JP2002541530A - Ｍｅｍｓクロスバースイッチの保護 - Google Patents
Ｍｅｍｓクロスバースイッチの保護Info
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3562—Switch of the bypass type, i.e. enabling a change of path in a network, e.g. to bypass a failed element in the network
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- G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
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Abstract
(57)【要約】
本発明はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（MEMS）クロスバースイッチの保護システムに関する。Ｎ×Ｎ光マトリックススイッチでクロス連結する光信号を、保護スイッチ素子による代替保護経路を介して通過させる。前記保護スイッチ素子は、Ｎ×Ｎ光マトリックスを形成するシリコンウーハーを基本に加工した構造体の一部分として組み込まれている。前記保護スイッチ素子によれば、Ｎ×Ｎ光マトリックススイッチが元の光路と同じ経路長を有する代替保護経路を提供することにより、Ｎ×Ｎ光マトリックスのスイッチ素子の１つ以上の故障から回復することができる。
Description
【０００１】
本発明は、一般的には、光マトリックススイッチに関し、特に、マイクロ・エ
レクトロ・メカニカル・システム（MEMS）クロスバースイッチの保護機構に関す
る。
レクトロ・メカニカル・システム（MEMS）クロスバースイッチの保護機構に関す
る。
【０００２】
光ファイバ技術は、現代のデータ通信ネットワークに浸透し続けている。これ
まで、光ファイバ技術によって、多くの長距離接続やその他のオフィス間設備が
取り替わっており、さらに、オフィス内通信に使われる伝送設備とネットワーク
素子が取り替わり始めている。オフィス内通信で使われる主なネットワーク素子
の１つは、デジタルクロスコネクトである。一般に、デジタルクロスコネクトは
、複数の入力ラインの内の任意の入力ラインを複数の出力ラインの内の任意の出
力ラインに連結する。今日のデジタルクロスコネクトは、デジタル信号を電気レ
ベルにより切り換える。したがって、光信号を受信する光ファイバ端末は、この
光信号をデジタルクロスコネクトに送信する前に電気信号に変換する必要がある
。
まで、光ファイバ技術によって、多くの長距離接続やその他のオフィス間設備が
取り替わっており、さらに、オフィス内通信に使われる伝送設備とネットワーク
素子が取り替わり始めている。オフィス内通信で使われる主なネットワーク素子
の１つは、デジタルクロスコネクトである。一般に、デジタルクロスコネクトは
、複数の入力ラインの内の任意の入力ラインを複数の出力ラインの内の任意の出
力ラインに連結する。今日のデジタルクロスコネクトは、デジタル信号を電気レ
ベルにより切り換える。したがって、光信号を受信する光ファイバ端末は、この
光信号をデジタルクロスコネクトに送信する前に電気信号に変換する必要がある
。
【０００３】 光クロスコネクトは、従来のデジタルクロスコネクトに取って替わるものと見
られている。光クロスコネクトは、信号を光レベルにより切り換えるので、した
がって光から電気に変換する必要がない。不必要な構成素子を削除することによ
り、ネットワーク全体のコストを下げることができ、また同時に、ネットワーク
の信頼性を高めることができる。信頼性は、ネットワークプランナーと帯域プロ
バイダにとって最大の関心事である。デジタルクロスコネクトの実用的な代替品
と考えられている光クロスコネクトは、その信頼性において、相応の期待に応え
るものでなければならない。
られている。光クロスコネクトは、信号を光レベルにより切り換えるので、した
がって光から電気に変換する必要がない。不必要な構成素子を削除することによ
り、ネットワーク全体のコストを下げることができ、また同時に、ネットワーク
の信頼性を高めることができる。信頼性は、ネットワークプランナーと帯域プロ
バイダにとって最大の関心事である。デジタルクロスコネクトの実用的な代替品
と考えられている光クロスコネクトは、その信頼性において、相応の期待に応え
るものでなければならない。
【０００４】
【発明の要旨】 本発明は、Ｎ×ＮのMEMSクロスバースイッチによってクロス連結した光信号の
代替保護経路を提供することによって、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・シ
ステム（MEMS）クロスバースイッチの信頼性問題に対処するものである。Ｎ×Ｎ
光クロスバースイッチは、第１側面で入力光信号を１つ以上の入力ライン（ｉ）
の列から受信し、第２側面で出力光信号を１つ以上の出力ライン（ｊ）の列に出
力する。入力ライン及び出力ライン間の、光が伝播しなければならない物理的距
離のため、通常、入力ラインにレンズを設けて入力ファイバ上の信号をコリメー
トビームに変換するようにし、同様に出力ラインにレンズを設けて出力コリメー
トビームを出力ファイバに合焦させるようにする。このようなコリメートレンズ
と合焦レンズの設計は、この２つのレンズ間の所要の光路長に左右される。Ｎ×
Ｎスイッチマトリックス内のクロス連結は、選択したスイッチ素子を起動させる
ことによって行う。例えば、Ｎ×Ｎクロスバースイッチ中のスイッチ素子（ｉ、
ｊ）を起動させることによって入力ライン（ｉ）を出力ライン（ｊ）に連結する
ことができる。本発明のMEMSクロスバースイッチは、Ｎ×Ｎマトリックススイッ
チ素子の他に、Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子と、Ｍ×Ｎマトリックス保
護スイッチ素子と、少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットと、を含む。
代替保護経路を提供することによって、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・シ
ステム（MEMS）クロスバースイッチの信頼性問題に対処するものである。Ｎ×Ｎ
光クロスバースイッチは、第１側面で入力光信号を１つ以上の入力ライン（ｉ）
の列から受信し、第２側面で出力光信号を１つ以上の出力ライン（ｊ）の列に出
力する。入力ライン及び出力ライン間の、光が伝播しなければならない物理的距
離のため、通常、入力ラインにレンズを設けて入力ファイバ上の信号をコリメー
トビームに変換するようにし、同様に出力ラインにレンズを設けて出力コリメー
