JP2003050364A - 光スイッチおよび光スイッチ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の機械式光スイッチを多段、或いは並列
に接続した光スイッチ組立体を作製する場合、使用する
機械式光スイッチの個数に応じ光スイッチ組立体が大き
くなる。そのため機械式光スイッチの光通信ネットワー
ク機器内における光スイッチの占有面積が増大し光通信
ネットワーク機器の省スペース化が図れない。 【解決手段】 複数の機械式光スイッチ機構部を一つの
ケースに配し、各機械式光スイッチ機構部に付属した入
出力側光ファイバーを個別にケース外に引き出し入出力
側光ファイバーを繋ぎ替えることでｎ×ｍ，ｎ’×ｍ’
の光路が得られる小型光スイッチおよび光スイッチ組立
体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信の分野等で
用いる光スイッチおよび光スイッチモジュールに関す
る。ここで、ｎ×ｍ光スイッチモジュールというのは、
ｎ個の各入力からｍ個の出力のうち各機械式光スイッチ
機構部に対応したいずれか１個を選択できるようにした
光スイッチモジュールをいう。

【０００２】

【従来の技術】光通信の発達に伴って、光ファイバー通
信網は長い光路と複雑な分岐を持つようになった。この
ような環境では光通信装置や光伝送装置内において、回
線間で光ファイバーの光路（伝送経路）を切り替える用
途が増大し、多くの光スイッチが用いられている。光ス
イッチを切替方式でみると、電気的あるいは光学的に光
路の屈折率や位相を変化させて光の進行方向を切り替え
る方式のものや、機械的に光路を移動させて光の進行方
向を切り替える方式のもの等が開発されている。精密な
駆動を実現する低損失な光スイッチとしては、後者の機
械式光スイッチが有望である。光スイッチを分岐の数で
みると、１本の可動光ファイバーを２本の固定光ファイ
バーに対して切り替える１×２型光スイッチや、多数の
光ファイバーの端面を対向させた１×ｍ型光スイッチ
や、ｎ×ｍ型光スイッチあるいは、２個以上の光スイッ
チを組み合わせた光スイッチモジュール等がある。ま
た、切替の目的は、通常の回線切替の他に、断線した伝
送経路を別の断線していない経路に切り替える障害復旧
用途や、建物内や地域内の光通信ネットワークの回線を
切り替える保守点検用途等にも用いられている。

【０００３】光スイッチはこれまで多くのタイプが提案
されている。そのうち、機械式光スイッチとしては、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替
える方式、および光ファイバーを駆動して光路を切替え
る方式がある。光ファイバーを駆動し光路を切替える方
式は、特開昭５９−１５４４０６や特開昭６３−３１３
１１１、特開平１１−３２６７９６号、特許第２８５３
３２７号公報に開示されている。以後、光ファイバーを
駆動し光路を切替える機械式光スイッチを単に光スイッ
チと称する。図１４（ａ）に、特開平１１−３２６７９
６号公報に開示されている機械式光スイッチを示す。光
スイッチ構造を判りやすくするため、外装ケースの一部
の図示を省略した。入力側光ファイバー２を電磁アクチ
ュエーター３により駆動して出力側光ファイバー４に対
向させ光路を切替える機械式光スイッチ機構部１（以
下、光スイッチ機構部と言う）を外装ケース５内に配し
た構造となっている。図１４（ｂ）に光スイッチ機構部
を示す。光スイッチ機構部は磁性材や永久磁石、電磁石
等から構成されているが、ここでは詳細説明は省略す
る。前記外装ケース５は、湿気やごみ等から光スイッチ
機構部１を保護するだけでなく、マッチングオイルと称
される屈折率整合剤（図示せず）を封入することが出来
るように、密封構造となっている。図１５に、光スイッ
チの外観を示す。入力光ファイバー２および出力光ファ
イバー４、光スイッチ機構部に切替え用の駆動電力を供
給するための端子６が、密封された外装ケース５から出
ている。前記の特許第２８５３３２７号には、入出力側
光ファイバーが各々３本で構成された３×３型で、１本
の出力側光ファイバーの出力端を１本の入力側光ファイ
バーの入力端と熔着接合（以下、短絡型光スイッチと言
う）し、２×２として使用する特殊構成を有するものも
ある。

【０００４】図１６から図１９に、代表的な光スイッチ
の呼称と入出力側光ファイバーの駆動前後での組合せ
と、光の入出力数を記載している。矢印で矢尻部分が閉
じているのが入力光、開いているのが出力光を示してい
る。図１９の（１６）から（１８）が短絡型光スイッチ
である。図１６から図１８の光スイッチの構造のもので
も、入出力ファイバーを接合することで短絡型光スイッ
チとすることもできる。図では、電磁アクチュエーター
等の表示を省略し入出力光ファイバーの組合せを模式化
している。

