JP2009186656A - 高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチは、迷光が発生した場合に、モニタ用ＰＤ素子によって受光され、モニタ機能のクロストーク特性が低くなってしまうという課題があった。本発明は、その従来の迷光について、改善をはかったものである。
【解決手段】入力コリメータからの光を任意の割合で信号光とモニタ光に分岐する光学フィルタと前記分岐したモニタ光をモニタするためのモニタ用ＰＤ素子を光スイッチ内部に設置することにより、モニタ機能を内蔵させ、光スイッチの内部の構成部品を黒色処理・非出力光の遮光処理・モニタ用ＰＤ素子を仕切り板で仕切ること・モニタ用ＰＤ素子の位置を信号光から離すこと・モニタ用ＰＤ素子と信号光の光軸のなす角度を大きくすること・ＰＤ素子の受光径を小さくすることにより迷光の受光を小さくした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチである。
【選択図】図１

Description

本発明は、従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチに迷光対策の改善をはかったものであり、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチに関するものである。

我々が先に発明した従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチは１′は、図６に示すように、入力コリメータの６−１′、６−２′から出射した信号光２′が、光学フィルタ８′によって１〜１０％反射し、モニタ光３′としてモニタＰＤ素子９′にそれぞれ入力され、電気信号に変換されモニタされる。他方、光学フィルタ８′を透過した残りの光は、信号光２′として出力コリメータ７′に出力される。
図６(Ａ)、（Ｂ）に示すように、平行四辺形型プリズム５′を含む可動部１０′が、駆動機構１１′によって上方に移動したときは入力コリメータ６−２′から出射した光が、平行四辺形型プリズム５′によって出力コリメータ７′に出力されるが、同時に、入力コリメータ６−１′から出射した光が平行四辺形型プリズム５′によって散乱され、迷光４′（６−１′）となってしまう。
次に、図６(Ｃ)、（Ｄ）に示すように、可動部１０′が駆動機構１１′によって下方に移動したときは入力コリメータ光６−１′から出射した信号光２′が、平行四辺形型プリズム５′を通ることなく、出力コリメータ７′に出力されるが、同時に、入力コリメータ光６−２′から出射した信号光は、筐体１２−１′内で迷光４′（６−２′）となってしまう。
このように、我々が、先に発明した従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ１′は、モニタ機能を内蔵させるという問題は解決することが可能になったが、次に述べるような新たな問題が発生した。それは、迷光４′が、発生した場合に、モニタ用ＰＤ素子９′によって受光され、モニタ機能のクロストーク特性が低くなるという問題があった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００７−３７７０号公報

従って、本発明は、従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチに迷光対策の改善をはかったもので、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチである。

この問題を解決するために、鋭意検討した結果、本発明は、
第１に、光スイッチ内の筐体等の構成部品を黒色処理して、内部多重反射の際の吸収を効率良く行うことで迷光を小さくし、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチで、
第２に、光スイッチの入力コリメータからの光信号が、出力コリメータに未達で、出力にまで到らず、光スイッチ内部の光信号を切り替えるための可動プリズムで散乱し、迷光とならないように、遮光する遮光板または黒色処理した遮光板を手前に施して可動プリズムを設けた構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチで、
第３に、内蔵するモニタ用ＰＤ素子と、光を切り替えるための可動プリズム及び光学フィルタ部との間に孔部を有する仕切り板等の仕切り部を設けることによって、迷光が、モニタ用ＰＤ素子に侵入しない構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチで、
第４に、光学フィルタによって分岐されるモニタ光を、更に、ミラーで反射させ、ＰＤ素子と信号光の距離及び光軸のなす角度を大きくする構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチで、
第５に、モニタ用ＰＤ素子のチツプ径をモニタ光のスポット径と同程度に小さくし、受光感度を落とさずに迷光の受光量を小さくする構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くした高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチである。

光スイッチに内蔵するモニタ機能を、高クロストーク化と低いパワーの光信号を正確にモニタすることが可能となり、光信号のダイナミックレンジを大きくすることができる高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチを提供できるという優れた効果があるので、その工業的価値は大きい。

以下、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチの実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例１は、図１に示すように従来の図６において、筐体１２−１′の内壁を黒色処理した筐体１２−２としたものである。図１(Ａ)、（Ｂ）に示すように、平行四辺形型プリズム５を含む可動部１０が駆動機構１１によって上方に移動したときは、入力コリメータ６−１から出射した信号光が、平行四辺形型プリズム５によって散乱され、迷光４（６−１）となるが、黒色処理した筐体１２−２により、効率良く吸収される。次に、図１(Ｂ)、（Ｃ）に示すように、平行四辺形型プリズム５を含む可動部１０が駆動機構１１によって下方に移動したときは、入力コリメータ光６−２′から出射した信号光２が、迷光４となるが、黒色処理した筐体１２−２により、効率よく吸収される。このとき、筐体内壁部は、入力コリメータ光６−２から出射した光が垂直にならないように戻り光防止部１６を設けることにより、戻り光を防ぐことが可能になる。

