【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の光束の結合を切り替える機械式光スイッチに関するもので、より具体的には、光信号の入力ポートと出力ポートに対してミラーやプリズム等の光学部を配置して、その変位動作により光束の結合を変化させる機械式光スイッチの光学部機構の改良に関する。
【０００２】
【発明の背景】
光伝送において用いられる機械式光スイッチは、光信号の光路の切り替えを機械的に行う構成を採る。そのため、挿入損失やクロストークなどの光学特性に優れる特徴があり、開発が進められている。
【０００３】
係る機械式光スイッチの公知の技術として、例えば特開２０００−２４９９４３号公報，特開２００１−１５４１２４号公報，特開２００１−２６４６５２号公報，特開昭５５−８７１０７号公報などに示されものがある。
【０００４】
例えば、特開２０００−２４９９４３号公報に開示された発明（第１の従来例）は、光信号の入力ポートと出力ポートを対向に配置し、一方のポート列は固定側として他方のポート列を可動させ、入出力のポート間における光束の結合を直接に変化させる構成であり、可動側ポートは２重平行のカンチレバーの自由端に固定して平行に動かすようになっている。
【０００５】
特開２００１−１５４１２４号公報並びに特開２００１−２６４６５２号公報に開示された発明（第２の従来技術）は、光信号の入力ポートと出力ポートを９０度の位置関係に配置し、それらポートの光軸の交差位置にミラーを出し入れして反射させ、入出力のポート間における光束の結合を変化させる構成であり、光路に出し入れするそれらのミラーは基台と一体になるカンチレバーの自由端に設けて選択的に動かすようになっている。
【０００６】
特開昭５５−８７１０７号公報に開示された発明（第３の従来技術）のものは、光信号の入力ポートを中心に、所定の円周上に複数の出力ポートを配置するとともに、入射光を逆向きに平行に反射する光学素子を当該円周面に対面に配置し、この光学素子を中心の入力ポート光軸に関して回り動かすことにより出射光の位置を変え、入出力のポート間における光束の結合を変化させる構成であり、光学素子は複数のミラー等からなる屈折光学系になっている。
【０００７】
ところが、そうした従来の機械式光スイッチにあっては、次のような問題がある。すなわち、第１の従来例では、入出力のポートが対向する配置になり、このため、当該装置は長手側が長くなって小型化が難しい。さらに光ファイバが変形しにくいこと、平行変位のストロークを適正に得ることを考慮すると、可動側ポートを固定するカンチレバーをある程度長くする必要があって、これらのことも長手側を長くしてしまう原因の１つである。
【０００８】
また、変形しにくく折り曲げが困難な光ファイバを入出力のポート間で対向させることになるので、実装でも長手側を長く引き回す必要があって設置に制限が生じる問題がある。
【０００９】
第２の従来例では、入出力のポートが９０度の位置関係になり、したがって交差する２方向に面積を占めてしまい、やはり小型化が難しく、実装でも面積的に大きくなって設置に制限が生じる。
【００１０】
そして困ることには、光軸の交差位置にそれぞれミラーを設けるので出力ポート数に対応した多数のミラー配列となり、これらは光軸関係をそれぞれに高い精度でアライメントしなければならないので調整が容易ではなく、また各ミラーにそれぞれ駆動手段が付設する構成も不利であって製造及び調整に手間がかかりコスト高になる。
【００１１】
第３の従来例では、入力ポートを中心に円周上に出力ポートが配列するので入出力のポートを束ねる状態に集中できるが、円周面について立体的な広がりを持ち、そして光学素子を軸回りに動かす空間も必要になるのでやはり小型化が難しく、実装でも立体的に大きくなって設置に制限が生じる。
【００１２】
上記したごとく、従来の各種の機械式光スイッチにあっては、いずれも小型化が難しく、光ファイバの引き回し面から設置に制限が生じ、製造及び調整に手間がかかりコスト高になる等の問題がある。
【００１３】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、入出力ポートを同一片側にコンパクトに配列することができ、シンプルな構成により小型化でき、製造，調整が容易に行えてコスト面で有利性があり、損失が少なく高精度なポート切り替え動作を簡単な制御により行える機械式光スイッチを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る機械式光スイッチでは、光信号の入力ポートと出力ポートに対してミラーやプリズム等による光学部を配置し、当該光学部の変位動作により前記ポート間における光束の結合を変化させる機械式光スイッチであって、前記光学部は２つの反射面が所定の挟み角度に向き合う反射部と、それら２つの反射面について近辺に回転軸を有し、当該光学部を駆動手段により前記回転軸の回りに動かす構成にした。
【００１５】