【０００５】入力側光ファイバー１本と出力側光ファイ
バー２本の１×２タイプの光スイッチを多段に接続し、
１×ｍの光スイッチモジュールが、特開平６−２０８０
６５号公報に開示されている。これは、前述した特開昭
５９−１５４４０６や特開昭６３−３１３１１１で示さ
れた光スイッチを、複数個箱に入れ各々の光スイッチの
入出力側光ファイバーを接続したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光スイッチを複数個組
み合わせてｎ×ｍ型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
さが大きくなる。例えば、１×２型光スイッチを４個組
み合わせて４×８型光スイッチモジュールを構成する場
合、各１×２型光スイッチの外装ケースの肉厚や外装ケ
ース内部の空間も４個分生じるため、限られたスペース
内に各１×２型光スイッチを設置するためには、外装ケ
ースの肉厚やケース内部の空間を出来るだけ小さくする
必要がある。同様に２×４型光スイッチで構成する場合
や１×２型光スイッチと２×４型光スイッチの組み合わ
せで構成する場合も前記空間を小さくする必要がある。
しかしながら、外装ケースの肉厚を薄くすることは、密
封性の点と機械的強度の点で難しい。光スイッチ間の間
隔を詰めることで小型化を図ると、電磁石を使用してい
るため光スイッチ間の磁気干渉により、誤動作を起こす
可能性があった。また、入出力ファイバーを融着するた
め、光スイッチの組合せ変更してｎ’×ｍ’にすること
は難しかった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、光スイッチ間を
詰めても切替え動作が安定した小型な光スイッチと、ｎ
×ｍからｎ’×ｍ’に容易に組み替えられる小型の光ス
イッチを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
１本以上４本以下の入力光ファイバー、１本以上８本以
下の出力光ファイバー及び電磁アクチュエーターを有す
る機械式光スイッチ機構部をケース内に少なくとも２個
以上設け、各機械式光スイッチ機構部に付属する入出力
光ファイバーが前記ケース内で光ファイバーが熔着接合
された以外の入出力側光ファイバーは、個別に前記ケー
ス外に引き出されていることを特徴とするものである。

【０００９】本発明の光スイッチは、光スイッチ機構部
をケース内に少なくとも２個以上設け、各光スイッチ機
構部に付属する各入力側光ファイバーは、個別にケース
の一方の側面からケースの外部に引き出され、前記側面
と対向するもう一方の側面から各光スイッチ機構部に対
応した出力側光ファイバーが前記ケース外に引き出され
ていることを特徴とする。

【００１０】入力側光ファイバーとは、ケースから出て
いる光ファイバーを指し、入力光ファイバーは光路切替
え時に移動する可動ブロックに固着された光ファイバー
を指す。短絡型光スイッチを除けば入力側光ファイバー
数と入力光ファイバー数は一致する。同様に出力側光フ
ァイバーとは、ケースから出ている光ファイバーを指
し、出力光ファイバーは光路切替え時にも移動しない固
定ブロックに固着された光ファイバーを指す。短絡型光
スイッチを除けば出力側光ファイバー数と出力光ファイ
バー数は一致する。ただし、短絡型光スイッチにおいて
は、特殊な使い方であるため、入出力側光ファイバーが
逆や交差する場合があるが、説明を判りやすくするため
可動ブロック側に配されたものを入力側、固定ブロック
側に配されたものを出力側としている。また、機械式光
スイッチ機構部の呼称は、入力側ファイバー数×出力側
ファイバー数として、例えば２×４や３×３、４×４、
４×６としている。

【００１１】短絡型光スイッチ機構部の入出力光ファイ
バーの一部が、ケース内で熔着接合されているものであ
る。光ファイバーは曲げられる曲率半径が決められてい
るので、隣接した光スイッチ機後部を跨いで熔着しても
良いものである。より、小型化するため入出力光ファイ
バーを光スイッチ機後部の直ぐ近くまでとし、その間を
導波路等で接合することもできる。

【００１２】前記ケースは、光スイッチ機構部を収納す
るもので、筐体と蓋部材より構成され、筐体と蓋部材を
接合してケースを形成する。筐体もしくは蓋部材もしく
は両方に、入出力側光ファイバーを通す切り欠き部を有
している。筐体内に複数の光スイッチ機構部を配し、入
出力側光ファイバーを前記切り欠き部から筐体外に引き
出し、蓋部材を筐体に接合する。前記切り欠き部は、樹
脂等を充填して入出力側光ファイバーの固定と外気の遮
断を行なう。光スイッチ機構部は、入力側と出力側の光
ファイバーが数十μｍの間隔を持ち対向しているため、
光ファイバー端面にごみの付着や結露が起こると、光の
通過が阻害され接続損失が増大する。前記ケースは、光
スイッチ機構部を外部のごみや湿気等から遮断するた
め、密封、気密性が必要である。ケースには密封、気密
性の良好な樹脂、セラミック、金属材料などを用いるこ
とができる。電気絶縁の取り易さ、重量等から酸化アル
ミニウムの様なセラミックス材料を用いるのが好まし
い。ケースの筐体と蓋部材は、樹脂による接着やロウ付
けを用いる事ができるが、比較的低温で作業出来る樹脂
接着を用いることが作業性上好ましい。

