JP2009139400A - スイッチクロスポイント及び光切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過状態、反射状態に加えモニタ状態の３状態をとることが可能であり、溝１ポイントあたりのピン数を１つにでき、装置の小型化、低コスト化の実現可能なスイッチクロスポイント及び当該スイッチクロスポイントを用いた光切替装置を得る。
【解決手段】交差する複数の導波路をもつ導波路フィルム１と、導波路フィルムの導波路交差部に形成されて交差する導波路とのなす角が全反射条件を満たすように形成された溝３と、溝近傍に形成されたピン５と、ピンの外形より大きな略楕円形の開口部を有しピンに駆動力を伝達するための保持部９と、保持部に連結されて保持部を介してピンに応力を与える駆動機構８と、駆動機構を制御する制御部１３とを備え、制御部１３により、ピンに与える応力および変位量を制御することで、ピンの傾き具合を制御して溝の開放度合いを制御し、ピンを、透過状態、反射状態、モニタ状態の３つの状態に保持する。
【選択図】図１

Description

この発明は、通信ネットワークにおける光切替に用いられるスイッチクロスポイント及び光切替装置に関するものである。

従来、この種の光スイッチとして、第一の導波路と、第一の導波路と交差する第二の導波路と、第一及び第二の導波路と所定の角度を持って第一と第二の導波路の交差部に形成される溝部とを有する導波路フィルムと、前記溝部の幅方向から溝部に力を加えることにより、溝部の幅の接近及び離隔を制御する溝部幅制御部とを備え、薄膜フィルム面の法線方向から力を加えることにより、薄膜化を可能にする光スイッチがある（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の光切替装置として、特許文献１に記載されたＮ×Ｍ光マトリックススイッチと、光カプラ（例えば、非特許文献１参照）とを備え、Ｎ×Ｍ光マトリックススイッチの入出力端から光ファイバを経由して入力された光信号を、光カプラを介して分岐し、分岐された信号を光信号検出器により電気信号に変換し、モニタすることによって、光の有無を確認し、光信号の遮断の検出を行うものがあった。

特開２００６−１９４９５６号公報（図１） 大越孝敬、伊澤達夫著、「光通信技術」、p.71〜72、オーム社発行

しかしながら、特許文献１に記載の光スイッチを、スイッチクロスポイントとして用いた場合、透過状態、反射状態の２状態しかとることができず、光信号の減衰機能、モニタ機能を得ることができない問題点があった。また、溝１ポイントにつき２つの回転ピンを備えているため、装置が大型化し、組み立てコスト、部材コストが増加するという問題点があった。

また、非特許文献１に記載された光切替装置は、入出力毎に分岐用の光カプラとモニタ用光電気変換器を設けなければならないため、Ｎ＋Ｍ個の光カプラとＮ＋Ｍ個の光信号検出器が必要となり、光回路、光電気回路の装置規模が大きくなる問題があった。

この発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、透過状態、反射状態に加えモニタ状態の３状態をとることが可能であり、溝１ポイントあたりのピン数を１つにでき、装置の小型化、低コスト化の実現可能なスイッチクロスポイントを得ることを目的とする。

また、前述したスイッチクロスポイントを用いることにより、光カプラ、モニタ用光信号検出器の数量を減らし、装置規模を小さくすることができる光切替装置を得ることを目的とする。

この発明に係るスイッチクロスポイントは、交差する複数の導波路をもつ導波路フィルムと、前記導波路フィルムの導波路交差部に形成されて交差する導波路とのなす角が全反射条件を満たすように形成された溝と、前記溝近傍に形成されたピンと、前記ピンの外形より大きな略楕円形の開口部を有し前記ピンに駆動力を伝達するための保持部と、前記保持部に連結されて前記保持部を介して前記ピンに応力を与える駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御部とを備え、前記制御部により、前記ピンに与える応力および変位量を制御することで、前記ピンの傾き具合を制御して前記溝の開放度合いを制御し、前記ピンを、透過状態、反射状態、モニタ状態の３つの状態に保持することを特徴とする。

