DE69215558T2

DE69215558T2 - Optischer Wellenleiter-Schalter

Info

Publication number: DE69215558T2
Application number: DE69215558T
Authority: DE
Inventors: Takeo Shimizu; Hisaharu Yanagawa
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2012-03-17
Also published as: JPH04287010A; CA2062993C; EP0503979B1; EP0503979A1; DE69215558D1; CA2062993A1; US5177804A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Schalter des Wellenleitertyps, welcher zum Schalten optischer Übertragungswege in einem optischen Kommunikationssystem verwendet wird.
In einem optischen Kommunikationssystem, z.B. einem optischen Schleifennetzwerk, wird die optische Übertragungsleitung doppelt aufgebaut, um die Zuverlässigkeit der optischen Übertragungswege zu verbessern, und wird vermittels eines optischen Schalters an jeder Station geschaltet. Ein Zwei-an-Zwei-Fotoschalter mit einer 2-Eingang/2- Ausgang-Funktion, wie er in Fig. 12 gezeigt ist, ist allgemein als ein Beispiel eines optischen Schalters bekannt, der für diese Schaltoperation geeignet ist. Der Fotoschalter ist derart ausgebildet, daß Verbinder 1 und 2 Ende an Ende miteinander verbunden sind.
Bei diesen Fotoschaltern weist der Verbinder 1 optische Eingang/Ausgang-Fasern 1a und 1b auf sowie eine optische Schaltfaser 1c, welche mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, und der Verbinder 2 weist optische Eingang/Ausgang-Fasern 2a und 2b sowie eine optische Schaltfaser 2c auf, welche mit dem gleichen Abstand angeordnet sind, wie diejenigen des Verbinders 1. Die optischen Fasern 1c und 2c sind optisch miteinander an ihren Endabschnitten verbunden, welche wie eine Schleife gekrümmt sind. Herkömmlicherweise bildet der Fotoschalter doppelte optische Übertragungswege, welche sich von der Faser la zur Faser 2b und von der Faser 1b zur Faser 2a erstrecken.
Beim Schalten der optischen Übertragungswege wird der Verbinder 1 bezüglich des Verbinders 2 parallel zu dem Verbinder 2 um einen Abstand der optischen Fasern bewegt, so daß die Übertragungswege sich von der optischen Faser 1a durch die optischen Fasern 2c und 1c zu der Faser 2a und von der Faser 1b zur Faser 2b erstrecken, wie in Fig. 13 gezeigt.
Da die jeweiligen Endflächen ihrer einzelnen optischen Fasern direkt aneinander anliegen, weist der Fotoschalter einen Vorteil bezüglich eines Schalters auf, welcher ein optisches Verbindungssystem, wie zum Beispiel eine Linse, zur Ausrichtung verwendet, da es in der Lage ist, trotz der Verwendung von Einfachmoden-Fasern einen Betrieb mit geringem Verlust vorzusehen.
Wie in den Fig. 14, 15 und 16 gezeigt, gibt es darüber hinaus drei Verbindungszustände, gekreuzt, Durchgang und Schleifenrückführung, zwischen welchen die Verbindung zwischen zwei optischen Faserpaaren geschaltet wird.
In dem in Fig. 14 gezeigten Fall sind optische Faserpaare 3 und 4 miteinander vermittels eines Faserpaars 5 verbunden, welches gekreuzte Fasern 5a und Sb umfaßt, und die optischen Übertragungswege sind miteinander kreuzweise verbunden und erstrecken sich von einer optischen Faser 3a durch die gekreuzte Faser 5a zu der optischen Faser 4b und von einer optischen Faser 3b durch die gekreuzte Faser 5b zu einer optischen Faser 4a.
In dem in Fig. 15 gezeigten Fall sind andererseits die optischen Faserpaare 3 und 4 miteinander durch ein Faserpaar 5 verbunden, welches durchgehende Fasern 5c und 5d umfaßt, und die optischen Übertragungswege sind im Durchgang miteinander verbunden und erstrecken sich von der optischen Faser 3a durch die durchgehende Faser 5c zu der optischen Faser 4a und von der optischen Faser 3b durch die durchgehende Faser Sb durch die optische Faser 4b.
In dem in Fig. 16 gezeigten Fall sind die optischen Faserpaare 3 und 4 miteinander durch das Faserpaar 5 verbunden, welches Schleifenrückführungsfasern 5e und 5f umfaßt, und die optischen Übertragungswege sind in Schleifenrückrührung miteinander verbunden und erstrecken sich von der optischen Faser 3a durch die Schleifenrückführungsfaser 5e zu der optischen Faser 3b und von der optischen Faser 4a durch die Schleifenrückführungsfaser 5f zur optischen Faser 4b.
