JP2003098446A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マトリクス状に配設された入力光ファイバー
からの出力光を、マトリクス状に配設された出力光ファ
イバーに対して選択的に入光するためにミラーを２軸回
転するように構成された光スイッチにおいて、ミラーの
２軸駆動のためのストロークを大きく設定することで、
多数の光ファイバーのスイッチングを可能にできる光ス
イッチの提供。 【解決手段】 マトリクス状に配設された入力光ファイ
バーからの出力光を、マトリクス状に配設された出力光
ファイバーに対して選択的に入光する光スイッチであっ
て、マトリクス状の一次側ミラー駆動ユニット１０、マ
トリクス状の二次側ミラー駆動ユニット１０を、本体１
１と、ミラー６面の裏面側の中央部位を支持することで
３次元的な動きの自由度を確保する支持部材１２とミラ
ーの対辺に固定される一対のロープ１３、１３と、ロー
プを巻回するプーリ２１を設けた一対の電磁アクチエー
タ２０、２０とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の急速なインターネットの普及で、
光ファイバー網による通信ネットワークを駆け巡る情報
量が爆発的に増加しているが、この通信ネットワークに
使用される光スイッチは、光レベルでフレキシブルなル
ーティングを行うフォトニックネットワークを実現する
デバイスとして注目されている。

【０００３】そこで、特開２０００−９８２７０号、公
報特開２０００−２５８７０２号公報、特開２０００−
２５８７０４号、公報特開２０００−２５８７０５号公
報において各種の構成になる光スイッチが開示されてい
るが、ミラーの反射角度が２次元的であったり、各ミラ
ー駆動ユニットが大型であることから、スイッチング動
作が平面的な配置に限定されたり、全体が非常に大型化
する問題がある。

【０００４】一方、特許第３１６５３０１号には、ミラ
ーを球体に埋設し圧電素子で２軸回転する機構が開示さ
れている。

【０００５】さらに、ここ数年はＭＥＭＳ（Micro Elec
tro Mehcanical System)技術を応用したＭＥＭＳ光スイ
ッチであって、マトリクス状に配設された入力光ファイ
バーからの出力光を、マトリクス状に配設された出力光
ファイバーに対して選択的に入光するためにミラーを２
軸回転するように構成された光スイッチが開発されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＭＥＭＳ光スイッチは、ミラーをアクチエータである半
導体素子で直に駆動するものであるので、ミラーの２軸
駆動のためのストロークが大きく設定できないことか
ら、多数の光ファイバー用のスイッチングはできないも
のであった。

【０００７】したがって、本発明は上記の事情に鑑みて
成されたものであり、マトリクス状に配設された入力光
ファイバーからの出力光を、マトリクス状に配設された
出力光ファイバーに対して選択的に入光するためにミラ
ーを２軸回転するように構成された光スイッチにおい
て、ミラーの２軸駆動のためのストロークを大きく設定
することで、多数の光ファイバーのスイッチングを可能
にできる光スイッチの提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明によれば、マトリクス状
に配設された入力光ファイバーからの出力光を、マトリ
クス状に配設された出力光ファイバーに対して選択的に
入光する光スイッチであって、前記入力光ファイバーと
前記出力光ファイバーとを離隔して配置し、かつ所定角
度ずらして平行に配置して形成される空間部と、前記入
力光ファイバーと前記出力光ファイバーの両端の縁部か
ら前記空間部に向けて延設され前記入力光ファイバーと
前記出力光ファイバーとの間で平行四辺形をなすように
配設される一対の取付部と、前記入力光ファイバーに対
して前記所定角度で対向する前記取付部に固定されるマ
トリクス状の一次側ミラー駆動手段と、前記出力光ファ
イバーに対して前記所定角度で対向する前記取付部に固
定されるマトリクス状の二次側ミラー駆動手段とを備
え、前記一次側ミラー駆動手段と前記二次側ミラー駆動
手段は、前記取付部に固定される本体と、前記本体にお
いて、ミラー面の裏面側の中央部位が支持部で支持され
ることで３次元的な動きの自由度を有したミラーと、前
記支持部を直交するように前記ミラーの対辺に固定され
る一対のロープと、前記一対のロープを巻回するプーリ
と、前記本体において直交するように固定される一対の
電磁アクチエータとから構成され、前記一対の電磁アク
チエータへの通電制御により、前記入力光ファイバーか
らの出力光を、前記出力光ファイバーに対して選択的に
入光することを特徴としている。

【０００９】また、前記所定角度は、４５度であり、ま
た前記電磁アクチエータを、クローズループで微調整制
御するために、前記出力光ファイバーに入光した光を検
出して駆動制御するように構成されていることを特徴と
している。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な一実施形態
について添付の各図面を参照して述べる。図１は、光ス
イッチの要部を示した外観斜視図であって、光を遮光す
るための暗箱に収納された後の様子を示している。

