JP2007310284A - Optical switch and protection switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光通信機器における光スイッチ及びプロテクトスイッチに関する。 The present invention relates to an optical switch and a protect switch in an optical communication device.
光ファイバケーブルを用いた光通信技術は、高速かつ大容量通信を目的に進歩を続けている。また、安定した高速大容量通信を支える技術として、故障時の回線切換えに関する方法や技術についても多くの工夫がなされている。例えば、一つの回線の入力または出力ポートのうち出力側が故障したときは、直ちに別の出力ポートに切換えて通信が途切れないようにして通信の安全を確保している。 Optical communication technology using optical fiber cables continues to advance for the purpose of high-speed and large-capacity communication. In addition, as a technology that supports stable high-speed and large-capacity communication, many contrivances have been made for methods and technologies related to line switching at the time of failure. For example, when the output side of an input or output port of one line breaks down, it is immediately switched to another output port so that communication is not interrupted to ensure communication safety.
このようなポートの切換えに、光スイッチやプロテクトスイッチが用いられる。特許文献1は多チャンネルの光信号を切換える光スイッチに関するものである。この発明では、入力ポートの光路と複数の出力ポートの光路とを選択して切換えるために、光路変更素子を磁力で移動させている。光路変更素子は電磁誘導による磁極の変化を用いて、2つの固定された磁石の間を移動する。光路変更素子は磁力によって2つのうちのいずれかの磁石と接することで固定され、これによってあらかじめ固定した入出力ポートに光信号を導くようにしている。
特許文献1では、電磁石を駆動することによって反射部を移動させ、これによって光をスイッチングしている。そして複数の光ファイバがこの光路変更部に並列に平行して配置されているため、入射側光ファイバといずれかの出射側光ファイバとの間の距離が一定ではないという欠点があった。 In Patent Document 1, the reflection unit is moved by driving an electromagnet, thereby switching light. And since the some optical fiber was arrange | positioned in parallel in this optical path change part in parallel, there existed a fault that the distance between an incident side optical fiber and any one output side optical fiber was not constant.
入射用光ファイバからコリメートレンズを介して光を平行光とし、その光軸上に配置した他のコリメートレンズによって光を集光して再び光ファイバに入射する構成では、結合効率は2つのコリメートレンズ間の距離に依存し、ある一点で結合効率が最大になる。これはコリメートレンズを用いても入射光を完全な平行光とすることができないからである。従って光スイッチにおいてコリメートレンズ間の距離が異なれば、結合効率が切換え毎に変化してしまうという欠点があった。 In a configuration in which light is collimated from an incident optical fiber via a collimator lens, and the light is collected by another collimator lens disposed on the optical axis and incident on the optical fiber again, the coupling efficiency is two collimator lenses. Depending on the distance between them, the coupling efficiency is maximized at one point. This is because even if a collimating lens is used, incident light cannot be made completely parallel light. Therefore, if the distance between the collimating lenses in the optical switch is different, there is a drawback that the coupling efficiency changes every time the switching is performed.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、スイッチを切換えても結合効率が変化しない光スイッチ及びプロテクトスイッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical switch and a protection switch whose coupling efficiency does not change even when the switch is switched.