Es ist ein optischer Schalter vorgeschlagen worden, welcher anstelle der optischen Fasern eine planare Lichtwellenschaltung als ein Mittel zum Schalten zwischen den drei Zuständen verwendet. In einem in Fig. 17 gezeigten optischen Schalter sind beispielsweise Lichtwellenschalterkomponenten 6 und 7 stumpf aneinanderliegend miteinander verbunden, und optische Verbinder 8 und 9 sind stumpf aneinanderliegend jeweils mit den Komponenten 6 und 7 verbunden. Die Verbinder 8 und 9 sind an den jeweiligen Endabschnitten der optischen Faserpaare 3 und 4 angebracht.
In der planaren Lichtwellenschaltungskomponente 6 sind Wellenleiter 6b, 6c, 6d und 6e auf einem Substrat 6a gebildet, und Reflexionsspiegel M sind einzeln an gekrümmten Abschnitten der Wellenleiter 6d und 6e angeordnet. In gleicher Weise sind in der planaren Lichtwellenschaltungskomponente 7 Wellenleiter 7b, 7c, 7d und 7e auf einem Substrat 7a gebildet, und Reflexionsspiegel M sind einzeln an den gekrümmten Abschnitten der Wellenleiter 7d und 7e angeordnet.
Somit wird in den dargestellten Fällen ein durch die optische Faser 3a übertragener Lichtstrahl zur optischen Faser 4a über die Wellenleiter 6b und 7b geleitet, wogegen ein durch die optische Faser 3b übertragener Lichtstrahl zu der optischen Faser 4b über die Wellenleiter 6c und 7c geleitet wird, wodurch die optischen Faserpaare 3 und 4 im Durchgang miteinander verbunden sind.
Wenn der optische Schalter in der in Fig. 18 gezeigten Art und Weise geschaltet wird, dann wird der durch die optische Faser 3a übertragene Lichtstrahl zu der optischen Faser 4b über die Wellenleiter 6b und 7c geleitet, wogegen der durch die optische Faser 3b übertragene Lichtstrahl zu der optischen Faser 4a über die Wellenleiter 6c, 7d, 6e und 7d in der angegebenen Reihenfolge geleitet wird, wodurch die optischen Faserpaare 3 und 4 kreuzweise miteinander verbunden sind.
Wenn der optische Schalter in der in Fig. 19 gezeigten Art und Weise geschaltet wird, dann wird ferner der durch die optische Faser 3a übertragene Lichtstrahl zu der optischen Faser 3b über die Wellenleiter 6b, 7d, 6e, 7e und 6c in der angegebenen Reihenfolge geleitet, wogegen der durch die optische Faser 3b übertragene Lichtstrahl in entgegengesetzter Weise zur optischen Faser 3a über die Wellenleiter 6c, 7e, 6e, 7d und 6b in der angegebenen Reihenfolge geleitet wird, wodurch die optischen Faserpaare 3 und 4 in Schleifenrückführung miteinander verbunden sind.
Bei dem Fotoschalter, welcher die in Fig. 12 und 13 gezeigten optischen Fasern verwendet, werden jedoch die die optischen Übertragungswege bildenden Fasern vermittels der optischen Schaltfasern 1c und 2c geschaltet, welche miteinander mit ihren jeweiligen zu einer Schleife gekrümmten Endabschnitten verbunden sind, so daß die optischen Fasern an jeder Station eine Schleife bilden.
Beim Krümmen optischer Fasern ist es im allgemeinen jedoch erforderlich, den Krümmungsverlust zu senken oder zu verhindern, daß die Bruchfestigkeit der Fasern durch eine Biegeverzerrung verringert wird. Beim Krümmen der Fasern zu einer Schleife muß daher der Durchmesser der gekrümmten Fasern bei ungefähr 60 mm oder mehr gehalten werden. Somit weist der Fotoschalter, welcher die optischen Fasern mit diesem Durchmesser enthält, unvermeidbarerweise eine große Größe auf.
Wenn die optischen Fasern dazu verwendet werden, die drei Verbindungszustände gekreuzt, durchgehend und Schleifenrückführung, zu erhalten, wie in den Fig. 14 bis 16 gezeigt, dann ist die Faseranordnung kompliziert, so daß die Kosten, der Faserlagerraum etc. nicht praktikabel sind.