トビームを出力ファイバに合焦させるようにする。このようなコリメートレンズ
と合焦レンズの設計は、この２つのレンズ間の所要の光路長に左右される。Ｎ×
Ｎスイッチマトリックス内のクロス連結は、選択したスイッチ素子を起動させる
ことによって行う。例えば、Ｎ×Ｎクロスバースイッチ中のスイッチ素子（ｉ、
ｊ）を起動させることによって入力ライン（ｉ）を出力ライン（ｊ）に連結する
ことができる。本発明のMEMSクロスバースイッチは、Ｎ×Ｎマトリックススイッ
チ素子の他に、Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子と、Ｍ×Ｎマトリックス保
護スイッチ素子と、少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットと、を含む。
【０００５】 前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子は、入力ライン（ｉ）の列と、Ｎ×
Ｎ光クロスバースイッチの第１側面と、の間に設置され、前記Ｎ×Ｍマトリック
ス保護スイッチ素子のＮ個の列が前記Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチのＮ個の列と
整列するようになっている。前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子は、前記
Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチの第２側面と、１つ以上の出力ライン（ｊ）の列と
、の間に設置され、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ要素のＮ個の行がＮ×
Ｎ光クロスバースイッチのＮ個の行と整列するようになっている。最後に、少な
くともＭ個の保護スイッチ素子セット中の各保護スイッチ素子は、前記Ｎ×Ｍマ
トリックス保護スイッチ素子のＭ個の行の内の１つのＭ個の行、及び前記Ｍ×Ｎ
マトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列の内の１つのＭ個の列と整列するよう
に設置されている。
Ｎ光クロスバースイッチの第１側面と、の間に設置され、前記Ｎ×Ｍマトリック
ス保護スイッチ素子のＮ個の列が前記Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチのＮ個の列と
整列するようになっている。前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子は、前記
Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチの第２側面と、１つ以上の出力ライン（ｊ）の列と
、の間に設置され、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ要素のＮ個の行がＮ×
Ｎ光クロスバースイッチのＮ個の行と整列するようになっている。最後に、少な
くともＭ個の保護スイッチ素子セット中の各保護スイッチ素子は、前記Ｎ×Ｍマ
トリックス保護スイッチ素子のＭ個の行の内の１つのＭ個の行、及び前記Ｍ×Ｎ
マトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列の内の１つのＭ個の列と整列するよう
に設置されている。
【０００６】 Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチと組み合わせた保護スイッチ素子の上記構成によ
って、Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチ中のスイッチ素子（ｉ、ｊ）を介して出力ラ
イン（ｊ）に連結した入力ライン（ｉ）の光信号の元の経路の一部分を、前記Ｎ
×Ｍマトリックス保護スイッチ素子の第（ｉ）列中の第１保護スイッチ素子と、
前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子の第（ｊ）行中の第２保護スイッチ素
子と、前記第１保護スイッチ素子と前記第２保護スイッチ素子に整列するように
設置された少なくともＭ個の保護スイッチ素子セット中の保護スイッチ素子と、
の間の経路を通過する代替保護経路に切り換えることができる。本発明は、前記
代替保護経路の経路長が光信号の元の経路と同じであることを特徴とする。
って、Ｎ×Ｎ光クロスバースイッチ中のスイッチ素子（ｉ、ｊ）を介して出力ラ
イン（ｊ）に連結した入力ライン（ｉ）の光信号の元の経路の一部分を、前記Ｎ
×Ｍマトリックス保護スイッチ素子の第（ｉ）列中の第１保護スイッチ素子と、
前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子の第（ｊ）行中の第２保護スイッチ素
子と、前記第１保護スイッチ素子と前記第２保護スイッチ素子に整列するように
設置された少なくともＭ個の保護スイッチ素子セット中の保護スイッチ素子と、
の間の経路を通過する代替保護経路に切り換えることができる。本発明は、前記
代替保護経路の経路長が光信号の元の経路と同じであることを特徴とする。
【０００７】 前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明は、ともに例示及び説明のためのも
のであり、特許請求される本発明をさらに詳しく説明するためのものである。
のであり、特許請求される本発明をさらに詳しく説明するためのものである。
【０００８】 本発明をさらに理解するために添付され、本明細書の一部を構成する添付図面
は、発明の詳細な説明とともに、本発明の実施形態を例示するものである。
は、発明の詳細な説明とともに、本発明の実施形態を例示するものである。
【０００９】
次に、添付図面に実例を図解した本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００１０】 マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（MEMS）の分野は、革命的で有
用な技術である。絶えず拡張される加工方法と材料のセットを用いることにより
、MEMSは、小サイズ、低パワー、低質量、低コスト、及び高機能性という利点を
総合エレクトロメカニカルシステムに提供する。
用な技術である。絶えず拡張される加工方法と材料のセットを用いることにより
、MEMSは、小サイズ、低パワー、低質量、低コスト、及び高機能性という利点を
総合エレクトロメカニカルシステムに提供する。
【００１１】 MEMS技術の１つの応用は、光ファイバクロスバースイッチなどのオプト・エレ
クトロ・メカニカル・デバイスである。光ファイバクロスバースイッチは、デー
