JP2004310104A - 光ファイバ相互接続スイッチ用のアライメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバ間の光信号を最適に結合させること。
【解決手段】第１の光ファイバアレイ５３内の光ファイバ４７の端４５からの第１の波長の組の光信号を、第２の光ファイバアレイ５６内の光ファイバ５０の端４６に結合する光相互接続スイッチ２３であり、前記相互接続スイッチは少なくとも１つの第１のミラーアレイ２６を有し、第１のミラーアレイ２６は、１つのアレイ内の１つの光ファイバの端から放出された信号ビームを他のアレイ内の別の光ファイバの端へ向けるように配置された少なくとも１つの個別に制御可能で傾斜可能なミラー３２を備える。また、第１および第２の光ファイバアレイの両方からのファイバの端の画像が一致する重複の程度を示す選択的で半透過的な光学部品７７を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信システム内で所望の光ファイバ間のスイッチ内で信号ビームの方向を決定する個別の傾斜可能ミラーを使用した、光ファイバ相互接続スイッチに関し、より具体的には、このようなスイッチ用のアライメントシステムに関する。

ケーブルおよびその他のワイヤベースの電子通信システムに代わって、光通信システムがますます使用されるようになって来ている。これは、データが光ファイバを介して送信される光速、異なる波長の光を使用してデータをパラレルに送信する機能、各光ファイバに沿って両方向で同時にデータを送信する機能、および、光通信システムを構築するために必要な光学部品をさらに小型化してコストを下げることに直接関係している。

光通信システムでは典型的には、光によって送信されるデータを１つの光ファイバの端から別の光ファイバの端へ切り替えることが必要であり、このため、光路を機械的に切り替えることが必要である。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）ミラーに基づいた光スイッチの小型化により、光通信システムはより経済的に建設でき、使用における信頼性も高まった。このようなＭＥＭＳミラーは典型的には、光相互接続スイッチの一部として２次元の傾斜可能ミラーのアレイとして構成されている。このミラーは、１つの光ファイバの放射側端からの光を別の光ファイバのターゲット端へ向けるものである。光ファイバの各端は、同時に放射側端にもターゲット端にもなることができる。傾斜可能ミラーは、個別の「Ｘ」軸および「Ｙ」軸周囲を同時に回転することができ、各傾斜可能ミラーは、基板の上に接着された複数の柔軟なサスペンションアームによって基部または基板の上に個別に吊り下げられている。信号ビームは、光ファイバ間を自由空間光送信を使用して移動し、多くの構成および大きさの光相互接続スイッチとシステムを可能にしている。傾斜可能ミラーは、コントローラを介して傾斜可能ミラーと基板との間に誘起される静電的、または、電磁気的、圧電的、熱的な作動力によって傾斜するようになっている。ＭＥＭＳミラーアレイは、１０００×１０００のオーダの個別のミラーを有し、典型的な大きさは直径または対角線が約３００ｕｍから約１０００ｕｍの範囲である。傾斜可能ミラーは円、楕円、多角形、長方形のいずれかの形状であり、平面である場合もありカーブしている場合もあるが、構成が容易なので平面型の方が典型的である。信号ビームは典型的には円形ビームである。オプションであるが、典型的にはそれぞれ円形の平行化小型レンズが光ファイバの端に近接して配置され、信号ビームが放射側端から出てターゲット端に入るときに信号ビームの焦点を合わせるようになっている。

光通信システムに使用される他の構成要素には、異なる波長を有する光信号ビームを多重化しかつ逆多重化するビームコンバイナとビームスプリッタが含まれている。このようなビームコンバイナおよびビームスプリッタは典型的には、信号ビームの経路に対して所定の角度で配置されたダイクロイックミラーが使用されている。ダイクロイックミラーは知られた方法で機能し、あらかじめ選択された波長の光の一部または全部を反射し、残りの波長を透過するか、または、あらかじめ選択された波長の光を透過し、残りの波長を反射するようになっている。したがって、あらかじめ選択された波長の光または他の波長の光は、実質的にまっすぐな経路でダイクロイックミラーを通過し、他の波長の一部または全部は光ビームの入射角に対して既定の角度で反射されることになる。

