JP2002107642A

JP2002107642A - 光スイッチモジュール

Info

Publication number: JP2002107642A
Application number: JP2000295063A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Makio; 諭牧尾; Fumio Nitanda; 文雄二反田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】回路基板に実装可能な小型で薄型の光スイッ
チモジュールを製造する。【解決手段】光ファイバを駆動するための磁気回路駆
動部が光切り替え機構と共にパッケージに同封された複
数の光ファイバ可動型の光スイッチと、前記光スイッチ
間同士を連結するための光ファイバと、かつ前記光スイ
ッチと前記光ファイバを内封するためのケースとを少な
くとも具備する光スイッチモジュールにおいて、前記光
ファイバモジュールの最短厚さが９ｍｍ以下であること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信等の光ファイ
バ伝送路中に挿入されて、伝送路を切り替えるための光
スイッチモジュールに関する。また、１×Ｍ型光スイッ
チは１つの入力に対してＭ個の出力の１つを選択できる
ようにした光スイッチモジュールである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光スイッチはこれまで多くのタイ
プのスイッチが提案されている。そのうち、メカニカル
スイッチとしては、プリズムやミラー等の微小光学素子
を駆動して光路を切り替えることで１×Ｍタイプのスイ
ッチや特開昭６３−３１３１１１号公報に開示される図
６に示すような光ファイバ２、４を磁気回路３により直
接駆動して光路を切り替える構造の光ファイバ可動型１
×２メカニカルが提案されている。また、特開平６−２
０８０６５号公報には前記の光ファイバ可動型１×２メ
カニカル光スイッチを多段に接続した光スイッチモジュ
ールも開示されている。

【０００３】また、特開平１１−３２６７９６号公報に
は光スイッチの構成において、可動光ファイバ保持部材
を軟磁性を有するセラミックとし、光ファイバ駆動機構
を単純化して小型化を達成した光スイッチが開示されて
いる。また、前記で開示されている光スイッチは高い光
の切り替え機能と自己保持機能を実現できたとしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ可動
型スイッチを複数・多段に組み合わせて１×Ｍ型の光ス
イッチモジュールを構成しようとすると、光スイッチの
数が増加することで、全体の大きさ、重量が大きくな
る。図５に示すような１×２型光スイッチ１１を３個組
み合わせて１×４型光スイッチモジュールを構成する場
合、図７で示されるように通常はケースの底板１６のよ
うな光スイッチモジュールの最も広く取れる平面上に１
×２型光スイッチ１１の底面を固着して構成される。こ
の場合、１×４光スイッチのケース全体の厚さが１×２
スイッチ単体の厚さからケースの底板１６の分だけ厚く
なってしまう問題点があった。底板を薄くすることで光
スイッチモジュール自体を薄くすることも可能だが、底
板は重量のある複数の光スイッチを固着すると多少の応
力をうける。よって極限迄の小型を検討した場合には単
に底板を薄くしてしまうと光ファイバモジュールの底面
が変形し、強度的に好ましくない。本発明の目的は、従
来のこのような課題を解決し、回路基板に実装可能な小
型で薄型の光スイッチモジュールを製造することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】光ファイバを駆動するた
めの磁気回路駆動部が光切り替え機構と共にパッケージ
に同封された複数の光ファイバ可動型の光スイッチと、
前記光スイッチ間同士を連結するための光ファイバと、
かつ前記光スイッチと前記光ファイバを内封するための
ケースとを少なくとも具備する光スイッチモジュールに
おいて、前記光ファイバモジュールの最短厚さが９ｍｍ
以下である光スイッチモジュールであり、複数の光ファ
イバ可動型光スイッチと、前記光スイッチ間同士を連結
するための光ファイバと、かつ前記光スイッチと前記光
ファイバを内封するためのケースとを少なくとも具備す
る光スイッチモジュールにおいて、ケース内部に仕切り
を設け、前記仕切りに少なくとも１部光ファイバ可動型
光スイッチが固着される光スイッチモジュールとする。
前記ケースは最短厚さ方向の上下に２平面を有し、前記
２平面以外の枠の厚さが２平面よりも厚い光スイッチモ
ジュールである。枠の厚さとは最短厚さ方向に直交する
方向の厚さである。仕切りで光スイッチを固定するため
に、２平面の厚さは１ｍｍ以下としても強度が保たれ
る。前記仕切りは実質的に枠部分と一体に成形されてい
る梁形状である光スイッチモジュールである。前記光フ
ァイバ可動型光スイッチはＮ×２Ｎ型の光スイッチであ
り、前記光スイッチを内部で多段接続して全体で１×Ｍ
型の切り替えが可能である光スイッチモジュールであ
る。