そして、前記反射部は２つの反射面が９０度の挟み角度に向き合う構成にすると好ましい。もちろん、本発明では、９０度しなくてもよい。また、前記回転軸を、前記２つの反射面がなす挟み角度の内側に設定したり、或いは前記２つの反射面がなす挟み角度の外側であり当該挟み角の対頂角の内側に設定することもできる。さらにまた、前記回転軸は、前記２つの反射面がなす挟み角度の２等分線上に設定するとよい。また、前記出力ポートに出力した光信号を前記駆動手段にフィードバックし、ピーク出力となる位置に前記回転軸の変位を収束させるフィードバック制御を行うこともできる。また、前記反射部を、直角プリズムにすることもできる。
【００１６】
本発明では、光学部を回転軸の回りに動かす変位動作を行うので２つの反射面の向きが変わり、入射光の位置が不変であっても出射光を所定のズレ量に位置ズレさせることができ、２つの反射面の挟み角度を９０度にすれば出射光を平行に戻すことができる。このため、入出力のポートは同一片側に横並びで平行に配列すればよく、対応位置にある出力ポートに確実に集光できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態において、機械式光スイッチ１０は、光信号の入出力のポートｐｘ，２つの反射面２１，２２で光信号の反射を行う光学部１，その光学部１を変位動作させる駆動手段３などを備えて、入出力のポートｐｘは横並びに一列に配列し、それらのポートｐｘに対して光学部１を対面させて配置し、当該光学部１の変位動作により入出力のポート間における光束の結合を変化させる構成になっている。
【００１８】
＊入出力ポート＊
入出力のポートｐｘは、光信号の伝送路である光ファイバ５を接続したコリメータ６になっていて、１つの入力ポートｐ０と複数の出力ポートｐ１…ｐｎを横並びに一列に配列する。この配列では出力ポートｐ１…ｐｎは一群（一列）に並べるが、入力ポートｐ０については出力ポートｐ１…ｐｎの並び列から所定の間隔を開けて配置し、これら全ては光軸がねじれなく平行になる様に調整する。すなわち、並び列から所定に離した１つが入力ポートｐ０となり他の一群が出力ポートｐ１…ｐｎとなる１×ｎポートの構成を採る。もちろん光信号の入出力は可逆なので、一群に配列したｎポートの何れかを入力ポートとし、１つだけ離して並べたポートを出力ポートとする伝送路に構成してもよい。
【００１９】
＊光学部＊
光学部１は、方形体の一辺を略Ｖ字形状に切り欠いた本体１１からなり、その切り欠いた部分で向き合う２面に反射膜を形成し、これら２つの反射面２１，２２が、所定の挟み角度に向き合う反射部２となる。そして、本体１１には２つの反射面２１，２２について近辺に回転軸２３を設け、後述する駆動手段３により回転軸２３の回りに動かす。
【００２０】
＊反射面の挟み角度＊
２つの反射面２１，２２が向き合う挟み角度は、９０度に設定する。なお、挟み角度は９０度に限らず適宜に設定できる。９０度から外れる挟み角度では、後述する動作説明から理解できるように、２回目の反射光が入射光に対して平行にはならないが、その場合でも２回目の反射光は反射部２の向きに応じて位置がズレるので光信号の切り替え動作は正常に行える。
【００２１】
＊回転軸の位置＊
回転軸２３は、２つの反射面２１，２２の交点から所定にずらした位置に設ける。本実施の形態では回転軸２３は、２つの反射面２１，２２がなす挟み角度の２等分線上に設け、挟み角度の外側つまり当該挟み角の対頂角の内側に設ける。この回転軸２３の位置は、基本的には２つの反射面２１，２２の交点から外れていればよく適宜に設定できる。なお、回転軸２３にあっては、当該軸に側圧を加える機構部を付設してその軸ブレを防止する構成にしてもよい。
【００２２】
＊駆動手段＊
駆動手段３は、図１（ｂ）に示すようにモータ３０，制御部４等からなり、回転軸２３にモータ３０を連結し、出力側の信号を制御部４にフィードバックして補正する駆動を行う。つまり、切り替え動作の目標になっている出力ポートｐｎに出力した光信号を制御部４にフィードバックし、ピーク出力となる位置に回転軸２３の変位を収束させるフィードバック制御を行う。
【００２３】
＊ポートの切り替え動作＊
反射部２における光信号の反射は図２に示すように反射光が平行に戻るような関係になる。まず初期状態は、２つの反射面２１，２２がなす挟み角度の２等分線が入射ポートｐ０の光軸に対して平行になる位置関係であり、光学部１がその初期位置ｔ１にあるときは、反射部２において入射，反射の角度が全て４５度になり、入射光ｓ０が２つの反射面２１，２２に順に反射して平行に戻ってくる（出射光ｓ１）。そして、この出射光ｓ１は一群のｎポートにおいて対応位置にある出力ポートｐ１に集光する。
【００２４】
次に、光学部１を回転軸２３の回りに動かして反射部２を変位位置ｔ２にすると、２つの反射面２１，２２の向きが変わり、挟み角度の交点が回転方向に所定量ｄだけ変位する。このとき、挟み角度が９０度なので、第１の反射面２１における入射角（反射角）θ１と第２の反射面２２における入射角（反射角）θ２とは和が９０度になる。そして、これら入射，反射の角度の総和が１８０度になり、これは反射面２１から反射面２２に向かう反射光から見て同位角が等しいという関係になるので、入射光ｓ０と出射光ｓ２とは平行になる。