種々の技術で使用される別の構成要素は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。この電荷結合素子カメラは、たとえば平らな直線アレイなどにグループ化された多数の感光検出器を備えている。各検出器は、感光性の前面と１対の電気出力とを備えており、既定の範囲の波長の光が感光性の前面上で光ると、１対の電気出力を介して電子が放出されるようになっている。ＣＣＤカメラの検出器の出力は、処理ユニットに入力され、必要に応じて分析されている。ＣＣＤカメラは光の位置、強度、波長を電子的に分析する電気信号として記録する必要があるような、種々の目的のために使用されている。

本発明によれば、１つのアレイまたはグループ内の光ファイバから、第２のアレイまたはグループ内のそれぞれの光ファイバに信号を正確に結合するために、光ファイバ相互接続スイッチ用の閉ループアライメントシステムが使用されている。光ファイバアレイは、相互接続システムの要件によって求められるか、またはその要件が許容する任意の現実的な距離だけ間隔を開けてもよい。可視光のプローブまたはアライメント光ビームは、第１のビームスプリッタを通過し、信号放出側光ファイバまたは信号受信側光ファイバの端上に重ねられるようになっている。この光ビームを使用すると、信号放出側光ファイバの端の画像は、相互接続スイッチの傾斜可能ミラーアレイ（ＭＥＭＳ）の使用を介して多数の光ビームとしてそれぞれの信号受信側ファイバの端上に反射され、これによって、互いに離れた光ファイバ間で完全に信号を送信するか結合することが可能となっている。各アレイ内のファイバは、信号送信側であってもよいし信号受信側であってもよく、また、両方の機能を同時に果たしてもよい。好ましくは、ダイクロイックミラーをビームスプリッタとして使用し、可視光のアライメントビームの一部を反射し一部を通過させ、可視光のアライメントビームとは異なる波長を有する信号ビームを実質的に全部通過させている。プローブビームソースに相対する相互接続スイッチ側にある検出器を使用して、ビームアライメントを決定している。

プローブビームを受信するために使用される検出器は、該検出器に衝突する光ビームを検出する複数のセンサのアレイであり、検出器アレイは相互接続スイッチ内の第２のビームスプリッタに隣接して配置されている。アライメントビームと信号ビームを組み合わせたプローブビームの一部は第２のビームスプリッタを通過し、第２の光ファイバアレイの光ファイバの端で反射して、第１の光ファイバアレイの光ファイバの端の画像を第２の光ファイバアレイの光ファイバの端の画像上に重ねて形成している。組み合わされたプローブビーム画像を搬送するアライメントビームは第２のビームスプリッタに戻り、このビームの一部は第２のビームスプリッタから、組み合わされた画像として検出器アレイ上に反射している。

フィードバック制御システムは、検出器アレイの感光センサからの出力信号を受信するようになっている。フィードバック制御システムは、組み合わされた画像の位置、大きさおよび形状を、組み合わされた画像について許容可能な相対的な位置、大きさおよび形状の記憶された許容可能範囲と比較している。フィードバック制御システムは、訂正フィードバック信号をミラー位置決定信号として生成し、ミラードライバに送信し、組み合わされた画像の実際の位置、大きさおよび形状と、画像の許容可能な位置、大きさおよび形状の望ましい許容可能範囲との間に偏差があればその偏差を訂正し、各ミラーアレイの傾斜可能ミラーの方向を正しくしている。画像が一致するように正しくそろうと、信号は光アレイ内のそれぞれのファイバの間で完全に結合されることになる。

また、本発明は、上記の構造を使用した、光ファイバ相互接続スイッチ内で閉ループフィードバックを提供する方法も含んでいる。

本発明の目的、特徴、利点は、付随する図面と共に次の詳細な説明を読むとより明確に理解されるであろう。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による例としての閉ループアライメントシステムの概略図が示されている。システムは全体的に２０で示され、光ファイバ相互接続スイッチ２３と共に機能している。