【００１３】光スイッチ機構部は、主に入力側光ファイ
バー組立体および出力側光ファイバー組立体、電磁アク
チュエーター、さらにこれらを保持するベースプレート
から構成される。入力側光ファイバー組立体は、入力光
ファイバーを動かし光路を切替える支点となる支持ブロ
ック、入力光ファイバーの先端に設けられた磁性材より
なる可動ブロックよりなる。可動ブロックは電磁アクチ
ュエーターの磁界を受け入力光ファイバーを移動させる
働きをするものである。ケースの側面に入力光ファイバ
ーを固定し、支点の役目を果たさせることも可能であ
る。この場合は、支持ブロックを省略することも可能で
ある。出力側光ファイバー組立体は、入力光ファイバー
の切替え前後と対向する位置に配される。位置決めを高
精度で行なうため、固定ブロックに樹脂等で固定されて
いる。固定ブロックには、Ｖ溝を設けＶ溝内に光ファイ
バーを固定した。固定ブロックは、後述する電磁アクチ
ュエーターの磁気回路の一部を構成させることも出来
る。固定ブロックに磁気回路の一部を構成させる場合
は、磁性材で作製することが好ましい。電磁アクチュエ
ーターは、磁気ヨークと永久磁石、電磁石より構成され
る。永久磁石は前記可動ブロックを磁気ヨークの一方に
吸着、固定し、光スイッチの自己保持機能を達成するた
めに用いている。電磁石により磁界を発生させ可動ブロ
ックを逆方向に移動させる、釈放型の電磁アクチュエー
ターである。ベースプレート上に、入力側光ファイバー
組立体および出力側光ファイバー組立体、電磁アクチュ
エーターを接着固定して、光スイッチ機構部ができる。
ベースプレートは永久磁石や電磁石の磁界の影響を受け
ないように、ガラスやアルミナ等の非磁性材で構成す
る。

【００１４】入力光ファイバーを１本以上４本以下とし
たのは、５本以上では電磁アクチュエーターで可動ブロ
ックを移動させる時に必要な電磁力が大きくなりすぎる
のを避けるためである。５本以上とすることも可能であ
るが、電磁力を増すためにヨーク、コイル等が大きくな
るばかりでなく発熱等の問題から光スイッチの小型化を
阻害する事になる。また、可動ブロックの重量、光ファ
イバーの全剛性が大きくなるため、外部から加えられた
力により切替え状態を保つ自己保持機能が低下する恐れ
がある。出力光ファイバーを１本以上８本以下としたの
は、入力光ファイバーを４本以下と規定しているので、
考えられる最大が４ｘ８光スイッチであるためである。

【００１５】入力光ファイバーが固定された可動ブロッ
クと、出力光ファイバーが固定された固定ブロックは、
０．１ｍｍ〜１ｍｍの間隔で配され、各々のブロックに
固定された光ファイバーは０．１ｍｍ以下の接触しない
範囲の間隔で対向されている。対向する光ファイバーの
間隔が大きいと接続損失が大きくなり、小さ過ぎると光
路切替え時、入力光ファイバーが支持ブロックを支点と
して首振り運動するため、光ファイバーが接触する危険
性がある。これらから、光ファイバーの対向する間隔は
数十μｍ程度とすることが好ましい。可動ブロックの重
みで入力光ファイバーが垂れ下がることを防ぐのと、切
替え時可動ブロックの停止位置を決めるため、非磁性の
ガイドピンを用いている。ガイドピンは固定ブロックに
固定され、可動ブロックに設けられた台形型形状の溝に
挿入されている。台形形状の溝の底面もしくは上面で光
ファイバーの垂れ下がりを防ぎ、台形形状の溝の側面で
可動ブロックの停止位置を規定するものである。

【００１６】略Ｅ型した磁気ヨークの上下腕部にコイル
を巻回し、中腕に永久磁石、固定ブロックを配してい
る。上下腕部の中間に固定ブロックと対向して可動ブロ
ックは配されている。上腕部側にあった可動ブロックは
コイルに電流を流すことで、下腕部側に移動し光路が切
り替る。電流を遮断しても中腕に配された永久磁石と下
腕側のヨーク、可動ブロックで磁気回路を構成し可動ブ
ロックは固定される。コイルに逆方向の電流を流すこと
で、可動ブロックは逆方向に移動し光路を切替えること
ができる。

【００１７】ケースから各入出力側光ファイバーを外に
引き出すのは、ケースの側面に設けられた矩形あるいは
円形の切り欠け部に光ファイバーを配し、樹脂等で切り
欠け部を塞ぐものである。使用する樹脂は、粘度が高く
て光ファイバーを包むように作業出来るものが好まし
い。硬化後の樹脂が硬すぎると光ファイバーが折れ易く
なるため、柔らかいものが好ましく、例えば、シリコン
ゴム等を用いることができる。また、ケース外側の側面
に光ファイバーを保持するため半円筒状の支持部材を接
合することもできる。半円筒状とは、断面が多角形や楕
円、不定形な形状を含む。支持部材は光スイッチ機構部
に対応して個別に設けることもできるし、光スイッチ機
構部数に応じた半円等の溝を複数有するものを用いても
良い。

【００１８】ケース外に引き出された入出力側光ファイ
バーの終端は、光コネクターが接続されていても光ファ
イバーが切断されたままの状態であっても良いものであ
る。本光スイッチを単体で回路基板に実装する場合など
は、終端に光コネクターが接続してあると他の光部品と
の接続が容易である。入出力側光ファイバーを組み合わ
せることで、ｎ×ｍの光スイッチを容易に得ることが出
来るばかりでなく、入出力側光ファイバーの接続を組み
替えることで容易にｎ’×ｍ’の光スイッチを得ること
ができる。光ファイバーが切断された状態である場合
は、他の光部品と接続する時や、入出力側の光ファイバ
ーを組み合わせるのに、光ファイバーを熔着することで
使用できる。光ファイバー同士を直接熔着することで、
光コネクター接続に比べ接続損失が少なくできる。