本発明の実施例２は、図２に示すように従来の図６において、可動部に遮光板１３−１または黒色処理した遮光板１３−２を取り付けたものである。図２に示すように、平行四辺形型プリズム５を含む可動部１０が駆動機構１１によって上方に移動したときは入力コリメータ６−１から出射した光が、遮光板１３−１または黒色処理した遮光板１３−２によって吸収、散乱され、平行四辺形型プリズム５による散乱を防ぐことができる。このとき、遮光板１３−１も黒色処理することで、光は、より効率良く吸収される。

本発明の実施例３は、図３に示すように従来の図６において、仕切り部１４によりモニタ用ＰＤ素子９を仕切ったものである。図３(Ａ)、（Ｂ）は、仕切り部１４によって、迷光が、発生する光学フィルタ８とモニタ用ＰＤ素子９の間を仕切ったものである。仕切り部１４には信号光２とモニタ光３の両方の光が通過する孔が開いている。よって、迷光４は、孔部１５以外からモニタ用ＰＤ素子９の部分に入ることができないため、迷光の受光量を小さくすることができる。図３(Ｃ)、（Ｄ）は、仕切り部１４によって、信号光２を排除し、モニタ光３とモニタ用ＰＤ素子９だけの部分に仕切ったものである。仕切り部１４にはモニタ光３が通るための孔が開いている。よって、迷光が、モニタ用ＰＤ素子９の部分に入る量がより小さくなるため、迷光の受光量をさらに小さくすることができる。更に、各モニタ用ＰＤ素子９を分ける構造とすると、お互いのモニタ光３の迷光も遮断できるため一層効果がある。

本発明の実施例４は、図４に示すように従来の図６において、ミラー１６を取り付け、モニタ光を多段に反射させたものである。図４に示すように、ミラー１６でモニタ光３が反射するためモニタ用ＰＤ素子９が信号光２と離れ、またＰＤ素子と信号光の光軸のなす角度が大きくできる。よって、信号光２の光分布の裾などがモニタ用ＰＤ素子９に与える影響を小さくできる。特に、双方向通信の場合は、図示した信号光と逆向きの信号光も存在するため、この効果は大きくなる。

本発明の実施例５は、図５(Ａ)に示すように、モニタ用ＰＤ素子９のチップ径１９ｄをモニタ光３のスポット径３ｄと同程度に小さくしたものである。従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ１′は、図５(Ｂ)に示すように、モニタ用ＰＤ素子９′のチップ径１９ｄ′をモニタ光３′のスポット径３ｄ′より大きくした場合は、迷光４′の受光量が多くなるが、本発明のモニタ用ＰＤ素子のチップ径１９ｄをモニタ光３のスポット径３ｄと同程度に小さくした場合は、モニタ光３の受光量を小さくすることなく、迷光４の受光量を小さくすることができる。ただし、モニタ用ＰＤ素子９がレンズで集光している場合は、受光径はレンズ効果を考慮した実効的な受光径である。

今迄、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１の実施例について光学フィルタ８での透過光を信号光、反射光をモニタ光で説明したが、変形例として、２つの光学フィルタ８は１枚で代用しても良い。また、反射光を信号光、透過光をモニタ光にした逆の構造でも構わないし、モニタする信号はアナログ信号、デジタル信号を問わなし、モニタする情報は信号内容、信号強度などの種類を問わない。更に、光路平行移動素子として平行四辺形型プリズム５を用いたが、例えばミラーを２枚向き合せたもの等、光路を平行に移動できれば良い。更に、駆動機構１１としては、上下機構のアクチュエータを用いたが、モータ等でも構わない。

光出力を切り替えるために用いる光スイッチに光をモニタする機能を内蔵することにより、光スイッチシステムの低価格化と小型化が実現できる。また、モニタ機能のクロストーク特性を高くすることによって、光信号のダイナミックレンジを大きくすることができ、様々なネットワークに適用することができる。