この課題を解決するために、本発明の光スイッチは、コリメートビームの入出力ポートである第1ポートと、前記第1ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第2ポートから成る第2ポート群と、前記第1ポートの光軸と前記第2ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第1,第2のポートの光軸と一致しない第1の位置と、前記第1ポートの光軸を前記第2ポートのうちの1つの光軸に切換える第2の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、前記第1ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第2ポートまでの光路長との夫々の和を、第2ポートのいずれの光軸を選択しても一定としたことを特徴とするものである。 In order to solve this problem, an optical switch according to the present invention includes a first port that is a collimated beam input / output port and a plurality of collimated beam input / output ports that do not coincide with the optical axis of the first port. A second port group consisting of a plurality of second ports, an optical axis of the first port, and an optical axis of the first port, the optical axis of the first port, A plurality of reflecting portions that are switched by an external input between a first position that does not coincide with the first position and a second position that switches the optical axis of the first port to one of the second ports. The sum of the optical path length from the first port to the reflection position of each of the reflecting portions and the optical path length from the reflection position of each of the reflecting portions to each of the second ports is set to any optical axis of the second port. It is characterized by the fact that it remains constant even when selected
この課題を解決するために、本発明のプロテクトスイッチは、コリメートビームの入出力ポートである第1ポートと、前記第1ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第2ポートから成る第2ポート群と、前記第2ポート群の各光軸に対向する複数の第3ポートから成る第3ポート群と、前記第1ポートの光軸と前記第2ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第1,第2のポートの光軸と一致しない第1の位置と、前記第1ポートの光軸を前記第2ポートのうちの1つの光軸に切換える第2の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、前記第1ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第2ポートまでの光路長との夫々の和が光軸にかかわらず一定としたことを特徴とするものである。 In order to solve this problem, the protection switch of the present invention includes a first port that is an input / output port of a collimated beam and a plurality of input / output ports of a collimated beam that do not coincide with the optical axis of the first port. A second port group consisting of a plurality of second ports, a third port group consisting of a plurality of third ports facing each optical axis of the second port group, the optical axis of the first port, and the first port A first position which is arranged at an intersection position on each optical axis of two ports and does not coincide with the optical axes of the first and second ports, and the optical axis of the first port is one of the second ports. A plurality of reflecting portions that are switched by an external input to and from a second position that is switched to one optical axis, the optical path length from the first port to the reflecting position of each reflecting portion, and the reflection of each reflecting portion Husband with optical path length from position to each second port It is characterized in that the sum of is constant irrespective of the optical axis.
ここで前記第1ポートから第2ポート群の各第2ポートまでの光路長を、結合効率が最大となる光路長を含む所定範囲としてもよい。 Here, the optical path length from the first port to each second port of the second port group may be a predetermined range including the optical path length that maximizes the coupling efficiency.
ここで前記反射部は、ミラーと、ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、外部からの入力によって第1の位置と第2の位置とを切換えるようにしてもよい。 Here, the reflection unit may include a mirror and a rotary actuator that rotates the mirror, and may switch between the first position and the second position by an external input.
このような特徴を有する本発明によれば、光スイッチ及びプロテクトスイッチがいずれのポートに切換えられた場合であってもコリメートレンズ間の距離が一定となるため、光の結合効率を一定にすることができる。又請求項2,5の発明によれば、コリメートレンズ間の距離を最適位置としているため、結合効率を高く一定に保つことができるという効果が得られる。 According to the present invention having such a feature, since the distance between the collimating lenses is constant even when the optical switch and the protect switch are switched to any port, the light coupling efficiency is made constant. Can do. According to the second and fifth aspects of the invention, since the distance between the collimating lenses is set to the optimum position, an effect that the coupling efficiency can be kept high and constant can be obtained.
