JP2003149566A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JP2003149566A
JP2003149566A JP2001351999A JP2001351999A JP2003149566A JP 2003149566 A JP2003149566 A JP 2003149566A JP 2001351999 A JP2001351999 A JP 2001351999A JP 2001351999 A JP2001351999 A JP 2001351999A JP 2003149566 A JP2003149566 A JP 2003149566A
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JP
Japan
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optical switch
movable
row
optical
matrix
Prior art date
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Application number
JP2001351999A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Arai
雅貴 新井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical switch which can be made small-sized and inexpensive by decreasing the number of movable optical switch elements. SOLUTION: Four input optical fibers IN-1,..., IN-4, and output optical fibers OUT-1,..., OUT-4, are arranged on two mutually orthogonal sides on the top surface of a triangular silicon substrate 11 respectively, fixed optical switch elements 2 are arranged at four lattice points along a 45 deg. oblique side, and movable optical switch elements 3 each having mirror surfaces 3a and 3b as both of its surfaces are arranged at N(N-1)/2 lattice points, wherein N is 4, thereby composing the optical switch 1 of the small number of movable optical switch elements 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光通信システム等に
用いられる入力光を切り換えて出力する光スイッチに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch for switching input light used in an optical communication system or the like and outputting it.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システム等においては、光ファイ
バにより伝送される光を切り換えることが必要となり、
この切り換え装置として光スイッチが使用される。図6
は特開2000−258705号に開示されている従来
のマトリクス光スイッチの一例として、4×4マトリク
ス光スイッチ50を模式的に示したものである。図6の
ような構成を有する光スイッチ50においては、4×4
マトリクスの各格子点には可動ミラー51が配置されて
おり、この可動ミラー51を例えば機械的に動かすこと
により直交する2方向、即ちマトリクスの行方向と列方
向の光路を切り換えることができるようにしている。
2. Description of the Related Art In an optical communication system or the like, it is necessary to switch the light transmitted by an optical fiber,
An optical switch is used as this switching device. Figure 6
4 schematically shows a 4 × 4 matrix optical switch 50 as an example of a conventional matrix optical switch disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-258705. In the optical switch 50 having the configuration as shown in FIG. 6, 4 × 4
A movable mirror 51 is arranged at each lattice point of the matrix. By moving the movable mirror 51 mechanically, for example, it is possible to switch the optical paths in two directions orthogonal to each other, that is, the row direction and the column direction of the matrix. ing.

【0003】また、マトリクスの各行の延長上には入力
光ファイバ列52(各行の入力光ファイバをIN−1、
…,IN−4で示している)が配置されており、一方各
列の延長上には出力光ファイバ列53(各列の出力光フ
ァイバをOUT−1、…,OUT−4で示している)が
配置されている。
In addition, on the extension of each row of the matrix, an input optical fiber column 52 (input optical fiber of each row is IN-1,
, ..., IN-4) are arranged, while the output optical fiber row 53 (the output optical fibers of each row are indicated by OUT-1, ..., OUT-4) is provided on the extension of each row. ) Has been placed.

【0004】これら入力光ファイバ列52、出力光ファ
イバ列53を構成するファイバは例えば先球ファイバと
され、図6に示した基板54に設けられたV溝55にそ
れぞれ位置決め固定されている。このような構成にし
て、入力光ファイバ列52からそれぞれ出射された光
を、出力光ファイバ列53のいずれにも入射させること
ができるので、可動ミラー51のスイッチングにより、
所望の光路を構成することができる。
The fibers forming the input optical fiber row 52 and the output optical fiber row 53 are, for example, spherical fibers and are positioned and fixed in the V grooves 55 provided on the substrate 54 shown in FIG. With such a configuration, the lights respectively emitted from the input optical fiber trains 52 can be made incident on any of the output optical fiber trains 53. Therefore, by switching the movable mirror 51,
A desired optical path can be constructed.

【0005】また、入力光ファイバ列52を構成する4
本の入力光ファイバをIN−1、…,IN−4の先端
を、例えばマトリクスの第1列の位置から順次遠ざけ
(図6では間隔Ca,P2,P2,P2づつ遠ざけ)、
且つ出力光ファイバ列53を構成する4本の出力光ファ
イバOUT−1、…,OUT−4の先端を、例えばマト
リクスの第4行の位置側に順次近づけていく(図6では
間隔P1,P1,P1,Cbづつ近づていく)ことで、
すべての光路の光路長が等しくなるようにして、光路長
の差に起因する結合効率の差は発生しないようにしてい
る。
Further, the input optical fiber array 52 is composed of 4
The input optical fibers of the book are sequentially moved away from the positions of IN-1, ..., IN-4, for example, from the position of the first row of the matrix (in Fig. 6, distances Ca, P2, P2, and P2 are increased).
Further, the tips of the four output optical fibers OUT-1, ..., OUT-4 forming the output optical fiber column 53 are sequentially brought closer to, for example, the position side of the fourth row of the matrix (intervals P1, P1 in FIG. 6). , P1 and Cb approach each other),
The optical path lengths of all the optical paths are made equal to each other so that a difference in coupling efficiency due to a difference in optical path length does not occur.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示すような従来のN×Nマトリクス光スイッチでは、光
路を切り換えるための可動ミラー(可動光スイッチ素
子)51が、N×N個必要となり、部品点数が多くなっ
て、そのサイズも大きくなってしまうし、また製造コス
トも高くなってしまう欠点がある。
However, in the conventional N × N matrix optical switch as shown in FIG. 6, N × N movable mirrors (movable optical switch elements) 51 for switching the optical path are required. There are drawbacks that the number of parts increases, the size also increases, and the manufacturing cost also increases.

