JP2002277764A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光スイッチの駆動部を減らして構造を単純に
し、信頼性を高めると共に、小型化する。 【解決手段】 各入力チャンネルに対応して設けた、入
力光が常時入射される光路切換用ミラー３１、３２を、
駆動機構によりデジタル的に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の入力チャン
ネルに入力された光を、複数の出力チャンネルに、その
まま又は入れ換えて出力するための光スイッチに係り、
特に、単純な構造で、信頼性が高く、且つ、小型化を図
ることが可能な光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる情報技術（ＩＴ）の分野では、
今後、従来の電気式スイッチに代わって、光スイッチが
多用される見込みである。

【０００３】従来の光スイッチは、例えば特開２０００
−１６２５２０に記載されているように、図１に示す如
く、入力チャンネルを構成する例えば２本の入力用光フ
ァイバ１１、１２に入力された光を、出力チャンネルを
構成する例えば同じく２本の出力用光ファイバ２１、２
２に、そのまま又は入れ換えて出力するために、入力光
と出力光の交点の４箇所に光路切換用ミラー３１〜３４
を設け、この光路切換用ミラー３１〜３４を、駆動機構
（図示省略）により、紙面と垂直な方向に移動して、光
路中に入れるか外すかにより、出力先を制御している。

【０００４】又、図２に示す如く、２つの光路切換用ミ
ラー３１、３２の角度をアナログ的に変えることによっ
て、出力用光ファイバ２１、２２のいずれにも入力可能
とすることも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合には、２×２＝４個のミラー及び駆動素子が必要で
あるため、駆動素子数が多く構造が複雑であり、又、大
型になり易い。更に、駆動素子が多く、構造が複雑な
分、信頼性が問題となる。

【０００６】なお、機械式のスイッチ以外に、ファイ
バ、導波路を用いたスイッチ、及び液晶を利用したもの
等があるが、いずれもｎ×ｎのスイッチにはｎ²個の素
子が必要となる。

【０００７】一方、後者のようにアナログ的な駆動を行
う場合には、サーボ機構等を用いて、光路切換用ミラー
３１、３２の角度を厳密に制御する必要があり、駆動機
構が複雑となるだけでなく、信頼性も低くなるという問
題点を有していた。

【０００８】又、特開平１１−３２６７９５には、多チ
ャンネルの入力から１チャンネルを選択したり、その逆
を行う光スイッチが記載されているが、複数入力の入れ
換えを行うことはできなかった。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、駆動素子数を減らして構造を単純に
し、信頼性を高めると共に、小型化を図ることを課題と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の入力チ
ャンネルに入力された光を、複数の出力チャンネルに、
そのまま又は入れ換えて出力するための光スイッチにお
いて、各入力チャンネルに対応して設けられた、入力光
が常時入射される光路切換用ミラーと、該光路切換用ミ
ラーをデジタル的に駆動するためのデジタル駆動手段と
を備えることにより、前記課題を解決したものである。

【００１１】又、前記デジタル駆動手段が、複数の光路
切換用ミラーを連動して移動するようにして、デジタル
駆動手段の数を更に減らしたものである。

【００１２】又、入力光と出力光の方向を揃えるための
光路変更用ミラーを、更に備えることにより、入力光と
出力光の方向を揃えて、全体の小型化を可能としたもの
である。

【００１３】又、前記デジタル駆動手段を、ミラーとは
独立した微小機械要素で構成したものである。

【００１４】あるいは、前記デジタル駆動手段を、マイ
クロマシンの技術を用いて製造するようにしたものであ
る。

【００１５】又、前記ミラー及びデジタル駆動手段を、
マイクロマシンの技術を用いて一体的に製造して、アラ
イメントを不要としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１７】本発明の第１実施形態は、図３に示す如
く、入力用光ファイバ１１、１２に対応して設けられ
た、入力光が常時入射される光路切換用ミラー３１、３
２と、該光路切換用ミラー３１、３２をデジタル的に駆
動するためのデジタル駆動機構（図示省略）とを備えた
ものである。

