　位置決め穴
　２６　位置決めピン
　２７　取付用貫通孔
　２８　光ファイバ挿入孔
　３１　光通過孔
　３２　接着剤収納溝
　３４　位置決め穴
　４３ｂ　嵌合部材
　６１　アナモルフィックプリズムペア
　６２　回折格子
　６３　集光レンズ
　６４　λ／４波長板
　６５～６７　可動式ミラー
　６８　モニタ素子
　６９　制御回路
　７３　スペーサ
　７３ａ、７３ｂ　主面
　１００　光スイッチ装置
　Ｌ１　光
　Ｌ２　平行光
　ＯＳ１　波長多重光信号
　ＯＳ１ａ～ＯＳ１ｃ　光信号
　ＯＳ２～ＯＳ４　反射光信号

Claims (10)

  1. 　光導波路の光出射端面を有する光出射面と、該光出射面と区画された接着領域面とを有する光導波路基材と、
    　前記光導波路の光出射端面側に配置されたコリメータレンズと、
    　前記コリメータレンズを保持し、前記光導波路基材の前記接着領域面に接着固定されるレンズ保持部材と、
    　を備えることを特徴とする光導波路コリメータ。
  2. 　前記レンズ保持部材は、前記光出射端面と前記コリメータレンズとを所定距離に維持するためのスペーサ部と、前記接着領域面に接着固定するための接合部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  3. 　前記光導波路は、光ファイバであり、前記光導波路基材は、該光導波路基材の光出射面と前記光ファイバの光出射端面とが面一になるように形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  4. 　前記レンズ保持部材は、前記光導波路の光出射端面から出力する光を通過させるための孔を有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  5. 　前記レンズ保持部材はガラスもしくはマシナブルセラミックスもしくは樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  6. 　前記光導波路の光出射端面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  7. 　前記光導波路の光出射端面を含む前記光導波路基材の光出射面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光導波路コリメータ。
  8. 　アレイ状に配列した複数の前記光導波路と、該各光導波路に対応させて配置された複数の前記コリメータレンズとを備えることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  9. 　前記コリメータレンズは前記レンズ保持部材に接着剤で接着され、前記レンズ保持部材の前記コリメータレンズを配置する領域の周りに接着剤収納溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路コリメータ。
  10. 　請求項１に記載の光導波路コリメータを備えることを特徴とする光スイッチ装置。
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