知られた相互接続スイッチ２３の基本的な構造は、第１の二次元ＭＥＭＳミラーアレイ２６と第２の二次元ＭＥＭＳミラーアレイ２９を備え、これらは各々、基板３８，４１にそれぞれ旋回可能に装着され、個別に傾斜可能な複数のミラー３２，３５を有している。ミラー３２，３５は、第１の二次元光ファイバアレイ５３と第２の二次元光ファイバアレイ５６のそれぞれの個別の光ファイバ４７，５０のうち選択された光ファイバの端４５，４６を介して放出された、光の信号ビーム４４（簡単に示すために１つの信号ビーム４４だけを示す）によって表された複数の光ビームを、それぞれ相対する光ファイバアレイ５６，５３のうち所望の光ファイバ５０，４７に向けるために使用されている。光通信に使用される典型的な波長範囲は約１２５０ｎｍから１６５０ｎｍであり、好ましくは、約１５００ｎｍの赤外線の範囲である。それぞれ個別の光ファイバ４７，５０に対応する個別の平行化小型レンズ６５，６８をそれぞれ備える、第１の小型レンズアレイ５９と第２の小型レンズアレイ６２を使用して、ファイバ端４５，４６から出た信号ビーム４４の焦点を、それぞれの光ファイバ４７，５０に合わせることができる。動作ミラー３２，３５、第１の光ファイバ４７および第２の光ファイバ５０、小型レンズ６５，６８の数は等しいことに注意されたい。このシステムでは、小型レンズ６５，６８はオプションである。固定ミラー７１は、光ファイバアレイ５３，５６の間で相対するミラー３２，３５の間に配置されている。上述の相互接続スイッチ２３は典型的には温度に対して調整されているが、光ファイバ４７，５０に対するミラーアレイ２６，２９の配置の精度に関するフィードバックを提供するなどによって、スイッチ２３の動作を調節する方法はない。

図１に示されるように、本発明の一実施形態の閉ループアライメントシステム２０は、ファイバ４７，５０の端からの信号ビームを、相対する光ファイバアレイ内のファイバの端にそろえるために使用されている。本発明のアライメントシステムは、可視波長のアライメントビームを信号ビームに直接注入し、可視波長の組み合わされたファイバ端の画像を検出して、光ファイバアレイ間の信号のアライメントの程度を決定している。このアライメントシステムの構成は、信号ビームと一致することによって、このような相互接続スイッチ内で発生する可能性のある時間と温度のドリフトを補償するようにしている。

図１のアライメントシステムは、選択的に半透過的な第１および第２の光学部品またはビームスプリッタ７４，７７を備えており、これらはそれぞれ、第１の光ファイバアレイ５３と第１のミラーアレイ２６との間、および、第２の光ファイバアレイ５６と第２のミラーアレイ２９との間に配置されている。ビームスプリッタは、好ましくはダイクロイックミラーであるが、たとえば回折格子などの等価の機能を有する素子も使用可能である。光源７５は、少なくとも５０ｎｍだけ信号波長とは異なる波長を有するプローブビームまたはアライメントビーム７６を放出している。ビーム７６の波長の範囲は約４００ｎｍから約９００ｎｍであり、現実的には、好ましくは約８００ｎｍである。波長差があるので、この可視光ビームと信号ビーム４４が一致しても、両者の間で干渉は起きない。光ビーム７６は、第１のダイクロイックミラー７４と交差するかここに衝突し、このアライメントビームの少なくとも一部がファイバ端４５上に反射している。ファイバ４７の端の画像は複数の光ビーム７８を形成し、光ビーム７８はミラー７４に反射して戻り一部はミラー７４を通過するようになっている。これらのアライメント光ビームは信号ビーム４４と一致している。信号ビーム４４はファイバ４７の外部から発し、ファイバ４７を通過し、全般的にミラー７４を介して妨げられない。アライメントシステムの出射側にあるダイクロイックミラー７７も上記と同様な方法で機能している。

