JP2005338360A - 光スイッチおよび光スイッチシステム - Google Patents

Abstract

【課題】防爆性を有し、コア径の太い光ファイバが不要で、スイッチ動作を安定化できる光スイッチおよび光スイッチシステムを提供する。
【解決手段】コアとクラッドを有する光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）を有し、この光ファイバは、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部ＳＰを有しており、入射端に光Ｌinが入射され、出射端からセンサ部を通過した光Ｌoutを出射する構成となっており、センサ部を中心として所定の曲率（Ｒoff）で曲線を描くように配置されており、動作状況に応じて光ファイバの曲率をＲonに変動させるスイッチ部材（１４、１５、１６）を有する構成とする。これに発光素子、受光素子、電子回路部などを一体化したモジュールなどと組み合わせて光スイッチシステムとする。
【選択図】図１

Description

本発明は光スイッチおよび光スイッチシステムに関し、特に、光ファイバセンサを用いた光スイッチおよび光スイッチシステムに関するものである。

防爆領域などでは、スイッチの切り替え時に火花を発生させる虞のある電気接点を有するタイプのスイッチを用いることができないため、例えば光を用いてｏｎ／ｏｆｆを制御する光スイッチなどが用いられている。
光スイッチを用いてｏｎ／ｏｆｆを動作させる構成においては、例えば、発光素子からの光を光ファイバなどで防爆領域に導き、防爆領域に設けられた光スイッチを通過させ、光スイッチから戻ってくる出力光を光ファイバなどで防爆領域外へと導いて受光素子で受光し、例えば受光した光量に応じてｏｎ／ｏｆｆを判断する。

上記の光スイッチとしては、例えば２本の光ファイバの端面同士を向かい合わせて両光ファイバ間に光を伝送させる構成において、端面同士を十分に合わせて２本の光ファイバ間に伝送する光の端面における損失を小さくした状態と、端面同士をずらして上記の損失を大きくした状態とを、スイッチ部材の機械的な動作により制御する構成が知られている。この構成では、光スイッチの動作状況に応じて２本の光ファイバを通過する光の量が制御される。

しかし、上記の構成の光スイッチにおいては、スイッチ動作を実現するためには、例えばコア径を１ｍｍ程度にまで太くした光ファイバが必要であり、さらにスイッチ動作が安定しないなどの欠点を有していた。

一方、光ファイバを用いた光ファイバセンサに関して、いわゆるヘテロコア部をセンサとして用いる構成が特許文献１および特許文献２に記載されている。
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の光ファイバセンサは、このままではスイッチ動作をさせることができない。
国際公開９７／４８９９４号パンフレット 特開２００３−２１４９０６号公報

解決しようとする問題点は、防爆性を有する光スイッチにおいて、コア径の太い光ファイバが必要であり、しかもスイッチ動作を安定化させることが困難であったという点である。

本発明の光スイッチは、コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置された光ファイバと、動作状況に応じて前記光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材とを有し、前記光ファイバは、入射端に光が入射され、出射端から前記センサ部を通過した光を出射する。

上記の本発明の光スイッチは、コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備える光ファイバを有する。この光ファイバは、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有しており、入射端に光が入射され、出射端からセンサ部を通過した光を出射する構成となっている。また、センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置されており、さらに、動作状況に応じて光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材を有する。

上記の本発明の光スイッチは、好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であり、前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である。
または好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である。
または好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのクラッドが除去された構成である。

上記の本発明の光スイッチは、好適には、前記スイッチ部材は、前記所定の曲率とは異なる曲率の側面を有する円盤状部材と、前記円盤状部材の前記側面を前記光ファイバのセンサ部に押圧または離間するように移動可能な押圧部材とを有し、前記押圧部材が押圧されることにより、前記光ファイバのセンサ部から離間していた前記円盤状部材が前記光ファイバのセンサ部に押圧されて前記光ファイバの描く曲線の曲率が前記円盤状部材の前記側面に沿って変動する構成となっている。