【００１９】本発明の光スイッチの各光スイッチ機構部
はケース筐体底面に整列設置され樹脂等で固定してい
る。ケース内部の限られたスペースに配置するために
は、各光スイッチ機構部の隙間を１ｍｍ以下とすること
が好ましい。隙間は、主に各光スイッチ機構部間の電磁
アクチュエーターのコイルの間隔であり、ベースプレー
ト間に隙間を設ける必要は特にないものである。

【００２０】本発明の光スイッチは、ケース内に屈折率
整合剤が少なくとも入出力光ファイバーの対向面を浸す
ように充填されており、ケースは屈折率整合剤が洩れな
いように密封されていることを特徴とする。

【００２１】光ファイバー内を伝送される光の一部は光
ファイバーの端面あるいは対向された光ファイバー間を
通過する際に、進行方向が曲げられてしまい光損失が生
じる。光の進行方向が曲がる現象は、光ファイバーの光
路内の屈折率と前記対向された光ファイバー間に存在す
る物質（空気）との屈折率が異なる場合に生じる。光損
失を低減するため、対向された光ファイバー間を光ファ
イバーコア部の屈折率と同じ値を持つ屈折率整合剤で埋
める必要がある。対向された光ファイバー間のみを屈折
率整合剤で埋める作業は難しく、また常に補充しつづけ
る必要があるため、本発明のように、少なくとも入出力
光ファイバーの対向面を浸すように屈折率整合材を充填
し、ケースを密封するのが好ましい。屈折率整合剤は主
に脂肪族や脂環式炭化水素化合物と水素添加されたテル
フェニルで構成されたものを用いることが好ましい。

【００２２】本発明の光スイッチは、ケースの一方の側
面より入力側光ファイバーがケース外に引き出され、前
記側面と対向する側面から光スイッチ機構部に対応した
出力側光ファイバーがケース外に引き出されていること
を特徴とする。

【００２３】本発明の入力側光ファイバー数と出力側光
ファイバー数がＮ：２Ｎの関係となる光スイッチは次に
示す用途と特徴を有するものである。光通信の状況を監
視し、回線に異常や障害が発生した場合に即座に予備用
回線へ切り替えるネットワークモニター機器において、
複数組の主回線と予備用回線の切替を光スイッチによっ
て行っている。ネットワークモニター機器の背面か前面
のいずれか一方の側面より主回線と予備回線が接続さ
れ、対向するもう一方の面から外部回線と接続する構成
を取っている。外部回線側の光ファイバーの本数をＮ本
とした場合に主回線と予備回線の切替側の光ファイバー
の本数が２Ｎとなる構成である。また、本発明の光スイ
ッチの一方の側面から引き出されるＮ本の光ファイバー
に対して前記側面に対向する側面から引き出される光フ
ァイバーが２倍の２Ｎ本となる構成の光スイッチは、２
Ｎ本の光ファイバー側を主回線と予備回線に直接接続す
ることができる。また、Ｎ本の光ファイバー側を外部回
線と直接接続することができ、ネットワークモニター機
器内で光ファイバーを余分に引き回す必要がないので省
スペース化が図れる。

【００２４】本発明の光スイッチは、ケースの一方の側
面より入力側光ファイバーと出力側光ファイバーが交互
に前記ケース外に引き出され、前記側面と対向する側面
から各光スイッチ機構部に対応した出力側光ファイバー
と入力側光ファイバーが交互に前記ケース外に引き出さ
れていることを特徴とする。

【００２５】本発明の光スイッチは次に示す用途と特徴
を有するものである。光スイッチモジュールケース内に
組み込まれる複数個の光スイッチを多段接続し、１×ｍ
型光スイッチを作製する事に適している。例えば１ｘ２
型光スイッチの出力側光ファイバー２本と２×４型光ス
イッチの入力側光ファイバー２本を、光スイッチモジュ
ール外部で熔着等の手段を用いて直列に接続して１ｘ４
型光スイッチを作製する場合、各光スイッチ機構部に対
応した出力側光ファイバーと入力側光ファイバーが同一
側面から交互に引き出されている事により、接続すべき
光ファイバーが隣接している為、ネットワーク機器内で
光ファイバーを余分に引き回す必要が無く、多段接続が
可能となるので省スペース化が図れる。

【００２６】本発明の光スイッチは、ケースの一方の側
面より入力側光ファイバー群と出力側光ファイバー群が
前記ケース外に引き出され、前記側面と対向する側面か
ら各機械式光スイッチ機構部に対応した出力側光ファイ
バー群と入力側光ファイバー群が前記ケース外に引き出
されることを特徴とする。

【００２７】本発明の光スイッチは次に示す用途と特徴
を有するものである。光スイッチモジュールケース内に
組み込まれる複数個の光スイッチを多段接続し、ｎ×ｍ
スイッチを作製する事に適している。例えば２個の２ｘ
４型光スイッチを用い、それぞれの出力側光ファィバー
４本づつを、適当な組合せで、光スイッチモジュール外
部で融着等の手段を用いて直列に接続して２ｘ２型光ス
イッチを作製する場合、各光スイッチ機構部に対応した
出力側光ファイバーが同一側面から隣接して引き出され
ている為、ネットワーク機器内で光ファイバーを余分に
引き回す必要が無く、多段接続が可能となるので省スペ
ース化が図れる。