ダイクロイックミラー７４，７７は、既定の波長の光（たとえば信号ビーム４４）が大幅に吸収または反射されることなく実質的に通過するような、知られた積層スキーマ（図示せず）で設計されている。しかし、たとえば約４５度などの入射角のアライメントビーム７６などの他の波長の光の約５０パーセントは、相補的な４５度の角度で反射され（９０度が含まれる角度）、残りの５０パーセントは通過するようになっている。したがって、第１のダイクロイックミラー７４は、アライメントビーム７６の５０パーセントを通過させ、この５０パーセントは失われ、５０パーセントが光ファイバ４７に反射されるように機能している。アライメントビーム７８は光ファイバ４７の端４５で反射し、この画像として第１のダイクロイックミラー７４までこの経路を再びたどり、ここでも再び５０パーセントが失われ（反射して光源７５に戻る）、５０パーセントが通過してミラーアレイ２６に達することになる。アライメントビーム７８は、処理制御システム９２で制御された所望の角度で、傾斜可能ミラー３２、固定ミラー７１、第２のミラーアレイ２９の傾斜可能ミラー３５からそれぞれ反射され、第２のダイクロイックミラー７７に達している。第２のミラーアレイ２９も処理制御システム９２によって制御されている。第２のダイクロイックミラー７７は、アライメントビーム７８の５０パーセントを反射させ、この５０パーセントは失われ、５０パーセントを通過させて光ファイバ５０に到達させている。アライメントビーム７８は光ファイバ５０の端４６から反射して、光ファイバ４７，５０の端４５，４６の組み合わされた画像として経路を再びたどり、第２のダイクロイックミラー７７に到達し、ここで５０パーセントが通過し、この５０パーセントは失われ、５０パーセントがビーム７９として組み合わされた画像１０１として検出器アレイ８３上に反射されるようになっている。信号ビーム４４は、光ファイバアレイ５３から５６、また光ファイバアレイ５６から５３の両方で移動し、光ファイバのすべてで両方向中に同時に移動することに注意されたい。これは、信号ビーム４４の移動方向にかかわらず、アライメントシステム２０がミラーアレイ２６，２９の傾斜可能ミラー３２，３５の位置を同じように決定するためである。アライメントの目的は、ファイバ４７，５０の端４５，４６の画像をほとんど完全に重ねて、ファイバ間の光信号を最適に結合させることである。

図２および図３を参照すると、検出器アレイ８３は比較的安価なシリコン検出器のアレイを備えていてもよい。１つの例は、たとえば３０００×３０００または５０００×５０００のアレイなどの複数の個別の感光検出器またはセンサ１１９を有する、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。個別の各感光センサ１１９の出力信号（ＯＳ）は、処理制御システム９２に入力されるようになっている。処理制御システム９２はフィードバックコントローラ１２２を備え、フィードバックコントローラ１２２は、各々が１つの光ファイバ４７の端４５の画像１２３と１つの光ファイバ５０の端４６の画像１２４を有する組み合わされた画像１０１の相対的な位置、大きさおよび形状を、画像メモリ１２８に記憶された組み合わされた画像（ＣＩ）の許容可能な相対的な位置、大きさおよび形状と比較している。画像１０１が許容可能な位置、大きさ、または形状から外れている場合、フィードバックコントローラ１２２はミラー位置訂正情報を生成し、適切なフィードバック信号（ＦＳ）がミラードライバ１３１に送信されるようになっている。ミラードライバ１３１は、フィードバック信号ＦＳと、マスタスイッチングコントローラ１３４からミラードライバ１３１に通信された新しく到着した光スイッチング情報（ＯＳＩ）を統合するものである。適切に訂正されたドライブ信号（ＣＤＳ）は、ミラードライバ１３１から第１または第２のミラーアレイ２６，２９に送信されるか、またはこの両方に送信され、フィードバック信号ＦＳに基づいてそれぞれ個別に傾斜可能なミラー３２，３５の位置を正しく訂正している。

図４を参照すると、第２の光ファイバ相互接続スイッチ１４６と共に機能する本発明による閉ループアライメントシステム２２０の概略図が示されている。

相互接続スイッチ１４６はミラーアレイ２６，２９を備えているが、光ファイバアレイ５３，５６の間にミラー３２，３５に相対して配置された固定ミラー７１がないことに注意されたい。このスイッチの実施形態では、それぞれのミラーアレイ２６，２９が約４５度の角度で内側に傾いており、それぞれのミラー３２，３５からそれぞれの光ファイバ４７，５０を介して放射された信号ビーム４４を、それぞれ互いに対して直接反射させ、また、それぞれ相対する光ファイバアレイ５３，５６の所望の光ファイバ４７，５０に直接反射させている。それぞれのオプションの第１と第２の小型レンズ５９，６２は、個別に平行化した小型レンズ６５，６８を有し、前の実施形態と同様な方法で機能している。