【0007】(発明の目的)本発明は上述した点に鑑み
てなされたもので、可動ミラー(可動光スイッチ素子)
の個数を少なくして、小型化できると共に、低コスト化
することができる光スイッチを提供することを目的とす
る。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above points, and is a movable mirror (movable optical switch element).
It is an object of the present invention to provide an optical switch that can be reduced in size and cost by reducing the number of components.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、N×
Nマトリクス光スイッチにおいて、n>mを満たすn行
m列の格子点に直交する2方向の光線光路を同時に切り
換え可能な可動光スイッチ素子を配置し、n=mを満た
すn行m列の格子点に固定光スイッチ素子を配置したこ
とを特徴とする光スイッチである。可動光スイッチ素子
を直交する2方向の光線光路を同時に切り換え可能とす
ることにより、マトリクスの各行に位置する入力光ファ
イバから出射された光は、いずれの出力光ファイバにも
入射させることができるので、可動光スイッチ素子のス
イッチングにより、入力光ファイバと出力光ファイバの
あらゆる組み合わせの光路を実現することができる。
The invention of claim 1 is N ×
In an N-matrix optical switch, a movable optical switch element capable of simultaneously switching light beam paths in two directions orthogonal to an n-row m-column lattice point satisfying n> m is arranged, and an n-row m-column lattice satisfying n = m. The optical switch is characterized in that a fixed optical switch element is arranged at each point. By making it possible to simultaneously switch the light beam paths in two directions orthogonal to the movable optical switch element, the light emitted from the input optical fibers located in each row of the matrix can be made incident on any of the output optical fibers. By switching the movable optical switch element, it is possible to realize optical paths of any combination of the input optical fiber and the output optical fiber.

【0009】よって、本発明では、N(N−1)/2個
の可動光スイッチ素子と固定光スイッチ素子のみで、N
×N個の可動光スイッチ素子が必要となる従来のN×N
マトリクス光スイッチと同様な光路切り換え機能を実現
できる。
Therefore, according to the present invention, only N (N-1) / 2 movable optical switching elements and fixed optical switching elements are used.
Conventional N × N which requires × N movable optical switch elements
An optical path switching function similar to that of a matrix optical switch can be realized.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1ないし図5は本発明の1実施
の形態に係り、図1は本発明の1実施の形態の4×4マ
トリクス光スイッチの構成を模式的に示し、図2は4×
4マトリクス光スイッチ及びその構成要素をより具体的
に示し、図3は変形例の4×4マトリクス光スイッチの
構成を示し、図4はN×Nマトリクス光スイッチの構成
を示し、図5はより具体的なN×Nマトリクス光スイッ
チの構成を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 relate to one embodiment of the present invention, FIG. 1 schematically shows the configuration of a 4 × 4 matrix optical switch according to one embodiment of the present invention, and FIG.
4 matrix optical switch and its components are shown more specifically, FIG. 3 shows a modified 4 × 4 matrix optical switch, FIG. 4 shows an N × N matrix optical switch, and FIG. A specific configuration of an N × N matrix optical switch is shown.

【0011】図1に示す本発明の1実施の形態の光スイ
ッチ1は、N×Nマトリクス光スイッチの簡単な具体例
として、例えば4×4マトリクス光スイッチの場合で模
式的に示したものである。図1に示すように、本実施の
形態の光スイッチ1では、4×4マトリクスの格子点全
てに反射する光スイッチ素子を配置しないで、4×4マ
トリクスの対角線に沿った格子点、つまり、1行1列、
2行2列、3行3列、4行4列の格子点には固定された
固定光スイッチ素子2が配置されている。
An optical switch 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a schematic example of a 4 × 4 matrix optical switch as a simple concrete example of an N × N matrix optical switch. is there. As shown in FIG. 1, in the optical switch 1 of the present embodiment, the optical switch elements that reflect light are not arranged at all the lattice points of the 4 × 4 matrix, that is, the lattice points along the diagonal of the 4 × 4 matrix, that is, 1 row 1 column,
Fixed fixed optical switching elements 2 are arranged at lattice points of 2 rows, 2 columns, 3 rows, 3 columns, and 4 rows, 4 columns.

【0012】また、この4×4マトリクスの対角線で2
分される一方の格子点側、つまり第1列の第2行〜第4
行部分、第2列の第3行〜第4行部分、第3列の第4行
部分の9格子点には可動する可動光スイッチ素子3がそ
れぞれ配置されている。なお、図1では固定光スイッチ
素子2を可動する可動光スイッチ素子3と識別し易いよ
うに黒で塗りつぶして示している。
Further, the diagonal line of this 4 × 4 matrix is 2
One of the divided grid points, that is, the second row to the fourth row in the first column
Movable movable optical switch elements 3 are respectively arranged at 9 lattice points of the row portion, the third to fourth row portions of the second column, and the fourth row portion of the third column. In FIG. 1, the fixed optical switch element 2 is shown in black so that it can be easily distinguished from the movable optical switch element 3 which is movable.