また、この発明に係る光切替装置は、前記スイッチクロスポイントを導波路フィルム内にＮ＋１行Ｍ＋１列マトリックス状に配置し、第１行に配置された各スイッチクロスポイントの第１の入力、第１行第Ｍ＋１列から第Ｎ行第Ｍ＋１列に配置されたスイッチクロスポイントの第１の出力及び第Ｎ＋１行第１列に配置された前記スイッチクロスポイントの第２の入力及び第２の出力を開放し、第ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）行に配置された各スイッチクロスポイントの第２の出力は第ｉ＋１行に配置された各スイッチクロスポイントの第１の入力に前記導波路フィルム内に形成された光路を経て接続し、第ｊ（ｊ＝１〜Ｍ−１）列に配置された各スイッチクロスポイントの第１の出力は第ｊ＋１行に配置された各スイッチクロスポイントの第２の入力に前記導波路フィルム内に形成された光路を経て接続し、第１行第１列から第Ｎ行第１列の前記スイッチクロスポイントの第２の入力に第１から第Ｎの入力端子Ｐ１〜ＰＮを光ファイバにより接続するとともに、第Ｎ＋１行第２列から第Ｎ＋１行第Ｍ＋１列の前記スイッチクロスポイントの第２の出力に第Ｍ〜第１の出力端子ＱＭ〜Ｑ１を光ファイバにより接続し、かつ、第Ｎ＋１行第Ｍ＋１列の前記スイッチクロスポイントの第１の出力に光ファイバを経由して光信号検出器を接続し、第ｉの入力端子Ｐｉからの光信号のモニタを行うときは第１行第Ｉ列の前記スイッチクロスポイントをモニタ状態にし、第ｊの出力端子Ｑｊへの光信号のモニタを行うときは第Ｎ＋１行第Ｍ＋２−ｊ列の前記スイッチクロスポイントをモニタ状態にすることを特徴とする。

この発明によれば、透過状態、反射状態に加えモニタ状態の３状態をとることが可能であり、溝１ポイントあたりのピン数を１つにでき、装置の小型化、低コスト化の実現可能なスイッチクロスポイントを得ることができる。

また、前述したスイッチクロスポイントを用いることにより、光カプラ、モニタ用光信号検出器の数量を減らし、装置規模を小さくすることができる光切替装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るＮ×Ｎ光スイッチの１スイッチクロスポイントの構成を示す図である。フッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートによって薄くフィルム化した厚さ５０μｍのポリマ導波路フィルム１の中に、わずかに屈折率の高い素材を埋め込むことによって導波路コア２が形成されている。交差する導波路コア２の各交差位置には交差する導波路とのなす角が全反射条件を満たすように溝３がクリーブによって形成され、溝３から法線方向に１５０μｍ程度離れた位置に直径が１２５μｍ程度の丸穴４が空けられ、丸穴４にほぼ隙間なく例えばガラスファイバなどのピン５が差し込まれている。穴４の近傍には溝３の開閉に必要なポリマ導波路フィルム１内部の応力を低減するために応力開放穴６が形成され、溝３の一片側は金属板、ガラス板、またはその他の硬質材料７により固定される。

また、８は後述する保持部を介してピン５に応力を与えるための駆動機構、９はピン５の外形より大きな略楕円形の開口部を有し、ピン５に駆動機構８の力を伝えるための保持部、１０は駆動機構８と保持部９を接合するための部材、１３は駆動機構８の制御部、１０１は導波路コア２への入力光、１０２は入力光１０１が溝３を直進した透過する出力光、１０３は入力光１０１が溝３で反射された反射光である。

次に動作について説明する。図１においては、駆動機構８および保持部９の初期位置は、矢印１１の方向にピン５が傾くような配置とすることで、初期位置においては溝３が閉じるようにする。その状態から駆動機構を矢印１２の方向に変位させることで、溝３を開き光信号の経路を切り替える。

本クロスポイントでは、制御部１３が、駆動機構８の動作を自在に制御し、駆動機構８が、部材１０および保持部９を介してピン５に与える応力および変位量を自在に制御することが可能で、ピン５の傾き具合をコントロールすることにより、溝３の開放度合い（溝幅）を制御でき、導波路を伝わる光信号の溝３における透過、反射の度合いを自在に制御して、透過状態、反射状態、モニタ状態の３以上の状態を保持することが可能になる効果がある。

