JP2003107372A - 光スイッチャ - Google Patents

光スイッチャ

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JP2003107372A JP2001301697A JP2001301697A JP2003107372A JP 2003107372 A JP2003107372 A JP 2003107372A JP 2001301697 A JP2001301697 A JP 2001301697A JP 2001301697 A JP2001301697 A JP 2001301697A JP 2003107372 A JP2003107372 A JP 2003107372A
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隆広 塩沢
Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
Takashi Mizutani
隆 水谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの入力ポートへの入射光を任意の複数の
出力ポートに送出可能な光スイッチャを提供する。 【解決手段】 光スイッチャは、ｍ（ｍは２以上の自然
数）行の入力光路の延長上に配置された入力ポートと、
ｎ（ｎは２以上の自然数）列の出力光路の延長上に配置
された出力ポートと、ｍ行の入力光路とｎ列の出力光路
のマトリクスの各格子点に配置され、入力光路と出力光
路を切り換える半透過型の可動スイッチミラー３11〜３
mnとを備える。各スイッチミラー３11〜３mnは、入力ポ
ートから遠いほど透過率が高くなるように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放送局の信号伝送
分配システム等において用いられる光スイッチャに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の入出力をもつ光スイッチャ
は、基幹伝送網のクロスコネクト用に開発されてきた。
一般に基幹伝送網のクロスコネクトでは、Ｎ対Ｎの非閉
塞スイッチングが実現できれば良く、１対Ｎの放送モー
ドでの接続の必要がなかった。これに対し、放送局など
で使用されるスイッチャでは、スイッチャの機能として
信号分配機能も合わせて要求されるため、１対Ｎの放送
モードでの接続が必要であった。従来は、高々伝送速度
２７０Ｍｂ／ｓの非圧縮ＳＤＴＶ（Standard Definitio
n Television）シリアルデジタル信号をスイッチングす
れば良く、１対Ｎの放送モードの接続は、電気スイッチ
ャで電気的に容易に実現できた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、放送局では、伝
送速度１．５Ｇｂ／ｓの非圧縮ＨＤＴＶ（High Definit
ion Television）シリアルデジタル信号を伝送およびス
イッチングする必要が生じた。伝送速度１．５Ｇｂ／ｓ
のシリアルデジタル信号を１００ｍ以上伝送するために
は、光ファイバ伝送を用いる必要があり、現状は、図３
に示すように、伝送は光ファイバ伝送を用い、スイッチ
ングは電気スイッチャを用いている。図３において、１
０１は入力されたシリアルデジタル信号を光信号に変換
する電光（Ｅ／Ｏ）変換器、１０２は電光変換器１０１
から送出された光信号を伝送する光ファイバ、１０３は
光ファイバ１０２から光信号を受信して電気信号（シリ
アルデジタル信号）に変換する光電（Ｏ／Ｅ）変換器、
１０４はシリアルデジタル信号をスイッチングする電気
スイッチャ、１０５は電気スイッチャ１０４から出力さ
れたシリアルデジタル信号を光信号に変換する電光変換
器、１０６は電光変換器１０５から送出された光信号を
伝送する光ファイバ、１０７は光ファイバ１０６から光
信号を受信して電気信号（シリアルデジタル信号）に変
換する光電変換器である。
【０００４】このように、従来の信号伝送分配システム
では、光ファイバの伝送路上に光電変換器１０３，１０
５及び電気スイッチャ１０４が必要になるため、システ
ムが複雑になるという問題点があった。１対Ｎの放送モ
ードでの接続が可能な光スイッチャが実現できれば、伝
送とスイッチングを光化でき、システムを単純化できる
とともにコスト低減を図ることができる。本発明は、上
記課題を解決するためになされたもので、１つの入力ポ
ートへの入射光を任意の複数の出力ポートに送出可能な
光スイッチャを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチャ
は、ｍ（ｍは２以上の自然数）行の入力光路の延長上に
配置された入力ポート（２1〜２m）と、ｎ（ｎは２以上
の自然数）列の出力光路の延長上に配置された出力ポー
ト（４1〜４n）と、ｍ行の入力光路とｎ列の出力光路の
マトリクスの各格子点に配置され、前記入力光路と前記