(実施の形態1)
次に本発明の実施の形態1による光スイッチについて図を用いて説明する。図1において光ファイバ11は入射用の光ファイバであって、その端部がコリメータ12に接続され、第1ポートを構成している。このコリメータ12は光ファイバ11からの出射光を平行光とする第1のコリメータである。そしてその光軸上には図示のように複数、例えば6個のミラー13a〜13fから成るミラー群13が設けられる。各ミラー13a〜13fは図示のように回転型アクチュエータ14a〜14fに連結されている。回転型アクチュエータ14a〜14fは紙面に垂直なZ軸方向の回転軸を有しており、この回転軸にミラー13a〜13fを夫々固定し、この軸を回転させることによってミラーを回動させるものである。各ミラー13a〜13fと回転型アクチュエータ14a〜14fは反射方向を切換える反射部を構成している。ここで各ミラー13a〜13fは図示のようにX軸に平行となる第1の位置と、X軸に対して45°傾いた第2の位置との間で回動するものとする。ストッパ15a〜15fは、アクチュエータ14a〜14fの側壁が夫々接することにより各ミラーをX軸に対して45°の位置で保持するための円柱形の部材であって、Z軸に平行に配置されている。ここで第1のコリメータ12の端部からミラー13aの反射点までの光路長をL1a、ミラー13bの反射点までの光路長をL1bとし、以下同様にミラー13c,13d,13e,13fの反射点までの光路長を夫々L1c,L1d,L1e,L1fとする。
(Embodiment 1)
Next, an optical switch according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, an
そして次に第1ポートからの光がミラーによってY軸に平行な方向に反射したときに、その反射光を受光する位置にコリメータ17a〜17fを夫々配置する。複数のコリメータ17a〜17fはY軸に平行とし、各コリメータに夫々光ファイバ18a〜18fを連結する。各コリメータ17a〜17fは第2コリメータ群を構成している。ここで各ミラー13a〜13fからの反射点から、夫々の第2コリメータ群のコリメータ17a〜17fまでの夫々の光路長をL2a〜L2fとする。そして各光路の光路長、即ちL1a+L2a、L1b+L2b、L1c+L2c、L1d+L2d、L1e+L2e、L1f+L2fがいずれも等しいように、第2コリメータ群を配置しておく。
Then, when the light from the first port is reflected by the mirror in the direction parallel to the Y axis, the
次にこの実施の形態の動作について説明する。初期状態で図2AにZ軸方向、図2BにY軸方向からの図を示すように、各アクチュエータはミラー13a〜13f、例えば図2の状態ではミラー13aをX軸に平行な光軸に平行となるようにしておく。この状態ではミラー13a〜13fはコリメータ12からの光軸には接することがない。そして光ファイバ11に入射光を透過させ、光コリメータ12から平行光を出射する。そしていずれか1つ、例えば回転型アクチュエータ14cをストッパ15cに当接するまで回転する。これによりミラー13cはX軸から45°回転した状態で図3A,図3Bに示すように保持される。他のミラーについては図2A,図2Bに示すようにX軸と平行に保っておく。この状態ではコリメータ12からの平行光はミラー13cで反射されてY軸に平行な光となり、コリメータ17cより光ファイバ18cに導かれる。
Next, the operation of this embodiment will be described. As shown in FIG. 2A in the Z-axis direction and in FIG. 2B from the Y-axis direction in the initial state, the actuators are mirrors 13a to 13f. For example, in the state of FIG. To be. In this state, the
そして光をスイッチングする場合には、第1コリメータからの光を反射しているミラー13cをX軸と平行となるように回動し、更に他のいずれかのミラー、例えばミラー13eに対応する回転型アクチュエータ14eをストッパ15eに接触するまで回動する。そうすればコリメータ12からの平行光はミラー13eで反射されてY軸に平行な光となり、コリメータ17eより光ファイバ18eに導かれる。これによって光の光路を切換えることができる。
When switching light, the
さて本実施の形態ではいずれの光路を通過しても第1コリメータから第2コリメータ群のいずれかのコリメータまでの光路長は変化しない。従っていずれの光路に光を切換えたとしても光結合効率を一定にすることができる。 In the present embodiment, the optical path length from the first collimator to any one of the second collimator group does not change even if it passes through any optical path. Therefore, the optical coupling efficiency can be made constant regardless of which light path is switched.