Das Problem des Lagerns der optischen Fasern kann durch den optischen Schalter gelöst werden, welcher die planare Lichtwellenschaltung verwendet, wie in Fig. 17 und 19. In diesem Falle sind jedoch die planaren Lichtwellenschaltungskomponenten 6 und 7 und die optischen Verbinder 8 und 9, welche den optischen Schalter bilden, stumpf aneinanderliegend miteinander an den drei Bereichen zwischen dem Verbinder 8 und der Komponente 6 zwischen den Komponenten 6 und 7 und zwischen der Komponente 7 und dem Verbinder 9 verbunden. Der Verbindungsverlust dieses optischen Schalters ist daher in unvermeidbarer Weise wesentlich, und die Kosten der Komponenten dieses Schalters sind hoch.
Die FR-A-2 479 993 stellt einen optischen Schalter dar, welcher zwei Verbindungszustände aufweist.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen optischen Schalter vor, welcher umfaßt: ein Zwischenteil, umfassend ein Substrat mit einer vorderen Endfläche und einer hinteren Endfläche, eine Mehrzahl von Wellenleiterpaaren mit verschiedenen optischen Verbindungsfunktionen, wobei die Endabschnitte der Wellenleiterpaare in einer Kopplungsebene derart angeordnet sind, daß ihre Endabschnitte durch einen vorbestimmten Zwischenpaar-Abstand getrennt sind und an den Endflächen des Substrats zur optischen Anlagekopplung freiliegen, ein vorderes Teil mit einer Endfläche, welche zur vorderen Endfläche des Zwischenteils weist, welches mit wenigstens einem optischen Faserpaar versehen ist, das optisch mit optischen Übertragungswegen verbunden ist, wobei die Endabschnitte des Faserpaars mit dem gleichen Innerpaar-Abstand angeordnet sind, wie die Endabschnitte des Wellenleiterpaars und an der Endfläche zur optischen Anlagekopplung mit einem Wellenleiterpaar freiliegen, und ein hinteres Teil mit einer Endfläche, welche zu der hinteren Endfläche des Zwischenteils weist, und welches mit wenigstens einem optischen Faserpaar versehen ist, das optisch mit optischen Übertragungswegen verbunden ist, wobei die Endabschnitte des Faserpaars mit dem gleichen Innerpaar-Abstand angeordnet sind, wie die Endabschnitte des Wellenleiterpaars und an der Endfläche zur optischen Anlagekopplung mit einem Wellenleiterpaar freiliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiterfunktionen eine Durchgangskopplung, eine Kreuzkopplung und eine Schleifenrückführungsfunktion umfassen, und daß jedes der Teile bezüglich der anderen Teile in einer Richtung parallel zu der Kopplungsebene um den Abstand zwischen den Wellenleiterpaaren, welche verschiedene optische Funktionen aufweisen, bewegbar ist, um zu ermöglichen, daß ein optisches Faserpaar sowohl des vorderen Teils als auch des hinteren Teils mit einem vorbestimmten Wellenleiterpaar des Zwischenteils verbunden wird, wodurch die optischen Übertragungswege geschaltet werden.
Gemäß dem optischen Schalter des Wellenleitertyps der vorliegenden Erfindung werden die optischen Übertragungswege mit den jeweils miteinander verbundenen Endflächen umgeschaltet, so daß dieser leicht zwischen drei verschiedenen Zuständen umgeschaltet werden kann, d.h. Kreuz-, Durchgang- und Schleifenrückführungszuständen. Da die Teile an zwei Positionen stumpf aneinander anliegend verbunden sind, kann ferner der Verbindungsverlust gesenkt werden. Da der optische Schalter der Erfindung nur drei Komponenten umfaßt, die ersten bis dritten Teile, ist er ferner kompakt und von einfachem Aufbau und kann daher mit geringen Kosten hergestellt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun, lediglich anhand von Beispielen, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Zwei-an-Zwei-Fotoschalters gemäß einer Ausführungsform eines optischen Schalters des Wellenleitertyps der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Verbinders ist, welcher einen Zwei-an-Zwei-Fotoschalter der Fig. 1 bildet;
Fig. 3 eine Frontansicht ist, welche die Konfiguration eines Stiftlochs des Verbinders der Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenverbinders ist, welcher den Zwei-an-Zwei- Fotoschalter der Fig. 1 bildet;
Fig. 5 eine Draufsicht einer planaren Lichtwellenschaltung des Zwischenverbinders ist, welcher in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 6 eine Draufsicht ist, welche den Zwei-an-Zwei- Fotoschalter in Fig. 1 in einem Kreuzzustand zeigt;
Fig. 7 eine Draufsicht ist, welche den Zwei-an-Zwei- Fotoschalter der Fig. 1 in einem Schleifenrückführungszustand zeigt;
Fig. 8 eine Draufsicht ist, welche den Zwei-an-Zwei- Fotoschalter der Fig. 1 zeigt, welcher mechanisch vermittels von Solenoiden geschaltet werden kann;