また、本発明の光スイッチシステムは、コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置された光ファイバと、動作状況に応じて前記光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材とを有する光スイッチと、前記光ファイバの入射端に入射する光を発光する発光素子と、前記光ファイバの出射端から出射する光を受光し、光信号を生成する受光素子と、前記光信号に応じて制御信号を出力する電子回路部とを有する。

上記の発明の光スイッチシステムは、コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備える光ファイバを有する光スイッチと、光スイッチを構成する光ファイバの入射端に入射する光を発光する発光素子と、光ファイバの出射端から出射する光を受光し、光信号を生成する受光素子と、光信号に応じて制御信号を出力する電子回路部とを有する構成となっている。
上記の光スイッチは、光ファイバの中途部に、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置されており、さらに、動作状況に応じて光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材を有する。

上記の発明の光スイッチシステムは、好適には、前記電子回路部は、前記光信号に対する閾値を設定し、前記閾値と前記光信号を比較する閾値設定比較部を有する。
さらに好適には、前記閾値設定比較部は、前記光ファイバが前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置されたときに前記受光素子で生成される第１の光信号と、前記スイッチ部材の動作により前記光ファイバの描く曲線の曲率が変動したときに前記受光素子で生成される第２の光信号とから、前記第１および第２の光信号の間の値を選択して前記閾値として設定する。
またさらに好適には、前記電子回路部は、前記閾値設定比較部の比較結果に応じてスイッチオンの制御信号またはスイッチオフの制御信号を出力する制御部を有する。

上記の発明の光スイッチシステムは、好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であり、前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である。
または好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である。
または好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのクラッドが除去された構成である。

上記の本発明の光スイッチシステムは、好適には、前記スイッチ部材は、前記所定の曲率とは異なる曲率の側面を有する円盤状部材と、前記円盤状部材の前記側面を前記光ファイバのセンサ部に押圧または離間するように移動可能な押圧部材とを有し、前記押圧部材が押圧されることにより、前記光ファイバのセンサ部から離間していた前記円盤状部材が前記光ファイバのセンサ部に押圧されて前記光ファイバの描く曲線の曲率が前記円盤状部材の前記側面に沿って変動する構成となっている。

本発明の光スイッチは、電気接点を用いていないので防爆性を有しており、光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部などの伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を用いた構成であることから、コア径の太い光ファイバが不要で安定したスイッチ動作を実現することができる。

また、本発明の光スイッチシステムは、電気接点を用いていないので防爆性を有しており、光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部などの伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を用いた構成であることから、コア径の太い光ファイバが不要で安定したスイッチ動作を実現できる光スイッチシステムである。

以下に、本発明の光スイッチおよび光スイッチシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

第１実施形態
図１（ａ）は本実施形態に係る光スイッチの構成を示す模式図である。
光スイッチＰＳは、コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備える光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）を有する。
この光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）は、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部ＳＰを有しており、入射側の光ファイバ２０ａ入射端に、例えば発光ダイオードなどの発光素子から出射された光Ｌinが入射され、出射側の光ファイバ２０ｂ出射端からセンサ部ＳＰを通過した光Ｌoutを出射する構成となっている。出射光Ｌoutは、例えばフォトダイオードなどの受光素子で受光される。
光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）としては、例えばコア径９μｍ程度のシングルモードファイバ、あるいは例えばコア径５０μｍ程度のマルチモードファイバなどを用いることができる。
光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）は筐体１１中に導かれ、固定点（１２ａ，１２ｂ）で固定され、ガイド（１３ａ，１３ｂ）でガイドされて配置されている。

