JP2867122B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチ、特
に、第１光ファイバ・アレイの光ファイバを、これに対
向する第２光ファイバ・アレイの光ファイバに回転可能
に結合する機械的光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】光スイッチには、電子的光スイッチ及び
機械的光スイッチの２種類がある。電子的光スイッチ
は、動く構成要素がないことが特徴であり、例えば、ス
イッチを通過する光を音響光学的又は電気光学的に分路
することによりスイッチ機能を果たしている。

【０００３】一方、機械的光スイッチは、物理的に光フ
ァイバ要素を動かしてスイッチ機能を果たす。機械的光
スイッチ内での光ファイバの物理的運動は、横運動又は
回転運動である。ある種類の機械的光スイッチは、レン
ズ等の焦点合わせ要素を使用して、あるファイバからの
光を他のファイバに対して焦点合わせする。この様な要
素を使用すると、スイッチの変換誤差は増加するが、大
幅に角度許容誤差が減少し、製造コストが上昇する。他
の種類の機械的光スイッチは、ある光ファイバからの光
を他の光ファイバに直接に結合する。光ファイバは、そ
の端面が互いに境を接した状態で対向した関係で配置さ
れる。この設計は、焦点合わせ要素を不要にし、角度許
容範囲を増加するが、スイッチの変換許容範囲は大幅に
減少する。

【０００４】米国特許第４４０１３６５号明細書には、
１対の対向する光伝送路取付部材が同一の回転軸上に配
置された回転式光スイッチが記載されている。一方の取
付部材はケースに固定的に取り付けられ、他方の部材は
中心軸上で回転する。他の方法では、シャフトは、この
シャフトの周りを回転する取付部材の一方に固定しても
よい。シャフト又は取付部材はモータに直接に接続され
るので、これらシャフト又は取付部材がモータにより回
転するため、一方の取付部材は、他方に対して回転可能
である。取付部材の夫々の平面は、互いに隣接して対向
している。各取付部材内の光ファイバの端面が取付部材
の回転軸に関して同心であり、同一半径の夫々見かけの
円上に存在するように、各取付部材内にて光ファイバが
固定される。

【０００５】米国特許第５０３７１７６号明細書には、
軸上整列に保持され、回転軸の周りに相対的に回転可能
であって、対向するアレイ内のファイバの光結合又は非
結合を行う光ファイバの第１及び第２の同一アレイを含
む他の回転式光スイッチが記載されている。この光スイ
ッチは、光ファイバの第１及び第２同一アレイを受け入
れる円筒状スイッチ本体を有する。スイッチ本体は、ス
プリット・スリーブ結合器により同軸配置に保持され
る。管は、ファイバ・アレイを含むスリーブを囲み、Ｏ
リングは、スリーブ及び管の間に配置されて、後方反射
を防止するために屈折率整合液をスイッチ内に保持でき
るようにする。この米国特許に記載された光スイッチ
は、米国特許第５０３１９９４号明細書に記載された光
スイッチ組立体に使用されている。

【０００６】機械的ファイバ光スイッチ（ＭＦＯＳ）の
重要な要素は、スイッチ内の対向する光ファイバを正確
に整列させることである。現行では、このために、正確
な製造処理で極めて正確な公差でスイッチ部品を製造す
る必要がある。後述する様に、現行のＭＦＯＳでは、サ
イクルからサイクルへの反復性、長期間反復性及び対向
する光ファイバの絶対配列の点で難がある。

【０００７】機械的ファイバ光スイッチは、他種のアプ
リケーションでは見られない独特のベアリング条件を有
する。現行のＭＦＯＳがスイッチング・ファイバ間で適
切な整列が得られない理由を理解するために、これらの
特別の条件を調べる必要がある。シングル・モード光フ
ァイバ間の光結合のための配列許容誤差は周知であり、
本明細書では詳述しない。長さ又は傾きの調整誤差が無
く、入力ファイバ及び出力ファイバが等しいものである
と仮定すると、横方向の調整誤差を有する光ファイバ伝
送は、数１で表される。

【数１】 なお、ｘは横オフセット、ｗは光ファイバの基本モード
の放射度パターンの１／ｅ＾2半径である。（Ｍ＾nは、
Ｍのｎ乗を意味する。）数１の導関数により、結合効率
の特定の変化に対する損失の変化が得られる。