Fig. 9 eine Draufsicht eines Vier-an-Vier-Fotoschalters gemäß einer weiteren Ausführungsform eines optischen Schalters des Wellenleitertyps der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 10 eine Draufsicht ist, welche eine Modifikation des Vier-an-Vier-Fotoschalters der Fig. 9 zeigt, in welcher Wellenleiterpaare mit individuellen Funktionen in zwei benachbarten Reihen angeordnet sind;
Fig. 11 eine Frontschnittansicht eines Hauptteils eines Verbinders ist, welche eine Modifikation des Stiftlochs zeigt;
Fig. 12 eine Draufsicht ist, welche einen dem optischen Schalter der vorliegenden Erfindung entsprechenden, bekannten optischen Schalter zeigt;
Fig. 13 eine Draufsicht ist, welche den optischen Schalter der Fig. 12 in einem geschalteten Zustand zeigt;
Fig. 14 eine Draufsicht ist, welche die Kreuzverbindung zwischen zwei optischen Faserpaaren darstellt;
Fig. 15 eine Draufsicht ist, welche die Durchgangsverbindung zwischen den beiden optischen Faserpaaren zeigt;
Fig. 16 eine Draufsicht ist, welche die Schleifenrückführungsverbindung zwischen den beiden optischen Faserpaaren zeigt;
Fig. 17 eine Draufsicht eines dem optischen Schalter der vorliegenden Erfindung entsprechenden, bekannten optischen Schalters ist, welcher eine planare Lichtwellenschaltung verwendet, wobei ein Durchgangsverbindungs zustand gezeigt ist;
Fig. 18 eine Draufsicht ist, welche den optischen Schalter der Fig. 17 in einem Kreuzzustand zeigt; und
Fig. 19 eine Draufsicht ist, welche den optischen Schalter der Fig. 17 in einem Schleifenrückführungszustand zeigt.
Eine Ausführungsform eines optischen Schalters des Wellenleitertyps gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen 1 bis 8 beschrieben. Diese Ausführungsform wird bei einem Zweian-Zwei-Fotoschalter angewendet, welcher optische Übertragungswege zwischen drei Zuständen umschalten kann, d.h. Kreuz-, Durchgangs- und Schleifenrückführungszuständen.
In dem Zwei-an-Zwei-Fotoschalter der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in Fig. 1 gezeigt, Verbinder 10 und 20 und ein Zwischenverbinder 30 zwischen diesen in stumpfer Anlage aneinander durch Paßstifte 40 und 41 angeordnet und zur Bewegung in der Querrichtung miteinander verbunden. Die Verbinder 10 und 20 bilden jeweils zweite und dritte Basisteile, und der Zwischenverbinder 30 bildet ein erstes Basisteil.
Da die Verbinder 10 und 20 in der gleichen Art und Weise aufgebaut sind, wird nur der Verbinder 10 beschrieben. Für den Verbinder 20 werden zum Bezeichnen gleicher Teile in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, und eine Beschreibung dieser Teile ist hier weggelassen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist der Verbinder 10 ein rechtwinkliges, prismenartig geformtes Element. Optische Fasern 3a und 3b eines optischen Faserpaars 3, welche mit den optischen Übertragungswegen verbunden sind, sind in der Mitte des Verbinders 10 bezüglich der Querrichtung desselben angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander in der Längsrichtung mit einem Faserabstand p zwischen diesen. Die jeweiligen polierten Endflächen der optischen Fasern 3a und 3b liegen in der Mitte einer vorderen Verbindungsendfläche 10a frei, und das Anschlußseitenende des Faserpaars 3 erstreckt sich von einer hinteren Endfläche 10b (siehe Fig. 1). Ferner erstrecken sich Stiftlöcher 10c und 10d parallel zueinander in der Längsrichtung, jeweils an den bezüglich der Querrichtung entgegengesetzten Seiten des Verbinders 10. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jedes Stiftloch in der Querrichtung langgestreckt und weist große und kleine Längenachsen d und (P+d) auf.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Zwischenverbinder 30 ein im wesentlichen rechtwinkliges, prismenförmiges Element, welches mit einer Vertiefung 30b in der Mitte seines Substrats 30a bezüglich der Querrichtung desselben ausgebildet ist. Die parallelen vorderen und hinteren Endflächen des Verbinders 30 bilden Anlageendflächen 30c bzw. 30d (siehe Fig. 1 für 30d). Eine planare Lichtwellenschaltung 31 ist in der Vertiefung 30b gebildet, und Stiftlöcher 30e und 30f sind einzeln durch die entgegengesetzten Seitenabschnitte der Vertiefung 30b bezüglich der Querrichtung gebohrt und entsprechend in ihrer Position den Stiftlöchern 10c bzw. 10d des Verbinders 10. Die Stiftlöcher 30e und 30f sind ebenso wie die Stiftlöcher 10c und 10d des Verbinders 10 in der Querrichtung langgestreckt und weisen große und kleine Längenachsen d und (P+d) auf und erstrecken sich parallel zueinander.