【0013】また、4×4マトリクスの各行の延長上に
は入力光ファイバ列4(各行の入力光ファイバをIN−
1、…,IN−4で示している)が配置されており、一
方各列の延長上には出力光ファイバ列5(各列の出力光
ファイバをOUT−1、…,OUT−4で示している)
が配置されている。
In addition, on the extension of each row of the 4 × 4 matrix, an input optical fiber column 4 (input optical fiber of each row is IN-
1, ..., IN-4) are arranged, while the output optical fiber row 5 (the output optical fibers of each row are denoted by OUT-1, ..., OUT-4) is provided on the extension of each row. ing)
Are arranged.

【0014】そして、入力光ファイバ列4を構成する入
力光ファイバIN−1、…,IN−4から出た光を、対
角線に沿って配置した固定光スイッチ素子2と、駆動信
号により可動して反射状態と通過状態(非反射状態)に
設定される可動光スイッチ素子3とにより光路を調整し
て出力光ファイバ列5を構成する出力光ファイバOUT
−1、…、OUT−4に選択的に入射させることができ
るようにしている。即ち、入力光ファイバIN−J(J
=1、…、4)から出た光を出力光ファイバOUT−K
(K=1、…、4)に入射させることができるようにし
ている。
Then, the light emitted from the input optical fibers IN-1, ..., IN-4 constituting the input optical fiber array 4 is moved by a fixed optical switch element 2 arranged along a diagonal line by a drive signal. An output optical fiber OUT that forms an output optical fiber row 5 by adjusting the optical path by the movable optical switch element 3 set to the reflection state and the passing state (non-reflection state).
-1, ..., OUT-4 can be selectively made incident. That is, the input optical fiber IN-J (J
= 1, ..., 4), the light emitted from the output optical fiber OUT-K
(K = 1, ..., 4) can be made incident.

【0015】図1のより具体的な構成を図2に示す。図
2(A)は図1の光スイッチ1をより具体的に示し、図
2(B)及び図2(C)は可動光スイッチ3の構成を示
し、図2(B)は電圧を印加しない反射可能な状態に設
定されている可動光スイッチ3を平面図で示し、図2
(C)は電圧を印加して反射しない状態に設定されてい
る可動光スイッチ3を出力光ファイバ列5側から見た状
態で示す。
A more specific configuration of FIG. 1 is shown in FIG. FIG. 2A shows the optical switch 1 of FIG. 1 more specifically, FIGS. 2B and 2C show the configuration of the movable optical switch 3, and FIG. 2B does not apply a voltage. 2 is a plan view showing the movable optical switch 3 which is set in a reflective state.
(C) shows the movable optical switch 3 which is set to a state where it is not reflected by applying a voltage, as seen from the output optical fiber array 5 side.

【0016】図2(A)に示すように斜辺が45度にさ
れた台形や3角形(例えば2等辺3角形)の板状にされ
た導電性の半導体シリコン基板11の上面における直交
する2辺部分にはそれぞれ所定ピッチ、例えばピッチP
で形成された溝に入力光ファイバ列4を構成する4本の
入力光ファイバIN−1、…,IN−4の後端(出射
端)及び出射光ファイバ列5を構成する4本の出力光フ
ァイバOUT−1、…,OUT−4の先端(入射端)と
がそれぞれ位置決め固定されている。
As shown in FIG. 2A, two orthogonal sides of the upper surface of a conductive semiconductor silicon substrate 11 in the form of a trapezoid or a triangle (for example, an isosceles triangle) having a hypotenuse of 45 degrees. Each part has a predetermined pitch, for example pitch P
, IN-4 forming the input optical fiber row 4 in the groove formed by the rear end (emission end) of the input optical fiber and the output light forming the output optical fiber row 5 The ends (incident end) of the fibers OUT-1, ..., OUT-4 are positioned and fixed, respectively.

【0017】つまり、4本の入力光ファイバIN−1、
…,IN−4は第1行、…、第4行方向に沿って位置決
めして配置され、4本の出力光ファイバOUT−1、
…,OUT−4は第1列、…、第4列方向に沿って位置
決めして配置されている。
That is, four input optical fibers IN-1,
, IN-4 are positioned and arranged along the direction of the first row, ..., The fourth row, and four output optical fibers OUT-1,
, OUT-4 are positioned and arranged along the direction of the first row, ..., The fourth row.

【0018】また、半導体シリコン基板11の上面にお
ける45度の斜辺に沿って、行方向と列方向に対向する
4つの格子点には板状部材の一方の面にアルミニウム蒸
着等を施して形成したミラー面2aを有する固定光スイ
ッチ素子2がそれぞれ位置決め固定されている。なお、
ミラー面2aは入射光に対して45度(かつ出射光に対
しても45度)の角度に設定されており、入射光を直交
する方向に反射する。
Further, along the 45-degree oblique side on the upper surface of the semiconductor silicon substrate 11, four lattice points facing each other in the row direction and the column direction are formed by subjecting one surface of the plate-shaped member to aluminum vapor deposition or the like. The fixed optical switch elements 2 each having a mirror surface 2a are positioned and fixed. In addition,
The mirror surface 2a is set at an angle of 45 degrees with respect to the incident light (and 45 degrees with respect to the emitted light), and reflects the incident light in a direction orthogonal to each other.