【００２５】
すなわち、入射光ｓ０が２つの反射面２１，２２に順に反射して平行に戻ってくるが、挟み角度の交点が回転方向に所定量ｄだけ変位するので、出射光ｓ２は所定量ｄの２倍にズレた位置になる。したがって、この出射光ｓ２は一群のｎポートにおいて対応位置にある出力ポートｐ２に集光する。
【００２６】
また、光学部１を回転軸２３の回りにさらに動かして反射部２を変位位置ｔｘにすることでも同様であり、２つの反射面２１，２２の向きが変わり、挟み角度の交点が回転方向に所定量ｄｘだけ変位し、出射光ｓｘが平行に戻ってくるが位置ズレの変位量がさらに大きくなる。したがって、この出射光ｓｘは一群のｎポートにおいて対応位置にある出力ポートｐｘに集光する。
【００２７】
このように、光学部１を回転軸２３の回りに動かす変位動作を行うので２つの反射面２１，２２の向きが変わり、入射光ｓ０の位置が不変であっても出射光ｓｘを所定のズレ量に位置ズレさせることができ、ここでは２つの反射面２１，２２の挟み角度を９０度にするので出射光ｓｘを平行に戻すことができる。このため、入出力のポートｐｘは同一片側に横並びで平行に配列すればよく、対応位置にある出力ポートｐｘに確実に集光できる。また、変位動作に伴うガタツキやブレには、直線に動かす駆動ではその変位動作に係る全長行程の精度が要因になるので全長行程が長くなれば長いほど不利になるが、ここでは光学部１は回転軸２３の回りに動かすので当該軸部分の嵌め合い精度が要因になり、このためガタツキやブレを最小限に抑えることができる。その結果、損失が少なく高精度なポート切り替え動作を行える。
【００２８】
そして、入出力のポートｐｘは単に横並びに並べればよいので組み立てが容易でありコンパクトに構成でき、光学部１が複数ではなく単に１つであって、これを駆動手段３により変位動作させる構成なのでシンプルである。したがって、製造，調整が容易に行えてコスト面で有利性がある。
【００２９】
また、光学部１を軸回りに動かす位置決め制御によりポート切り替えを行えるので制御が簡単である。さらにフィードバック制御することでは、入出力ポートｐｘ，光学部１におけるアライメント関係を高い精度に調整しなくてもよくなり、このことでも製造，調整が容易になる。そして、フィードバック制御するのでアライメントが多少ラフであっても挿入損失を抑えた高精度なポート切り替え動作が行える。
【００３０】
すなわち、シンプルな構成により小型化でき、損失が少なく高精度なポート切り替え動作を簡単な制御により行える。
【００３１】
＊出射光のズレ量＊
ここで出射光のズレ量について解析を行った。解析の条件としては、回転軸２３の位置は２つの反射面２１，２２の交点から半径１ｍｍの円周上に設定し、設定Ａでは挟み角度の２等分線上にする。設定Ｂでは設定Ａから４５度ずらした何れか一方の反射面が含まれる線上にする。設定Ｃでは設定Ａから９０度ずらした線上にする。
【００３２】
そして、回転軸２３の回転量を１度とし、各設定における出射光の位置のズレ量を計算した。計算結果は、設定Ａはズレ量が０．０３５ｍｍ，設定Ｂはズレ量が０．０２４ｍｍ，設定Ｃはズレ量が０．０００３ｍｍとなった。
【００３３】
すなわち、出射光のズレ量は回転軸２３の位置と相関があり、回転軸２３が挟み角度の２等分線上にあるときに大きく得ることができ（設定Ａ）、設定Ａから４５度ずらした線上を越えるとズレ量が小さくなることが解る。
【００３４】
したがって回転軸２３は、２つの反射面２１，２２がなす挟み角度の２等分線上に設けることが好ましく、これは回転量に対して射出光のズレ量を最も大きくでき、その結果、出力ポートの配列が容易になり製造，調整の面で有利になる。
【００３５】
また、少なくとも回転軸２３の位置は、２つの反射面２１，２２がなす挟み角度の内側、あるいは挟み角度の外側でも当該挟み角の対頂角の内側に設定することがよく、これらの範囲を外れると回転量に対する出射光のズレ量が極めて小さくなり、出力ポートの配列が難しくなる等の不利が多い。
【００３６】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態では、回転軸２３は、２つの反射面２１，２２がなす挟み角度の２等分線上に設けるが、その挟み角度の内側に設定する。
【００３７】
この場合でも同様に、光学部１を回転軸２３の回りに動かすことにより、２つの反射面２１，２２の向きが変わり、挟み角度の交点が回転方向に所定量ｄｘだけ変位し、出射光ｓｘを当該変位量に対応したズレ位置に出力できる。したがって、この出射光ｓｘは一群のｎポートにおいて対応位置にある出力ポートｐｘに集光する。
【００３８】
図４は、本発明の第３の実施の形態を示している。この第３の実施の形態では、駆動手段３を変更していて、モータ３０はギア機構７を介して回転軸２３に連係する。
このように、駆動手段３にあっても構成を適宜に変更しても良く、第１の実施の形態と同様な作用となり同様に効果が得られる。
【００３９】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態を示している。この第４の実施の形態では、光学部１の反射部２を変更していて、光学部１をなす反射部として直角プリズム８を用いる。