また、図１（ｂ）および（ｃ）は光スイッチを構成する光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のセンサ部ＳＰを中心とした配置を示す模式図である。
光スイッチＰＳは、動作状況に応じて光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材を有しており、例えば、スイッチ部材が光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）に非接触となることで、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）自体の剛性により、図１（ｃ）に示すようなセンサ部ＳＰを中心として所定の曲率（例えばＲoff）で曲線を描くように配置される。また、スイッチ部材が光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）に接触することで、スイッチ部材の押圧により、図１（ｂ）に示すような所定の曲率（Ｒoff）と異なる曲率（Ｒon）で曲線を描く配置となる。

スイッチ部材は、例えば、所定の曲率（Ｒoff）とは異なる曲率の側面を有する円盤状部材１４と、円盤状部材１４の側面を光ファイバのセンサ部ＳＰに押圧または離間するように移動可能な押圧部材１５とを有する。例えば、押圧部材１５はバネ１６により筐体１１の所定位置に押圧されて組み立てられた構成となっており、指などでバネ１６の弾性力に逆らって押圧部材１５を方向ＤＲ1に押圧すると、押圧部材１５の先端が円盤状部材１４に接触してこれを方向ＤＲ2に押圧し、光ファイバのセンサ部ＳＰに接触させ、押圧する。
このように、押圧部材１５が押圧されることにより、光ファイバのセンサ部ＳＰから離間していた円盤状部材１４が光ファイバのセンサ部ＳＰに押圧されて光ファイバの描く曲線の曲率が円盤状部材１４の側面に沿って変動する構成となっている。
例えば、押圧部材１５を押圧している間だけ光ファイバのセンサ部ＳＰが押圧されて光ファイバの描く曲線の曲率が変動し、押圧を停止すると速やかに曲率がもとに戻って、スイッチのｏｎ／ｏｆｆを制御する方式となっている。
あるいは、押圧部材１５を一回押圧すると、押圧部材１５が不図示の構造により係止されて、円盤状部材１４がセンサ部ＳＰを押圧した状態を保持し、さらに押圧部材１５をもう一回押圧すると、押圧部材１５が係止構造から外れて、バネ１６の弾性力で円盤状部材１４とセンサ部ＳＰが離間する位置にまで押圧部材１５が戻される構造となっていてもよい。

光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）は、その中途部、即ち、光入射側の光ファイバ２０ａと光出射側の光ファイバ２０ｂの間にセンサ部ＳＰ有する。
図２（ａ）は、センサ部ＳＰの構成の一例を示すための、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のセンサ部ＳＰ近傍での斜視図であり、図２（ｂ）はセンサ部ＳＰ近傍での長手方向の断面図である。
光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）は、コア２１と、その外周部に積層されたクラッド２２とを有する。発光素子からの光は、光入射端側からコア２１に入射され、センサ部ＳＰを介して光出射端側のコア２１から受光素子へと出射される。

上記の構成の光スイッチは、例えば、２０〜５０ｍｍ×２０〜５０ｍｍ×厚み２〜３ｍｍ程度の大きさの筐体中に、上記の部品が収められている構成となっている。

図２（ａ）および（ｂ）に示すセンサ部ＳＰは、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部３であり、コア３１と、その外周部に積層されたクラッド３２とを有する。
ヘテロコア部３におけるコア３１の径ｂｌは、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のコア２１の径ａｌより十分に小さく、例えばａｌ＝９μｍ、ｂｌ＝５μｍである。また、ヘテロコア部３の長さｃｌは数ｍｍ〜数ｃｍであり、例えば５ｍｍ程度である。
光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）とセンサ部ＳＰを構成するヘテロコア部３は、長手方向に直交する界面４でコア同士が接合するように同軸に、例えば汎用化されている放電による融着などにより、接合されている。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の中途部にセンサ部ＳＰが接合されてなる構成において、ヘテロコア部３におけるコア３１の径ｂｌと光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のコア２１の径ａｌとが界面４で異なっており、このコア径の差に起因して光の一部がヘテロコア部３のクラッド３２にリーク光Ｗとしてリークし、クラッド３２と外界との境界においてセバネッセント波を発生させ、これを外界に作用させることができる。エバネッセント波は、第１媒質中の光が第２媒質との境界で全反射したときなどに第２媒質中に生じる光波のように、境界面からの距離とともに指数関数的に減衰するエバネッセント（Evanescent：次第に消える）な波であり、実質的にエネルギーを持たない光波のことである。エバネッセント波により外界との相互作用を受けた光は、再び光ファイバのコア２１に入射し、伝送される。