すなわち、ピン５の回転方向はポリマ導波路フィルム１に形成された溝３の法線方向であり、透過状態（溝３が閉じた状態）からピン５を回転させることで、ピン５及びポリマ導波路フィルム１を通じて溝３に力が伝わり、反射状態（溝３が開いた状態）となる。透過状態（溝３が閉じた状態）では、溝３の側壁同士が接触しているとき、入力光は導波路をそのまま透過する。また、反射状態（溝３が開いた状態）では、溝３に空隙が存在すると、導波路を伝搬してきた光が空気層に染み出し、染み出した光の振幅は空気層の厚みに対して指数関数的に減衰する。空気層の厚みが十分に大きい場合には、光が完全に減衰するため、対向する導波路に到達しない。したがって、光は全反射される。さらに、モニタ状態では、溝３に空隙が存在するが、その大きさが十分ではないとき、空気層へ染み出した光の振幅が減衰しきらなくなるため、一部のパワーが空気層を越えて対向する導波路端面に到達し、透過する。到達しないパワーは反射される。

前記の動作によると、本スイッチクロスポイントは、透過する光の光パワーを制御することが可能なので、減衰器またはアッテネータ機能を実現することも可能である。

また、図１の保持部９の開口部がピン５の外形より大きいため、３つの状態を保持する際に、保持部９とピン５の接続に高精度な位置合わせが不要となり、組み立てコストを低減できるという効果がある。

図２は、本スイッチクロスポントの動作の説明図である。特に、駆動機構８の制御部１３により、駆動機構８が保持部９、ピン５をどのように駆動制御するかを解説する。図１に示した保持部９の開口部は、ピン５の外形よりも１０μｍ以上大きくしている。こうすることにより、図１の保持部９が、図２のスイッチ平面図において、初期位置９−１から実線矢印１１で示す変位により９−２の状態に変移することで、図１のピン５は、図２において初期位置５−１（状態１と呼ぶ）から点線矢印１１で示す変移により位置５−２（状態２と呼ぶ）に変移し、光信号の経路を切り替えることができる。

駆動機構８は、制御部１３により制御されるわけであるが、駆動機構８は、矢印１２の方向に変位させる際に、状態１、状態２、状態３の３つの状態を保持することが可能なように制御する。

初期位置５−１から位置５−２に変移するちょうどそのほぼ中間程度の位置において、位置５−３（状態３と呼ぶ）に制御できる機能を制御部１３により制御する。駆動機構８を矢印１２の方向に変位させることで溝３を開き光信号の経路を切り替えるのであるが、状態１においては、溝３は閉じた状態であり、光信号は直進し、その経路は切り替わらない。駆動機構８を矢印１２の方向に変位させることで、溝３は開いた状態になり、そのときには、光信号は全反射し、光信号の経路は切り替わる。

位置５−３（状態３）においては、導波路コア２への入力光１０１は、溝３においてその半分の光パワーが透過、その半分の光パワーが反射する。入力光１０１は、溝３を直進した透過する出力光１０２と、溝３で反射された反射光１０３とに分岐し、それぞれにおよそ半分づつの光パワーを有する光信号が出力される。

図３は、入力光１０１と出力光１０２と反射光１０３が、状態１、状態２、状態３においてどのようになるかの概略説明図である。ピン５の位置は、状態１では位置５−１、状態２では位置５−２、状態３では位置５−３となることは、図２で説明したとおりである。図４に参考として実験値を示す。２つの線の一方のTransmissionは出力光１０２で、もう一方のReflectionは反射光１０３であり、変異量Δｘは、ピン５の位置の変異を示す値である。数値はあくまで参考であり、本実施の形態を制限するものではない。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、駆動機構８は特に特定しないようにしたものであるが、この実施の形態２では、ピン５の駆動に駆動機構８としてリレーの変位機構部を用いる。駆動機構８として、市場ですでに量産実績があり、安価で信頼性の高いリレーの変位機構部を利用することにより、より低コストな光スイッチを実現できる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る光切替装置を示す構成図である。図５において、ポリマ導波路型光スイッチ５１は、ポリマ導波路材料（ポリマ導波路フィルム）内部に導波路を形成し、光信号の光路を構成した光スイッチ、５２は光信号の光路を切り替えるスイッチクロスポイント、５３は光信号を検出する光信号検出器、５４はポリマ導波路材料に接続された光ファイバ、５５は光信号の入力端子、５６は光信号の出力端子である。ここで、スイッチクロスポイント５２は、実施の形態１または２のスイッチクロスポイントを適用する。