【００１１】本図において、縦横夫々３２本の合計で１
０２４本のマトリクス状に配設された入力光ファイバー
１が図示のように正方形状に配置されており、端部に設
けたコリメータレンズ３により平行光となった出力光Ｌ
１を図示のように出光する。また、これらの入力光ファ
イバー１と離隔され、かつ所定角度θ分ずらして平行に
なるように出力光ファイバー２が配置されており、この
出力光ファイバー２も上記の入力光ファイバー１と同様
に縦横夫々３２本の合計で１０２４本のマトリクス状に
なるように正方形状に配置されている。

【００１２】各出力光ファイバー２の端面にもコリメー
タレンズ３が固定されており、破線図示の出力光Ｌ３を
入光するように構成されている。

【００１３】以上のように、マトリクス状に配設された
入力光ファイバー１とマトリクス状に配設された出力光
ファイバー２の間に空間部が設けられている。

【００１４】また、入力光ファイバー１と出力光ファイ
バー２との間で側面方向から見て平行四辺形をなすよう
に一対の平面状の取付部８、９が固定されており、マト
リクス状の一次側ミラーグループ４と二次側ミラーグル
ープ５を設けており、一次側ミラーグループ４のミラー
６で反射された光を二次側ミーラーグループ５のミラー
６に向かう出力光Ｌ２として反射した後に、所望の出力
光ファイバー２に向けて反射するようにして、図示の最
長の光路長Ｌ（＝Ｌ１+Ｌ２+Ｌ３）を８２０．９５ｍｍ
となるように構成されている。各ミラー６は後述するよ
うに２軸回転駆動されることで、任意の光路を形成でき
るようにして、光レベルでフレキシブルなルーティング
を行うフォトニックネットワークを実現可能にしてい
る。

【００１５】次に、図２は、図１の右側面図である。本
図において、既に説明済みの構成部品については同様の
符号を附して説明を割愛すると、入力光ファイバー１と
出力光ファイバー２はピッチ寸法７．５ｍｍとなるよう
に基部３０に対して垂設される基部（不図示）に固定さ
れている。また、上記の一対の平面状の取付部８、９は
基部３０に対して所定角度θが４５度となるように固定
されており、図示のような平行四辺形の側面形状となる
ように構成されている。

【００１６】マトリクス状の一次側ミラーグループ４と
二次側ミラーグループ５は、上記の取付部８、９に対す
る正方形の取付部材の一辺の寸法が１０ｍｍであるミラ
ー駆動ユニット１０を夫々合計で１０２４個分マトリク
ス状に設けて構成されており、これらの各ミラー駆動手
段１０を個別に制御することで所望の光路を形成するよ
うにしている。

【００１７】一方、各出力光ファイバー２にはハーフミ
ラーや光電変換部よりなる光量検出手段７が設けられて
おり、この光量検出手段７により検出された入力光相当
分の電流をアンプ部１０１において増幅するとともにＡ
Ｄ変換してデジタル値として制御部１０３に送るように
して、後述する電磁アクチエータのクローズループ制御
を可能にしている。また、ＣＰＵ１０２は、上記の電磁
アクチエータに指令値としてミラー駆動信号を与えるた
めの位置情報テーブルを格納した記憶装置（ＲＯＭ）を
搭載している。

【００１８】また、ミラー駆動手段１０は上記の制御部
１０３により上記の光量検出手段の出力が最大となるよ
うに微調整制御され、Ｄ／Ａ変換部を備えたモータドラ
イバ１０４により上記の一対の電磁アクチエータを駆動
して、ミラーの２軸駆動を行うように構成されている。

【００１９】図３(ａ)〜(ｃ)は、ミラー駆動ユニット１
０の平面図、正面図、右側面図を夫々示し、寸法をミリ
単位で示している。また、図４はミラー駆動ユニット１
０の要部構成を示した外観斜視図である。

【００２０】先ず、図３において、上記の各取付部８、
９には、１０２４個の角孔が夫々穿設されており、ミラ
ー駆動ユニット固定後に、ミラー６が突出した状態で傾
斜するように駆動可能にしている。この取付部８、９に
固定される本体１１は図示のように正方形の筒状に形成
されており、本体１１において、ミラー６の裏面側の中
央部位を支持する支持部材１２を固定しており、この支
持部材１２の先端部を回転中心としてミラー６の３次元
的な動きの自由度を得るようにしている。

【００２１】ミラー６は一辺の寸法が６ｍｍの正方形ミ
ラーであり、上記の支持部材１２を直交するようにミラ
ーの対辺に一対のロープ１３、１３を設けている。ロー
プ１３の端部をミラー６の側面に固定することは困難な
場合には、予めロープを十字に掛け渡しておき、ミラー
６で蓋をするようにして固定するようにしても良い。各
ロープ１３、１３は、途中部位を本体１１に固定または
本体１１に対して回動自在に軸支された複数のローラ部
材１４で案内されて、図示のように方向転換された後
に、プーリ２１に巻回して固定されている。

【００２２】各プーリ２１は本体１１において直交する
ように固定される一対の電磁アクチエータ２０、２０の
レバー２２により角度±α度分駆動される。

【００２３】以上の構成により、図４に示す状態で完成
する。これらの一対の電磁アクチエータ２０、２０への
個別の通電制御を行うことで、ミラー６が２軸駆動され
ることになる結果、上記の入力光ファイバーからの出力
光を、所望の出力光ファイバーに対して選択的に入光す
ることが可能となる。