タコミュニケーションネットワークの進化において重要な役割を担うものと見ら
れている。今日、電気デジタル信号クロスコネクトは、一組の入力ラインを一組
の出力ラインに連結するために使用する。この種の電気クロス連結では、一組の
ネットワーク素子間に、光から電気への変換構成要素と電気から光への変換構成
要素を新たに必要とする。光ファイバクロスバースイッチは前記変換素子が不要
である。
クトロ・メカニカル・デバイスである。光ファイバクロスバースイッチは、デー
タコミュニケーションネットワークの進化において重要な役割を担うものと見ら
れている。今日、電気デジタル信号クロスコネクトは、一組の入力ラインを一組
の出力ラインに連結するために使用する。この種の電気クロス連結では、一組の
ネットワーク素子間に、光から電気への変換構成要素と電気から光への変換構成
要素を新たに必要とする。光ファイバクロスバースイッチは前記変換素子が不要
である。
【００１２】 図１にMEMSクロスバースイッチの一例を図示する。MEMSクロスバースイッチ１
１０は、４×４マトリックスのスイッチ素子を含むシリコンウーハーを基本に加
工した構造体である。各々のスイッチ素子は、４５度の角度で光路交差点の中心
に操作自在に移動するミラーである。このミラーを光路中に移動させると、スイ
ッチが「反射」モードになり、ミラーを光路の外に移動させると、スイッチが「
スルー」モードになる。ミラーを光路の内外に出し入れさせるために様々なマイ
クロ・エレクトロ・メカニカル構造体を使用することができる。１つの実施例で
は、ミラーを光路の内外に挿入抜出する。別の実施例では、回動機構を介してミ
ラーを光路の内外に挿入抜出する。ミラーを光路中に移動させることを、後述す
るようにスイッチ素子の起動と呼ぶ。
１０は、４×４マトリックスのスイッチ素子を含むシリコンウーハーを基本に加
工した構造体である。各々のスイッチ素子は、４５度の角度で光路交差点の中心
に操作自在に移動するミラーである。このミラーを光路中に移動させると、スイ
ッチが「反射」モードになり、ミラーを光路の外に移動させると、スイッチが「
スルー」モードになる。ミラーを光路の内外に出し入れさせるために様々なマイ
クロ・エレクトロ・メカニカル構造体を使用することができる。１つの実施例で
は、ミラーを光路の内外に挿入抜出する。別の実施例では、回動機構を介してミ
ラーを光路の内外に挿入抜出する。ミラーを光路中に移動させることを、後述す
るようにスイッチ素子の起動と呼ぶ。
【００１３】 スイッチ素子は、図１に示すように、入力光ライン１０２Ａ〜１０２Ｄを出力
光ライン１０４Ａ〜１０４Ｄに連結する働きをする。光が伝播しなければならな
い入力ライン及び出力ライン間の物理的距離のために、通常、入力ラインにレン
ズ（図示せず）を設けて入力ファイバ上の信号をコリメートビームに変換するよ
うにし、同様に出力ラインにレンズ（図示せず）を設けて出力コリメートビーム
を出力ファイバに合焦させるようにする。このようなコリメートレンズと合焦レ
ンズの設計は、この２つのレンズ間の所要の光路長により左右される。
光ライン１０４Ａ〜１０４Ｄに連結する働きをする。光が伝播しなければならな
い入力ライン及び出力ライン間の物理的距離のために、通常、入力ラインにレン
ズ（図示せず）を設けて入力ファイバ上の信号をコリメートビームに変換するよ
うにし、同様に出力ラインにレンズ（図示せず）を設けて出力コリメートビーム
を出力ファイバに合焦させるようにする。このようなコリメートレンズと合焦レ
ンズの設計は、この２つのレンズ間の所要の光路長により左右される。
【００１４】 図１に示すMEMSクロスバースイッチ１１０では、入力ライン１０２Ａを出力ラ
イン１０４Ｂに連結し、入力ライン１０２Ｂを出力ライン１０４Ｃに連結し、入
力ライン１０２Ｃを出力ライン１０４Ｄに連結し、入力ライン１０２Ｄを出力ラ
イン１０４Ａに連結する。このような特異的な連結は、スイッチ素子（１、２）
と、スイッチ素子（２、３）と、スイッチ素子（３、４）と、スイッチ素子（４
、１）と、を夫々起動させることによって可能となる。この場合、スイッチ素子
（ｉ、ｊ）とは、４×４MEMSクロスバースイッチ１１０の第ｉ列及び第ｊ行のス
イッチ素子を指す。
イン１０４Ｂに連結し、入力ライン１０２Ｂを出力ライン１０４Ｃに連結し、入
力ライン１０２Ｃを出力ライン１０４Ｄに連結し、入力ライン１０２Ｄを出力ラ
イン１０４Ａに連結する。このような特異的な連結は、スイッチ素子（１、２）
と、スイッチ素子（２、３）と、スイッチ素子（３、４）と、スイッチ素子（４
、１）と、を夫々起動させることによって可能となる。この場合、スイッチ素子
（ｉ、ｊ）とは、４×４MEMSクロスバースイッチ１１０の第ｉ列及び第ｊ行のス
イッチ素子を指す。
【００１５】 MEMSクロスバースイッチを採用し使用する際の重要事項の１つは、スイッチン
グ機構の信頼性である。一旦、１つのミラーが起動位置又は非起動位置に固定さ
れてしまうと、MEMSクロスバースイッチ全体を交換しなければならなくなる。こ
れは、不良スイッチ素子を制御する欠陥アクチュエータを作動中に修理する方法
がないからである。
グ機構の信頼性である。一旦、１つのミラーが起動位置又は非起動位置に固定さ
れてしまうと、MEMSクロスバースイッチ全体を交換しなければならなくなる。こ
れは、不良スイッチ素子を制御する欠陥アクチュエータを作動中に修理する方法
がないからである。
【００１６】 不良スイッチ素子の影響は、そのスイッチ素子が起動位置又は非起動位置に固
定されるか否かによって左右される。前記スイッチ素子が非起動位置に固定され
た場合（即ち、ミラーが光路の外に固定された場合）、たった１つの連結だけが
影響する。例えば、スイッチ素子（１、２）が非起動位置に固定された場合、入
力ライン１０２Ａを出力ライン１０４Ｂに連結することができないが、他の連結
に影響はない。
定されるか否かによって左右される。前記スイッチ素子が非起動位置に固定され
た場合（即ち、ミラーが光路の外に固定された場合）、たった１つの連結だけが
影響する。例えば、スイッチ素子（１、２）が非起動位置に固定された場合、入
力ライン１０２Ａを出力ライン１０４Ｂに連結することができないが、他の連結
に影響はない。
【００１７】 一方、あるスイッチ素子が起動位置に固定された場合（即ち、ミラーが光路中
に固定された場合）、２つの連結が切断する恐れがある。図１は、スイッチ素子
（３、３）において起こりうる故障を図示する。このスイッチ素子が起動位置に
固定された場合、入力ライン１０２Ｂと出力ライン１０４Ｃの間の連結と、入力
ライン１０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結と、が両方とも切断される。
に固定された場合）、２つの連結が切断する恐れがある。図１は、スイッチ素子
（３、３）において起こりうる故障を図示する。このスイッチ素子が起動位置に