【００４０】
直角プリズム８は、直角部８０との対面８９を入出力ポートｐｘの並び列に向き合わせ、その直角部８０を挟む２面を反射面８１，８２とする。したがって、対面８９から取り込んだ入射光が２つの反射面８１，８２に順に反射して平行に戻り、出射光ｓｘは一群のｎポートにおいて対応位置にある出力ポートｐｘに集光する。
【００４１】
２つの反射面８１，８２での反射については、光学系各部の取り合い調整により、反射部２を変位動作させる駆動範囲において入射角がある程度大きい範囲になる設定とする。これは入射角が小さくならない範囲で使用するためであり、プリズムは入射角が小さくならない範囲で使用できれば反射が全反射になる。このように、２つの反射面８１，８２での反射を全反射にするので、光の損失を少なくできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る機械式光スイッチでは、光学部を回転軸の回りに動かす変位動作を行うので２つの反射面の向きが変わり、入射光の位置が不変であっても出射光を所定のズレ量に位置ズレさせることができ、２つの反射面の挟み角度を９０度にすれば出射光を平行に戻すことができる。このため、入出力のポートは同一片側に横並びで平行に配列すればよく、対応位置にある出力ポートに確実に集光できる。また、変位動作に伴うガタツキやブレには回転軸の部分の嵌め合い精度が要因になり、行程が長くなる直線駆動と違ってガタツキやブレを最小減に抑えることができる。その結果、損失が少なく高精度なポート切り替え動作を行える。
【００４３】
そして、入出力のポートは単に横並びに並べればよいので組み立てが容易でありコンパクトに構成でき、光学部が複数ではなく単に１つであって、これを駆動手段により変位動作させる構成なのでシンプルである。したがって、製造，調整が容易に行えてコスト面で有利性がある。
【００４４】
また、光学部を軸回りに動かす位置決め制御によりポート切り替えを行えるので制御が簡単である。さらにフィードバック制御することでは、入出力ポート，光学部におけるアライメント関係を高い精度には調整しなくてもよくなり、このことでも製造、調整が容易になる。そして、フィードバック制御するのでアライメントが多少ラフであっても挿入損失を抑えた高精度なポート切り替え動作が行える。
【００４５】
すなわち、シンプルな構成により小型化でき、損失が少なく高精度なポート切り替え動作を簡単な制御により行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す機械式光スイッチの平面図（ａ），側面図（ｂ）である。
【図２】図１の光学部を示す平面図である。
【図３】光学部の他例を示す平面図である。
【図４】駆動手段の他例を示す側面図である。
【図５】光学部をなす反射部の他例を示す平面図（ａ），側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ 光学部
２ 反射部
３ 駆動手段
４ 制御部
５ 光ファイバ
６ コリメータ
７ ギア機構
８ 直角プリズム
１０ 機械式光スイッチ
１１ 本体
２１，２２，８１，８２ 反射面
２３ 回転軸
３０ モータ
ｐ０ 入力ポート
ｐ１，ｐｎ 出力ポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mechanical optical switch that switches the coupling of a light beam of an optical signal, and more specifically, an optical unit such as a mirror or a prism is arranged for an input port and an output port of an optical signal, and The present invention relates to an improvement in an optical unit mechanism of a mechanical optical switch that changes a coupling of light beams by a displacement operation.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
A mechanical optical switch used in optical transmission employs a configuration for mechanically switching the optical path of an optical signal. Therefore, it is characterized by having excellent optical characteristics such as insertion loss and crosstalk, and is being developed.