上記のようにリークした光Ｗの光量は、センサ部ＳＰを中心とする光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の描く曲線の曲率に応じて変化するので、外界と相互作用した結果生じた変化、即ち、ヘテロコア部などのセンサ部ＳＰに歪みなどの変動が与えられたときにセンサ部ＳＰを経た光の量の損失（変化）を検出することで光ファイバの曲率がＲonまたはＲoffのいずれであるのか、即ち、スイッチ部材の動作状況として押圧部材１５が押圧されたｏｎ状態またはされていないｏｆｆ状態のいずれであるのかを検知することができる。

センサ部ＳＰとしては、他の構成を採用することも可能である。
図３（ａ）〜（ｃ）は、センサ部ＳＰの構成の一例を示すための、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のセンサ部ＳＰ近傍での長手方向の断面図である。
図３（ａ）では、センサ部ＳＰを構成するヘテロコア部３のコア３１の径ｂｌが、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のコア２１の径ａｌよりも大きな構成となっている。
図３（ｂ）に示すように、ヘテロコア部の代わりに、センサ部ＳＰは、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）のコア２１の屈折率あるいはクラッド２２の屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材３０が光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の中途部に接合されてなる構成とすることもできる。
図３（ｃ）に示すように、センサ部ＳＰが光ファイバ２０のコア２１の一部が露出するようにクラッド２２を削ることで形成された構成とすることも可能であり、この場合には、センサ部ＳＰにおけるコア２１の表面においてエバネッセント波を外界に直接作用させることができる。

本実施形態の光スイッチによれば、電気接点を用いていないので防爆性を有している。
また、ヘテロコア部などの伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を用いることで、再現性よく低損失変化を検知することができ、安定したスイッチ動作を実現することができる。
また、従来の光スイッチで用いていたコア径の太い光ファイバなど不要で市販の光ファイバを利用することが可能である。

本実施形態の光スイッチにおいて、スイッチ部材は動作状況に応じて光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の描く曲線の曲率を変動させる構成となっていれば上記以外の構成であってもよく、上記の円盤状部材１４、押圧部材１５およびバネ１６などからなる構成は一例に過ぎない。
また、上記の構成においては円盤状部材１４がセンサ部ＳＰを押圧する状態としない状態でｏｎ／ｏｆｆを検知する構成としているが、例えば円盤状部材１４がセンサ部ＳＰを押圧する程度を変化させることで、光ファイバ（２０ａ，２０ｂ）の描く曲線の曲率を変動させ、ｏｎ／ｏｆｆに対応させて検知する構成にすることもできる。

第２実施形態
図４は本実施形態に係る光スイッチシステムＰＳＳの構成を示す模式図である。
例えばｎ個の光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）を構成する入射側の光ファイバ（２０ａ₁、２０ａ₂・・・２０ａ_n）に、対応する発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）などの発光素子からの光が入射するように結合されており、一方、出射側の光ファイバ（２０ｂ₁、２０ｂ₂・・・２０ｂ_n）から出射される光が、対応するフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）などの受光素子に入射するように結合されている。発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）の発光する光の波長は、例えば６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯あるいは１３００ｎｍ帯とすることができる。
光ファイバ（２０ａ₁、２０ａ₂・・・２０ａ_n、２０ｂ₁、２０ｂ₂・・・２０ｂ_n）と、発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）およびフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）の結合は、例えばモジュラージャックなどの容易に脱着可能な構成となっている。

発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）は発光ダイオード制御部ＬＣＲにより制御されており、例えばパルス光を発光する。
フォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）は、光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）を経た光を受光し、光信号を生成して、制御信号を出力する電子回路部へと出力される。