【０００６】図１において１×２および２×４光スイッ
チはファイバ１４の入出射側の面でのみ仕切り１２に固
着しているがファイバ１４が入出射していない、もう一
方の側面で仕切り１２に固着することでもよい。また、
ケース枠１５の材質は硬質の樹脂を用いることで軽量で
より安価なモジュールを構成できる。

【０００７】本発明において仕切りとはケースの枠に固
着または一体となる部分であり、ケースの内部に突出す
る形状や枠から枠に連結するように備えられているもの
である。仕切りの高さは光スイッチの形状により適宜選
定されるが、軽量化や光ファイバの配線を考慮すれば枠
よりも薄い厚さになることが好ましい。また、光ファイ
バを固定しやすいように１部光スイッチに契合する凹部
形状を備えさせ、枠と一体的に製造すれば、組立の際に
位置あわせを行う必要がない。

【０００８】

【発明の実施の形態】図２は本発明に適用する光スイッ
チの一実施形態に係る斜視図である。図２の本発明を適
用する光スイッチの一実施形態を詳細に説明する。この
光スイッチは、筺体２１内に、保持基板２７を備え、こ
れを覆うように蓋部材５１と筺体２１を接着剤を介して
接合し、蓋部材５１に設けた注入孔５３から屈折率整合
剤を光スイッチ内に充填した後、注入孔５３を封止板５
２で密封するものである。ここで保持基板２７はその上
に、入出力側の光ファイバ４１、４２を支持する固定ブ
ロック２３と、光ファイバ４１、４２の先端部近傍を支
持する可動ブロック２９と、別の光ファイバ３４を支持
する静止ブロック３１とを備える。さらにこの保持基板
２７上には、静止ブロック３１の後ろ側に接して配置さ
せた永久磁石３３と、永久磁石３３に接合させたコ字形
状のヨーク３２と、このヨーク３２の両方の先端部の各
々に設けた先端ヨーク２８及び３６と、可動ブロック２
９と静止ブロック３１とヨーク３２と先端ヨーク２８、
３６からなる磁気回路に磁界を印加する導電コイル３０
および３５を有する。さらに、筺体２１には、直列接続
された導電コイル３０及び３５から延びる導電線２６と
３７を接続する電極膜２４と３９と、これら電極膜と導
通する電極ピン２２と４０を備える。導電線と電極膜と
はハンダ２５及び３８とで固着される。また、静止部材
３１にはガイドピンが突出して固着され、前記可動部材
２９はこのガイドピンに摺動するように静止部材に対し
て平行移動する。

【０００９】筺体２１と蓋部材５１を接合する手順につ
いて説明する。まず、光ファイバを接続・固定した光フ
ァイバ切替手段を付けたガラス保持基板２７を筺体内部
に固定した。次に筺体の縁に、エポキシ系接着剤を塗布
した。このエポキシ系樹脂は塗布直前に予め、脱泡処理
を施したものを用いた。脱泡処理後、エポキシ樹脂を筺
体の縁と蓋部材の縁の双方に塗布し、前記筺体２１と蓋
部材５１を接合した。さらに両者を治具に固定して３０
分経過させて筺体２１と蓋部材５１を強固に接合した。
光ファイバの周囲から屈折率整合剤が漏れないように筺
体２１から光ファイバを出している穴を接着剤で封止し
た。次に、筺体を治具から外し、蓋部材の注入孔を通じ
て筺体内部および蓋部材内部に屈折率整合剤として炭化
水素系オイルを所定の量を注入した後、前記注入孔に接
着剤を介して蓋５２を設けた。筐体２１と蓋部材５１か
らなる光スイッチパッケージは非磁性セラミックス材で
構成されて、その外径寸法は２８×１５．６×８．３ｍ
ｍと小型である。

