JP2006251713A

JP2006251713A - 光スイッチ

Info

Publication number: JP2006251713A
Application number: JP2005071731A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ejiri; 哲夫江尻; Takanori Sugiyama; 貴則杉山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】簡便な光スイッチにおいて、器体から導出される光ファイバが平行であってより小型化されたものとする。
【解決手段】光を入射又は出射する光ファイバ２が導出された器体３と、各光ファイバ２と光結合するコリメートレンズＣ１〜Ｃ３と、これらのレンズと空間を隔てて対向配置された固定プリズム４２と、光ファイバ２２から入射された光の進行方向を他の光ファイバ２３へ向かうように動的に変更する直角プリズムＰと、を備える。直角プリズムＰは、傾動するアーム５１に保持され、アーム５１の傾動に伴いコリメートレンズＣ２と固定プリズム４２との間における光路から離脱して光ファイバ２１，２２間で光信号を伝播させ、又は光路に挿入されて光路上の光の向きを変え、光ファイバ２２，２３間で光信号を伝播させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動的に駆動される光反射部材を用いた光スイッチに関する。

従来から、光反射部材を機械的に移動することにより、ある光ファイバから他の光ファイバへと光の行き先を変更する光スイッチがある。例えば、２つの直角三角柱プリズムを互いの斜辺面を対向させ、光ファイバからの光を、一方のプリズムの斜辺面から入射して入射方向とは逆向き出射させ、その出射光を、他方のプリズムの斜辺面に入射させ、向きを変えて出射させるとともに、他の光ファイバに入射させる配置とした光スイッチがある。この光スイッチは、２つのプリズムの何れかを、そのプリズムの直角をなす２面の交線に直交する方向であって斜辺面に平行な方向に移動することにより、光を入射させる相手先の光ファイバを複数の光ファイバの中から選択し、光の行き先を変更する（例えば、特許文献１参照）。

また、上述の光スイッチと異なり、より単純な可動ミラーからなる光反射部材を用いた簡便な光スイッチがある。これを図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）（ｂ）、図８、図９（ａ）（ｂ）を参照して説明する。この光スイッチは、図６乃至図８に示すように、光を入射又は出射する光ファイバ２１〜２３（総称して光ファイバ２）が導出された器体ベース３１及び器体カバー３２（併せて器体３）と、各光ファイバ２１〜２３と光結合するように並設されコリメートレンズブロック４１として一体化されたコリメートレンズＣ１〜Ｃ３と、コリメートレンズブロック４１と空間を隔てて対向する位置に配置された固定プリズム４２と、光ファイバ２２から入射された光の進行方向を他の光ファイバ２３へ（又は、光ファイバ２３から入射された光の進行方向を他の光ファイバ２２へ）向かうように動的に変更する可動ミラーＭと、を備えている。

この光スイッチは、さらに、電気信号により制御されて電磁力を発生する電磁装置５０と、電磁装置５０の電磁力によって傾動するアーム５１と、電磁装置５０を器体３内に保持する光学ベース４０と、を備えている。可動ミラーＭは、アーム５１に接着剤によって固定されて保持されている。これらの電磁装置５０、アーム５１、及び可動ミラーＭは、動的に光の光路を変更してスイッチング動作を行う光路変更手段を構成する。コリメートレンズブロック４１と固定プリズム４２とは、光学ベース４０に固定されて光学ブロック４を形成する。また、電磁装置５０は、これを駆動する電力及び制御信号を入出力する端子５２を備えている。この端子５２は、光学ベース４０に設けられた貫通孔５２ａ、器体ベース３１に設けられた貫通孔５２ｂを通して器体外部へと導出される。光ファイバ２は、器体ベース３１に設けられた溝３１ａを介して器体外部へ導出され、樹脂充填凹部３１ｂに接着樹脂を充填して器体ベース３１に固定されている。