図4は第1コリメータと第2コリメータとの光路長と光の結合効率の関係を示すグラフである。この図に示すように光路長Lmaxで結合効率が最大となる。従ってコリメートレンズ12からいずれかのコリメートレンズ17a〜17fまでの光路長を好ましくは最大結合効率を含む所定の範囲、例えば最大結合効率を100%とすると、結合効率が90%以上となる範囲L10〜L11内、更に好ましくは最適の光路長Lmaxにしておくことによって、いずれの経路を通過するときも結合効率を高く保って結合することができる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the optical path length of the first collimator and the second collimator and the light coupling efficiency. As shown in this figure, the coupling efficiency becomes maximum at the optical path length Lmax. Therefore, if the optical path length from the collimating
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2について図5を用いて説明する。実施の形態2において実施の形態1と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態2においても、実施の形態1と同じく第1のコリメータから出射されるX軸と平行となる第1の位置及びY軸及びX軸に対して45°となる第2の位置との間で回動するように、回転型アクチュエータ14a〜14fとミラー13a〜13fとを配置する。更に実施の形態2では、コリメータ20a〜20fから成る第3のコリメータ群を設ける。各コリメータ20a〜20fには夫々光ファイバ21a〜21fを接続する。ここでコリメータ20aの光軸とコリメータ17aの光軸、コリメータ20bの光軸とコリメータ17bの光軸・・・とを夫々同軸とする。そして各ミラー13a〜13fの反射点から第3群の各コリメータまでの光路長L3a,L3b・・・L3fを夫々L1a,L1b・・・L1fと等しくなるようにしておく。光ファイバ21a〜21fは6チャンネル分の光信号を第2のコリメータ群に接続された光ファイバ18a〜18fに導くものである。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the first position parallel to the X axis emitted from the first collimator, and the second position at 45 ° with respect to the Y axis and the X axis, The
次に実施の形態2の動作について説明する。実施の形態2では6チャンネル分の入射用の光信号が、夫々光ファイバ21a〜21fを介して各コリメータ20a〜20fに与えられる。第3コリメータ群の各コリメータからの出射光は、夫々第2コリメータ群のコリメータ17a〜17fを通って光ファイバ18a〜18fに入射する。ここで第3コリメータ群及びその光ファイバにつながっている光通信機器のいずれかが損傷を受けた場合には、バックアップ用の第1コリメータからの光でこれを置き換える。例えば光ファイバ21bの経路に何らかの障害があった場合には、光ファイバ21bで伝送していた光信号を光ファイバ11に伝える。そして回転型アクチュエータ14bを図3に示すように回転させ、ミラー13bの反射面をコリメータ12からのX軸に平行な面に対して45°の位置まで回動させる。こうすれば光ファイバ11からの光はコリメータ12、ミラー13bを介してコリメータ17bに入射し、更に光ファイバ18bに伝えられる。従って障害を回避することができる。他の経路が故障した場合にも同様の処理を行う。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In the second embodiment, incident optical signals for six channels are given to the
この場合には各コリメータ20a〜20fから第2群のコリメータ17a〜17fに入射する光の空間を通過する光路長L3a+L2a,L3b+2b・・・はいずれの経路も同一である。しかも切換えられた第1コリメータから第2コリメータのいずれかのコリメータまでの距離も同一である。このためどの経路を用いても光結合効率を一定にすることができる。又前述のようにこの光路長を最適の光路長Lmaxとしておくことによって、低挿入損失で各経路を構成することができる。
In this case, the optical path lengths L3a + L2a, L3b + 2b,... That pass through the space of light incident on the second group of
尚前述した実施の形態1では、第1ポートから光を第2ポートに入射する光スイッチとしている。これに代えて入出射を逆転させ、第2ポートから出射した光を選択して第1ポートに与えるようにした光スイッチとしてもよい。前述した実施の形態2では、第3ポートから光を第2ポートに入射するプロテクトスイッチとしている。これに代えて入出射を逆転させ、第2ポートから出射した光を第3ポートに与えるようにしたプロテクトスイッチとしてもよい。 In the first embodiment described above, the optical switch is configured such that light enters the second port from the first port. Alternatively, an optical switch may be used in which the incoming and outgoing directions are reversed and the light emitted from the second port is selected and given to the first port. In the second embodiment described above, the protection switch is configured to allow light to enter the second port from the third port. Alternatively, the protection switch may be configured such that the light emitted from the second port is given to the third port by reversing the incident and outgoing.