【００１０】図３は本発明の一実施形態に係る可動光フ
ァイバ保持部材を軟磁性を有するセラミックとして、光
ファイバ駆動機構を単純化して小型化を達成した光スイ
ッチの模式図である。図３に入力部が２端子、出力部が
４端子の２×４型の光スイッチ構成の光ファイバの一配
置例を示す模式図を示す。セラミックスの筺体２１と、
光ファイバ切替手段と、蓋部材５１等は図２の光スイッ
チの構成を基本とする構成とした。固定部材２３ａと可
動部材２９ａの間を連結する梁は、一端を入出力端子と
し、他端を可動部材で固着した光伝送用の光ファイバ４
１，４２自体とした。また、静止ブロック３１ａには光
ファイバ３４ａ、ｂ、ｃ、ｄを設け、可動ブロック２９
ａ方向からの光を静止ブロック３１ａ側に伝送できるよ
うに配置した。さらに、光ファイバ切替手段は、可動ブ
ロック２９をＹ軸（矢印）方向に動かすために磁気コイ
ル３０、３５による磁気的な駆動手段を備えさせた。

【００１１】前記構成の光スイッチでは固定ブロックお
よび可動ブロックに２本の光ファイバが配置される。最
先端部は可動ブロック２９ａから静止ブロック３１ａ側
に若干突出するようにした。また、静止ブロック３１ａ
の４本の光ファイバ最先端部は静止ブロック３１ａから
可動ブロック２９ａ側に若干突出するようにした。可動
ブロックから突出した光ファイバ最先端部と静止ブロッ
クから突出した光ファイバ最先端部のファイバ間ギャッ
プは０．０２０ｍｍの幅を介して光伝送されるように配
置した。固定部材２３ａの端部から可動部材２９ａの端
部までの距離は１０ｍｍとした。可動部材の移動距離は
全体で０．２ｍｍとした。可動部材の端部から静止部材
の端部までの距離は０．２５０ｍｍとした。本発明に使
用した光スイッチにおいて、製造した２０個のものに対
し挿入損失を測定した結果、挿入損失は低く０．５ｄＢ
であり、かつばらつきが０．２ｄＢ以内であることを確
認した。静止ブロック３１に配置する光ファイバを１本
とすることで同じ構造で１×２光スイッチも作製した。

【００１２】（実施例１）図１に本発明の実施例を説明
する図を示す。１×２光スイッチ１１と２×４光スイッ
チを３個組み合わせて図４の様な１×８光スイッチ回路
として構成した図である。１×２光スイッチ１１および
２×４光スイッチを１×８スイッチケースに固定する方
法としてケース１５内部に仕切り１２を設けて、その側
面部に１×２光スイッチ１１および２×４光スイッチを
エポキシ系接着剤にて固着する。光スイッチ間の光ファ
イバは融着接続部１３で接続される。光ファイバは半径
２０ｍｍ以上の巻き径でケース１５内周部に沿って配置
されケース端部から入出力される。１×２および２×４
光スイッチパッケージは同じ物を用いており、光スイッ
チパッケージの厚さは８．３ｍｍで、１×８スイッチケ
ース枠１５高さは光スイッチパッケージと同じ高さであ
る。図１には図示していないが１×８スイッチケースの
上下面は厚さ０．２５ｍｍのステンレス板をエポキシ系
接着剤にて固着することで封止され、１×８スイッチ厚
さは接着層を含めて８．９ｍｍとなり、９ｍｍ以下と非
常に薄型の光スイッチモジュールを実現できた。また、
大きさは９０×１８０ｍｍである。ここでは磁気回路駆
動用の電極２２２，４０はファイバと平行方向に曲げて
光スイッチパッケージ厚さより高くならないようにして
配線を行った。ケース上面に外部電極を設置して回路基
板に直接設置できるようにした。また、１×８スイッチ
ケースの仕切り１２は厚さ２ｍｍのケース枠１５と同じ
材質のアルミ板を用いており、ケース枠１５にエポキシ
系接着剤にて固定した。