Wie in der Draufsicht der Fig. 5 gezeigt, ist die planare Lichtwellenschaltung 31 derart ausgebildet, daß sie drei Wellenleiterpaare 32, 33 und 34 aufweist, die parallel zueinander mit Paarabständen P zwischen diesen angeordnet sind. Diese Paarabstände P dienen als Hübe für die Übertragungsstufen für die Bewegung der Verbinder, wenn die Verbindung geschaltet wird. Die jeweiligen Endflächen der Wellenleiter, welche jedes Wellenleiterpaar bilden, liegen an den Anlageendflächen 30c und 30d des Verbinders 30 mit Abständen frei, welche gleich dem Faserabstand p des optischen Faserpaars 3 sind, und sie sind poliert.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist das Wellenleiterpaar 32 derart ausgebildet, daß die Wellenleiter 32a und 32b gekrümmt sind und sich in der Mitte kreuzen, und ein Reflexionsspiegel M ist an jedem gebogenen Abschnitt vorgesehen. Die Spiegel M reflektieren einen durch die Wellenleiter 32a und 32b übertragenen Lichtstrahl nahezu total und übertragen das Licht, ohne an den gekrümmten Abschnitten einen Übertragungsverlust einzuführen.
Andererseits ist, wie in Fig. 5 gezeigt, das Wellenleiterpaar 33 derart ausgebildet, daß die Wellenleiter 33a und 33b sich linear parallel zueinander erstrecken, und ein Abstand L&sub3;&sub0; (siehe Fig. 4) zwischen dem Wellenleiter 33a und der Mitte des Stiftlochs 30e oder zwischen dem Wellenleiter 33b der Mitte des Stiftlochs 30f ist gleich einem Abstand L&sub1;&sub0; (siehe Fig. 2) zwischen der Mitte des Stiftlochs 10c des Verbinders 10 und der Kemmitte der optischen Faser 3a oder zwischen der Mitte des Stiftlochs 10d und der Kemmitte der optischen Faser 3b.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist ferner das Wellenleiterpaar 34 derart ausgebildet, daß Wellenreiter 34a und 34b an zwei Zwischenpositionen um 90º gekrümmt sind, und Reflexionsspiegel M, welche denjenigen für die Wellenleiter 33a und 33b entsprechen, sind an diesen einzelnen gekrümmten Abschnitten angeordnet.
Jeder Reflexionsspiegel M kann durch Bilden einer Reflexionsoberfläche durch Trockenätzen nach dem Bilden jedes Wellenleiterpaars auf dem Substrat 30a und dann durch Ablagern eines Metallfilms oder dergleichen auf der Reflexionsoberfläche hergestellt werden.
Die Paßstifte 40 und 41 sind durch ihre jeweiligen Stiftlöcher 10d, 30c, 20c und die Stiflöcher 10c, 20d der Verbinder 10, 20 und 30 hindurchgeführt, um diese zu verbinden, wodurch die Verbinder 10 bis 30 zur Querbewegung positioniert und miteinander verbunden sind. Der Durchmesser der Stifte 40 und 41 ist gleich der kleinen Längenachse d von jedem Stiftloch gesetzt.
Der Zwei-an-Zwei-Fotoschalter der vorliegenden Ausführungsform ist in einer derartigen Art und Weise zusammengesetzt, daß die Paßstifte 40 und 41 in ihre entsprechenden Stiftlöcher der einzelnen Verbinder eingepaßt werden und die Verbinder 10 bis 30 stumpf aneinanderliegend miteinander verbunden werden, wie in Fig. 1 gezeigt. Die verbundenen Endflächen 10a und 20a und ihre entsprechenden anliegenden Endflächen 30c und 30d liegen einander mit einem geringen Abstand gegenüber, oder sie werden unter einem geeigneten Druck aneinander gepreßt, so daß die optischen Fasern und die Wellenleiter optisch verbunden werden können. In diesem Zwei-an-Zwei-Fotoschalter können die optischen Übertragungswege ferner durch Drücken des gewünschten Schalters in seitlicher Richtung geschaltet werden.