次に動作について説明する。図５において、ポリマ導波路型光スイッチ５１は、反射状態（状態１）、透過状態（状態２）及びモニタのための微小な光パワーを分岐するモニタ状態（状態３）をとることが出来るクロスポイント５２を、Ｎ＋１行、Ｍ＋１列マトリクス状に配置したＮ＋１、Ｍ＋１ポリマ導波路型光マトリクススイッチである。光スイッチ５１は、第１番目の入力Ｉ１に入力端子Ｐ１が接続され、第２番目の入力Ｉ２に第２番目の入力端子Ｐ２が接続され、以下同様、第Ｎ番目の入力ＩＮに入力端子ＰＮが接続され、第Ｎ＋１番目の入力ＩＮ＋１には入力端子は接続されていない。そして、ポリマ導波路型光スイッチ５１の第１番目の出力Ｏ１に出力端子Ｑ１が接続され、以下同様に、第Ｍ番目の出力ＯＭに出力端子ＱＭが接続され、第Ｍ＋１番目の出力ＯＭ＋１には出力端子は接続されていない。また、出力端子Ｑ１に接続されるスイッチクロスポイント５２のもう一方の出力は光ファイバ５４を経由して光信号検出器５３に入力される。

スイッチクロスポイント５２の動作は実施の形態１にて説明したが、ポリマ導波路型光スイッチ５１は、ポリマ導波路材料に光信号を導く光の道、すなわち導波路が形成された構造になっており、導波路の一部には溝が加工されている。溝の動作詳細については後述する。ポリマ導波路材料における溝加工が施されている近傍にピンを配置し、そのピンに応力を加えることにより、導波路を伝わる光信号は反射状態となり、光信号は反射され、光信号は直進せず、反射して別の導波路を進行する。この状態を反射状態（状態２）と呼ぶ。

ピンに応力を加えていない状態では、光信号は導波路をそのまま直進しこの状態を透過状態（状態１）と呼ぶ。また、ピンに適度な応力を加えると導波路を伝わる光信号は反射状態と透過状態の間の状態となり、光信号はそのうちの一部の光パワーが反射され、残りの光パワーの光信号は直進する。この状態をモニタ状態（状態３）と呼ぶ。このように、この溝が形成されている部分において光の進行方向を切り替えることが可能となる。

図６にポリマ導波路部の上面図を示す。図６は、ポリマ導波路部を上面より見た透視図である。溝５２は、導波路６１に対して斜めに形成されているので、図中導波路Ａを直進して来た光信号は、反射状態では導波路Ｂの方向へその進行方向が変わる。なお、透過状態では光はそのまま直進し導波路Ａをそのまま進行する。

次に、反射状態と透過状態の間の状態であるモニタ状態について説明する。モニタ状態では、スイッチクロスポイント５２は反射状態までにならず、およそ半分の光パワーが導波路を直進し、半分の光パワーが空気層で反射する状態となる。この状態が一部の光パワーを反射させ、その他の光パワーを直進させる状態であり、これをモニタ状態と呼ぶ。

前記の例では、ピンへの応力を適切に制御し、直進の光パワーと反射の光パワーをほぼ均等にする場合について説明したが、ピンに与える応力を制御することにより、入力信号光パワーのうち１０分の１パワーが反射され、１０分の９のパワーが直進するモニタ状態を形成することも可能である。応力と設定状態の関係はポリマ導波路材料の特性により、一律ではないが、調整により安定的に設定することが可能である。