固定された場合、入力ライン１０２Ｂと出力ライン１０４Ｃの間の連結と、入力
ライン１０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結と、が両方とも切断される。
【００１８】 前述したようにスイッチ素子は作動中に修理することができない。したがって
、万が一スイッチ素子（３、３）が故障した場合、MEMSクロスバースイッチ１１
０全体を交換する必要がある。MEMSクロスバースイッチ１１０を交換すると、デ
ータコミュニケーションネットワークが相当に混乱する。MEMSクロスバースイッ
チ１１０を交換する際には、MEMSクロスバースイッチ１１０を横切る光信号を、
全部、外部の保護経路に移転させるか又はラインから外すかする必要があり、こ
れによってデータコミニュケーションズネットワークのかなりの部分が非保護状
態又は故障状態のままになる。
、万が一スイッチ素子（３、３）が故障した場合、MEMSクロスバースイッチ１１
０全体を交換する必要がある。MEMSクロスバースイッチ１１０を交換すると、デ
ータコミュニケーションネットワークが相当に混乱する。MEMSクロスバースイッ
チ１１０を交換する際には、MEMSクロスバースイッチ１１０を横切る光信号を、
全部、外部の保護経路に移転させるか又はラインから外すかする必要があり、こ
れによってデータコミニュケーションズネットワークのかなりの部分が非保護状
態又は故障状態のままになる。
【００１９】 本発明は、MEMSクロスバースイッチ内に内部保護経路を組み込むことによって
MEMSクロスバースイッチの潜在的な信頼性の問題に対処するものである。換言す
ると、この保護経路は、MEMSクロスバースイッチを形成するシリコンウーハーを
基本に加工した構造体の一部として包含されるものである。
MEMSクロスバースイッチの潜在的な信頼性の問題に対処するものである。換言す
ると、この保護経路は、MEMSクロスバースイッチを形成するシリコンウーハーを
基本に加工した構造体の一部として包含されるものである。
【００２０】 図２に、保護構造体を組み込んだMEMSクロスバースイッチの一例を図示する。
MEMSクロスバースイッチ２００は、MEMSクロスバースイッチ１１０を形成してい
た４×４マトリックスのスイッチ素子を含む。さらに、MEMSクロスバースイッチ
２２０は、保護スイッチ素子部位２１０、２２０、２３０を含む。この特定の例
では、保護スイッチ素子部位２１０は２×４スイッチマトリックスであり、保護
スイッチ素子部位２２０は２×２スイッチマトリックスであり、保護スイッチ素
子部位２３０は２×４スイッチマトリックスである。後述するように、保護スイ
ッチ素子部位２１０、２２０、２３０を組合わせることによって、MEMSクロスバ
ースイッチ２００は、最初の４×４マトリックススイッチ素子１１０のスイッチ
素子における故障から回復することができる。
MEMSクロスバースイッチ２００は、MEMSクロスバースイッチ１１０を形成してい
た４×４マトリックスのスイッチ素子を含む。さらに、MEMSクロスバースイッチ
２２０は、保護スイッチ素子部位２１０、２２０、２３０を含む。この特定の例
では、保護スイッチ素子部位２１０は２×４スイッチマトリックスであり、保護
スイッチ素子部位２２０は２×２スイッチマトリックスであり、保護スイッチ素
子部位２３０は２×４スイッチマトリックスである。後述するように、保護スイ
ッチ素子部位２１０、２２０、２３０を組合わせることによって、MEMSクロスバ
ースイッチ２００は、最初の４×４マトリックススイッチ素子１１０のスイッチ
素子における故障から回復することができる。
【００２１】 MEMSクロスバースイッチ２００の保護特徴を実証するために、図２では、入力
ライン１０２Ｂと出力ライン１０４Ｃの間の連結と、入力ライン１０２Ｃと出力
ライン１０４Ｄの間の連結に注目する。これらの連結は、上述したように、マト
リックススイッチ部位１１０中のスイッチ素子（３、３）が起動位置に固定され
ると切断される。
ライン１０２Ｂと出力ライン１０４Ｃの間の連結と、入力ライン１０２Ｃと出力
ライン１０４Ｄの間の連結に注目する。これらの連結は、上述したように、マト
リックススイッチ部位１１０中のスイッチ素子（３、３）が起動位置に固定され
ると切断される。
【００２２】 この故障のシナリオでは、保護スイッチ素子部位２１０、２２０、２３０にお
ける各スイッチ素子を選択的に起動させて、故障した連結を迂回させることがで
きる。この迂回は、MEMSクロスバースイッチ２００で内部処理する。したがって
、マトリックススイッチ部位１１０の１つ以上の故障に対して、MEMSクロスバー
スイッチ２００を交換する必要はない。
ける各スイッチ素子を選択的に起動させて、故障した連結を迂回させることがで
きる。この迂回は、MEMSクロスバースイッチ２００で内部処理する。したがって
、マトリックススイッチ部位１１０の１つ以上の故障に対して、MEMSクロスバー
スイッチ２００を交換する必要はない。
【００２３】 図解したように、入力ライン１０２Ｂと出力ライン１０４Ｃの間の連結の当初
の経路の一部分を、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）と
、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、２）と、保護スイッチ素
子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、によって迂回させ、入力ライン１
０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結の当初の経路の一部分を、保護スイッチ
素子部位２１０中のスイッチ素子（３、１）と、保護スイッチ素子部位２２０中
のスイッチ素子（２、１）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（
２、４）と、によって迂回させる。
の経路の一部分を、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）と
、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、２）と、保護スイッチ素
子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、によって迂回させ、入力ライン１
０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結の当初の経路の一部分を、保護スイッチ
素子部位２１０中のスイッチ素子（３、１）と、保護スイッチ素子部位２２０中
のスイッチ素子（２、１）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（
２、４）と、によって迂回させる。