【0019】また、半導体シリコン基板11の上面にお
いて、出力光ファイバOUT−1に対向すると共に、そ
れぞれ入力光ファイバIN−2、IN−3、IN−4に
対向する格子点、出力光ファイバOUT−2に対向する
と共に、それぞれ入力光ファイバIN−3、IN−4に
対向する格子点、出力光ファイバOUT−3に対向する
と共に、入力光ファイバIN−4に対向する格子点の6
箇所(Nを4として、N(N−1)/2箇所)には、可
動光スイッチ素子3がそれぞれ駆動可能に配置されてい
る。
Also, on the upper surface of the semiconductor silicon substrate 11, lattice points facing the output optical fiber OUT-1 and facing the input optical fibers IN-2, IN-3, IN-4, respectively, the output optical fiber OUT-. 2 of the grid points facing the input optical fibers IN-3 and IN-4, and 6 of the grid points facing the output optical fiber OUT-3 and facing the input optical fiber IN-4.
The movable optical switch elements 3 are respectively drivable at locations (N (N−1) / 2 locations where N is 4).

【0020】半導体シリコン基板11の上面における各
可動光スイッチ素子3が配置される格子点部分は、図2
(B)、図2(C)に示すように例えば矩形状等の凹部
13が形成されている。
The lattice points on the upper surface of the semiconductor silicon substrate 11 where the movable optical switch elements 3 are arranged are shown in FIG.
As shown in FIGS. 2B and 2C, a recess 13 having, for example, a rectangular shape is formed.

【0021】そして、この凹部13内に、図2(B)に
示すようなバネなどによる弾性支持部材14を介して上
下方向に移動可能に支持された円板状等の可動電極15
の上に両面で反射するミラー面3a、3bを有する両面
ミラー16が立設して取り付けられて可動光スイッチ素
子3が形成されている。なお、可動光スイッチ素子3の
ミラー面3a、3bは入射光に対して45度(かつ出射
光に対しても45度)の角度に設定されており、反射す
る状態では、入射光を直交する方向に反射する。
A disk-shaped movable electrode 15 is supported in the recess 13 so as to be vertically movable via an elastic supporting member 14 such as a spring as shown in FIG. 2B.
A double-sided mirror 16 having mirror surfaces 3a and 3b reflecting on both sides is erected and mounted on the above to form the movable optical switch element 3. The mirror surfaces 3a and 3b of the movable optical switch element 3 are set at an angle of 45 degrees with respect to the incident light (and 45 degrees with respect to the emitted light), and in the reflecting state, the incident light is orthogonal to each other. Reflect in the direction.

【0022】可動電極15はその上面(或いは絶縁コー
トした下面)等に導電性の電極膜が形成されており、そ
の電極膜と半導体シリコン基板11との間には両面ミラ
ー16を反射状態と無反射状態とに設定する駆動信号を
印加する図示しない信号線が接続されている。そして、
駆動信号(具体的には電圧信号)を印加しない状態では
図2(C)の2点鎖線で示すように、(弾性支持部材1
4による付勢力で)凹部13から上方に突出した位置に
あり、この状態では図2(B)に示すように入射光に対
してその両面のミラー面3a、3bで反射する。
The movable electrode 15 has a conductive electrode film formed on its upper surface (or lower surface coated with insulation) and the like, and the double-sided mirror 16 is not reflected between the electrode film and the semiconductor silicon substrate 11. A signal line (not shown) for applying a drive signal for setting the reflective state is connected. And
In the state in which the drive signal (specifically, the voltage signal) is not applied, as shown by the chain double-dashed line in FIG.
It is located at a position projecting upward from the concave portion 13 (by the urging force of 4), and in this state, incident light is reflected by the mirror surfaces 3a and 3b on both sides thereof as shown in FIG. 2B.

【0023】一方、電圧が印加されると、図2(C)の
実線で示すように、静電気力で吸引され、(弾性支持部
材14による付勢力に抗して)凹部13の底面側に移動
し、この状態では入射光はその上方を通過する。このよ
うに本実施の形態では可動光スイッチ素子3を構成する
両面ミラー16は電圧の無印加/印加による2値信号
で、4×4マトリクス面と垂直な方向に突没して光路上
/光路から退避した位置に設定できるようにしている。
On the other hand, when a voltage is applied, as shown by the solid line in FIG. 2C, it is attracted by electrostatic force and moves to the bottom surface side of the recess 13 (against the biasing force of the elastic supporting member 14). However, in this state, the incident light passes above it. As described above, in the present embodiment, the double-sided mirror 16 constituting the movable optical switch element 3 is a binary signal by no voltage application / application, and is projected / depressed in the direction perpendicular to the 4 × 4 matrix surface to be on / on the optical path. It can be set to the position retracted from.

【0024】図1或いは図2(A)では、例えば入力光
ファイバIN−1、IN−2、IN−3、IN−4から
出た光を出力光ファイバOUT−3、OUT−4、OU
T−1、OUT−2に切り換えるように制御した場合で
示している。
In FIG. 1 or FIG. 2A, for example, light emitted from the input optical fibers IN-1, IN-2, IN-3, IN-4 is output optical fibers OUT-3, OUT-4, OU.
It is shown in the case of controlling to switch to T-1 and OUT-2.