上述の光スイッチの動作を説明する。固定プリズム４２は、光ファイバ２２からコリメートレンズＣ２を通して出射される光の進行方向を他のコリメートレンズＣ１を通してコリメートレンズＣ１に光結合した光ファイバ２１に向かうように光路を変える。可動ミラーＭは、アーム５１に保持され、図６（ｂ）に示すように、アーム５１の傾動に伴いコリメートレンズブロック４１と固定プリズム４２との間における光路から離脱（ＯＦＦ状態）して、図９（ａ）に示すように、光路上の光を通過させる。光スイッチは、このＯＦＦ状態で、光ファイバ２２からの光を光ファイバ２１へと伝播させる。また、可動ミラーＭは、図６（ｃ）、図７（ａ）に示すように、アーム５１の傾動に伴いコリメートレンズブロック４１と固定プリズム４２との間における光路に挿入（ＯＮ状態）されて、図９（ｂ）に示すように、光路上の光を反射させる。光スイッチは、このＯＮ状態で、光ファイバ２２からの光を光ファイバ２３へと切り替えて伝播させる。なお、光の進行方向は、光が逆進できるという原理に従うので、上述において光の入射側と出射側を入れ替えても上述の説明は有効である。
特開平１１−３２６７９５号公報

しかしながら、上述した図６（ａ）〜（ｂ）などに示す光スイッチを、より簡便な光スイッチという観点から見た場合、この光スイッチは、光ファイバ２３が他の光ファイバ２１，２２と平行でなくて納まりが悪く、また、器体３の形状がなお大きいという問題がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、器体から導出される光ファイバが平行であってより小型化された簡便な光スイッチを提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、光を入射又は出射する光ファイバが導出された器体と、前記各光ファイバと光結合するように前記器体内に複数並設したコリメートレンズと、前記複数のコリメートレンズと空間を隔てて対向する位置に配置され前記いずれかの光ファイバからコリメートレンズを通して出射される光の進行方向を他のコリメートレンズを通して当該コリメートレンズに光結合した光ファイバに向かうように光路を変える固定プリズムと、光ファイバから入射された光を反射してその光の進行方向を他の光ファイバへ向かうように動的に変更する光路変更手段と、を具備し、前記いずれかの光ファイバから出射される光の進行方向を他の光ファイバに向かうように光路を変える光スイッチにおいて、前記光路変更手段は、傾動するアームと、前記アームに保持された直角プリズムと、を備え、直角プリズムは、前記アームの傾動に伴い前記コリメートレンズと固定プリズムとの間における光路に挿入されて光ファイバから入射される光路上の光を当該直角プリズムにおける直交する２つの面で反射して他の光ファイバに向かうように光の進行方向を反転させ、又は光路から離脱されて光路上の光を通過させるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光スイッチにおいて、前記光路変更手段は、前記直角プリズムに代えて、鏡面を互いに内側に向けて直交させた２つの反射鏡を備えたものである。

請求項１の発明によれば、光路中に挿入又は光路から離脱される直角プリズムを光反射部材として用いて光の進行方向を切り替えるので、光反射部材として単面の可動ミラーを用いる場合よりも、コリメートレンズと光反射部材との距離を縮めることができ、光スイッチの小型化ができる。また、入出力ファイバを互いに平行にできるので、光スイッチの小型化とともに、光ファイバの納まりが良くなり、その取り回し性が向上する。

請求項２の発明によれば、鏡面を互いに内側に向けて直交させた２つの反射鏡が直角プリズムと同等の機能を有するので、上記同様の効果が奏される。

以下、本発明の一実施形態に係る光スイッチについて、図面を参照して説明する。図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の光スイッチの内部及び一部外面を示し、図３は部品構成を示し、図４（ａ）（ｂ）は光スイッチング動作に係る主要部を示す。本光スイッチの基本構成は、直角プリズムＰを用いている点の他は、背景技術の説明において図６乃至図８に示した光スイッチの構成と大略同じであり、重複説明は省略し、相違点について説明する。すなわち、本発明の光スイッチでは、傾動動作するアーム５１に（従来の可動ミラーＭに代えて）直角プリズムＰが備えられている。この直角プリズムＰは、電磁装置５０及びアーム５１とともに光の光路を変更してスイッチング動作を行う光路変更手段を構成する。

直角プリズムＰは、図４（ｂ）に示すように、コリメートレンズブロック４１と固定プリズム４２との間に挿入され、光ファイバ２２からの光を２回反射して、もとの光線に平行な光線として光ファイバ２３へと向かわせる。従って、光ファイバ２３の方向を、他の２本の光ファイバ２１，２２と平行にすることができる。各光ファイバ２が互いに平行であるので、光ファイバが並設された横方向の幅、つまり光スイッチにおける横幅が、従来の可動ミラーＭを用いた場合よりも狭くできる。また、本光スイッチにおいては、光ファイバ２の取り回し、つまり操作性が向上する。