Da die Stiftlöcher mit einer Genauigkeit von 1 µm oder weniger ausgebildet werden können, können die Verbinder 10, 20 und 30 genau um den Verschiebeabstand P bewegt werden. Bei diesem Fotoschalter kann die Verbindung zwischen dem gewünschten optischen Faserpaar und einem Wellenleiterpaar ohne dem Einführen einer Fehlausrichtung oder eines wesentlichen Verlustes geschaltet werden.
In dem Übertragungszustand des Zwei-an-Zwei-Fotoschalters, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, sind die jeweiligen optischen Faserpaare 3 und 4 und die Verbinder 10 und 20 optisch mit dem Wellenleiterpaar 33 des Zwischenverbinders 30 verbunden, und die optischen Übertragungswege sind im Durchgang miteinander verbunden.
Wenn die seitliche Fläche des Zwischenschalters 30 von der in Fig. 1 gezeigten Position nach unten gedrückt wird, dann wird der durch die Paßstifte 40 und 41 geführte Verbinder 30 um den Übertragungsabstand Pentlang der anliegenden Endflächen 10a und 20a der optischen Verbinder 10 und 20 bewegt. Als Ergebnis daraus wird der Fotoschalter in der in Fig. 6 gezeigten Art und Weise geschaltet, so daß die jeweiligen optischen Faserpaare 3 und 4 der Verbinder 10 und 20 optisch mit dem Wellenleiterpaar 32 des Zwischenverbinders 30 verbunden sind, und die optischen Übertragungswege sind kreuzweise verbunden.
Wenn die Verbinder 10 und 20 von der in Fig. 1 gezeigten Position bewegt werden, um den Fotoschalter zu dem in Fig. 7 gezeigten Zustand zu schalten, dann sind ferner die optischen Faserpaare 3 und 4 des Verbinders 10 und des Verbinders 20 optisch mit dem Wellenleiterpaar 34 des Zwischenverbinders 30 verbunden, und die optischen Übertragungswege sind in Schleifenrückführung miteinander verbunden.
In dem Zwei-an-Zwei-Fotoschalter der vorliegenden Ausführungsform, welcher in dieser Art und Weise aufgebaut ist, können die Verbinder 10 und 20 und der Zwischenverbinder 30, welche durch die Paßstifte 40 und 41 geführt sind, sich um den Verschiebeabstand P in der Querrichtung bewegen, obgleich sie sich nicht in der Längsrichtung entlang der optischen Faserpaare 3 und 4 bewegen können. Da die Verbinder 10, 20 und 30 parallel zueinander bewegt werden, wobei ihre Endflächen miteinander verbunden sind, können die Übertragungsverluste, welche durch das Schalten der optischen übertragungswege verursacht werden, gesenkt werden. Da die optischen Faserpaare und die Wellenleiterpaare optisch durch Anlageverbindung der Verbinder verbunden sind, können sie ferner ohne dem Erfordernis einer Ausrichtung zwischen den optischen Fasern und den Wellenleitern leicht miteinander verbunden werden.
Die Verbinder 10, 20 und 30 können parallel zueinander durch manuelle Betätigung oder durch Verwendung elektrischer Mittel bewegt werden, welche Federn 51 und Solenoide 52 bis 54 umfassen, die zwischen den Verbindern und einem Montagerahmen 50 angeordnet sind, in welchem der Fotoschalter angebracht ist, wie in Fig. 8 gezeigt. In diesem Falle kann ein gewünschter Verbinder zum Schalten der optischen Übertragungswege frei durch Variieren des Stromzufuhrmodus zu den Solenoiden 52 bis 54 bewegt werden. Ferner werden auf die Verbinder einwirkende Stöße beim Umschalten der optischen Übertragungswege durch die Federn 51 verringert, so daß die Verbinder gegen eine Beschädigung geschützt werden können.