【0025】このために、例えば第3行1列と、第4行
2列との2個の可動光スイッチ素子3には電圧を印加し
ないで反射状態に設定し、残り4個の可動光スイッチ素
子3には電圧を印加して無反射状態に設定した例で示し
ている。なお、図1では反射状態の可動光スイッチ素子
3を実線で、無反射状態の可動光スイッチ素子3を点線
で示している。
For this reason, for example, the two movable optical switch elements 3 in the third row and the first column and the fourth row and the second column are set to the reflective state without applying a voltage, and the remaining four movable optical switch elements 3 are set. An example in which a voltage is applied to the element 3 to set it in a non-reflection state is shown. In FIG. 1, the movable optical switch element 3 in the reflective state is shown by a solid line, and the movable optical switch element 3 in the non-reflective state is shown by a dotted line.

【0026】この場合、入力光ファイバIN−4からの
出射光は、第4行2列の格子点の反射状態(簡単化のた
めオン状態という)になっている可動光スイッチ素子3
で反射され、出力光ファイバOUT−2に入射される。
また、入力光ファイバIN−3からの出射光は、第3行
1列の可動光スイッチ素子3で反射され、出力光ファイ
バOUT−1に入射される。
In this case, the light emitted from the input optical fiber IN-4 is in the movable state of the movable optical switch element 3 which is in the reflection state (referred to as the ON state for simplification) at the lattice point in the fourth row and the second column.
And is incident on the output optical fiber OUT-2.
Further, the light emitted from the input optical fiber IN-3 is reflected by the movable optical switch element 3 in the third row and the first column, and enters the output optical fiber OUT-1.

【0027】また、入力光ファイバIN−2からの出射
光は、第2行2列の固定光スイッチ素子2によって反射
され、第4行2列の可動光スイッチ素子3で反射された
後に、第4行4列の固定光スイッチ素子2で反射され
て、出力光ファイバOUT−4に入射される。
The light emitted from the input optical fiber IN-2 is reflected by the fixed optical switching element 2 in the second row and the second column and after being reflected by the movable optical switching element 3 in the fourth row and the second column, It is reflected by the fixed optical switch element 2 of 4 rows and 4 columns, and enters the output optical fiber OUT-4.

【0028】また、入力光ファイバIN−1からの出射
光は、第1行1列の固定光スイッチ素子2で反射され、
第3行1列の可動光スイッチ素子3で反射された後に、
第3行3列の固定光スイッチ素子2で反射されて、出力
光ファイバOUT−3に入射される。上述した例は、N
×Nマトリクス光スイッチ1において、N=4の場合で
あるが、Nは2以上ならば、いかなる整数(自然数)で
もよい。
The light emitted from the input optical fiber IN-1 is reflected by the fixed optical switch element 2 in the first row and the first column,
After being reflected by the movable optical switch element 3 in the third row and the first column,
It is reflected by the fixed optical switch element 2 in the third row and third column, and is incident on the output optical fiber OUT-3. In the example above, N
In the × N matrix optical switch 1, N = 4, but N may be any integer (natural number) as long as it is 2 or more.

【0029】図3は変形例の光スイッチ1Bを示す。こ
の光スイッチ1Bは図2(A)において、4つの固定光
スイッチ素子2を1つの固定光スイッチ素子12に置き
換えた構成となっている。この固定光スイッチ素子12
は第1行1列から第4行4列までの対角線に沿った4つ
の格子点をカバーするように細長いミラー面12aを有
する。その他は図2(A)の光スイッチ1と同じ構成で
ある。
FIG. 3 shows a modified optical switch 1B. This optical switch 1B has a configuration in which four fixed optical switch elements 2 are replaced with one fixed optical switch element 12 in FIG. 2 (A). This fixed optical switch element 12
Has an elongated mirror surface 12a so as to cover four grid points along the diagonal line from the 1st row and 1st column to the 4th row and 4th column. Others are the same as those of the optical switch 1 of FIG.

【0030】図3によれば、固定された固定ミラーは1
つであっても、図2(A)の場合と同等な光路切り換え
機能を実現することができる。なお、図2、3では、可
動光スイッチ素子3として可動する両面ミラーを用いて
いるが、バブル型光スイッチ素子を用いても同様の機能
を実現できる。
According to FIG. 3, the fixed fixed mirror is 1
Even in this case, an optical path switching function equivalent to that in the case of FIG. 2A can be realized. Although a movable double-sided mirror is used as the movable optical switch element 3 in FIGS. 2 and 3, the same function can be realized by using a bubble type optical switch element.

【0031】図4は、本発明のN×Nマトリクス光スイ
ッチ21の構成を一般例として示したものである。この
N×Nマトリクス光スイッチ21では、N×Nマトリク
スの格子点全てに反射する光スイッチ素子を配置しない
で、N×Nマトリクスの対角線に沿った格子点、つま
り、1行1列、2行2列、3行3列、…、N行N列の格
子点には固定された固定光スイッチ素子2が配置されて
いる。
FIG. 4 shows the configuration of the N × N matrix optical switch 21 of the present invention as a general example. In this N × N matrix optical switch 21, without arranging optical switch elements that reflect at all the lattice points of the N × N matrix, lattice points along the diagonal of the N × N matrix, that is, 1 row, 1 column, 2 rows. Fixed optical switching elements 2 are arranged at lattice points of 2 columns, 3 rows and 3 columns, ..., N rows and N columns.