電子回路部は、例えば、アンプ（ＡＰ₁、ＡＰ₂・・・ＡＰ_n）、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ₁、ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n）、閾値設定比較部ＳＣ、制御部ＣＲ、発光ダイオード制御部ＬＣＲおよびインターフェース（ＩＦ１，ＩＦ２）などから構成されている。
さらに、電子回路部は、例えば、上記の発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）およびフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）とモジュールＭＤとして一体に形成されている。

必要に応じて設けられるアンプ（ＡＰ₁、ＡＰ₂・・・ＡＰ_n）は、フォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）からの光信号を増幅してＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ₁、ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n）へ出力し、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ₁、ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n）は入力された光信号をデジタル化して閾値設定比較部ＳＣに出力する。

閾値設定比較部ＳＣは、例えば記憶回路と比較回路などから構成され、制御部ＣＲに接続されている。
閾値設定比較部ＳＣは、閾値設定比較部ＳＣ内において予め設定された閾値と、フォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）で生成される光信号を比較して、例えば光信号が閾値よりも小さい場合にはロー（Ｌ）信号を、光信号が閾値よりも大きい場合にはハイ（Ｈ）信号を、それぞれ制御部ＣＲに出力する。図面上は、フォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）から光信号がパラレルに入力され、ロー（Ｌ）信号またはハイ（Ｈ）信号をシリアルに出力する構成としているが、これに限らず、ロー（Ｌ）信号またはハイ（Ｈ）信号をパラレルに制御部ＣＲに出力する構成などとしてもよい。

制御部ＣＲは、ＩＰ／Ｃｏｒｅ回路あるいはプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの回路で構成されており、各種のインターフェース（ＩＦ１，ＩＦ２）に接続されている。
制御部ＣＲは、上記のロー（Ｌ）信号あるいはハイ（Ｈ）信号が入力されると、例えば対応する光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）の動作状況がそれぞれｏｎあるいはｏｆｆ（あるいはその逆）であると判別し、判別結果である制御信号ｏｕｔ１を例えばＴＣＰ／ＩＰなどのインターネットに接続するインターフェースあるいはＵＳＢフォーマットなどのインターフェースＩＦ１に出力する。あるいは、光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）の動作状況がそれぞれｏｎ（Ｉ）あるいはｏｆｆ（Ｏ）であること示す制御信号ｏｕｔ２をＩ／ＯインターフェースＩＦ２に単に出力してもよい。
インターフェース（ＩＦ１，ＩＦ２）は必要に応じて外部機器などに接続されており、上記の制御信号により、光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）の動作状況（ｏｎまたはｏｆｆ）が伝達され、これに応じた外部機器の動作がなされる。

上記の構成の光スイッチシステムの動作について説明する。
まず、閾値設定比較部ＳＣの閾値設定動作において、閾値を設定する。
例えば、光ファイバがセンサ部ＳＰを中心として所定の曲率（Ｒoff）で曲線を描くように配置されたときにフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）で生成される第１の光信号と、スイッチ部材の動作により光ファイバの描く曲線の曲率が変動したときにフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）で生成される第２の光信号とから、第１および第２の光信号の間の値を選択して閾値として設定し、これを記憶回路に記憶する。

次に、通常の動作について説明する。
まず、発光ダイオード（ＬＥＤ₁、ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n）からの光が光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）を経てフォトダイオード（ＰＤ₁、ＰＤ₂・・・ＰＤ_n）で受光され、光信号が生成される。
光信号は、アンプ（ＡＰ₁、ＡＰ₂・・・ＡＰ_n）によりＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ₁、ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n）の入力レンジに適合するように増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ₁、ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n）に入力されてデジタル化され、閾値設定比較部ＳＣに出力される。