Gemäß der vorangehenden Ausführungsform wird der optische Schalter des Wellenleitertyps der vorliegenden Erfindung bei einem Zwei-an-Zwei-Fotoschalter verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann beispielsweise ferner bei Vier-an- Vier-Fotoschaltern verwendet werden, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt. Bei diesen Vier-an-Vier-Fotoschaltern sind zwei Sätze optischer Faserpaare 11 und 12 mit den Faserabständen p zwischen ihren einzelnen Fasern in Verbindern 10 bzw. 20 angeordnet, und zwei Sätze paralleler Wellenleiterpaare 36, 37 und 38 mit den Paarabständen P zwischen diesen sind entsprechend den Paarsätzen auf einer planaren Lichtwellenschaltung 35 eines Zwischenverbinders 30 ausgebildet. In dieser Anordnung sind die Verbinder 10, 20 und 30 durch Paßstifte 42 und 43 positioniert und zur Bewegung in der Querrichtung miteinander verbunden.
In dem Falle des Vier-an-Vier-Fotoschalters, welcher in Fig. 9 gezeigt ist, sind die Wellenleiterpaare in zwei Sätzen mit den Paarabständen P zwischen diesen in der Funktionsreihenfolge: kreuzweise, Durchgang und Schleifenrückführung angeordnet. Im Falle des Vier-an-Vier-Fotoschalters der Fig. 10 sind die Wellenleiterpaare mit der gleichen Funktion in zwei benachbarten Reihen mit dem Paarabstand P zwischen diesen angeordnet. In diesem Falle ist die große Achse der Öffnung von jedem Stiftloch bei jedem Verbinder auf (2 P + d) eingestellt, was länger ist als (P + d), entsprechend dem Paarabstand P, da die Wellenleiterpaare mit der gleichen Funktion in zwei benachbarten Reihen angeordnet sind. Beim Umschalten der optischen Übertragungswege werden die einzelnen Verbinder um einen Abstand, welcher dem doppelten Paarabstand P entspricht, bewegt, d.h. 2 P.
Ferner ist, obgleich in der vorangehenden Beschreibung die Verbinder 10 und 20 und der Zwischenverbinder 30 derart aufgebaut sind, daß die Stiftlöcher 10c und 10d, die Stiftlöcher 20c und 20d und die Stiftlöcher 30e und 30f jeweils die kleine Längenachse d und die große Längenachse (P + d) aufweisen, die Querschnittsform von jedem Stiftloch nicht auf ein Oval beschränkt, wenn die Verbinder 10 bis 30 jeweils derart ausgebildet sind, daß sie um den Paarabstand P bewegbar sind. Beispielsweise kann, wie in Fig. 11 gezeigt, ein Zwischenverbinder 60 durch ein Verbindersubstrat 61 mit einer darin geschnittenen trapezförmigen Nut 61a, und eine Abdeckplatte 62 gebildet sein, welche eine entsprechende trapezförmige Nut 62a darin geschnitten aufweist und an dem Verbindersubstrat 61 angebracht ist, so daß ein Stiftloch mit einem hexagonalen Querschnitt zwischen den trapezförmigen Vertiefungen 61a und 62a gebildet ist, um das Einführen eines Paßstifts 65 zu ermöglichen, welcher den Durchmesser d aufweist. In diesem Falle ist jede der trapezförmigen Nuten 61a und 62a derart ausgebildet, daß eine Länge L (Fig. 11) des durch die Nuten 61a und 62a gebildeten Stiftlochs gleich (P + d) ist, um dadurch zu ermöglichen, daß der Paßstift 65 um den Paarabstand P bewegt wird.
Es ist somit wenigstens in bevorzugten Ausführungsformen ein optischer Schalter des Wellenleitertyps mit kompakter Ausgestaltung vorgesehen, welcher leicht optische Übertragungswege zwischen drei Zuständen schalten kann, d.h. Kreuz-, Durchgangs- und Schleifenrückführungszuständen, ohne einen wesentlichen optischen Signalübertragungsverlust einzuführen, und es ist ein optischer Schalter des Wellenleitertyps vorgesehen, welcher eine relativ geringe Anzahl an Komponenten verwendet und daher kostengünstig ist.