【0032】また、このN×Nマトリクスの対角線で2
分される一方の格子点側にはN(N−1)個の可動光ス
イッチ素子3が、つまり第1列の第2行〜第N行部分、
第2列の第3行〜第N行部分、…、第N−1列の第N行
部分の各格子点には可動する可動光スイッチ素子3がそ
れぞれ配置されている。
The diagonal line of this N × N matrix is 2
N (N-1) movable optical switch elements 3 are arranged on the side of one of the divided grid points, that is, the second row to N-th row portion of the first column,
The movable optical switch element 3 is arranged at each lattice point of the third row to the N-th row portion of the second column, ..., And the N-th row portion of the (N−1) th column.

【0033】また、N×Nマトリクスの各行の延長上に
は入力光ファイバ列4(各行の入力光ファイバをIN−
1、IN−2…,IN−Nで示している)が配置されて
おり、一方各列の延長上には出力光ファイバ列5(各列
の出力光ファイバをOUT−1、OUT−2、…、OU
T−Nで示している)が配置されている。
Further, on the extension of each row of the N × N matrix, the input optical fiber column 4 (the input optical fiber of each row is IN-
1, IN-2 ..., IN-N) are arranged, while the output optical fiber row 5 (the output optical fibers of each row are OUT-1, OUT-2, … OU
(Denoted by TN) are arranged.

【0034】そして入力光ファイバIN−1、…、IN
−Nから出た光を、対角線に沿って配置した固定光スイ
ッチ素子2と、駆動信号により可動して反射状態と通過
状態(非反射状態)に設定される可動光スイッチ素子3
とにより光路を調整して出力光ファイバ列5を構成する
出力光ファイバOUT−1、…、OUT−Nに選択的に
入射させることができるようにしている。即ち、入力光
ファイバIN−J(J=1、…、N)から出た光を出力
光ファイバOUT−K(K=1、…、N)に入射させる
ことができるようにしている。
The input optical fibers IN-1, ..., IN
-The light emitted from -N is fixed optical switch element 2 arranged along a diagonal line, and movable optical switch element 3 is moved by a drive signal to be set to a reflection state and a passing state (non-reflection state).
Is used to adjust the optical path so that the light can be selectively incident on the output optical fibers OUT-1, ..., OUT-N forming the output optical fiber array 5. That is, the light emitted from the input optical fiber IN-J (J = 1, ..., N) can be made incident on the output optical fiber OUT-K (K = 1, ..., N).

【0035】この場合、所望の光路を構成するために
は、第N行、第(N−1)行、…、第1行の順に、各行
に位置する可動光スイッチ素子3のスイッチング状態を
決定していく。第m(m=1、2、…、N)行の入力光
ファイバIN−mからの出射光を第n(n=1、2、
…、N)列の出力光ファイバOUT−nに入射させるた
めに、第m行に位置する可動光スイッチ素子3のスイッ
チング状態を決定する方法を以下に示す。
In this case, in order to form a desired optical path, the switching state of the movable optical switch element 3 located in each row is determined in the order of the Nth row, the (N-1) th row, ..., The first row. I will do it. The light emitted from the input optical fiber IN-m in the m-th row (m = 1, 2, ..., N) is transmitted to the n-th (n = 1, 2, ...
, N) The method of determining the switching state of the movable optical switch element 3 located in the m-th row so as to be incident on the output optical fiber OUT-n of the column is shown below.

【0036】(i)m>nの場合 第m行n列の格子点に位置する可動光スイッチ素子3を
オン状態(反射状態)にする。 (ii)m=nの場合 第m列に位置する可動光スイッチ素子3のすべてをオフ
状態(無反射状態)にする。
(I) In the case of m> n, the movable optical switch element 3 located at the lattice point of the m-th row and the n-th column is turned on (reflection state). (Ii) When m = n All the movable optical switch elements 3 located in the m-th column are turned off (non-reflection state).

【0037】(iii)m<nの場合 第n行に位置する可動光スイッチ素子3のうち、オン状
態になっているミラーが第l列に位置しているとしたと
き、第m行の入力光ファイバIN−mからの出射光を、
第n行l列の格子点に位置する可動光スイッチ素子3の
ミラー面3bに入射させるように、第m行に位置する可
動光スイッチ素子3のスイッチング状態を決定すればよ
い。
(Iii) When m <n When the mirror in the ON state of the movable optical switch elements 3 located in the n-th row is located in the l-th column, the input of the m-th row is performed. The light emitted from the optical fiber IN-m is
The switching state of the movable optical switch element 3 located in the m-th row may be determined so that the light is incident on the mirror surface 3b of the movable optical switch element 3 located at the lattice point in the n-th row and the l-th column.