【００２４】図５(ａ)は、電磁アクチエータ２０の中心
断面図である、また(ｂ)はプーリ２１を角度α分正逆方
向に駆動する通電波形図である。

【００２５】先ず、図５(ａ)において、この電磁アクチ
エータ２０は、本願出願人が特開２００１−１４２１１
１号公報で提案したシャッタ装置及び絞り装置用のもの
が使用可能である。簡単に説明すると、永久磁石からな
り中間位置を挟んで一端位置と他端位置との間で双方に
回動駆動されるロータ２４が本体２３において軸支され
ている。また、このロータ２４の回転軸に直交するよう
にして周囲にコイル２６が設けられており、コイル２６
への無通電状態においてロータ２４を中間位置に停止す
る一方で、コイル２６への通電状態において、上記の一
端位置または他端位置に保持するための保持手段が設け
られている。この保持手段は、ロータ２４を機械的な弾
性力で上記の中間位置に移動付勢する不図示のバネ部材
と、ロータ２４の永久磁石に対面して磁気的な吸引力で
ロータ２４を上記の一端位置に移動付勢する磁性部材２
５とから構成されている。

【００２６】一方、上記のプーリ２１は本体２３に固定
された軸支部２８により回転自在に設けられており、上
記のロータ２４の一部から延設されたレバー２２の端部
をプーリ２１の孔部２１ａに挿通している。

【００２７】以上の構成で、コイル２６への正負電圧を
図５(ｂ)に図示のように印加することで、プーリ２１を
正逆駆動できる。

【００２８】このとき、図４において、ミラー６が同時
に２軸駆動されることから、電磁アクチエータ２０をク
ローズループで微調整制御することができる。すなわ
ち、上記の指令値に従って駆動した後、光量検出手段７
からの出力が最大となるように駆動して最大となったと
きに、通電を停止して所望の光ファイバーへの入光を行
うようにする。

【００２９】一方、電磁アクチエータに換えて、ステッ
ピングモータを使用してマイクロステップ駆動して微調
整するように構成してもミラーを所望の角度に２軸制御
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マトリクス状に配設された入力光ファイバーからの出力
光を、マトリクス状に配設された出力光ファイバーに対
して選択的に入光するためにミラーを２軸回転するよう
に構成された光スイッチにおいて、ミラーの２軸駆動の
ためのストロークを大きく設定することで、多数の光フ
ァイバーのスイッチングを可能にできる光スイッチを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、光スイッチの要部を示した外観斜視図
である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】(ａ)〜(ｃ)は、ミラー駆動ユニット１０の平面
図、正面図、右側面図である。

【図４】ミラー駆動ユニット１０の要部構成を示した外
観斜視図である。

【図５】(ａ)は、電磁アクチエータ２０の中心断面図、
(ｂ)はプーリ２１を角度α分正逆方向に駆動する通電波
形図である。

【符号の説明】

１ 入力光ファイバー ２ 出力光ファイバー ３ コリメータレンズ ４ 一次側ミラーグループ ５ 二次側ミラーブループ ６ ミラー ７ 光量検出手段 ８、９ 取付部 １０ ミラー駆動ユニット １１ 本体 １２ 支持部材 １３ ロープ １４ ローラ部材 ２１ プーリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配設された入力光ファイ
   バーからの出力光を、マトリクス状に配設された出力光
   ファイバーに対して選択的に入光する光スイッチであっ
   て、 前記入力光ファイバーと前記出力光ファイバーとを離隔
   して配置し、かつ所定角度ずらして平行に配置して形成
   される空間部と、 前記入力光ファイバーと前記出力光ファイバーの両端の
   縁部から前記空間部に向けて延設され前記入力光ファイ
   バーと前記出力光ファイバーとの間で平行四辺形をなす
   ように配設される一対の取付部と、 前記入力光ファイバーに対して前記所定角度で対向する
   前記取付部に固定されるマトリクス状の一次側ミラー駆
   動手段と、 前記出力光ファイバーに対して前記所定角度で対向する
   前記取付部に固定されるマトリクス状の二次側ミラー駆
   動手段とを備え、 前記一次側ミラー駆動手段と前記二次側ミラー駆動手段
   は、前記取付部に固定される本体と、 前記本体において、ミラー面の裏面側の中央部位が支持
   部で支持されることで３次元的な動きの自由度を有した
   ミラーと、 前記支持部を直交するように前記ミラーの対辺に固定さ
   れる一対のロープと、 前記一対のロープを巻回するプーリと、前記本体におい
   て直交するように固定される一対の電磁アクチエータと
   から構成され、 前記一対の電磁アクチエータへの通電制御により、前記
   入力光ファイバーからの出力光を、前記出力光ファイバ
   ーに対して選択的に入光することを特徴とする光スイッ
   チ。
2. 【請求項２】 前記所定角度は、４５度であり、また前
   記電磁アクチエータを、クローズループで微調整制御す
   るために、前記出力光ファイバーに入光した光を検出し
   て駆動制御するように構成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。