(Ａ)は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ａの外周を黒色処理した筐体１２−２で覆った実施例１で、信号光２が、平行四辺形型プリズム５を通過した場合で上からみた構成図で、（Ｂ）は、本発明の前図（Ａ）を横からみた構成図、（Ｃ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ａの外周を黒色処理した筐体１２−２で覆った実施例１で、信号光２が、平行四辺形型プリズム５を通過せずに上を素通りした場合で、上からみた構成図、（Ｄ）は、本発明の前図（Ｃ）を横からみた構成図である。 （Ａ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ｂの信号光２を遮光するための遮光板１３−１または黒色処理した遮光板１３−２を可動部１０に設けた実施例２で、上からみた構成図、（Ｂ）は、本発明の前図（Ａ）を横からみた構成図である。 （Ａ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ｃの信号光２とモニタ光３の両方の光が仕切り部１４に設けられた孔部１５を通過した実施例３で、信号光２が、平行四辺形型プリズム５を通過した場合で、上からみた構成図、（Ｂ）は、本発明の前図（Ａ）を横からみた構成図、（Ｃ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ｃの信号光２を排除し、モニタ光３の光のみが、仕切り部１４に設けられた孔部１５を通過した実施例３の変形例で、信号光２が、平行四辺形型プリズム５を通過した場合で、上からみた構成図、（Ｄ）は、本発明の前図（Ｃ）を横からみた構成図である。 （Ａ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ｄの光学フィルタ８によって分岐されたモニタ光３をミラー１６で反射させた実施例４で、信号光２が、平行四辺形型プリズム５を通過した場合で上からみた構成図、（Ｂ）は、本発明の前図（Ａ）を横からみた構成図である。 （Ａ）は、本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ１Ｅの実施例５で、モニタ用ＰＤ素子９のチップ径１９ｄをモニタ光３のスポット径３ｄと同程度に小さくした場合の説明図、（Ｂ）は、従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ１′の実施例で、モニタ用ＰＤ素子９′のチップ径１９ｄ′をモニタ光３′のスポット径３ｄ′より大きくした場合の説明図である。 (Ａ)は、従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ１′の信号光２′が、平行四辺形型プリズム５′を通過した場合で、上からみた構成図、（Ｂ）は、従来の前図（Ａ）を横からみた構成図、（Ｃ）は、従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ１′の信号光２′が、平行四辺形型プリズム５′を通過せずに上を素通りした場合で、上からみた構成図、（Ｄ）は、前図（Ｃ）を横からみた構成図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ，１Ｅ 本発明の高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ
２ 信号光
３ モニタ光
３ｄ モニタ光のスポット径
４ 迷光
５ 平行四辺形型プリズム
６−１ 入力コリメータ
６−２ 入力コリメータ
７ 出力コリメータ
８ 光学フィルタ
９ モニタ用ＰＤ素子
１０ 可動部
１１ 駆動機構
１２−１ 筐体
１２−２ 黒色処理した筐体
１３−１ 遮光板
１２−２ 黒色処理した遮光板
１４ 仕切り部
１５ 孔部
１６ ミラー
１７ ベース
１８ 戻り光防止部
１９ｄ モニタ用ＰＤ素子のチップ径
１′ 従来のモニタ機能を内蔵した光スイッチ
２′ 信号光
３′ モニタ光
３ｄ′ モニタ光のスポット径
４′ 迷光
５′ 平行四辺形型プリズム
６−１′入力コリメータ
６−２′入力コリメータ
７′ 出力コリメータ
８′ 光学フィルタ
９′ モニタ用ＰＤ素子
１０′ 可動部
１１′ 駆動機構
１２−１′筐体
１７′ベース
１９ｄ′モニタ用ＰＤ素子のチップ径

Claims (5)

1. 光スイッチ内の構成部品を黒色処理して、入力コリメータからの迷光が内部で吸収され易い構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くしたことを特徴とする高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ。
2. 光スイッチの入力コリメータからの光信号が、出力コリメータに未達で、出力にまで到らず、光スイッチ内部の光信号を切り替えるための可動プリズムで散乱し、迷光とならないように、遮光する遮光板または黒色処理した遮光板を施して可動プリズムを設けた構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くしたことを特徴とする高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ。
3. 内蔵するモニタ用ＰＤ素子と、光を切り替えるための可動プリズム及び光学フィルタ部との間に孔部を有する仕切り部を設けることによって、迷光が、モニタ用ＰＤ素子に侵入しない構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くしたことを特徴とする高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ。
4. 光学フィルタによって分岐されるモニタ光を、更に、ミラーで反射させ、ＰＤ素子と信号光の距離及び光軸のなす角度を大きくする構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くしたことを特徴とする高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ。
5. モニタ用ＰＤ素子のチツプ径をモニタ光のスポット径と同程度に小さくした構成とすることにより、モニタ機能のクロストーク特性を高くしたことを特徴とする高クロストークモニタ機能を内蔵した光スイッチ。

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