[0003]
Known techniques of such mechanical optical switches include those disclosed in, for example, JP-A-2000-249943, JP-A-2001-154124, JP-A-2001-264652, and JP-A-55-87107. is there.
[0004]
For example, in the invention (first conventional example) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-249943, an input port and an output port of an optical signal are arranged to face each other, and one port row is fixed and the other port row is used. The movable port is configured to be movable and directly change the coupling of the light flux between the input and output ports. The movable port is fixed to the free end of a double parallel cantilever and is moved in parallel.
[0005]
The inventions (second prior art) disclosed in JP-A-2001-154124 and JP-A-2001-264652 dispose an input port and an output port of an optical signal in a positional relationship of 90 degrees, and A mirror is inserted and removed at the intersection of the optical axes and reflected to change the coupling of the luminous flux between the input and output ports.The mirrors that enter and exit the optical path are provided at the free end of the cantilever integrated with the base. To move selectively.
[0006]
In the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-87107 (third prior art), a plurality of output ports are arranged on a predetermined circle around an input port of an optical signal, and incident light is An optical element that reflects the light in parallel in the opposite direction is disposed facing the circumferential surface, and the position of the emitted light is changed by rotating the optical element with respect to the center input port optical axis, so that the luminous flux between the input and output ports is changed. The optical element is a refraction optical system including a plurality of mirrors and the like.
[0007]
However, such a conventional mechanical optical switch has the following problems. That is, in the first conventional example, the input and output ports are arranged to face each other, and therefore, the length of the device is long and it is difficult to reduce the size. Furthermore, considering that the optical fiber is difficult to deform and that a parallel displacement stroke is properly obtained, it is necessary to lengthen the cantilever for fixing the movable side port to a certain extent, which also causes the longitudinal side to become longer. It is one of.
[0008]
Further, since an optical fiber which is difficult to deform and is difficult to bend is opposed between the input and output ports, it is necessary to extend the longitudinal side long even in mounting, and there is a problem that the installation is restricted.
[0009]
In the second conventional example, the input / output ports have a 90-degree positional relationship, and therefore occupy an area in two intersecting directions, so that it is difficult to reduce the size, and the mounting is also large, and the installation is limited. Occurs.
[0010]
The trouble is that the mirrors are provided at the intersections of the optical axes, so there are many mirror arrays corresponding to the number of output ports, and these must be aligned with high precision in the optical axis relationship, so adjustment is not easy. In addition, a configuration in which a driving means is attached to each mirror is disadvantageous, and manufacturing and adjustment are troublesome and cost increases.
[0011]
In the third conventional example, the output ports are arranged on the circumference with the input port as the center, so that the input and output ports can be concentrated in a bundled state. Space for moving around is also required, so miniaturization is also difficult, and mounting is three-dimensionally large, which limits installation.
[0012]
As described above, conventional mechanical optical switches are all difficult to miniaturize, and the installation of the optical fiber is limited due to the layout of the optical fiber. There is.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-mentioned problems, to allow input / output ports to be arranged compactly on one and the same side, and to be miniaturized by a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a mechanical optical switch which can be easily manufactured and adjusted, has an advantage in cost, and can perform a highly accurate port switching operation with a small loss by a simple control.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a mechanical optical switch according to the present invention, an optical unit such as a mirror or a prism is disposed for an input port and an output port of an optical signal, and the port is moved by a displacement operation of the optical unit. A mechanical optical switch for changing a coupling of a light beam between the optical unit, wherein the optical unit has a reflecting unit in which two reflecting surfaces face each other at a predetermined angle, and a rotation axis near the two reflecting surfaces; The optical unit is configured to be moved around the rotation axis by a driving unit.