閾値設定比較部ＳＣにおいて、上記のように設定された閾値と、入力された光信号が比較され、例えば光信号が閾値よりも小さい場合にはロー（Ｌ）信号が、光信号が閾値よりも大きい場合にはハイ（Ｈ）信号が、それぞれ制御部ＣＲに出力され、光スイッチ（ＰＳ₁、ＰＳ₂・・・ＰＳ_n）の動作状況がそれぞれｏｎあるいはｏｆｆであると判別されて、これに対応する制御信号がインターフェース（ＩＦ１，ＩＦ２）を介して外部機器に伝達される。
上記において、ロー（Ｌ）信号をｏｎに、ハイ（Ｈ）信号をｏｆｆに判別する方式としてもよく、逆にロー（Ｌ）信号をｏｆｆに、ハイ（Ｈ）信号をｏｎに判別する方式としてもよい。

上記の本実施形態に係る光スイッチシステムによれば、電気接点を用いていないので防爆性を有している。
また、ヘテロコア部などの伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を用いることで、再現性よく低損失変化を検知することができ、安定したスイッチ動作を実現することができる。
また、従来の光スイッチで用いていたコア径の太い光ファイバなどは不要で、市販の光ファイバを利用することが可能である。
さらに、市販のシングルモードファイバやマルチモードファイバなどの光ファイバを用いることで、発光ダイオードおよびフォトダイオードと電子回路部などを一体にしたモジュールとの間の距離を容易に長く取ることができる。

上記の本実施形態に係る光スイッチシステムにおいて、発光素子の発光する光量が低下した場合などにおいて、閾値設定比較部ＳＣにおいて設定した閾値に適合しなくなった場合などにおいて、閾値を設定しなおすことが可能である。
この場合、上述のように、光ファイバを所定の曲率（Ｒoff）としたときに生成される第１の光信号と、Ｒoffから曲率を変動させてＲonとしたときに生成される第２の光信号とを入力し、第１および第２の光信号の間の値を選択して閾値として設定する。

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、光スイッチを構成するスイッチ部材の構成は第１実施形態に示した構成に限らず、スイッチの動作状況に応じて光ファイバの曲率を変動させるような構成となっていればその他の構成とすることができる。
また、第２実施形態において光スイッチの個数に特に限定はなく、１個の光スイッチのみを有する光スイッチシステムとすることもできる。
また、第２実施形態において、発光素子および受光素子は、それぞれｎ個の素子をアレイ化した構成としてもよい。また、ＡＤコンバータもｎ個分をアレイ化して一体に構成することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の光スイッチは、例えば防爆対策が必要な領域に用いるスイッチとして用いることができる。
本発明の光スイッチシステムは、例えば防爆対策が必要な領域に用いるスイッチを提供するスイッチシステムとして用いることができる。

図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光スイッチの構成を示す模式図であり、図１（ｂ）および（ｃ）は光スイッチを構成する光ファイバのセンサ部を中心とした配置を示す模式図である。 図２（ａ）は、センサ部の構成の一例を示すための、光ファイバのセンサ部ＳＰ近傍での斜視図であり、図２（ｂ）はセンサ部近傍での長手方向の断面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、センサ部の構成の一例を示すための、光ファイバのセンサ部近傍での長手方向の断面図である。 図４は本発明の第２実施形態に係る光スイッチシステムの構成を示す模式図である。