【００２８】本発明の光スイッチは、ケース内に設けた
光スイッチ機構部特に、電磁アクチュエーターの間に磁
気シールド板を設けたことを特徴とする。

【００２９】磁気シールド板は、個々の光スイッチ機構
部の光路を切替える際に電磁アクチュエーターから、発
生する磁界により隣接する光スイッチ機構部が誤動作す
る相互干渉を防止することができる。従来、光スイッチ
機構部は、個別にケース内に収められているため、複数
の光スイッチを密に並べたとしても、少なくとも光スイ
ッチのケース肉厚の倍の隙間が確保されることになる。
このため、隣接した光スイッチ間の相互干渉はなかっ
た。本発明の光スイッチは、ケース肉厚の倍の隙間を取
り除くことにより省スペース化を図っている。隣接した
光スイッチ機構部同士が近づき過ぎると相互干渉が発生
し、光スイッチの光路切替特性等への悪影響が発生す
る。光スイッチケース内に設けた各光スイッチ機構部の
特に電磁アクチュエーター間に磁気シールド板を設ける
ことにより、その干渉を排除することができる。磁気シ
ールド板は、鉄、ニッケル、コバルトまたはこれらの合
金、ソフトフェライト材等が使用できる。飽和磁束密度
の大きい材料を用いることで、板厚を薄くすることがで
き、光スイッチの小型、軽量化が図れる。

【００３０】磁気シールド板を各光スイッチ機構部の間
に設置することで、磁気シールドの体積に相当する分だ
けケースの内容量を小さくすることが出来る。これによ
り、ケース内に充填する屈折率整合剤の量を減らすこと
が可能となり、光スイッチの製造コスト低減が図れる。

【００３１】本発明の光スイッチは、入出力側光ファイ
バーを接続しｎ×ｍの光路切替えとし、入出力側光ファ
イバーの接続を替えることでｎ’×ｍ’の光路切替えが
できることを特徴とする。入出力側光ファイバーをコネ
クターで接続することで、その接続方法の違いによりｎ
×ｍやｎ’×ｍ’と言うように、異なった光路切替えを
行なうことができ、一つの光スイッチで複数の使い方が
できるものである。

【００３２】本発明の光スイッチ組立体は、本発明の光
スイッチの入出力側光ファイバーを接続しｎ×ｍ光スイ
ッチを構成し、前記光スイッチを光ファイバー保護箱内
に配し、前記光ファイバー保護箱から入力側光ファイバ
ーｎ本、出力側光ファイバーｍ本を引き出したことを特
徴とする。

【００３３】光スイッチおよびｎｘｍを構成する引き回
された入出側光ファイバーを光ファイバー保護箱に配す
ることで、引き回された光ファイバーを取扱いによる破
損から守ることができる。光ファイバー保護箱は、特に
気密性が要求されることもないので、樹脂や金属で構成
することができる。光ファイバー保護箱内に、光スイッ
チの駆動用電気回路を配することもできる。光ファイバ
ー保護箱に光スイッチはネジや樹脂で固定し、光ファイ
バーは粘着テープや固定バンドで固定することができ
る。

【００３４】本発明の光スイッチ組立体は、本発明の光
スイッチを少なくとも一つ以上同一の基板上に設け、光
スイッチからケース外に引き出された入出力側光ファイ
バーの少なくとも一部を接続したことを特徴とする。光
スイッチ組立体とは、同一の基板上に、本発明の光スイ
ッチおよび複数の光関係部品、これらを電気的に駆動、
あるいは変換／検出するための電気回路等が設けられた
ものである。

【００３５】光スイッチは、通常の光通信回線切替や、
断線した伝送経路を別の断線していない経路に切り替え
る障害復旧、そして建物内や地域内の光通信ネットワー
クの回線を切り替える保守点検等に用いられる。何れの
用途においても、通信状況に異常が無いかを常時監視す
るため、一般的にカプラーやホトダイオード等の光部品
と組み合わせて用いられことが多い。また、光スイッチ
の駆動回路や、光強度検出回路等も同一基板上へ実装さ
れことが多い。同一基板上に配することで、電気配線や
光ファイバー引き回し最小限に抑えることができ、ネッ
トワーク機器内の省スペース化が図れる。

【００３６】本発明の複数の光スイッチ機構部が一ケー
ス内に収められた光スイッチを用いることで、基板上の
占有実装面積を少なくすることが可能であり、複数の光
スイッチを基板へ取り付けることが可能となる。光スイ
ッチ組立体の省スペース化や製作工数の低減が図れる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。説明を判りやすくするため同一の部品
には同じ符号を用いている。図１は、本発明の実施形態
に係る光スイッチ外観の斜視図である。図２は光スイッ
チ機構部を説明する斜視図である。図３はケースの分解
斜視図である。図４は、本発明の光スイッチ機構部の配
置を説明する図である。

【００３８】図１の本発明の光スイッチの外観の斜視図
を説明する。筐体７と蓋部材７’よりなるケース８の一
方の側面より入力側光ファイバー２、他方の側面より出
力側光ファイバー４が出ている。ケース８の側面には、
光ファイバーを支持する支持部材９が各光スイッチ機構
部に対応して設けた。光スイッチ機構部に電気信号を入
力する端子６を筐体７に設けた。本実施例では１ｘ２光
スイッチ機構部と２×４光スイッチ機構部を交互にケー
ス８に４個配した構造とした。アルミナセラミック製の
筐体７と蓋部材７’はエポキシ系に樹脂で密封接合しケ
ース８とした。ケース８と支持部材９は金属膜を介して
メタライズ接合させた。