【００２４】 重要なことは、故障した連結の一部分を置換するために設定した各々の保護経
路によって、入力ラインと出力ラインの間の連結の経路全長が変わらないという
ことである。例えば、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）
と、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、２）と、保護スイッチ
素子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、の間の経路長は、保護スイッチ
素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）と、マトリックススイッチ部位中の
スイッチ素子（２、３）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（１
、３）と、の間の経路長に等しい。本発明のこの特徴によって、保護経路中のレ
ンズを補正する必要がない。さらに重要なことに、MEMSクロスバースイッチ自体
の内部に保護機構を包含することによって、MEMSクロスバースイッチ２００全体
を交換する可能性も緊急性も低くなる。
路によって、入力ラインと出力ラインの間の連結の経路全長が変わらないという
ことである。例えば、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）
と、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、２）と、保護スイッチ
素子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、の間の経路長は、保護スイッチ
素子部位２１０中のスイッチ素子（２、２）と、マトリックススイッチ部位中の
スイッチ素子（２、３）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（１
、３）と、の間の経路長に等しい。本発明のこの特徴によって、保護経路中のレ
ンズを補正する必要がない。さらに重要なことに、MEMSクロスバースイッチ自体
の内部に保護機構を包含することによって、MEMSクロスバースイッチ２００全体
を交換する可能性も緊急性も低くなる。
【００２５】 MEMSクロスバースイッチ２００は任意の量の保護経路を収容するように構成す
ることが可能であることに留意する必要がある。図２の例では、MEMSクロスバー
スイッチ２００は２つの保護経路を収容することができる。逆に、保護スイッチ
素子部位２１０、２２０、２３０を各々４×４マトリックススイッチ素子として
構成すると、MEMSクロスバースイッチ２００は、マトリックススイッチ部位１１
０を介してクロス連結することができる４つの連結の場合、各連結毎に１つの保
護経路、即ち４つの保護経路、を収容することができる。
ることが可能であることに留意する必要がある。図２の例では、MEMSクロスバー
スイッチ２００は２つの保護経路を収容することができる。逆に、保護スイッチ
素子部位２１０、２２０、２３０を各々４×４マトリックススイッチ素子として
構成すると、MEMSクロスバースイッチ２００は、マトリックススイッチ部位１１
０を介してクロス連結することができる４つの連結の場合、各連結毎に１つの保
護経路、即ち４つの保護経路、を収容することができる。
【００２６】 上述した実施例では、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子は、一定
の形態のシステムコントロールに基づいて切り換えることができる。別の実施例
では、保護スイッチ素子部位２２０中の選択的スイッチ素子を起動位置に固定す
ることができる。例えば、図２に示すように、保護スイッチ素子部位２２０のス
イッチ素子（１、２）と（２、１）は、図示した２つの保護経路を収容するため
に起動位置に固定することができる。あるいはその代わりに、保護スイッチ素子
部位２２０のスイッチ素子（１、１）と（２、２）を起動位置に固定することが
できる。この場合、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（１、２）と
、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、１）と、保護スイッチ素
子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、によって入力ライン１０２Ｂと出
力ライン１０４Ｃの間の連結の当初の経路を迂回させ、保護スイッチ素子部位２
１０中のスイッチ素子（３、２）と、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ
素子（２、２）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（２、４）と
、によって入力ライン１０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結の当初の経路の
一部分を迂回させる。
の形態のシステムコントロールに基づいて切り換えることができる。別の実施例
では、保護スイッチ素子部位２２０中の選択的スイッチ素子を起動位置に固定す
ることができる。例えば、図２に示すように、保護スイッチ素子部位２２０のス
イッチ素子（１、２）と（２、１）は、図示した２つの保護経路を収容するため
に起動位置に固定することができる。あるいはその代わりに、保護スイッチ素子
部位２２０のスイッチ素子（１、１）と（２、２）を起動位置に固定することが
できる。この場合、保護スイッチ素子部位２１０中のスイッチ素子（１、２）と
、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ素子（１、１）と、保護スイッチ素
子部位２３０中のスイッチ素子（１、３）と、によって入力ライン１０２Ｂと出
力ライン１０４Ｃの間の連結の当初の経路を迂回させ、保護スイッチ素子部位２
１０中のスイッチ素子（３、２）と、保護スイッチ素子部位２２０中のスイッチ
素子（２、２）と、保護スイッチ素子部位２３０中のスイッチ素子（２、４）と
、によって入力ライン１０２Ｃと出力ライン１０４Ｄの間の連結の当初の経路の
一部分を迂回させる。
【００２７】 ほとんどのネットワークアーキテクチャでは、すべての経路が２ファイバ２方
向であることを前提とすることに留意する必要がある。このような２方向信号を
クロス連結する際に、２方向の信号を両方向について切り換える必要がある。こ
れは、片方の方向ごとに１つのクロスコネクト、即ち、２つの同じクロスコネク
ト、を備えることによって達成される。常に２方向経路を同じようにクロス連結
する場合、クロスコネクトを二重デザインによって相当単純化させてコスト削減