[0015]
And it is preferable that the said reflection part is comprised so that two reflection surfaces may face a 90-degree pinch angle. Of course, in the present invention, the angle need not be 90 degrees. Further, the rotation axis may be set inside a sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces, or may be set outside a sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces and inside a vertex angle of the sandwiching angle. . Furthermore, it is preferable that the rotation axis is set on a bisector of a sandwiching angle formed by the two reflection surfaces. Further, it is also possible to perform feedback control in which an optical signal output to the output port is fed back to the driving unit, and the displacement of the rotation shaft is converged to a position where a peak output is obtained. Further, the reflecting section may be a right-angle prism.
[0016]
In the present invention, since the displacement operation for moving the optical unit around the rotation axis is performed, the directions of the two reflecting surfaces are changed, and even if the position of the incident light is unchanged, the emitted light can be displaced by a predetermined amount. If the angle between the two reflecting surfaces is 90 degrees, the emitted light can be returned to parallel. Therefore, the input and output ports may be arranged side by side and in parallel on the same side, and light can be reliably collected on the output port at the corresponding position.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the mechanical optical switch 10 includes an optical signal input / output port px, an optical unit 1 for reflecting an optical signal on two reflection surfaces 21 and 22, and a driving unit for displacing the optical unit 1. 3 and the like, the input / output ports px are arranged side by side in a line, and the optical unit 1 is arranged so as to face the ports px. It is configured to change the coupling of the light flux.
[0018]
* Input / output port *
The input / output port px is a collimator 6 to which an optical fiber 5 which is a transmission path of an optical signal is connected, and one input port p0 and a plurality of output ports p1... Pn are arranged side by side in a line. In this arrangement, the output ports p1... Pn are arranged in a group (one row), but the input port p0 is arranged at a predetermined interval from the row of output ports p1. Adjust so that it becomes. That is, a 1 × n port configuration is adopted in which one at a predetermined distance from the row is an input port p0 and another group is an output port p1... Pn. Of course, since the input and output of the optical signal are reversible, the transmission line may be configured such that any one of the n ports arranged in a group is an input port and the port arranged only one apart is an output port.
[0019]
* Optical part *
The optical section 1 is composed of a main body 11 in which one side of a rectangular body is cut out in a substantially V-shape, and a reflection film is formed on two surfaces facing each other at the cut out portion. Becomes the reflecting portion 2 facing the sandwiching angle of. The main body 11 is provided with a rotating shaft 23 near the two reflecting surfaces 21 and 22 and is moved around the rotating shaft 23 by the driving means 3 described later.
[0020]
* The angle between the reflection surfaces *
The angle at which the two reflecting surfaces 21 and 22 face each other is set to 90 degrees. Note that the pinch angle is not limited to 90 degrees and can be set as appropriate. At a pinch angle deviating from 90 degrees, as can be understood from the operation description to be described later, the second reflected light is not parallel to the incident light, but even in that case, the second reflected light is directed in the direction of the reflecting unit 2. Since the position shifts accordingly, the optical signal switching operation can be performed normally.
[0021]
* Rotary axis position *
The rotation shaft 23 is provided at a position shifted from the intersection of the two reflection surfaces 21 and 22 by a predetermined distance. In the present embodiment, the rotating shaft 23 is provided on a bisector of a sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces 21 and 22 and is provided outside the sandwiching angle, that is, inside the vertex angle of the sandwiching angle. The position of the rotation shaft 23 can be set appropriately as long as it is basically out of the intersection of the two reflection surfaces 21 and 22. In addition, the rotation shaft 23 may be provided with a mechanism for applying a lateral pressure to the shaft to prevent the shaft from being shaken.
[0022]
* Drive means *
The driving means 3 includes a motor 30, a control unit 4 and the like as shown in FIG. 1 (b). The driving unit 3 connects the motor 30 to the rotating shaft 23 and feeds back an output signal to the control unit 4 to perform correction. Do. That is, the optical signal output to the output port pn, which is the target of the switching operation, is fed back to the control unit 4, and feedback control is performed to converge the displacement of the rotary shaft 23 to the position where the peak output is obtained.
[0023]
* Port switching operation *
The reflection of the optical signal at the reflection section 2 has a relationship such that the reflected light returns parallel as shown in FIG. First, the initial state is a positional relationship in which the bisector of the sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces 21 and 22 is parallel to the optical axis of the incident port p0, and the optical unit 1 is at its initial position t1. , The angles of incidence and reflection are all 45 degrees in the reflection unit 2, and the incident light s0 is sequentially reflected on the two reflecting surfaces 21 and 22 and returns parallel (emitted light s1). Then, this outgoing light s1 is focused on the output port p1 at the corresponding position in the group of n ports.