出力光路を切り換える可動スイッチミラー（３11〜
３mn）とを備え、前記可動スイッチミラーは半透過型ミ
ラーである。また、本発明の光スイッチャの１構成例に
おいて、各可動スイッチミラーは、前記入力ポートに近
いほど透過率が高くなるようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の第１の実施の形態となる光スイッチ
ャの構成を示す斜視図、図２は図１の光スイッチャによ
る放送モード接続の様子を示す図である。本実施の形態
の光スイッチャは、複数出力を持つものであり、１対Ｎ
（Ｎは自然数）の放送モードの接続を可能にするもので
ある。図２の光スイッチャにおいて、例えば第ｉ番目の
入力を任意の複数の出力である第ｊ，ｋ，ｌ番目の出力
へ送出する。
【０００７】図１を参照すると、本実施の形態の光スイ
ッチャは、ｍ（ｍは２以上の自然数）本の入力光ファイ
バ１1〜１mと、入力光ファイバ１1〜１mにそれぞれ対応
するｍ個の入力ポートに配置された入力コリメータレン
ズ２1〜２mと、ｍ×ｎ（ｎは２以上の自然数）個の半透
過スイッチミラー３11〜３mnと、外部からの制御信号に
応じて変位する圧電アクチュエータ等の動力源とこの動
力源の変位を半透過スイッチミラー３11〜３mnに伝えて
半透過スイッチミラー３11〜３mnを回転させる伝達手段
とからなるｍ×ｎ個の駆動機構（不図示）と、ｎ個の出
力ポートに配置された出力コリメータレンズ４1〜４
nと、ｎ本の出力光ファイバ５1〜５nと、入力コリメー
タレンズ２1〜２m、半透過スイッチミラー３11〜３mn、
駆動機構及び出力コリメータレンズ４1〜４nが取り付け
られる基板であるベース６とを基本素子として構成され
る。
【０００８】半透過スイッチミラー３11〜３mnの各々に
は駆動機構が備えられ、この駆動機構により、各スイッ
チミラー３11〜３mnは、対応する入力コリメータレンズ
の方向（入力光路）から入射した空間伝搬光の一部を対
応する出力コリメータレンズの方向（出力光路）へ反射
させる向きに起き上がった直立状態と、対応する入力コ
リメータレンズの方向から直進してきた空間伝搬光を避
けて素通しする倒れた状態の２つの状態を個別にとり得
る。各半透過スイッチミラー３11〜３mnの状態は、外部
の図示しない制御回路から半透過スイッチミラー３11〜
３mnの各駆動機構に制御信号を与えることで制御するこ
とができる。
【０００９】なお、スイッチミラー３11，３12，３13・
・・，３1nに対応する入力コリメータレンズは１1 、ス
イッチミラー３(m-1)1，３(m-1)2，３(m-1)3・・・，３
(m-1 )nに対応する入力コリメータレンズは１m-1 、スイ
ッチミラー３m1，３m2，３m3・・・，３mnに対応する入
力コリメータレンズは１m であり、スイッチミラー
３ 11，３21，３31・・・，３m1に対応する出力コリメー
タレンズは４1 、スイッチミラー３12，３22，３32・・
・，３m2に対応する出力コリメータレンズは４2 、スイ
ッチミラー３1n，３2n，３3n・・・，３mnに対応する出
力コリメータレンズは４n であることは言うまでもな
い。
【００１０】次に、図１を参照して本実施の形態の動作
について詳細に説明する。例えば入力光ファイバ１m か
ら入力された入力光信号は、入力コリメータレンズ２m
によって平行光に変換されて空間を伝搬する。スイッチ
ミラー３m1が直立している場合、空間伝搬光は、スイッ
チミラー３m1によって出力コリメータレンズ４1 の方向
に折り返され、出力コリメータレンズ４1 で収光され、
出力光ファイバ５1 へ送出（結合）される。
【００１１】スイッチミラー３m1が倒れている場合、空
間伝搬光は、出力コリメータレンズ４1 の方向に折り返
されること無く直進する。このように、入力光ファイバ
１mから入力された入力光信号を、スイッチミラー３m1
の回転角度を制御することにより、出力光ファイバ５1
へスイッチングすることができる。
【００１２】同様にして、入力光ファイバ１m から入力
された入力光信号を、スイッチミラー３m2〜３mnの回転
角度を制御することにより、出力光ファイバ５2〜５nへ
スイッチングすることができる。以上は、従来からある
光スイッチャの動作と同じであり、スイッチミラー３11
〜３mnを全反射ミラーとして説明している。ここで、本
実施の形態では、スイッチミラー３11〜３mnを半透過ミ
ラー（ハーフミラー）で構成している。この結果とし
て、本実施の形態では、１対Ｎの放送モードの接続を可
能にする。次に、１対Ｎの放送モードの接続例を、図１
を参照して説明する。
【００１３】例えば、入力光ファイバ１m-1 から入力さ
れた入力光信号は、入力コリメータレンズ２m-1 によっ
て平行光に変換され、空間を伝搬する。スイッチミラー
３(m -1)1が直立している場合、空間伝搬光の一部は、ス
イッチミラー３(m-1)1によって出力コリメータレンズ４
1 の方向に折り返され、出力コリメータレンズ４1 から