することができる。二重デザインの場合、各々の入力ポートを、互いに異なるコ
リメータを有するがともに同じスイッチ素子で反射する一対のポートと置換する
。同様に、各々の出力ポートを一対の出力ポートと置換する。この二重デザイン
では、追加のコリメータに対応するためにスイッチマトリックスの物理的サイズ
を拡大させる必要があるが、スイッチ素子（及び保護スイッチ素子）の合計数は
不変である。
向であることを前提とすることに留意する必要がある。このような２方向信号を
クロス連結する際に、２方向の信号を両方向について切り換える必要がある。こ
れは、片方の方向ごとに１つのクロスコネクト、即ち、２つの同じクロスコネク
ト、を備えることによって達成される。常に２方向経路を同じようにクロス連結
する場合、クロスコネクトを二重デザインによって相当単純化させてコスト削減
することができる。二重デザインの場合、各々の入力ポートを、互いに異なるコ
リメータを有するがともに同じスイッチ素子で反射する一対のポートと置換する
。同様に、各々の出力ポートを一対の出力ポートと置換する。この二重デザイン
では、追加のコリメータに対応するためにスイッチマトリックスの物理的サイズ
を拡大させる必要があるが、スイッチ素子（及び保護スイッチ素子）の合計数は
不変である。
【００２８】 本発明を特定の実施例に基づいて詳細に説明したが、当業者にとって本発明の
精神と範囲内で各種改変が実施可能であることは明白である。したがって、本発
明は、添付の特許請求の範囲内での改変を包含するものである。
精神と範囲内で各種改変が実施可能であることは明白である。したがって、本発
明は、添付の特許請求の範囲内での改変を包含するものである。
【図１】マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（MEMS）クロスバースイ
ッチを示す。
ッチを示す。
【図２】MEMSクロスバースイッチの保護機構を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トムリンソン、ダブリュ．、ジョン アメリカ合衆国 08540 ニュージャージ ー州、プリンストン、ラバーズ レーン 68、ユニット １ Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA16 AB13 AC01 AZ02 AZ05
Claims (18)
- 【請求項１】 光クロスバースイッチシステムにおいて、 Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子であって、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ
素子の第１側面が１つ以上の入力ライン（ｉ）の列から入力光信号を受信し、前
記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子の第２側面が１つ以上の出力ライン（ｊ）の
列に出力光信号を送信し、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子中のスイッチ素
子（ｉ、ｊ）を起動させることによって入力ライン（ｉ）を出力ライン（ｊ）に
連結することができる、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子と、 Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の列が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の列と整
列するように、前記１つ以上の入力ライン（ｉ）の列と前記Ｎ×Ｎ光クロスバー
スイッチの前記第１側面との間に設置された、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイ
ッチ素子と、 Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の行が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の行と整
列するように、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子の第２側面と前記１つ以上
の出力ライン（ｊ）の列との間に設置された、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイ
ッチ素子と、 少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットであって、前記の各保護スイッチ素
子が、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の行の内の１行、及び前
記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列の内の１列と整列するように
設置された、前記少なくともＭの保護スイッチ素子セットと、 を具備し、 前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子中のスイッチ素子（ｉ、ｊ）を介して出
力ライン（ｊ）に連結した入力ライン（ｉ）の光信号の元の経路の一部分を、前
記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子の第（ｉ）列中の第１保護スイッチ素子
と、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子の第（ｊ）行中の第２保護スイッ
チ素子と、前記第１保護スイッチ素子と前記第２保護スイッチ素子に整列するよ
うに設置された前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セット中の保護スイッチ
素子と、の間の経路を通る代替保護経路に切り換えることができ、前記代替保護
経路の経路長が前記光信号の元の経路の一部分と同一になるようにしたことを特
徴とする、光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項２】 前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットは、Ｍ個の保
護スイッチ素子から成ることを特徴とする、請求項１に記載の光クロスバースイ
ッチシステム。 - 【請求項３】 前記Ｍ個の保護スイッチ素子は、起動位置に固定されている
ことを特徴とする、請求項２に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項４】 前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットは、Ｍ×Ｍマ