閉ループアライメントシステム２２０は、ダイクロイックミラー７４，７７を備えている。ダイクロイックミラー７４，７７は、それぞれ、第１の光ファイバアレイ５３と第１のミラーアレイ２６との間、および、第２の光ファイバアレイ５６と第２のミラーアレイ２９との間に配置されている。光源７５は可視波長のアライメントビーム７６を放出し、このビームは図１の実施形態に関して説明したように第１のダイクロイックミラーに衝突することになる。中間の固定ミラー７１を除いては、図４の実施形態は図１から図３の実施形態と同様に作動している。アライメントビーム７８を使用して、波長干渉なくそれぞれの信号ビーム４４をそろえている。

図５を参照すると、第３の光ファイバ相互接続スイッチ１４９と共に機能する、閉ループアライメントシステム３２０の概略図が示されている。

以前に説明した実施形態と同様に、相互接続スイッチ１４９は、それぞれ傾斜可能ミラー３２と３５を伴うミラーアレイ２６，２９を備えている。ミラー３２，３５を使用して、それぞれの光ファイバアレイ５３，５６の光ファイバ４７，５０を介して放出された信号ビーム４４は、相対する光ファイバアレイ５３，５６の所望の光ファイバ４７，５０へ向けられている。小型レンズアレイ５９，６２は、以前に説明した実施形態と同じように機能している。図５の実施形態では、図４の同じ要素とは異なる構成になっているが、機能は同様である。

図６を参照すると、第４の光ファイバ相互接続スイッチ１５２と共に機能する、閉ループアライメントシステム４２０の概略図が示されている。

相互接続スイッチ１５２は、傾斜可能ミラー３２を有するミラーアレイ２６を備えているが、第２の傾斜可能ミラーアレイ２９を備えていないという点で、以前に説明した実施形態とは異なっている。これはより基本的な相互接続スイッチの実施形態である。ミラー３２を使用して光ファイバアレイ５３，５６の光ファイバ４７，５０を介して放出された信号ビーム４４が、相対する光ファイバアレイ５３，５６の所望の光ファイバ４７，５０に向けられるようになっている。それぞれのオプションの第１および第２の小型レンズアレイ５９，６２は、個別に平行化した小型レンズ６５，６８を有し、以前に説明した実施形態と同じように機能している。この実施形態は、本発明のアライメントシステムが単一のミラーアレイを有する光相互接続スイッチで機能できることを示している点に注意されたい。また、構成要素の相対的な角度はきわめて融通性があり、必要なのは信号ビームを１つのファイバアレイから別のファイバアレイに向けることだけであることも示している。アライメント装置は、任意の相互接続スイッチ構成と一致するように構成することが可能である。

この閉ループアライメントシステム４２０の実施形態はダイクロイックミラー７４と７７を備えており、これらはそれぞれ、第１の光ファイバアレイ５３とミラーアレイ２６との間、および、第２の光ファイバアレイ５６とミラーアレイ２６との間に配置されている。光源７５は、以前と同様にアライメントビーム７６を放射し、アライメントビーム７６は第１のダイクロイックミラー７４に衝突することになる。光検出器アレイ８３は第２のダイクロイックミラー７７に隣接して固定され、ここから反射された光を受け取るようになっている。以前と同様に、それぞれの光ファイバの端４５，４６の光画像がそろい、アレイ８３の検出器１１９で検出されると、光ファイバ４７，５０の間の信号ビームがそろうことになる。