図７にポリマ導波路部上面図を示す。図７は、ポリマ導波路部を上面より見た透視図である。溝５２は、導波路６１に対して斜めに形成されているので、図中導波路Ａを直進して来た光信号は、モニタ状態では大部分の光パワーが直進し導波路Ａをそのまま進行し、その一部の微小な光パワー、例えば１０分の１のパワーが、導波路Ｂの方向へその進行方向が変わる。

以上のように、スイッチクロスポイント５２は、クロス（反射）状態とスルー（透過）状態及びモニタ状態の３つの状態に設定することができる。その際、パワーの分岐率、例えば半分半分すなわち５０％、５０％または、９０％対１０％など所望の比率で制御保持することも可能である。いずれの比率でもここではモニタ状態する。図８に３つの状態を示す。

次に、図５を参照しながら実施の形態３において入力光及び出力光をモニタする方法を説明する。ここで、Ｐ１、Ｐ２、ＰＮとＱ１、Ｑ２、ＱＭが１対１に対応するように、Ｎ＝Ｍとする。まず、ポリマ導波路型光スイッチ５１におけるスイッチクロスポイント５２は、１行Ｍ＋１列、２行Ｍ列、・・・、Ｎ行２列、Ｎ＋１行１列がクロス（反射）状態であり、それ以外のスイッチクロスポイントはスルー（透過）状態であるとすると、Ｐ１→Ｑ１、Ｐ２→Ｑ２、ＰＮ→ＱＮが接続される。このとき、入出力はモニタされていない状態である。

次に、入力端子Ｐ１からの光信号をモニタしたい場合、前記の状態から１行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態とする。このとき、入力端子Ｐ１からの光信号は前記１行１列スイッチクロスポイントにおいて、光信号の光パワーが分岐され、大部分の光パワーは１行２列、１行３列、・・・、１行Ｎ列から２行Ｎ列、３行Ｎ列、・・・、Ｍ＋１行を通り、出力端子Ｑ１に出力されるが、分岐された微小光パワーは、２行１列、３行１列、・・・、Ｎ＋１行１列からＮ＋１行２列、・・・、Ｎ＋１行Ｍ＋１列を通り、光信号検出器５３へ入力される。光信号検出器５３では、微少な光パワーでも十分にそのパワーを検出し、光信号の有無を検知できる。

入力端子Ｐ２〜ＰＮからの光信号も同様に、２行１列〜Ｎ行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、入力端子Ｐ２〜ＰＮからの光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーを光信号検出器５３へそれぞれ入力させることができる。

また、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの出力光信号も同様に、Ｎ＋１行Ｍ＋１列〜Ｎ＋１行２列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの出力光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーを光検出器５３へそれぞれ入力させることができる。このように、Ｐ１〜ＰＮ、Ｑ１〜ＱＭ光信号の各々を分岐した微小光パワーを時分割で光信号検出器５３に入力し、光入出力全てのモニタを行うことができる。

光路を切り替える機能を有する光スイッチは、例えば、光クロスコネクト装置、光ＡＤＭ装置など光通信ネットワーク装置に適用される場合、その動作に高い信頼性が要求される。光スイッチ入力された光信号が指示された出力端に確実に出力されているかどうかを光スイッチ自身が検出する機能は極めて重要である。本光切替装置によると、光切替装置へ入力される光信号と本光切替装置から出力される光信号をモニタし、比較することにより、本光切替装置が正常に動作しているかどうかをモニタすることができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、ポリマ導波路型光スイッチ５１の第１番目の出力Ｏ１に出力端子Ｑ１が接続され、もう一方の出力は光ファイバ５４を経由して光信号検出器５３に入力されているが、光ファイバ５４を経由せず、フォトディテクタ９１をポリマ導波路の光の出口部に配置固定してもよい。

図９は、このような場合の実施の形態４による光切替装置の一例を示す図である。図９において、フォトディテクタ９１は、光信号を入力し電気信号に変換する光素子であり、Ｎ＋１行Ｍ＋１列に配置されたスイッチクロスポイント５２の第１の出力からの光信号をポリマ導波路材料に形成された光路を経て直接受光できる位置に配置固定されている。図１０にフォトディテクタの配置位置の説明図を示す。