また、図４（ｂ）に示すように、コリメートレンズＣ２，Ｃ２の間隔に適合するように入射光と反射光との間隔を確保するために必要な空間が、従来の単面の可動ミラーＭによる場合に比べて狭くできるので、コリメートレンズブロック４１と固定プリズム４２との間隔を短くでき、従って、光スイッチの長さを短くできる。なお、図９（ｂ）に示すように、従来の可動ミラーＭを用いてこの間隔をより短くしようとすると、光ファイバ２２，２３間の角度がより大きくなってしまう。

次に、図５（ａ）（ｂ）を参照して、他の実施形態に係る光スイッチを説明する。この光スイッチは、上述の光スイッチにおける直角プリズムＰに代えて、鏡面を互いに内側に向けて直交させた２つの反射鏡Ｍ１，Ｍ２から成るコーナ反射鏡Ｍ０を備えたものである。このようなコーナ反射鏡Ｍ０は、上述の直角プリズムＰと同等の機能を有するので、コーナ反射鏡Ｍ０を備えた光スイッチは、上記同様に小型で操作性の向上したものとなる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、アーム５１を傾動動作させる駆動力は、上述した電磁装置５０による電磁力に限られず、機械的な駆動や手動による駆動によってアーム５１を傾動動作させることができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る光スイッチの内部平面図、（ｂ）は同光スイッチの直角プリズム非挿入状態における器体の断面と内部側面図、（ｃ）は同光スイッチの直角プリズム挿入状態における器体の断面と内部側面図。（ａ）は同上光スイッチの直角プリズム非挿入状態における器体の断面と内部正面図、（ｂ）は同光スイッチの直角プリズム挿入状態における器体の断面と内部正面図、（ｃ）は同光スイッチの正面図。同上光スイッチの分解斜視図。（ａ）は同上光スイッチにおける直角プリズム非挿入状態における光路を説明する内部平面図、（ｂ）は同光スイッチにおける直角プリズム挿入状態における光路を説明する内部平面図。（ａ）は本発明の他の実施形態に係る光スイッチにおけるコーナ反射鏡非挿入状態における光路を説明する内部平面図、（ｂ）は同光スイッチにおけるコーナ反射鏡挿入状態における光路を説明する内部平面図。（ａ）は従来の光スイッチの内部平面図、（ｂ）は同光スイッチの可動ミラー非挿入状態における器体の断面と内部側面図、（ｃ）は同光スイッチの可動ミラー挿入状態における器体の断面と内部側面図。（ａ）は同上従来の光スイッチにおける可動ミラー挿入状態における器体の断面と内部正面図、（ｂ）は同光スイッチの正面図。同上従来の光スイッチの分解斜視図。（ａ）は同上従来の光スイッチにおける可動ミラー非挿入状態における光路を説明する内部平面図、（ｂ）は同光スイッチにおける可動ミラー挿入状態における光路を説明する内部平面図。

符号の説明

２，２１，２２，２３光ファイバ
３器体
４２固定プリズム
５１アーム
６１ガイド
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３コリメートレンズ
Ｐ直角プリズム
Ｍ０，Ｍ１反射鏡

Claims

光を入射又は出射する光ファイバが導出された器体と、前記各光ファイバと光結合するように前記器体内に複数並設したコリメートレンズと、前記複数のコリメートレンズと空間を隔てて対向する位置に配置され前記いずれかの光ファイバからコリメートレンズを通して出射される光の進行方向を他のコリメートレンズを通して当該コリメートレンズに光結合した光ファイバに向かうように光路を変える固定プリズムと、光ファイバから入射された光を反射してその光の進行方向を他の光ファイバへ向かうように動的に変更する光路変更手段と、を具備し、前記いずれかの光ファイバから出射される光の進行方向を他の光ファイバに向かうように光路を変える光スイッチにおいて、
前記光路変更手段は、傾動するアームと、前記アームに保持された直角プリズムと、を備え、
前記直角プリズムは、前記アームの傾動に伴い前記コリメートレンズと固定プリズムとの間における光路に挿入されて光ファイバから入射される光路上の光を当該直角プリズムにおける直交する２つの面で反射して他の光ファイバに向かうように光の進行方向を反転させ、又は光路から離脱されて光路上の光を通過させることを特徴する光スイッチ。
前記光路変更手段は、前記直角プリズムに代えて、鏡面を互いに内側に向けて直交させた２つの反射鏡を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。