【００３９】図２を用いて、２ｘ４タイプの光スイッチ
機構部１の実施方法を説明する。光スイッチ機構部１は
５つの主な部品から構成した。入力側光ファイバー組立
体１０および出力側光ファイバー組立体１１、電磁アク
チュエーター１２、ベースプレート１３、ガイドピン２
０である。入力側光ファイバー組立体１０は、入力光フ
ァイバー２および支持ブロック１４、可動ブロック１５
よりなっている。入力光ファイバー２本をＶ溝を設けた
支持ブロック１４および可動ブロック１５にエポキシ系
樹脂で固定した。可動ブロック１５の端面から入力光フ
ァイバーの端面は約１５０μｍ突き出すように組立てを
おこなった。支持ブロック１４および可動ブロック１５
にはＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライトを用いた。ベースプレ
ート１３に支持ブロック１４をエポキシ系樹脂で接着固
定した。可動ブロック１５は、ベースプレートには接着
固定せず入力光ファイバーに支えられて自由に動く様に
している。出力側光ファイバー組立体１１は、４本の出
力光ファイバー４と固定ブロック１６で構成した。固定
ブロック１６は電磁アクチュエーター１２の磁気回路の
一部を兼ねているので、Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライトを
用い、Ｖ溝を機械加工で形成し前記Ｖ溝に出力光ファイ
バー４をエポキシ系樹脂で接着固定した。出力光ファイ
バー４の端面は固定ブロック１６の端面よりを約１５０
μｍ突き出すように組立てを行なった。出力側光ファイ
バー組立体１１はベースプレート１３に、入力光ファイ
バーの端面と出力光ファイバーの端面の間隔が、２０〜
５０μｍとなる位置にエポキシ系樹脂で接着固定した。
電磁アクチュエーター１２は、ヨーク１７および永久磁
石１９、ヨーク１７に巻回す様に配したコイル１８より
構成される。ヨーク１７はニッケル鉄の合金、永久磁石
１９はＮｂＦｅＢ系を用い、コイルはφ９０μｍの銅線
を約４００回巻いている。電磁アクチュエーターは、ベ
ースプレート１３にエポキシ系樹脂を用いて接着固定し
た。コイルは筐体７に設けられた端子６に電気的に接続
したが、図示は省略している。ガイドピン２０は、固定
ブロック１６に突き出して接着固定され、突き出し部分
は可動ブロック１５の略台形溝に挿入した。ガイドピン
は非磁性の超硬材でφ０．３ｍｍとした。ガイドピンは
可動ブロック１５を支えることと、可動ブロックが電磁
アクチュエーターによって首振り移動したときの、停止
位置を決める役目を行っている。２×４タイプの光スイ
ッチ機構部で説明したが、１×２タイプの光スイッチ機
構部は入出力光ファイバーの本数が半分になる以外の構
成は２×４タイプと同じである。

【００４０】図３を用いてケース８を説明する。ケース
８は筐体７と蓋部材７’より構成した。筐体７には切り
欠け部２２を設け、切り欠け部２２より入出力側光ファ
イバーをケースの外部に引き出した。入出力側光ファイ
バーの損傷を防ぐため金属性の樋状の支持部材９を切り
欠け部２２に対応させメタライズ接合した。筐体７には
中継端子２１を設けている。中継端子２１は端子６と電
気的に接続されており、コイル１８を半田付けする中継
端子としている。

【００４１】図４を用いて本実施形態の光スイッチ内部
構造を説明する。筐体７に１×２タイプ光スイッチ機構
部１’と２×４タイプ光スイッチ機構部１を交互に、入
力側と出力側を各々同一方向となるように配した。各光
スイッチ機構部のベースプレートと筐体間にエポキシ系
接着材を流し込み接合した。コイルから中継端子までの
電気配線および端子６の図示は省略した。

【００４２】本発明の他の実施形態を図５に示す。ケー
ス８に取り付ける支持部材９’を一体化したものであ
る。支持部材９’は略半円形の溝を光スイッチ機構部数
に対応して設けたもので、ケースにメタライズ接合し
た。支持部材９’を一体化することで部品点数を減らす
ことが出来た。

【００４３】図６に、本発明の他実施形態の光スイッチ
内部構造を示す。筐体７に１×２タイプ光スイッチ機構
部１’と２×４タイプ光スイッチ機構部１を交互に配し
た。１×２タイプ光スイッチ機構部１’の入力光ファイ
バー側と２×４タイプ光スイッチ機構部１の出力光ファ
イバー側を同一の側面から引き出すように配置した。

【００４４】図７に、本発明の他実施形態の光スイッチ
内部構造を示す。筐体７に２×４タイプ光スイッチ機構
部１を４個配した。図面の上側の２個と下側の２個は入
出力光ファイバーの方向を逆にしている。

【００４５】図８に、本発明の他実施形態の光スイッチ
内部構造を示す。筐体７に１×２タイプ光スイッチ機構
部１’を１個、２×４タイプ光スイッチ機構部１を３個
配した。１×２と２×４タイプ光スイッチ機構部は入出
力光ファイバーの方向を逆にしている。つまり、１×２
タイプ光スイッチ機構部１’の入力光ファイバー側と２
×４タイプ光スイッチ機構部１の出力光ファイバー側を
同一の側面から引き出すように配置した。