【００１３】（従来例）図５に示すような１×２型光ス
イッチ１１を３個組み合わせて１×４型光スイッチモジ
ュールを構成する従来例を説明する。図７で示されるよ
うに通常は仕切りの無いケースの底板１６のような光ス
イッチモジュールの最も広く取れる平面上に１×２型光
スイッチ１１の底面を固着して構成される。この場合、
１×４光スイッチのケース全体の厚さは１×２スイッチ
単体の高さからケースの底板１６の厚さ２ｍｍと上面の
蓋の厚さ０．２５ｍｍ分だけ厚くなり、１×４スイッチ
モジュール全体厚さは１０．６ｍｍである。一般に電気
回路基板に配置される部品高さは９ｍｍまでであり、回
路基板に実装することはできなかった。

【００１４】

【発明の効果】１×２光スイッチおよび／または２×４
光スイッチを多段接続してをｎ×ｍ光スイッチモジュー
ルを構成する方法として、モジュールケース内部に仕切
りを設けて、その側面部に１×２光スイッチおよび／ま
たは２×４光スイッチを固着する。これにより、モジュ
ールケースを構成する底板の厚さを薄くすることがで
き、小型で薄型の１×ｍ光スイッチを構成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するための図である

【図２】光ファイバ駆動メカニカル２×４光スイッチを
説明するための図である。

【図３】光ファイバ駆動メカニカル２×４光スイッチを
説明するための模式図である。

【図４】スイッチ回路を説明するための図である。

【図５】スイッチ回路を説明するための図である。

【図６】光ファイバ駆動メカニカル１×２光スイッチを
説明するための図である。

【図７】従来の発明を説明するための図である。

【符号の説明】

２４Ａ４Ｂ光ファイバ、３電磁コイ
ル、５磁性体可動ブロック、６Ａ６Ｂ
固定ブロック、７永久磁石、１１１×２光スイッ
チ、１２ケース仕切り、１３光ファイ
バ接続部、１４光ファイバ、１５ケー
ス枠、１６ケース底板、２０
２×４光スイッチ、２１筺体、２２４
０電極ピン、２３固定ブロック、２
４３９電極膜、２５３８ハン
ダ、２６３７導電線、２７保持
基板、２８３６先端ヨーク、２９可
動ブロック、３０３５導電コイル、３
１静止ブロック、３２ヨーク、
３３永久磁石、３４４１４２光ファイバ、
５１蓋部材、５２封止板、
５３注入孔、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバを駆動するための磁気回路駆
動部が光切り替え機構と共にパッケージに同封された複
数の光ファイバ可動型の光スイッチと、前記光スイッチ
間同士を連結するための光ファイバと、かつ前記光スイ
ッチと前記光ファイバを内封するためのケースとを少な
くとも具備する光スイッチモジュールにおいて、前記光
ファイバモジュールの最短厚さが９ｍｍ以下であること
を特徴とする光スイッチモジュール。
【請求項２】複数の光ファイバ可動型光スイッチと、
前記光スイッチ間同士を連結するための光ファイバと、
かつ前記光スイッチと前記光ファイバを内封するための
ケースとを少なくとも具備する光スイッチモジュールに
おいて、ケース内部に仕切りを設け、前記仕切りに少な
くとも１部光ファイバ可動型光スイッチが固着されてい
るていることを特徴とする光スイッチモジュール。
【請求項３】前記ケースは最短厚さ方向の上下に２平
面を有し、前記２平面以外の枠の厚さが２平面よりも厚
い請求項２に記載の光スイッチモジュール。
【請求項４】前記ケースは最短厚さ方向の上下に２平
面を有し、前記２平面の厚さは１ｍｍ以下である請求項
２に記載の光スイッチモジュール。
【請求項５】前記仕切りは実質的に枠部分と一体に成
形されている梁形状である請求項２〜４のいずれかに記
載の光スイッチモジュール。
【請求項６】前記光ファイバ可動型光スイッチはＮ×
２Ｎ型の光スイッチであり、前記光スイッチを内部で多
段接続して全体で１×Ｍ型の切り替えが可能である請求
項２〜５のいずれかに記載の光スイッチモジュール。