次に動作について説明する。図９において、ポリマ導波路型光スイッチ５１は、クロス状態、スルー状態及びモニタのための微小な光パワーを分岐するモニタ状態をとることが出来るクロスポイント５２をＮ＋１行、Ｍ＋１列マトリクス状に配置したＮ＋１、Ｍ＋１ポリマ導波路型光マトリクススイッチである。ポリマ導波路型光スイッチ５１は、第１番目の入力Ｉ１に入力端子Ｐ１が接続され、第２番目の入力Ｉ２に第２番目の入力端子Ｐ２が接続され、以下同様に、第Ｎ番目の入力ＩＮに入力端子ＰＮが接続され、第Ｎ＋１番目の入力ＩＮ＋１には入力端子は接続されていない。そして、ポリマ導波路型光スイッチ５１の第１番目の出力Ｏ１に出力端子Ｑ１が接続され、以下同様に、第Ｍ番目の出力ＯＭに出力端子ＱＭが接続され、第Ｍ＋１番目の出力ＱＭ＋１には出力端子は接続されていない。出力Ｑ１に接続されるスイッチクロスポイント５２のもう一方の出力はフォトディテクタ９１に入力される。フォトディテクタ９１は、光信号を入力し電気信号に変換する光素子である。

本実施の形態４において、入力端子Ｐ１からの光信号をモニタしたい場合、前記接続状態から１行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態とする。このとき、入力端子Ｐ１からの光信号は前記１行１列のスイッチクロスポイント５２において、入力光パワーは分岐され、一方に光出力は１行２列、１行３列、・・・、１行Ｎ列から２行Ｎ列、３行Ｎ列、・・・、Ｍ＋１行を通り、出力Ｑ１となる。分岐されたもう一方の微小光パワー出力は、２行１列、３行１列、・・・、Ｎ＋１行１列からＮ＋１行２列、・・・、Ｎ＋１行Ｍ＋１列を通り、フォトディテクタ９１へ入力される。

入力端子Ｐ２〜ＰＮからの光信号も同様に、２行１列〜Ｎ行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、入力端子Ｐ２〜ＰＮからの光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーをフォトディテクタ９１へそれぞれ入力させることができる。

また、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの光信号も同様に、Ｎ＋１行Ｍ＋１列〜Ｎ＋１行２列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーをフォトディテクタ９１へそれぞれ入力させることができる。このように、Ｐ１〜ＰＮ、Ｑ１〜ＱＭの各々の光信号を分岐した微小光パワーを時分割でフォトディテクタ９１に入力し、光入出力全てのモニタを行うことができる。

本実施の形態４においては、全ての入力端子Ｐ１〜ＰＱ、全ての出力端子Ｑ１〜ＱＭの各々を分岐した微小光パワーを時分割でフォトディテクタ９１に入力し、光入出力全てのモニタを行うことができる。

実施の形態５．
実施の形態４では、ポリマ導波路型光スイッチ５１の第１番目の出力Ｏ１に出力端子Ｑ１が接続され、出力Ｑ１に接続されるスイッチクロスポイント５２のもう一方の出力は光ファイバ５４を経由せず、フォトディテクタ９１をポリマ導波路の光の出口部に配置固定しているが、この実施の形態５では、ポリマ導波路材料の内部にフォトディテクタを埋め込み、スイッチクロスポイント５２からの光信号を受光する形態を示す。

図１１は、このような場合の実施の形態５に係る光切替装置の一例を示す図である。図１１において、フォトディテクタ９１は、光信号を入力し電気信号に変換する光素子であり、Ｎ＋１行Ｍ＋１列に配置されたスイッチクロスポイント５２の第１の出力からの光信号をポリマ導波路材料に形成された光導波路を経て直接受光できるようにポリマ導波路材料内部に配置固定されている。