[0024]
Next, when the optical unit 1 is moved around the rotation axis 23 to move the reflecting unit 2 to the displacement position t2, the directions of the two reflecting surfaces 21 and 22 change, and the intersection of the sandwiching angles is displaced by the predetermined amount d in the rotating direction. I do. At this time, since the sandwiching angle is 90 degrees, the sum of the incident angle (reflection angle) θ1 on the first reflecting surface 21 and the incident angle (reflection angle) θ2 on the second reflecting surface 22 is 90 degrees. The sum of the incident and reflected angles is 180 degrees, which is the same as the reflected light traveling from the reflecting surface 21 to the reflecting surface 22. Therefore, the incident light s0 and the outgoing light s2 are equal. Become parallel.
[0025]
That is, the incident light s0 is sequentially reflected on the two reflecting surfaces 21 and 22 and returns parallel. However, since the intersection of the sandwiching angles is displaced by the predetermined amount d in the rotation direction, the outgoing light s2 has the predetermined amount d of 2 The position is doubled. Therefore, the outgoing light s2 is focused on the output port p2 at the corresponding position in the group of n ports.
[0026]
The same applies to the case where the optical unit 1 is further moved around the rotation axis 23 and the reflecting unit 2 is set to the displacement position tx. The directions of the two reflecting surfaces 21 and 22 are changed, and the intersection of the sandwiching angle is set in the rotating direction. The emitted light sx is displaced by the predetermined amount dx and returns parallel, but the displacement of the positional deviation is further increased. Therefore, the outgoing light sx is focused on the output port px at the corresponding position in the group of n ports.
[0027]
As described above, since the displacement operation of moving the optical unit 1 around the rotation axis 23 is performed, the directions of the two reflecting surfaces 21 and 22 change, and even if the position of the incident light s0 is unchanged, the outgoing light sx is shifted by a predetermined amount. In this case, since the angle between the two reflecting surfaces 21 and 22 is set to 90 degrees, the emitted light sx can be returned to be parallel. For this reason, the input / output ports px may be arranged side by side and in parallel on the same one side, and light can be reliably collected on the output port px at the corresponding position. In addition, rattling or blurring due to the displacement operation is caused by the accuracy of the full-length stroke related to the displacement operation in the drive that moves in a straight line. Therefore, the longer the full-length stroke becomes, the more disadvantageous the optical unit 1 is. Since it is moved around the rotating shaft 23, the fitting accuracy of the shaft portion is a factor, and therefore, rattling and blurring can be minimized. As a result, a highly accurate port switching operation with little loss can be performed.
[0028]
Since the input and output ports px may be simply arranged side by side, assembly is easy and the structure can be made compact. Simple. Therefore, manufacture and adjustment can be easily performed, and there is an advantage in cost.
[0029]
Further, since the port can be switched by the positioning control for moving the optical unit 1 around the axis, the control is simple. Further, by performing feedback control, it is not necessary to adjust the alignment relationship between the input / output port px and the optical unit 1 with high accuracy, and this also facilitates manufacture and adjustment. In addition, since the feedback control is performed, even if the alignment is somewhat rough, a highly accurate port switching operation in which the insertion loss is suppressed can be performed.
[0030]
That is, it is possible to reduce the size by a simple configuration, and to perform a highly accurate port switching operation with a small loss by a simple control.
[0031]
* Displacement of emitted light *
Here, the amount of deviation of the emitted light was analyzed. As a condition for the analysis, the position of the rotating shaft 23 is set on a circumference having a radius of 1 mm from the intersection of the two reflecting surfaces 21 and 22, and the setting A is set on the bisector of the sandwiching angle. In the setting B, the position is set on a line including any one of the reflecting surfaces shifted from the setting A by 45 degrees. In the setting C, the line is shifted by 90 degrees from the setting A.
[0032]
Then, the rotation amount of the rotating shaft 23 was set to 1 degree, and the deviation amount of the position of the emitted light in each setting was calculated. As a result of the calculation, the deviation of the setting A was 0.035 mm, the deviation of the setting B was 0.024 mm, and the deviation of the setting C was 0.0003 mm.
[0033]
That is, the amount of deviation of the outgoing light has a correlation with the position of the rotating shaft 23, and can be greatly obtained when the rotating shaft 23 is on the bisector of the sandwiching angle (setting A), and is shifted by 45 degrees from the setting A. It can be seen that the displacement amount becomes smaller when the distance exceeds the line.