出力光ファイバ５1 へ送出される。
【００１４】スイッチミラー３(m-1)1を透過した空間伝
搬光は、直進し、スイッチミラー３ (m-1)2が直立してい
る場合、スイッチミラー３(m-1)2によって空間伝搬光の
一部が出力コリメータレンズ４2 の方向に折り返され、
出力コリメータレンズ４2 から出力光ファイバ５2 へ送
出される。スイッチミラー３(m-1)2を透過した空間伝搬
光は、さらに直進し、スイッチミラー３(m-1)nが直立し
ている場合、スイッチミラー３(m-1)nによって出力コリ
メータレンズ４n の方向に折り返され、出力コリメータ
レンズ４n から出力光ファイバ５n へ送出される。
【００１５】同様に、入力光ファイバ１m-1 から入力さ
れた入力光信号を、光路上のスイッチミラー３(m-1)1〜
３(m-1)nの回転角度を制御することにより、出力光ファ
イバ５1〜５nへ１対Ｎの任意の放送モードでスイッチン
グすることができる。また、本実施の形態では、入力コ
リメータレンズ２1〜２mに近いほど半透過スイッチミラ
ーの透過率が高くなる（すなわち、入力コリメータレン
ズ２1〜２mに近いほど半透過スイッチミラーの反射率が
低くなる）ように設定している。これにより、１対Ｎの
放送モードでスイッチングしたときの各出力光のパワー
のばらつきを少なくすることができる。
【００１６】［第２の実施の形態］第１の実施の形態で
は、半透過スイッチミラー３11〜３mnを直立状態と倒れ
た状態の２つの状態をとり得る回転型のスイッチミラー
として説明したが、対応する入力コリメータレンズの方
向から入射した空間伝搬光の一部を対応する出力コリメ
ータレンズの方向へ反射させる位置と、空間伝搬光を素
通しする位置との間を直線的に移動する直線変位型のス
イッチミラーを用いてもよい。
【００１７】また、ベース６および半透過スイッチミラ
ー３11〜３mnをシリコン基板に半導体プロセスを用いて
形成するマイクロエレクトロマシンシステム(MEMS: Mic
roelectro-mechanical System)で実現することもでき
る。また、入力光ファイバ１1〜１m及び出力光ファイバ
５1〜５nにアレー光ファイバを用い、入力コリメータレ
ンズ２1〜２m及び出力コリメータレンズ４1〜４nにアレ
ーマイクロレンズを用いることもできる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ｍ行×ｎ列のマトリク
スの可動スイッチミラーを半透過型ミラーとすることに
より、１つの入力ポートへの入射光を任意の複数の出力
ポートに送出可能な光スイッチャを実現することができ
る。その結果、１対Ｎの放送モードでの接続が可能な光
スイッチャを実現でき、光電変換器と電気スイッチャを
用いる従来の信号伝送分配システムに比べて、システム
を単純化でき、コストを低減することができる。
【００１９】また、各可動スイッチミラーを入力ポート
に近いほど透過率が高くなるようにしたことにより、１
つの入力ポートへの入射光を任意の複数の出力ポートに
送出したときの各出力光のパワーのばらつきを少なくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態となる光スイッチ
ャの構成を示す斜視図である。
【図２】 図１の光スイッチャによる放送モード接続の
様子を示す図である。
【図３】 放送局で用いられている従来の信号伝送分配
システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１1〜１m…入力光ファイバ、２1〜２m…入力コリメータ
レンズ、３11〜３mn…半透過スイッチミラー、４1〜４n
…出力コリメータレンズ、５1〜５n…出力光ファイバ、
６…ベース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 隆 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AB16 AC08 AZ02 5C064 EA05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｍ（ｍは２以上の自然数）行の入力光路
    の延長上に配置された入力ポートと、 ｎ（ｎは２以上の自然数）列の出力光路の延長上に配置
    された出力ポートと、ｍ行の入力光路とｎ列の出力光路
    のマトリクスの各格子点に配置され、前記入力光路と前
    記出力光路を切り換える可動スイッチミラーとを備え、 前記可動スイッチミラーは半透過型ミラーであることを
    特徴とする光スイッチャ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光スイッチャにおいて、 各可動スイッチミラーは、前記入力ポートに近いほど透
    過率が高くなることを特徴とする光スイッチャ。
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