次に動作について説明する。図１１において、フォトディテクタ９１を備えたポリマ導波路型光スイッチ１１１は、クロス状態、スルー状態及びモニタのための微小な光パワーを分岐するモニタ状態をとることが出来るクロスポイント５２をＮ＋１行、Ｍ＋１列マトリクス状に配置したＮ＋１、Ｍ＋１ポリマ導波路型光マトリクススイッチである。ポリマ導波路型光スイッチ１１１は、第１番目の入力Ｉ１に入力端子Ｐ１が接続され、第２番目の入力Ｉ２に第２番目の入力端子Ｐ２が接続され、以下同様に、第Ｎ番目の入力ＩＮに入力端子ＰＮが接続され、第Ｎ＋１番目の入力ＩＮ＋１には入力端子は接続されていない。そして、ポリマ導波路型光スイッチ１１１の第１番目の出力Ｏ１に出力端子Ｑ１が接続され、以下同様に、第Ｍ番目の出力ＯＭに出力端子ＱＭが接続され、第Ｍ＋１番目の出力ＱＭ＋１には出力端子は接続されていない。出力Ｑ１に接続されるスイッチクロスポイント５２のもう一方の出力はスイッチクロスポイントと同じポリマ導波路材料内に配置されたフォトディテクタ９１に入力される。

本実施の形態５において、入力端子Ｐ１からの光信号をモニタしたい場合、前記接続状態から１行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態とする。このとき、入力端子Ｐ１からの光信号は前記１行１列スイッチクロスポイント５２において、入力光パワーは分岐され、一方に光出力は１行２列、１行３列、・・・、１行Ｎ列から２行Ｎ列、３行Ｎ列、・・・、Ｍ＋１行を通り、出力端子Ｑ１へ出力される。分岐されたもう一方の微小光パワー出力は、２行１列、３行１列、・・・、Ｎ＋１行１列からＮ＋１行２列、・・・、Ｎ＋１行Ｍ＋１列を通り、フォトディテクタ９１へ入力される。

入力端子Ｐ２〜ＰＮからの光信号も同様に、２行１列〜Ｎ行１列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、入力Ｐ２〜ＰＮからの光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーをフォトディテクタ９１へそれぞれ入力させることができる。

また、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの光信号も同様に、Ｎ＋１行Ｍ＋１列〜Ｎ＋１行２列のスイッチクロスポイント５２をモニタ状態にすることにより、出力端子Ｑ１〜ＱＭへの光信号からそれぞれ分岐した微小な光パワーをフォトディテクタ５３へそれぞれ入力させることができる。このように、Ｐ１〜ＰＮ、Ｑ１〜ＱＭの各々光信号を分岐した微小光パワーを時分割でスイッチクロスポイントと同じポリマ導波路材料内に配置されたフォトディテクタ９１に入力し、光入出力全てのモニタを行うことができる。図１２にフォトディテクタ９１のポリマ導波路材料内部の配置位置の説明図を示す。

本実施の形態５においては、全ての入力端子Ｐ１〜ＰＱ、全ての出力端子Ｑ１〜ＱＭの各々を分岐した微小光パワーを時分割でスイッチクロスポイントと同じポリマ導波路材料内に配置されたフォトディテクタ９１に入力し、光入出力全てのモニタを行うことができる。

この発明の実施の形態１に係るＮ×Ｎ光スイッチの１スイッチクロスポイントの構成を示す図である。 図１に示すスイッチクロスポントの動作の説明図である。 図２における出力光１０２及び反射光１０３の状態１−３における光パワーを示す概略説明図である。 図２における出力光１０２（Transmission）及び反射光１０３（Reflection）のピン５の位置変異量Δｘに応じた光パワーの実験値を示す概略説明図である。 この発明の実施の形態３に係る光切替装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３におけるポリマ導波路部を上面より見た透視図である。 この発明の実施の形態３におけるポリマ導波路部を上面より見た透視図であり、モニタ状態を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係るスイッチクロスポイントのクロス（反射）状態とスルー（透過）状態及びモニタ状態の３つの状態の説明図である。 この発明の実施の形態４に係る光切替装置を示す構成図である。 図９におけるフォトディテクタ９１の配置位置の説明図である。 この発明の実施の形態５に係る光切替装置を示す構成図である。 図１１におけるフォトディテクタ９１の配置位置の説明図である。