図７を参照すると、第５の光ファイバ相互接続スイッチ１６１と共に機能する、閉ループアライメントシステム５２０の概略図が示されている。

相互接続スイッチ１６１はミラーアレイ２６とミラーアレイ１６４を備え、ミラーアレイ１６４は基板１６７上に旋回可能に装着された単一のミラー素子３５を備えている。ミラー３２，３５を使用して、光ファイバアレイ５３の光ファイバ４７と、単一の第２の光ファイバ５０を含む光ファイバアレイ５６を介して放出された信号ビーム４４が、それぞれ相対する光ファイバアレイ５６および単一の光ファイバ５０の所望の光ファイバ４７，５０に向けられるようになっている。それぞれのオプションの小型レンズアレイ５９，６２は、以前に説明した実施形態と同じように機能している。

閉ループアライメントシステム５２０は、ダイクロイックミラー７４，７７を備え、これらはそれぞれ、第１の光ファイバアレイ５３と第１のミラーアレイ２６との間、および、第２の光ファイバアレイ５６（光ファイバ５０）と第２のミラーアレイ１６４（ミラー３５）との間に配置されている。光源７５は可視光のアライメントビーム７６を放出し、アライメントビーム７６は第１のダイクロイックミラー７４に衝突することになる。光検出器アレイ８３は第２のダイクロイックミラー７７上に隣接して固定され、ここから反射された光を受け取るようになっている。光アライメントシステムは、相互接続スイッチの他の実施形態に対して以前に説明した方法と同じ方法で動作することになる。主な違いは、１つの光ファイバアレイは複数のファイバからなり、他のアレイは単一のファイバであるということである。

この実施形態では、光ファイバアレイ５３からのすべての信号ビームが単一のファイバ５０とそろうことになる。この光スイッチの１つの目的は、異なる光ファイバ４７からの異なる波長の信号の選択可能なサブセットを、単一のファイバ５０内に多重化することである。

相互接続スイッチは、光信号が単一の光ファイバを介して入り、多数のファイバのアレイを介して多数の信号として分散し、デマルチプレクサとして機能できることを理解されたい。必要に応じて、アライメントビーム光源と検出器アレイの相対的な位置を適切に変更することができる。

本発明のアライメントシステムは光ファイバ相互接続スイッチに対して外部であり、任意の光ファイバ相互接続スイッチに適応することができ、任意の現実的な角度の組み合わせに対応できることが理解されるであろう。本発明のアライメントシステムを、隣接するアレイに束ねられた入射光ファイバと出射光ファイバを有する相互接続スイッチで使用することさえも可能である。ファイバの端はすべて同じ方向に向けてもよいし、または、ファイバがすべて平行で入射ファイバと出射ファイバの結合端が１８０°離れるような方向であってもよい。

現実的な例を提供するため、プローブビームまたはアライメントビームの光源７５は、いくつかの異なるタイプのうち任意のタイプであってよい。これは特に、アークランプ、レーザダイオード、ＬＥＤ、白熱灯であってもよい。望ましくない波長がある場合、光源の出力でフィルタを使用することもできる。ビーム７６は好ましくは平行化されている。ビーム７６は、コヒーレント光ビームであってもよいが、これは必ずしも必要というわけではない。

プローブビームの波長は、検出器８３の最も効率的な検出波長と一致させるべきである。シリコンセンサは効果的で安価であり、約８００ｎｍの光ビームを容易に検出できるので、シリコンセンサが好ましい。実際には、プローブビームは可視光から近赤外線までの波長の範囲であると想定されている。

ビームスプリッタによるアライメントビーム内の損失があるので、元のビームの強度のうち約６％しか検出器８３に届かない。アライメントの目的を達成するために十分な光がある限り、これは問題ではない。ビームスプリッタの構成のおかげで、ビームスプリッタは強度を名目的に損失するかまたはわずかに損失するだけで信号ビームを通過させることが可能である。

上記に示し説明した実施形態のうち任意の実施形態またはすべての実施形態で、処理制御システム９２は、特にマイクロコンピュータまたはＰＣなどの任意の適切な装置であってよい。必要なのは上記の機能を行えるということだけであり、本発明のために特定の装置または要素は必要ではない。

このように本発明を実行する最良の態様と想定される実施形態に関して本発明を図示し説明したが、現実には、本明細書に開示され付随する請求項およびその等価物に包含された本発明のより広い概念から離れることなく、本発明を異なる実施形態に適応するに際して種々の変更が可能であることを理解されたい。