【0038】例えば、m>lの場合は、第m行l列の格
子点に位置する可動光スイッチ素子3をオン状態にす
る。m=lの場合には、第m列に位置する可動光スイッ
チ素子3のすべてをオフ状態にする。m<lの場合に
は、第l行に位置する可動光スイッチ素子3のうち、オ
ン状態になっている可動光スイッチ素子3のミラー面3
bに、第m行の入力光ファイバIN−mからの出射光が
入射されるように第m行に位置する可動光スイッチ素子
3のスイッチング状態を決定する。
For example, when m> l, the movable optical switch element 3 located at the lattice point of the m-th row and the l-th column is turned on. When m = 1, all the movable optical switch elements 3 located in the m-th column are turned off. When m <l, of the movable optical switch elements 3 positioned in the l-th row, the mirror surface 3 of the movable optical switch element 3 that is in the ON state.
The switching state of the movable optical switch element 3 located in the m-th row is determined so that the light emitted from the input optical fiber IN-m in the m-th row is incident on b.

【0039】上記方法に従えば、N(N−1)/2個の
可動光スイッチ素子3と固定ミラー2のみで、従来のN
×Nマトリクス光スイッチと同様な光路切り換えが可能
であることがわかる。
According to the above method, only N (N-1) / 2 movable optical switch elements 3 and the fixed mirror 2 are used, and the conventional N
It can be seen that the same optical path switching as the × N matrix optical switch can be performed.

【0040】図5はN×Nマトリクス光スイッチ21の
具体例を示す。可動光スイッチ素子3の行方向及び列方
向の配列ピッチをPとした時、N本の入力光ファイバ列
4の入力光ファイバIN−1、IN−2、…、IN−N
の後端(出射端)は、マトリクスの第1列に対して、ピ
ッチPの距離ずつ順次遠ざかるように配置され、且つN
本の出力光ファイバ列5の出力光ファイバOUT−1、
…、OUT−Nの先端(入射端)は、マトリクスの第N
行に距離Pずつ順次近づけるように配置されている。
FIG. 5 shows a specific example of the N × N matrix optical switch 21. When the array pitch of the movable optical switch elements 3 in the row direction and the column direction is P, the input optical fibers IN-1, IN-2, ..., IN-N of the N input optical fiber rows 4 are arranged.
The rear end (outgoing end) is arranged so as to be distant from the first column of the matrix by a distance of the pitch P, and N
Output optical fibers OUT-1 of the book output optical fiber array 5;
The tip (incident end) of OUT-N is the Nth matrix of the matrix.
The rows are arranged so that the distances P are sequentially approached.

【0041】第1行の入力光ファイバIN−1の後端と
第1列の可動光スイッチ素子3の距離をC1とし、第N
列の出力光ファイバOUT−Nと第N列の可動光スイッ
チ素子3の距離をC2とすると、各入力光ファイバIN
−Jから各出力光ファイバOUT−Kに至る光路長LN
はすべて、 LN=2(N−1)P+C1+C2 で表される。
The distance between the rear end of the input optical fiber IN-1 in the first row and the movable optical switch element 3 in the first column is C1, and the distance is Nth.
When the distance between the output optical fiber OUT-N of the column and the movable optical switch element 3 of the Nth column is C2, each input optical fiber IN
Optical path length LN from -J to each output optical fiber OUT-K
Are all represented by LN = 2 (N-1) P + C1 + C2.

【0042】すなわち、各入力ファイバIN−Jから各
出力光ファイバOUT−Kに至る光路長はすべてが等し
いものとなっている。よって、入力光ファイバIN−J
及び出力光ファイバOUT−Kとして先球ファイバを用
いても、光路長の差に起因する結合効率の差は発生しな
いので、光量バラツキの少ない良好な接続性能を実現す
ることができる。
That is, all the optical path lengths from the respective input fibers IN-J to the respective output optical fibers OUT-K are the same. Therefore, the input optical fiber IN-J
Also, even if a front spherical fiber is used as the output optical fiber OUT-K, a difference in coupling efficiency due to a difference in optical path length does not occur, so that it is possible to realize good connection performance with little variation in light amount.

【0043】従って本実施の形態は以下の効果を有す
る。本実施の形態のN×Nマトリクス光スイッチによれ
ば、従来の光スイッチに比べて、少ない可動光スイッチ
素子で、それと同等な光路切り換えが可能である。よっ
て、可動光スイッチ素子の個数が少なく、小型で安価な
N×Nマトリクス光スイッチの提供が可能となる。ま
た、入射光線の入射角が45°になるように可動両面ミ
ラーを配置することにより、上記可動光スイッチの機能
を実現することができる。
Therefore, the present embodiment has the following effects. According to the N × N matrix optical switch of the present embodiment, compared with the conventional optical switch, the number of movable optical switch elements can be reduced and the same optical path switching can be performed. Therefore, it is possible to provide a small and inexpensive N × N matrix optical switch with a small number of movable optical switch elements. Further, by arranging the movable double-sided mirror so that the incident angle of the incident light beam is 45 °, the function of the movable optical switch can be realized.