更に本実施の形態ではミラーを回転させることによって経路を切換えるようにしたが、Z軸上に沿って微小距離移動し、第1ポートからの光を受光しない第1の位置と第1ポートからの光を入射して第2ポート側に反射する第2の位置との間で、ミラー又はプリズム等任意の反射体を移動させるように構成してもよい。更に前述した各実施の形態では、XY平面上において第1ポートの光軸と第2ポートの光軸とを90°の角度で交差するようにしているが、この角度も任意の角度とすることができ、その場合には第1ポートからの光又は第2ポートからの光を他方のポートに切換えるように反射体を配置することが必要であることはいうまでもない。 Furthermore, in this embodiment, the path is switched by rotating the mirror. However, the path is moved by a minute distance along the Z axis, and the first position from the first port that does not receive the light from the first port and the first port. You may comprise so that arbitrary reflectors, such as a mirror or a prism, may be moved between the 2nd positions which inject light and reflect on the 2nd port side. Further, in each of the embodiments described above, the optical axis of the first port and the optical axis of the second port intersect at an angle of 90 ° on the XY plane, but this angle should also be an arbitrary angle. In this case, it goes without saying that it is necessary to arrange the reflector so that the light from the first port or the light from the second port is switched to the other port.
11,18a〜18f,21a〜21f 光ファイバ
12,17a〜17f,20a〜20f コリメータ
13a〜13f ミラー
14a〜14f 回転型アクチュエータ
15a〜15f ストッパ
11, 18a-18f, 21a-
Claims (6)
前記第1ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第2ポートから成る第2ポート群と、
前記第1ポートの光軸と前記第2ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第1,第2のポートの光軸と一致しない第1の位置と、前記第1ポートの光軸を前記第2ポートのうちの1つの光軸に切換える第2の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、
前記第1ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第2ポートまでの光路長との夫々の和を、第2ポートのいずれの光軸を選択しても一定としたことを特徴とする光スイッチ。 A first port which is an input / output port of a collimated beam;
A second port group consisting of a plurality of second ports which are input / output ports of a plurality of collimated beams, each of which does not coincide with the optical axis of the first port;
A first position which is arranged at an intersection position on each optical axis of the first port and the second port and does not coincide with the optical axes of the first and second ports; and the light of the first port A plurality of reflecting portions that are switched by an external input between a second position for switching the axis to one optical axis of the second port;
Select the sum of the optical path length from the first port to the reflection position of each reflection part and the optical path length from the reflection position of each reflection part to each second port, and select any optical axis of the second port An optical switch characterized in that it is constant.
ミラーと、
ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、
外部からの入力によって第1の位置と第2の位置とを切換えることを特徴とする請求項1又は2記載の光スイッチ。 The reflective portion is
Mirror,
A rotary actuator for rotating the mirror,
3. The optical switch according to claim 1, wherein the first position and the second position are switched by an external input.
前記第1ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第2ポートから成る第2ポート群と、
前記第2ポート群の各光軸に対向する複数の第3ポートから成る第3ポート群と、
前記第1ポートの光軸と前記第2ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第1,第2のポートの光軸と一致しない第1の位置と、前記第1ポートの光軸を前記第2ポートのうちの1つの光軸に切換える第2の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、
前記第1ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第2ポートまでの光路長との夫々の和が光軸にかかわらず一定としたことを特徴とするプロテクトスイッチ。 A first port which is an input / output port of a collimated beam;
A second port group consisting of a plurality of second ports which are input / output ports of a plurality of collimated beams, each of which does not coincide with the optical axis of the first port;
A third port group comprising a plurality of third ports facing each optical axis of the second port group;
A first position that is disposed at an intersection position on the optical axis of the first port and the optical axis of the second port and does not coincide with the optical axis of the first and second ports; and the light of the first port A plurality of reflecting portions that are switched by an external input between a second position for switching the axis to one optical axis of the second port,
The sum of the optical path length from the first port to the reflection position of each reflection portion and the optical path length from the reflection position of each reflection portion to each second port is constant regardless of the optical axis. Protect switch.
ミラーと、
ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、
外部からの入力によって第1の位置と第2の位置とを切換えることを特徴とする請求項4又は5記載のプロテクトスイッチ。 The reflective portion is
Mirror,
A rotary actuator for rotating the mirror,
6. The protection switch according to claim 4, wherein the first position and the second position are switched by an external input.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006141449A JP2007310284A (en) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | Optical switch and protection switch |
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