【００４６】図９に、本発明の他実施形態の光スイッチ
内部構造を示す。筐体７に短絡型２×２タイプ光スイッ
チ機構部１”を３個配した。入出力光ファイバーの各１
本は隣接する２×２タイプ光スイッチ機構部を跨ぐ様に
熔着し、光ファイバーの曲率を小さくした。

【００４７】図１０に、本発明の他実施形態の光スイッ
チ内部構造を示す。筐体７に２×４タイプ光スイッチ機
構部１と１×２タイプ光スイッチ機構部１’をそれぞれ
２個、入出力ファイバーが同一方向になるように配し、
電磁アクチュエーター間に磁気シールド材３０を挿入し
た。磁気シールド材は、０．５ｍｍ厚みで飽和磁束密度
の高いニッケル鉄合金を用いた。磁気シールド材３０
は、電磁アクチュエーター間に挿入しエポキシ系樹脂で
接着した。磁気シールド材にＭｎＺｎ単結晶フェライト
を用いる場合は、ニッケル鉄合金に比べ飽和磁束密度が
小さいため約倍の０．９ｍｍの厚みとした。磁気シール
ド材を挿入することで、電磁アクチュエーター間の距離
を従来の半分以下の１ｍｍとしても、相互干渉は発生し
なかった。また、光スイッチ機構部の間隔を詰めること
でケースの内容積を小さくできたことと、磁気シールド
材の体積分が増えたため、ケース内の空間体積が減りケ
ース内に充填する屈折率整合材を約２０％減量すること
ができた。

【００４８】本発明の光スイッチの接続方法の一例を、
図１１を用いて説明する。図８で説明した筐体７に１×
２タイプ光スイッチ機構部１’を１個、２×４タイプ光
スイッチ機構部１を３個配し、１×２と２×４タイプ光
スイッチ機構部は入出力側光ファイバーの方向を逆にし
た光スイッチである。図１１（ａ）は、１×２タイプ光
スイッチ機構部１’の出力側光ファイバーを２×４タイ
プ光スイッチ機構部１の入力側光ファイバーにコネクタ
−３１を用いて接続して１×４タイプ光スイッチを得
た。また、２×４タイプ光スイッチ機構部１の出力側光
ファイバーを、他の２×４タイプ光スイッチ機構部１の
出力側光ファイバーにコネクタ−３１を用いて接続して
２×２タイプ光スイッチを得た。一つの光スイッチで、
１×４と２×２タイプの光路切替えが可能となった。図
１１（ｂ）は、１×２タイプ光スイッチ機構部１’の出
力側光ファイバーを２×４タイプ光スイッチ機構部１の
入力側光ファイバーに接続し、２×４タイプ光スイッチ
機構部の出力側光ファイバーを他の２個の２×４タイプ
光スイッチ機構部の入力側光ファイバーと接続すること
で、１×８タイプ光スイッチを得た。この様に、各光ス
イッチ機構部の入出力側光ファイバーを繋ぎ替えること
で、容易にｎ×ｍからｎ’×ｍ’の光スイッチに変更で
きた。

【００４９】図１２に、光スイッチ組立体の実施形態を
示す。光スイッチ機構部１が複数個ケース７に固定さ
れ、ケースの一方の側面から各光スイッチ機構部に対応
する入力側光ファイバー２が、他の側面から各光スイッ
チ機構部に対応する出力側光ファイバー４が引き出され
ている。ケース７内には屈折率整合材を充填して密封し
た。ケースを巻き回す様に接合部３４で入出力光ファイ
バー同士を融着接合し、１×８タイプの光スイッチを得
た。ファイバー保護ケース３３にケース７をエポキシ系
樹脂で接着固定し、光ファイバーはファイバー保護ケー
ス３３に粘着テープ３５で固定した。ファイバー保護ケ
ース３３の蓋や、光スイッチ機構部への電気配線等の図
示は省略した。ファイバー保護ケースは、プラスチック
とし、蓋はネジで止めた。この様にケースを巻き回す様
に接合された光ファイバーをファイバー保護ケース内に
納めることで、光スイッチの取扱いが容易となった。

【００５０】図１３に、光スイッチ組立体の他の実施形
態を示す。本発明の複数の光スイッチ機構部が一ケース
内に収められた複数個の光スイッチ４０と、電気回路４
１を基板４２に配し光スイッチ組立体４３を得た。各光
スイッチの入出力側光ファイバーを繋ぎ合せ本発明の光
スイッチ単体では実現できないｎ×ｍの組合せを実現し
た。同じ働きをする従来の光スイッチ１個と本発明の光
スイッチ機構部を１個と数えると、基板の限られた面積
に約２５％多く機能を搭載できた。入出力側光ファイバ
ーと電気回路接続等は、図示を省略した。

【００５１】

【発明の効果】複数個の光スイッチ機構部をケース内に
配することで、少なくともケース肉厚分のケース内部の
空間を小さくすることができ、光スイッチの小型化がで
きた。また、入出力側光ファイバーを組み替えることで
ｎ×ｍからｎ’×ｍ’に容易に組み替えられる小型の光
スイッチおよび光スイッチ組立体を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光スイッチの外観の斜視図である。