本発明の一実施形態による閉ループアライメントシステムを第１の光ファイバ相互接続スイッチの一部として示す概略図である。 図１のシステムの検出器アレイ上の組み合わされた画像を拡大スケールで示す概略図である。 図１のシステムの例としての電子部品を示す概略図である。 本発明による閉ループアライメントシステムの第２の実施形態であって、アライメントシステムが第２の光ファイバ相互接続スイッチの実施形態と共に機能している状態を示す概略図である。 本発明による閉ループアライメントシステムの第３の実施形態であって、第３の光ファイバ相互接続スイッチ実施形態の一部として示す概略図である。 本発明による閉ループアライメントシステムの第４の実施形態であって、アライメントシステムが第４の光ファイバ相互接続スイッチの実施形態と共に機能している状態を示す概略図である。 本発明による閉ループアライメントシステムの第５の実施形態であって、第５の光ファイバ相互接続スイッチの実施形態の一部として示す概略図である。

符号の説明

２３，１４６，１４９，１５２，１６１ 光相互接続スイッチ
２６ ミラーアレイ
３２ ミラー
４７，５０ 光ファイバ
５３，５６ 光ファイバアレイ
７４，７７ 半透過的な光学部品
７５ アライメント光ビームの光源
８３ 検出器アレイ

Claims (16)