【００１８】図において、４１、４２及び５１、５２
は、それぞれ入力用光ファイバ１１、１２の先端及び出
力用光ファイバ２１、２２の先端に設けられたコリメー
トレンズである。

【００１９】前記光ファイバ１１、１２、２１、２２と
しては、シングルモード及び各種マルチモードの光ファ
イバを用いることが可能である。

【００２０】前記コリメートレンズ４１、４２、５１、
５２としては、ボールレンズ等の曲率を持ったレンズ
や、中心の屈折率が高く外側の屈折率が低いレンズに代
表される、半径方向に屈折率が変化するＧＲＩＮ（Grad
ient Radient Index）レンズ等を用いることができ
る。

【００２１】又、コリメートレンズを用いることなく、
ファイバの先端を曲率開口したレンズドファイバを用い
ることもできる。このレンズドファイバを用いた場合に
は、別体のコリメートレンズを省略することができ、構
成要素を減らすことができる。

【００２２】更に、光ロスが問題にならなければ、コリ
メートレンズを省略して、光ファイバのみで構成するこ
とも可能である。

【００２３】前記駆動機構は、マイクロマシンのcomb d
rive等の静電気で動かす並進機構や、電磁スイッチと案
内等を併用した通常の機械的な並進駆動機構等のミラー
とは独立した微小機械要素を用いることができる。

【００２４】この際、前記駆動機構及びミラーの構成要
素を、機械的要素、センサ、アクチュエータ、電子部品
を同じシリコン基板上に混載した微電子機械システム
（Mechanical Electrical Machine Systems；ＭＥＭ
Ｓ）や、放射光の平行性と高い透過力を利用して微小３
次元構造を形成し、大量生産のための金型にするＬＩＧ
Ａ（Lithographie Galvano Formung Abformung）プ
ロセス等のマイクロマシンの技術を用いて作成すれば、
極めて小型にできる。又、駆動機構とミラーをマスク加
工等により一体化して製造し、製造過程で、自動的にア
ライメントがなされるようにすれば、従来時間のかかっ
ていた組立作業を簡単に済ませることができる。

【００２５】以下、第１実施形態の作用を説明する。

【００２６】本実施形態は、２×２スイッチなので、図
３に示すように、状態は２つである。図の左側に示す状
態１では、入力用光ファイバ１１からの入射光は、コリ
メートレンズ４１で平行光にされた状態で、光路切換用
ミラー３１で９０°反射され、出力用光ファイバ２１か
ら出射される。一方、入力用光ファイバ１２からの入射
光は、コリメートレンズ４２で平行光にされた状態で、
光路切換用ミラー３２で９０°反射され、出力用光ファ
イバ２２から出射される。出力用光ファイバ２１、２２
の入口には、入力用光ファイバ１１、１２と同様にコリ
メートレンズ５１、５２が装着されており、これらは、
出力用光ファイバ２１、２２へ光を導く集光レンズの働
きをする。

【００２７】ここで、前記光路切換用ミラー３１を図上
で右側に並進駆動し、同様に、光路切換用ミラー３２
を、左側に移動させると、図３の右側に示す状態２とな
る。この状態では、入力用光ファイバ１１からの入射光
は、光路切換用ミラー３１で９０°反射され、出力用光
ファイバ２２から出射される。一方、入力用光ファイバ
１２からの入射光は、光路切換用ミラー３２で９０°反
射され、出力用光ファイバ２１から出射される。

【００２８】このようにして、状態１においては、入力
用光ファイバ１１からの入射光は出力用光ファイバ２１
へ、入力用光ファイバ１２からの入射光は出力用光ファ
イバ２２へと、そのまま出力される。状態２において
は、入力用光ファイバ１１からの入射光は出力用光ファ
イバ２２へ、入力用光ファイバ１２からの入射光は出力
用光ファイバ２１へと、入れ換えて出力される。