【図２】本発明の光スイッチ機構部を説明する斜視図で
ある。

【図３】本発明のケースの分解斜視図である。

【図４】本発明の光スイッチ機構部の配置を説明する図
である。

【図５】本発明の他の実施形態の光スイッチの外観の斜
視図である。

【図６】本発明の他の実施形態の光スイッチ機構部の配
置を説明する図である。

【図７】本発明の他の実施形態の光スイッチ機構部の配
置を説明する図である。

【図８】本発明の他の実施形態の光スイッチ機構部の配
置を説明する図である。

【図９】本発明の他の実施形態の光スイッチ機構部の配
置を説明する図である。

【図１０】本発明の他の実施形態の光スイッチ機構部の
配置を説明する図である。

【図１１】本発明の光スイッチの接続方法の図である。

【図１２】本発明の光スイッチ組立体の図である。

【図１３】本発明の他の実施形態の光スイッチ組立体の
図である。

【図１４】従来の光スイッチの分解斜視図である。

【図１５】従来の光スイッチの外観斜視図である。

【図１６】光スイッチの呼称と入出力側光ファイバーの
駆動前後での組合せと、光の入出力数を説明する図であ
る。

【図１７】光スイッチの呼称と入出力側光ファイバーの
駆動前後での組合せと、光の入出力数を説明する図であ
る。

【図１８】光スイッチの呼称と入出力側光ファイバーの
駆動前後での組合せと、光の入出力数を説明する図であ
る。

【図１９】光スイッチの呼称と入出力側光ファイバーの
駆動前後での組合せと、光の入出力数を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ １’ １” 光スイッチ機構部、２ 入力光ファ
イバー、３ 電磁アクチュエーター、４ 出力光ファイ
バー、５ 外装ケース、６ 端子、７ 筐体、７’ 蓋
部材、８ ケース、９ ９’ 支持部材、１０ 入力側
光ファイバー組立体、１１ 出力側光ファイバー組立
体、１２ 電磁アクチュエーター、１３ ベースプレー
ト、１４ 支持ブロック、１５ 可動ブロック、１６
固定ブロック、１７ ヨーク、１８ コイル、１９ 永
久磁石、２０ ガイドピン、２１ 中継端子、２２ 切
欠き部、３０ 磁気シールド材、３１ 光コネクター、
３３ ファイバー保護ケース、３４ 接合部、３５ テ
ープ、４０ 光スイッチ、４１ 電気回路、４２ 基
板、４３ 光スイッチ組立体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古市 眞治 栃木県真岡市松山町18番地 日立金属株式 会社ＯＥデバイス部内 Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA15 AA16 AB19 AC01 AC04 AZ01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本以上４本以下の入力光ファイバー、
   １本以上８本以下の出力光ファイバー及び電磁アクチュ
   エーターを有する機械式光スイッチ機構部をケース内に
   少なくとも２個以上設け、各機械式光スイッチ機構部に
   付属する光ファイバーで前記ケース内で光ファイバーが
   熔着接合された以外の入出力側光ファイバーは、個別に
   前記ケース外に引き出されていることを特徴とする光ス
   イッチ。
2. 【請求項２】 ケース内に屈折率整合剤が充填され前記
   ケースが密封されていることを特徴とする請求項１に記
   載の光スイッチ。
3. 【請求項３】 ケースの一方の端面より入力側光ファイ
   バーが前記ケース外に引き出され、前記側面と対向する
   側面から機械式光スイッチ機構部に対応した出力側光フ
   ァイバーが前記ケース外に引き出されていることを特徴
   とする請求項１および２に記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】 ケースの一方の側面より入力側光ファイ
   バーと出力側光ファイバーが交互に前記ケース外に引き
   出され、前記側面と対向する側面から各機械式光スイッ
   チ機構部に対応した出力側光ファイバーと入力側光ファ
   イバーが交互に前記ケース外に引き出されていることを
   特徴とする請求項１および２に記載の光スイッチ。
5. 【請求項５】 ケースの一方の側面より入力側光ファイ
   バー群と出力側光ファイバー群が前記ケース外に引き出
   され、前記側面と対向する側面から各機械式光スイッチ
   機構部に対応した出力側光ファイバー群と入力側光ファ
   イバー群が前記ケース外に引き出されることを特徴とす
   る請求項１および２に記載の光スイッチ。
6. 【請求項６】 ケース内に設けた各機械式光スイッチ機
   構部の間に磁気シールド板を設けることを特徴とする請
   求項１から５に記載の光スイッチ。
7. 【請求項７】 請求項１から６に記載の光スイッチの入
   出力側光ファイバーを接続しｎ×ｍの光路切替えとし、
   入出力側光ファイバーの接続を替えることでｎ’×ｍ’
   の光路切替えができることを特徴とする光スイッチ。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項に記載の
   光スイッチの入出力側光ファイバーを接続しｎ×ｍ光ス
   イッチを構成し、前記光スイッチを光ファイバー保護箱
   内に配し、前記光ファイバー保護箱から入力側光ファイ
   バーｎ本、出力側光ファイバーｍ本を引き出したことを
   特徴とする光スイッチ組立体。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれか１項に記載の
   光スイッチを少なくとも一つ以上同一の基板上に設け、
   光スイッチからケース外に引き出された入出力側光ファ
   イバーの少なくとも一部を接続したことを特徴とする光
   スイッチ組立体。