トリックス保護スイッチ素子から成るとともに、前記Ｍ×Ｍマトリックス保護ス
イッチ素子のＭ個の行が前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の行に
整列され、前記Ｍ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列が前記Ｍ×Ｎマ
トリックス保護スイッチ素子のＭ個の列に整列されていることを特徴とする、請
求項１に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項５】 前記Ｍ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子中のＭ個の保護ス
イッチ素子は、起動位置に固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の
光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項６】 前記スイッチ素子は、シリコンウーハーを基本とするもので
あることを特徴とする、請求項１に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項７】 前記スイッチ素子と前記保護スイッチ素子は、同じシリコン
基板上にあることを特徴とする、請求項６に記載の光クロスバースイッチシステ
ム。 - 【請求項８】 複数の光入力信号を受信する光クロスバーであって、複数の
光出力と、前記複数の光入力信号の内の少なくとも１つの光入力信号を前記光出
力の内の１つの選択された光出力に選択的に連結する複数の光スイッチ素子と、
を有するための前記光クロスバースイッチと、 １つ以上の前記光スイッチ素子が故障した場合に、光入力信号を前記選択され
た光出力に選択的に連結するための保護光スイッチング素子と、 を具備することを特徴とする光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項９】 前記光クロスバースイッチを介して前記少なくとも１つの光
入力信号が通過する光路の長さは、前記保護光スイッチング素子によって前記少
なくとも１つの光入力信号が通過する光路の長さと略同じであることを特徴とす
る、請求項８に記載の光学クロスバースイッチシステム。 - 【請求項１０】 前記光クロスバースイッチはＮ×Ｎマトリックススイッチ
素子から成るとともに、前記保護光スイッチング素子は、 Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の列が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の列と整
列するように設置された、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子と、 Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の行が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の行と整
列するように設置された、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子と、 少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットであって、前記の各保護スイッチ素
子が、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の行の内の１行、及び前
記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列の内の１列と整列するように
設置された、前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットと、 を具備することを特徴とする、請求項８に記載の光クロスバースイッチシステ
ム。 - 【請求項１１】 前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットは、Ｍ個の
保護スイッチ素子から成ることを特徴とする、請求項１０に記載の光クロスバー
スイッチシステム。 - 【請求項１２】 前記Ｍ個の保護スイッチ素子は、起動位置に固定されてい
ることを特徴とする、請求項１１に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項１３】 前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットは、Ｍ×Ｍ
マトリックス保護スイッチ素子から成るとともに、前記Ｍ×Ｍマトリックス保護
スイッチ素子のＭ個の行は、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の
行と整列し、前記Ｍ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列は、前記Ｍ×
Ｎマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列と整列していることを特徴とする、
請求項１０に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項１４】 前記Ｍ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子中のＭ個の保護
スイッチ素子は、起動位置に固定されていることを特徴とする、請求項１３に記
載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項１５】 前記スイッチ素子は、シリコンウーハーを基本にしたもの
であることを特徴とする、請求項８に記載の光クロスバースイッチシステム。 - 【請求項１６】 前記スイッチ素子と前記保護スイッチ素子は、同じシリコ
ン基板上にあることを特徴とする、請求項１５に記載の光クロスバースイッチシ
ステム。 - 【請求項１７】 複数の入力ライン上に第１複数の光信号を発生させる第１複数のネットワーク
素子と、 複数の出力ライン上に前記第１複数の光信号を受信するように作動する第２複
数のネットワーク素子と、 前記第１複数のネットワーク素子と前記第２複数のネットワーク素子を連結す
る光クロスバースイッチシステムと、 を具備するとともに、前記光クロスバースイッチシステムが、 Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子であって、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ
素子の第１側面が１つ以上の入力ライン（ｉ）の列から入力光信号を受信し、前