符号の説明

３…ヘテロコア部
４…界面
１１…筐体
１２ａ，１２ｂ…固定点
１３ａ，１３ｂ…ガイド
１４…円盤状部材
１５…押圧部材
１６…バネ
２０ａ，２０ａ₁，２０ａ₂・・・２０ａ_n，２０ｂ，２０ｂ₁，２０ｂ₂・・・２０ｂ_n，…光ファイバ
２１，３１…コア
２２，３２…クラッド
３０…光透過部材
ＡＤＣ₁，ＡＤＣ₂・・・ＡＤＣ_n…ＡＤコンバータ
ＡＰ₁，ＡＰ₂・・・ＡＰ_n…アンプ
ＣＲ…制御部
ＤＲ1、ＤＲ2…方向
ＩＦ１，ＩＦ２…インターフェース
Ｌin…入射光
Ｌout…出射光
ＬＣＲ…発光ダイオード制御部
ＬＥＤ₁，ＬＥＤ₂・・・ＬＥＤ_n…発光ダイオード
ＭＤ…モジュール
ｏｕｔ１，ｏｕｔ２…制御信号
ＰＤ₁，ＰＤ₂・・・ＰＤ_n…フォトダイオード
ＰＳ，ＰＳ₁，ＰＳ₂・・・ＰＳ_n…光スイッチ
ＰＳＳ…光スイッチシステム
ＳＣ…閾値設定比較部
ＳＰ…センサ部
Ｗ…リーク光

Claims (13)

1. コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置され、入射端に光が入射されて出射端から前記センサ部を通過した光を出射する光ファイバと、
   動作状況に応じて前記光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材と
   を有する光スイッチ。
2. 前記センサ部は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であり、前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
   請求項１に記載の光スイッチ。
3. 前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
   請求項１に記載の光スイッチ。
4. 前記センサ部は、前記光ファイバのクラッドが除去された構成である
   請求項１に記載の光スイッチ。
5. 前記スイッチ部材は、前記所定の曲率とは異なる曲率の側面を有する円盤状部材と、前記円盤状部材の前記側面を前記光ファイバのセンサ部に押圧または離間するように移動可能な押圧部材とを有し、前記押圧部材が押圧されることにより、前記光ファイバのセンサ部から離間していた前記円盤状部材が前記光ファイバのセンサ部に押圧されて前記光ファイバの描く曲線の曲率が前記円盤状部材の前記側面に沿って変動する構成となっている
   請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチ。
6. コアおよびコアの外周に積層されたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置された光ファイバと、動作状況に応じて前記光ファイバの描く曲線の曲率を変動させるスイッチ部材とを有する光スイッチと、
   前記光ファイバの入射端に入射する光を発光する発光素子と、
   前記光ファイバの出射端から出射する光を受光し、光信号を生成する受光素子と、
   前記光信号に応じて制御信号を出力する電子回路部と
   を有する
   光スイッチシステム。
7. 前記電子回路部は、前記光信号に対する閾値を設定し、前記閾値と前記光信号を比較する閾値設定比較部を有する
   請求項６に記載の光スイッチシステム。
8. 前記閾値設定比較部は、前記光ファイバが前記センサ部を中心として所定の曲率で曲線を描くように配置されたときに前記受光素子で生成される第１の光信号と、前記スイッチ部材の動作により前記光ファイバの描く曲線の曲率が変動したときに前記受光素子で生成される第２の光信号とから、前記第１および第２の光信号の間の値を選択して前記閾値として設定する
   請求項７に記載の光スイッチシステム。
9. 前記電子回路部は、前記閾値設定比較部の比較結果に応じてスイッチオンの制御信号またはスイッチオフの制御信号を出力する制御部を有する
   請求項７または８に記載の光スイッチシステム。
10. 前記センサ部は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であり、前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
    請求項６〜９のいずれかに記載の光スイッチシステム。
11. 前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
    請求項６〜９のいずれかに記載の光スイッチシステム。
12. 前記センサ部は、前記光ファイバのクラッドが除去された構成である
    請求項６〜９のいずれかに記載の光スイッチシステム。
13. 前記スイッチ部材は、前記所定の曲率とは異なる曲率の側面を有する円盤状部材と、前記円盤状部材の前記側面を前記光ファイバのセンサ部に押圧または離間するように移動可能な押圧部材とを有し、前記押圧部材が押圧されることにより、前記光ファイバのセンサ部から離間していた前記円盤状部材が前記光ファイバのセンサ部に押圧されて前記光ファイバの描く曲線の曲率が前記円盤状部材の前記側面に沿って変動する構成となっている
    請求項６〜１２のいずれかに記載の光スイッチシステム。

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