【００２９】ここで、駆動機構の駆動はオン・オフ動作
であり、ストローク両端でのみ位置決めされていればよ
いので、サーボ機構等を用いたアナログ的な精密な制御
は不要であり、駆動機構は簡略化できる。

【００３０】なお、２枚のミラー３１、３２の駆動を別
々に行ってもよいが、両者は必ず連動して移動するた
め、例えば図４に示す如く、例えばモータ（図示省略）
によって回転されるピニオンギヤ６０を中心に、２枚の
ラックギヤ６１、６２を設け、これらに前記光路切換用
ミラー３１、３２をそれぞれ固定して、ミラー３１、３
２が互いに連動して逆方向に移動するように構成するこ
とも可能である。この構成によれば、駆動素子を実質的
に一つにすることができる。

【００３１】本実施形態においては、ミラーでの反射は
各チャンネル１回で良く、光量ロスが少ない。更に、入
力用光ファイバ１１、１２と出力用光ファイバ２１、２
２を、それぞれ揃えて配置できるので、光ファイバの配
設が容易である。

【００３２】次に、本発明の第２実施形態を詳細に説明
する。

【００３３】本実施形態は、図５に示す如く、前記第１
実施形態と同様の入力用光ファイバ１１、１２、出力用
光ファイバ２１、２２、光路切換用ミラー３１、３２、
コリメートレンズ４１、４２を有する光スイッチにおい
て、更に、入力光と出力光の方向を揃えるための光路変
更用ミラー７１、７２を設け、入力用光ファイバ１１、
１２と出力用光ファイバ２１、２２の方向を揃えたもの
である。

【００３４】本実施形態の場合、各チャンネルの反射数
は２回ずつとなるが、ファイバの曲げ半径は、その光量
ロスの観点から余り小さくできないので、ファイバまで
含めた全体の設置スペースを節約可能である。

【００３５】本発明に係る光スイッチは、光通信や光イ
ンターコネクションでの光スイッチの他、光のパルスを
切り換える様々な箇所で利用可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、光路切換用ミラー及び
その駆動部の数を減らして、構造を単純にし、信頼性を
高めると共に小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光スイッチの一例の構成を示す平面図

【図２】従来の光スイッチの他の例の構成を示す斜視図

【図３】本発明に係る光スイッチの第１実施形態の構成
及び作用を示す平面図

【図４】第１実施形態における駆動機構の例を示す線図

【図５】本発明の第２実施形態の構成及び作用を示す平
面図

【符号の説明】

１１、１２…入力用光ファイバ ２１、２２…出力用光ファイバ ３１、３２…光路切換用ミラー ６０…ピニオンギヤ ６１、６２…ラックギヤ ７１、７２…光路変更用ミラー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の入力チャンネルに入力された光を、
   複数の出力チャンネルに、そのまま又は入れ換えて出力
   するための光スイッチにおいて、 各入力チャンネルに対応して設けられた、入力光が常時
   入射される光路切換用ミラーと、 該光路切換用ミラーをデジタル的に駆動するためのデジ
   タル駆動手段と、 を備えたことを特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】前記デジタル駆動手段が、複数の光路切換
   用ミラーを連動して移動するようにされている請求項１
   に記載の光スイッチ。
3. 【請求項３】前記入力光と出力光の方向を揃えるための
   光路変更用ミラーを、更に備えたことを特徴とする請求
   項１に記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】前記デジタル駆動手段が、ミラーとは独立
   した微小機械要素で構成されていることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の光スイッチ。
5. 【請求項５】前記デジタル駆動手段が、マイクロマシン
   の技術を用いて製造されていることを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載の光スイッチ。
6. 【請求項６】前記ミラー及びデジタル駆動手段が、マイ
   クロマシンの技術を用いて一体的に製造されていること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光スイ
   ッチ。