記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子の第２側面が１つ以上の出力ライン（ｊ）の
列に出力光信号を送信し、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子中のスイッチ素
子（ｉ、ｊ）を起動させることによって入力ライン（ｉ）を出力ライン（ｊ）に
連結することができる、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子と、 Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の列が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の列と整
列するように、前記１つ以上の入力ライン（ｉ）の列と前記Ｎ×Ｎ光クロスバー
スイッチの第１側面との間に設置された、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ
素子と、 Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子であって、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護
スイッチ素子のＮ個の行が前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子のＮ個の行と整
列するように、前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子の第２側面と前記１つ以上
の出力ライン（ｊ）の列との間に設置された、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイ
ッチ素子と、 少なくともＭ個の保護スイッチ素子セットであって、前記の各保護スイッチ素
子が、前記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の行の内の１行、及びＭ
×Ｎマトリックス保護スイッチ素子のＭ個の列の内の１列と整列するように設置
された、前記少なくともＭの保護スイッチ素子セットと、 を具備し、 前記Ｎ×Ｎマトリックススイッチ素子中のスイッチ素子（ｉ、ｊ）を介して出
力ライン（ｊ）に連結した入力ライン（ｉ）の光信号の元の経路の一部分を、前
記Ｎ×Ｍマトリックス保護スイッチ素子の第（ｉ）列中の第１保護スイッチ素子
と、前記Ｍ×Ｎマトリックス保護スイッチ素子の第（ｊ）行中の第２保護スイッ
チ素子と、前記第１保護スイッチ素子と前記第２保護スイッチ素子に整列するよ
うに設置された前記少なくともＭ個の保護スイッチ素子セット中の保護スイッチ
素子と、の間の経路を通る代替保護経路に切り換えることができ、前記代替保護
経路の経路長が前記光信号の元の経路の一部分と同一になるようにしたことを特
徴とするテレコミュニケーションズネットワーク。 - 【請求項１８】 複数の入力ライン上に第１複数の光信号を発生させる第１複数のネットワーク
素子と、 複数の出力ライン上に前記第１複数の光信号を受信するように作動する第２複
数のネットワーク素子と、 前記第１複数のネットワーク素子と前記第２複数のネットワーク素子を連結す
る光クロスバースイッチシステムと、 を具備するとともに、前記光クロスバースイッチシステムが、 複数の光入力信号を受信する光クロスバースイッチであって、複数の光出力と
、前記複数の光入力信号の内の少なくとも１つの光入力信号を、前記光出力の内
の１つの選択された光出力に選択的に連結するための複数の光スイッチ素子と、
を有する前記光クロスバースイッチと、 １つ以上の前記光スイッチ素子が故障した場合に、前記選択された光出力に光
入力信号を選択的に連結するための保護光スイッチング素子と、 を具備することを特徴とするテレコミュニケーションズネットワーク。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/275,414 | 1999-03-24 | ||
| US09/275,414 US6292281B1 (en) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Protection for MEMS cross-bar switch |
| PCT/US2000/007571 WO2000062353A2 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | Protection for mems cross-bar switch |
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|---|---|
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ID=23052189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000611324A Pending JP2002541530A (ja) | 1999-03-24 | 2000-03-23 | Ｍｅｍｓクロスバースイッチの保護 |
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|---|---|
| US (1) | US6292281B1 (ja) |
| EP (1) | EP1166372A2 (ja) |
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-
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- 1999-03-24 US US09/275,414 patent/US6292281B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-23 WO PCT/US2000/007571 patent/WO2000062353A2/en not_active Application Discontinuation
- 2000-03-23 EP EP00950200A patent/EP1166372A2/en not_active Withdrawn
- 2000-03-23 JP JP2000611324A patent/JP2002541530A/ja active Pending
- 2000-03-23 CA CA002366438A patent/CA2366438A1/en not_active Abandoned
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