[0034]
Therefore, it is preferable that the rotating shaft 23 be provided on a bisector of a sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces 21 and 22. This allows the displacement of the emitted light to be the largest with respect to the amount of rotation. Arrangement becomes easy, which is advantageous in terms of manufacturing and adjustment.
[0035]
Also, at least the position of the rotating shaft 23 is preferably set inside the sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces 21 and 22 or outside the sandwiching angle and inside the vertex angle of the sandwiching angle. There are many disadvantages, such as the amount of deviation of the emitted light with respect to the rotation amount becomes extremely small, and the arrangement of output ports becomes difficult.
[0036]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the rotating shaft 23 is provided on a bisector of a sandwiching angle formed by the two reflecting surfaces 21 and 22, but is set inside the sandwiching angle.
[0037]
Also in this case, similarly, by moving the optical unit 1 around the rotation axis 23, the directions of the two reflection surfaces 21 and 22 are changed, and the intersection of the sandwiching angles is displaced by a predetermined amount dx in the rotation direction, and the outgoing light sx Can be output to a shift position corresponding to the displacement amount. Therefore, the outgoing light sx is focused on the output port px at the corresponding position in the group of n ports.
[0038]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the driving means 3 is changed, and the motor 30 is linked to the rotating shaft 23 via the gear mechanism 7.
As described above, the configuration of the driving means 3 may be appropriately changed, and the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0039]
FIGS. 5A and 5B show a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the reflection unit 2 of the optical unit 1 is changed, and a right-angle prism 8 is used as the reflection unit forming the optical unit 1.
[0040]
The right-angle prism 8 faces the right-angled portion 80 with the facing surface 89 in the row of the input / output ports px, and the two surfaces sandwiching the right-angled portion 80 are reflection surfaces 81 and 82. Therefore, the incident light taken in from the facing surface 89 is reflected on the two reflecting surfaces 81 and 82 in order and returns parallel, and the outgoing light sx is focused on the output port px at the corresponding position in the group of n ports.
[0041]
With respect to the reflection at the two reflecting surfaces 81 and 82, the setting is made such that the incident angle is within a somewhat large range in the driving range in which the reflecting unit 2 is displaced by adjusting the arrangement of the respective optical systems. This is because the prism is used in a range where the incident angle does not decrease. If the prism can be used in a range where the incident angle does not decrease, the reflection will be total reflection. As described above, since the reflections at the two reflection surfaces 81 and 82 are made to be total reflection, light loss can be reduced.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, in the mechanical optical switch according to the present invention, since the displacement operation of moving the optical unit around the rotation axis is performed, the directions of the two reflecting surfaces are changed, and even if the position of the incident light is unchanged, the emitted light is not changed. Can be shifted by a predetermined shift amount, and the emitted light can be returned to be parallel by setting the angle between the two reflecting surfaces to 90 degrees. Therefore, the input and output ports may be arranged side by side and in parallel on the same side, and light can be reliably collected on the output port at the corresponding position. In addition, rattling and blurring due to the displacement operation are caused by the fitting accuracy of the rotating shaft portion, so that the rattling and blurring can be suppressed to a minimum unlike linear drive in which the stroke is long. As a result, a highly accurate port switching operation with little loss can be performed.
[0043]
Since the input / output ports may be simply arranged side by side, assembly is easy and the configuration can be made compact. The configuration is simple because only one optical section is provided instead of a plurality of sections and the optical section is displaced by driving means. . Therefore, manufacture and adjustment can be easily performed, and there is an advantage in cost.
[0044]
Further, since the port can be switched by the positioning control for moving the optical unit around the axis, the control is simple. Further, by performing the feedback control, it is not necessary to adjust the alignment relationship between the input / output port and the optical unit with high accuracy, and this also facilitates manufacture and adjustment. In addition, since the feedback control is performed, even if the alignment is somewhat rough, a highly accurate port switching operation in which the insertion loss is suppressed can be performed.
[0045]
That is, it is possible to reduce the size by a simple configuration, and to perform a highly accurate port switching operation with a small loss by a simple control.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a side view of a mechanical optical switch according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing the optical unit of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing another example of the optical unit.
FIG. 4 is a side view showing another example of the driving means.
FIGS. 5A and 5B are a plan view and a side view, respectively, showing another example of a reflection section forming an optical section.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical part 2 Reflecting part 3 Driving means 4 Control part 5 Optical fiber 6 Collimator 7 Gear mechanism 8 Right angle prism 10 Mechanical optical switch 11 Main body 21, 22, 81, 82 Reflection surface 23 Rotation axis 30 Motor p0 Input port p1, pn Output port