Claims

1. Optischer Schalter, umfassend:

ein Zwischenteil (30), umfassend ein Substrat (30a) mit einer vorderen Endfläche und einer hinteren Endfläche, eine Mehrzahl von Wellenleiterpaaren (32, 33, 34, 36, 37, 38), welche zum Vorsehen verschiedener optischer Verbindungsfunktionen angeordnet sind, wobei die vorderen und die hinteren Endabschnitte von jedem Wellenleiterpaar in einer jeweiligen Kopplungsebene enden, derart, daß ihre Endabschnitte durch einen vorbestimmten Zwischenpaar-Abstand (P; 2P) getrennt sind und an den vorderen und hinteren Endflächen des Substrats zur optischen Anlagekopplung freiliegen, ein vorderes Teil (10) mit einer Endfläche (10a), welche zur vorderen Endfläche des Zwischenteils (30) weist, und welches wenigstens ein optisches Faserpaar (3) aufweist, das optisch mit optischen Übertragungswegen verbunden ist, wobei die Endabschnitte des Faserpaars mit dem gleichen Innerpaar-Abstand (p) angeordnet sind, wie die Endabschnitte des Wellenleiterpaars, und in der Endfläche freiliegen, um eine optische Anlagekopplung mit jedem Wellenleiterpaar (32, 33, 34, 36, 37, 38) an der vorderen Endfläche zu ermöglichen, und

ein hinteres Teil (20) mit einer Endfläche (20a), welche zu der hinteren Endfläche des Zwischenteils (30) weist, und welches wenigstens ein optisches Faserpaar (4) aufweist, das optisch mit optischen Übertragungswegen verbunden ist, wobei die Endabschnitte des Faserpaars mit dem gleichen Innerpaar- Abstand (p) angeordnet sind, wie die Endabschnitte des Wellenleiterpaars, und in der Endfläche freiliegen, um eine optische Anlagekopplung mit jedem Wellenleiterpaar (32, 33, 34, 36, 37, 38) an der hinteren Endfläche zu ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesehenen Wellenleiter-Verbindungsfunktionen eine Durchgangskopplung, eine Kreuzkopplung und eine Schleifenrückführungsfunktion umfassen, und daß jedes der Teile (10, 20, 30) bezüglich der anderen Teile in einer Richtung parallel zu den Kopplungsebenen um den Abstand zwischen den verschiedenen Wellenleiterpaaren bewegbar ist, welche die verschiedenen optischen Verbindungsfunktionen vorsehen, um zu ermöglichen, daß ein optisches Faserpaar sowohl des vorderen Teils als auch des hinteren Teils wahlweise mit einem vorbestimmten Wellenleiterpaar der Mehrzahl von Wellenleiterpaare des Zwischenteils verbindbar ist, wodurch die optischen Übertragungswege zum Erhalten einer Durchgangskopplung, einer Kreuzkopplung oder einer Schleifenrückführungs funktion geschaltet werden können.

2. Optischer Schalter nach Anspruch 1, worin das Wellenleiterpaar (32; 36), welches die optische Kreuzkopplungs-Verbindungsfunktion aufweist, derart eingerichtet ist, daß die Wellenleiter (32a, 32b), welche das Wellenleiterpaar (32) bilden, gekrümmt sind und sich kreuzen und ein Reflexionsspiegel (M) an jedem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist.

3. Optischer Schalter nach Anspruch 2, worin der Reflexionsspiegel (M) ein Metallfilm ist, welcher an einer reflektierenden Oberfläche gebildet ist, die durch Trockenätzen nach dem Ausbilden von jedem Wellenleiterpaar (32, 33, 34; 36, 37, 38) auf dem Substrat (30a) vorbereitet ist.

4. Optischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Wellenleiterpaar (34; 38), welches die optische Schleifenrückführungs-Verbindungsfunktion aufweist, derart eingerichtet ist, daß die Wellenleiter (34a, 34b), welche das Wellenleiterpaar (34) bilden, an zwei Positionen um im wesentlichen 90º gekrümmt sind und ein Reflexionsspiegel (M) an jedem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist.

5. Optischer Schalter nach Anspruch 4, worin der Reflexionsspiegel (M) ein Metallfilm ist, welcher an einer reflektierenden Oberfläche gebildet ist, die durch Trockenätzen nach dem Ausbilden von jedem Wellenleiterpaar (32, 33, 34; 36, 37, 38) auf dem Substrat (30a) vorbereitet ist.

6. Optischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, worin die ersten bis dritten Teile (30, 10, 20) jeweils zwei Stiftlöcher (30e, 30f; 10c, 10d; 20c, 20d) aufweisen, von welchen jeweils eines an jeder Seite bezüglich der Querrichtung angeordnet ist, und vermittels Paßstiften (40, 41; 42, 43) positioniert sind, welche zum Zeitpunkt des Anlageverbindens einzeln durch die Stiftlöcher geführt werden.

7. Optischer Schalter nach Anspruch 6, worin jedes Stiftloch (30e, 30f; 10c, 10d; 20c, 20d) eine Länge aufweist, die um den Betrag des Zwischenpaar-Abstands (P; 2P) zwischen den Wellenleiterpaaren (32, 33, 34; 36, 37, 38), welche die verschiedenen optischen Verbindungsfunktionen aufweisen, größer ist als der Durchmesser (d) von jedem Paßstift.