符号の説明

１ ポリマ導波路フィルム、２ 導波路コア、３ 溝、４ 丸穴、５ ピン、６ 応力開放穴、７ 硬質材料、８ 駆動機構、９ 保持部、１０ 接合するための部材、１３ 制御部、５１ ポリマ導波路型光スイッチ、５２ スイッチクロスポイント、５３ 光信号検出器、５４ 光ファイバ、５５ 光信号の入力端子、５６ 光信号の出力端子、９１ フォトディテクタ、１０１ 入力光、１０２ 出力光。

Claims (6)

1. 交差する複数の導波路をもつ導波路フィルムと、
   前記導波路フィルムの導波路交差部に形成されて交差する導波路とのなす角が全反射条件を満たすように形成された溝と、
   前記溝近傍に形成されたピンと、
   前記ピンの外形より大きな略楕円形の開口部を有し前記ピンに駆動力を伝達するための保持部と、
   前記保持部に連結されて前記保持部を介して前記ピンに応力を与える駆動機構と、
   前記駆動機構を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部により、前記ピンに与える応力および変位量を制御することで、前記ピンの傾き具合を制御して前記溝の開放度合いを制御し、前記ピンを、透過状態、反射状態、モニタ状態の３つの状態に保持する
   ことを特徴とするスイッチクロスポイント。
2. 請求項１に記載のスイッチクロスポイントにおいて、
   前記駆動機構としてリレーの変位機構部を用いる
   ことを特徴とするスイッチクロスポイント。
3. 請求項１または２に記載のスイッチクロスポイントを導波路フィルム内にＮ＋１行Ｍ＋１列マトリックス状に配置し、
   第１行に配置された各スイッチクロスポイントの第１の入力、第１行第Ｍ＋１列から第Ｎ行第Ｍ＋１列に配置されたスイッチクロスポイントの第１の出力及び第Ｎ＋１行第１列に配置された前記スイッチクロスポイントの第２の入力及び第２の出力を開放し、
   第ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）行に配置された各スイッチクロスポイントの第２の出力は第ｉ＋１行に配置された各スイッチクロスポイントの第１の入力に前記導波路フィルム内に形成された光路を経て接続し、
   第ｊ（ｊ＝１〜Ｍ−１）列に配置された各スイッチクロスポイントの第１の出力は第ｊ＋１行に配置された各スイッチクロスポイントの第２の入力に前記導波路フィルム内に形成された光路を経て接続し、
   第１行第１列から第Ｎ行第１列の前記スイッチクロスポイントの第２の入力に第１から第Ｎの入力端子Ｐ１〜ＰＮを光ファイバにより接続するとともに、第Ｎ＋１行第２列から第Ｎ＋１行第Ｍ＋１列の前記スイッチクロスポイントの第２の出力に第Ｍ〜第１の出力端子ＱＭ〜Ｑ１を光ファイバにより接続し、かつ、
   第Ｎ＋１行第Ｍ＋１列の前記スイッチクロスポイントの第１の出力に光ファイバを経由して光信号検出器を接続し、
   第ｉの入力端子Ｐｉからの光信号のモニタを行うときは第１行第Ｉ列の前記スイッチクロスポイントをモニタ状態にし、
   第ｊの出力端子Ｑｊへの光信号のモニタを行うときは第Ｎ＋１行第Ｍ＋２−ｊ列の前記スイッチクロスポイントをモニタ状態にする
   ことを特徴とする光切替装置。
4. 請求項３に記載の光切替装置において、
   前記光信号検出器に代えて、フォトディテクタを配置した
   ことを特徴とする光切替装置。
5. 請求項４に記載の光切替装置において、
   前記フォトディテクタは、前記導波路フィルムの光の出口部に配置固定される
   ことを特徴とする光切替装置。
6. 請求項４に記載の光切替装置において、
   前記フォトディテクタは、前記導波路フィルム内に埋め込まれる
   ことを特徴とする光切替装置。

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