【0044】[付記] 1.請求項1において、前記固定光スイッチ素子は前記
n=mを満たすn行m列の格子点をカバーするように配
置された一方の面にミラー面を備えた1つの固定ミラー
である。 2.請求項1において、前記N本の入力光ファイバと前
記N本の出力光ファイバとは任意の入力光ファイバから
任意の出力光ファイバに入射される光路長が等しくなう
ように配置した。
[Additional Notes] 1. The fixed optical switch element according to claim 1, wherein the fixed optical switch element is one fixed mirror having a mirror surface on one surface arranged so as to cover lattice points of n rows and m columns satisfying the condition of n = m. 2. In claim 1, the N input optical fibers and the N output optical fibers are arranged such that the optical path lengths from the arbitrary input optical fibers to the arbitrary output optical fibers become equal.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、N
×Nマトリクスの各行の延長上に位置されたN本の入力
光ファイバと、上記マトリクスの各列の延長上に位置さ
れたN本の出力光ファイバと、上記マトリクスの各格子
点に配置されて直交する2方向の光路を切り換える光ス
イッチ素子を具備する光スイッチにおいて、n>mを満
たすn行m列の格子点に直交する2方向の光線光路を同
時に切り換え可能な可動光スイッチ素子を配置し、n=
mを満たすn行m列の格子点に固定光スイッチ素子を配
置して光スイッチを形成しているので、可動光スイッチ
素子の個数を大幅に削減でき、小型かつ低コストの光ス
イッチを提供できる。
As described above, according to the present invention, N
N input optical fibers located on the extension of each row of the N matrix, N output optical fibers located on the extension of each column of the matrix, and arranged at each lattice point of the matrix. In an optical switch equipped with an optical switch element for switching optical paths in two directions orthogonal to each other, a movable optical switch element capable of simultaneously switching optical paths in two directions orthogonal to lattice points of n rows and m columns satisfying n> m is arranged. , N =
Since fixed optical switch elements are arranged at lattice points of n rows and m columns that satisfy m, the number of movable optical switch elements can be significantly reduced, and a compact and low-cost optical switch can be provided. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施の形態の4×4マトリクス光ス
イッチの構成の概略を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a 4 × 4 matrix optical switch according to an embodiment of the present invention.

【図2】4×4マトリクス光スイッチ及びその構成要素
をより具体的に示す図。
FIG. 2 is a diagram more specifically showing a 4 × 4 matrix optical switch and its constituent elements.

【図3】変形例の4×4マトリクス光スイッチの構成を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a 4 × 4 matrix optical switch of a modified example.

【図4】N×Nマトリクス光スイッチの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an N × N matrix optical switch.

【図5】より具体的なN×Nマトリクス光スイッチの構
成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a more specific configuration of an N × N matrix optical switch.

【図6】従来例における4×4マトリクス光スイッチの
構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a 4 × 4 matrix optical switch in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光スイッチ 2…固定光スイッチ素子 2a…ミラー面 3…可動光スイッチ素子 3a、3b…ミラー面 4…入力光ファイバ列 5…出力光ファイバ列 11…シリコン基板 12… 13…凹部 14…弾性支持部材 15…可動電極 16…両面ミラー IN−1〜IN−4…入力光ファイバ OUT−1〜OUT−4…出力光ファイバ 1 ... Optical switch 2 ... Fixed optical switch element 2a ... Mirror surface 3 ... Movable optical switch element 3a, 3b ... Mirror surface 4 ... Input optical fiber array 5 Output optical fiber array 11 ... Silicon substrate 12 ... 13 ... Recess 14 ... Elastic support member 15 ... Movable electrode 16 ... Double-sided mirror IN-1 to IN-4 ... Input optical fiber OUT-1 to OUT-4 ... Output optical fiber

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 N×Nマトリクスの各行の延長上に位置
されたN本の入力光ファイバと、上記マトリクスの各列
の延長上に位置されたN本の出力光ファイバと、上記マ
トリクスの各格子点に配置されて直交する2方向の光路
を切り換える光スイッチ素子を具備する光スイッチにお
いて、 n>mを満たすn行m列の格子点に直交する2方向の光
線光路を同時に切り換え可能な可動光スイッチ素子を配
置し、n=mを満たすn行m列の格子点に固定光スイッ
チ素子を配置して形成したことを特徴とする光スイッ
チ。
1. N input optical fibers located on an extension of each row of an N × N matrix, N output optical fibers located on an extension of each column of the matrix, and each of the matrices. In an optical switch equipped with an optical switch element arranged at a lattice point to switch optical paths in two directions orthogonal to each other, a movable light path in two directions orthogonal to a lattice point of n rows and m columns satisfying n> m can be simultaneously switched. An optical switch characterized in that an optical switch element is arranged, and a fixed optical switch element is arranged at a lattice point of n rows and m columns satisfying n = m.
【請求項2】 多角形基板の一辺に直線的に配列された
固定光スイッチ素子を構成する固定ミラー及び前記多角
形基板上にマトリクス配列された前記可動光スイッチ素
子を構成する可動両面ミラーが、前記入力光ファイバか
らの入射光線の入射角が45°になるように配置された
ことを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
2. A fixed mirror constituting a fixed optical switch element linearly arranged on one side of a polygonal substrate and a movable double-sided mirror constituting the movable optical switch element arranged in a matrix on the polygonal substrate, The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is arranged so that an incident angle of an incident light beam from the input optical fiber is 45 °.
【請求項3】 前記可動光スイッチ素子は電圧の印加/
無印加によりN×Nマトリクスの平面に垂直方向に突没
することを特徴とする請求項1記載の光スイッチ。
3. The movable optical switch element is applied with a voltage /
2. The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is projected and retracted in a direction perpendicular to the plane of the N.times.N matrix by no application.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008158412A (en) * 2006-12-26 2008-07-10 National Institute Of Information & Communication Technology Light path switching apparatus

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