1. 第１の光ファイバアレイ内の光ファイバの端からの第１の波長の組の光信号を、第２の光ファイバアレイ内の光ファイバの端に結合する光相互接続スイッチであり、前記相互接続スイッチは少なくとも１つの第１のミラーアレイを有し、前記少なくとも１つの第１のミラーアレイは、１つのアレイ内の１つの光ファイバの端から放出された信号ビームを他のアレイ内の別の光ファイバの端へ向けるように配置された少なくとも１つの個別に制御可能で傾斜可能なミラーを備えている光相互接続スイッチ内のアライメントシステムであって、
   前記第１の波長の組とは異なる第２の波長を有するアライメント光ビームの光源と、
   出力信号を有する検出器アレイと、
   前記アライメント光ビームを前記信号ビームに注入するように構成され配置された、第１の選択的に半透過的な光学部品と、
   前記第２の光ファイバアレイの端に重ねられた前記第１の光ファイバアレイ内のファイバの端の組み合わされた画像を前記検出器アレイの上に反射するように構成され配置された、第２の選択的で半透過的な光学部品であって、前記検出器アレイの出力信号は、前記第１および第２の光ファイバアレイの両方からのファイバの端の画像が一致する重複の程度を示す第２の選択的で半透過的な光学部品と、
   を備えているアライメントシステム。
2. 前記少なくとも１つの第１のミラーアレイ内のミラー制御に結合された処理制御システムをさらに備え、前記処理制御システムは、前記検出器アレイからの出力信号に応答して、前記少なくとも１つの第１のミラーアレイ内のミラーを個別に動かして画像の一致を維持し、これによって前記第１および第２の光ファイバアレイ内のそれぞれのファイバの間の信号のアライメントを維持する信号を提供していることを特徴とする、請求項１に記載のアライメントシステム。
3. 前記第１および第２の選択的で半透過的な光学部品は、ダイクロイックミラーおよび回折格子からなるグループから選択されていることを特徴とする、請求項１に記載のアライメントシステム。
4. 前記検出器アレイは複数のシリコン検出器要素を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のアライメントシステム。
5. 前記選択的で半透過的な光学部品は、第１の組の波長に対しては透過的であり、第２の波長に対しては半透過的であることを特徴とする、請求項１に記載のアライメントシステム。
6. 前記検出器アレイは複数の検出器要素を有する電荷結合素子を備え、前記複数の検出器要素の各々は前記処理制御システムに結合される出力信号を有し、前記処理制御システムは、
   組み合わされた画像に関して許容可能な相対的な位置、大きさおよび形状を記憶するための画像メモリと、
   前記組み合わされた画像の相対的な位置、大きさおよび形状を、前記画像メモリ内の許容可能な組み合わされた画像と比較するものであって、出力制御信号を有するフィードバックコントローラと、
   前記フィードバックコントローラからの制御信号に従って、前記少なくとも１つの第１のミラーアレイ内のミラーの位置を個別に決定するミラードライバと、
   を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のアライメントシステム。
7. 光ファイバ相互接続スイッチ内の第１および第２の光ファイバアレイ内のファイバの端の間で光信号ビームをそろえる方法であって、前記光信号は第１の組の波長の信号であり、前記スイッチは少なくとも第１のミラーアレイを有し、前記少なくとも１つの第１のミラーアレイは、１つの光ファイバアレイ内の１つの光ファイバの端から放出された信号ビームを別の光ファイバアレイ内の別の光ファイバの端に向けるように配置された少なくとも１つの個別に制御可能で傾斜可能なミラーを備え、
   前記第１の波長の組とは異なる第２の波長を有するアライメント光ビームを前記信号ビームに注入することと、
   前記第１および第２の光ファイバアレイ内の光ファイバの端のアライメント光ビームで組み合わされた画像を生成することと、
   前記第１および第２の光ファイバアレイ内のファイバの端の組み合わされた画像を検出器アレイに反射させることと、
   前記検出器アレイから出力信号を提供することであって、前記出力信号は、前記第１および第２の光ファイバアレイの両方からのファイバの端の画像の一致が重複する程度を示していることと、
   を含んでいる方法。
8. 前記検出器アレイからの出力信号を、前記組み合わされた画像に関して許容可能な相対的な位置、大きさおよび形状に対応する記憶された信号と比較することをさらに含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１の光ファイバアレイの光ファイバの端の画像の位置、大きさおよび形状が、前記第２の光ファイバアレイ内の光ファイバの端の画像と実質的に一致するように、前記第１のミラーアレイ内の前記制御可能で傾斜可能なミラーを調節することをさらに含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 可視光の光源および第１の選択的で半透過的な光学要素を使用して、前記アライメントビームを前記相互接続スイッチに注入することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
11. 第２の選択的で半透過的な光学要素を使用して、前記第１および第２の光ファイバアレイからのファイバの端の組み合わされた画像を前記検出器アレイに反射させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記選択的で半透過的な光学要素は第１の波長の組に対しては透過的であり、第２の波長に対しては半透過的であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 第１の光ファイバアレイ内の光ファイバの端からの第１の波長の組の光信号を、第２の光ファイバアレイ内の光ファイバの端に結合する光ファイバ相互接続スイッチであり、前記相互接続スイッチは少なくとも１つの第１のミラーアレイを有し、前記少なくとも１つの第１のミラーアレイは、１つの光ファイバアレイ内の１つの光ファイバの端から放出された信号ビームを他の光ファイバアレイ内の別の光ファイバの端へ向けるように配置された少なくとも１つの個別に制御可能で傾斜可能なミラーを備えている光ファイバ相互接続スイッチ内の閉ループアライメントシステムであって、
    前記第１の波長の組とは異なる第２の波長を有するアライメント光ビームの光源と、
    出力信号を有する検出器アレイと、
    前記アライメントビームを前記信号ビームに注入する手段と、
    前記第１および第２の光ファイバアレイの光ファイバの端の反射された画像の組み合わせを前記検出器アレイに向ける手段であって、前記検出器アレイの出力信号は、前記第１および第２の光ファイバアレイの両方からのファイバの端の画像の相対的なアライメントを示す手段と、
    を備えている閉ループアライメントシステム。
14. 前記検出器アレイから出力信号を受信する処理制御手段をさらに備え、前記処理制御手段は少なくとも第１のミラーアレイ内のミラー制御に結合され、前記少なくとも第１のミラーアレイ内の傾斜可能なミラーのうち個別のミラーを動かして前記第１の光ファイバアレイ内の光ファイバの端の画像の一致を維持する信号を提供していることを特徴とする、請求項１３に記載のアライメントシステム。
15. 前記注入および方向決定の手段は、選択的で半透過性の光学部品を備えていることを特徴とする、請求項１３に記載のアライメントシステム。
16. 前記検出器手段は、電荷結合素子カメラを備えていることを特徴とする、請求項１または１３に記載のアライメントシステム。

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