【数２】 横オフセット、基本ファイバ・モードの半径及び損失の
変化の関数としてのΔｘに関して解くために数２を再整
理する。その結果は数３の様になる。

【数３】

【０００８】上述の数式を使用し、０.５０ｄＢ未満の
通常の伝送損失であるサイクル間でスイッチの伝送効率
が０.０１ｄＢ以内で反復可能でなければならないとす
ると、最大整列誤差は、サイクル間の反復性、長期間反
復性及び絶対整列に関して計算される。標準シングル・
モード・ファイバ内の基本モードの１／ｅ＾2半径は約
５.０ミクロン（μｍ）であるので、０.５０ｄＢの公称
損失は約１.７μｍの横方向調整誤差に相当する（数１
に従う）。数３によれば、伝送変化がサイクル間で０.
０１dＢ未満であると、１.７μｍの調整誤差は、０.０
１５μｍ、即ち１５ｎｍの範囲で繰り返される。数値の
許容範囲は、５.０μｍのモード・フィールド直径を有
する光ファイバについて計算される。他の光ファイバ
は、例えば、５.１又は５.６μｍの様なモード・フィー
ルド直径を有する。異なるモード・フィールド直径は、
数値許容範囲を大幅ではなく、僅かに変化させる。

【０００９】０.０１５μｍの条件は、サイクル間反復
性に対してのみである。伝送効率が約１００，０００サ
イクルにわたり０.１０ｄＢを超えて変化してはいけな
い長期反復条件がある。数１及び数３を使用して同一の
解析を行うと、スイッチ内の対向するファイバの位置精
度は、長期で０.１５μｍの範囲、即ち可視光の波長の
約１／４で繰り返す必要がある。

【００１０】図２は、従来の機械的ファイバ光学スイッ
チに関する理想化した同軸配列と実際の同軸配列とを示
す。この内の図２Ａは、スプリット・スリーブ１２内の
円筒シャフト１０の端面を示す。理想的には、シャフト
１０は完全に丸く、その外径は、スプリット・スリーブ
１２の完全に丸い内径と正確に一致し、シャフト１０は
その周囲全体に沿ってスプリット・スリーブ１２に接触
する。光ファイバを保持するためにシャフト１０内に形
成された孔１４は、完全に丸く、シャフト１０及びスプ
リット・スリーブ１２と同心円である。図２Ｂ及び図２
Ｃは、誇張した縮尺でシャフト１０、スプリット・スリ
ーブ１２及び孔１４の形を実際の不完全な状態で示す。
要素１０、１２又は１４は、いずれも完全に丸くない。
その代わり、シャフト１０及びスプリット・スリーブ１
２を円筒表面に近似でき、局部領域では半径は僅かに大
きく、又は小さい。これは、図中で楕円で示す。図から
分かる様に、スプリット・スリーブ１２及びシャフト１
０の間の接触点は、一方又は他方が回転するにつれ変化
し、又は、点線の楕円１６で示す様に僅かな横方向のト
ルクがシャフト１０に供給されると、シャフト内のファ
イバ（図示せず）は同心円を描かない。更に、接触点で
は、スプリット・スリーブ１２の表面は、シャフト１０
の表面に平行である。シャフト１０がスプリット・スリ
ーブ１２内に滑り込まないようにするための唯一の力
は、２つの表面間の摩擦力である。摩擦力では、必要な
ある程度のサイクル間又は長期間反復性を与えることが
できない。更に、円滑化の矛盾がある。軸受け面の寿命
を伸ばすために、それらを円滑化することが望ましい
が、この円滑化により２つの面の間の摩擦が減少する結
果、もっとぐらぐらになる。

【００１１】図２Ｂ及び図２Ｃは、別の問題も示してい
る。ファイバは、シャフト１０の軸に沿ってあけられた
穴１４を介してシャフト１０に対して配列され、この穴
１４は、それ自体の一組の許容誤差を有する。特に、穴
１４は、シャフト１０の外面に対して僅かに同心でな
く、シャフト１０の外面と同様に僅かに丸ではなくな
る。

【００１２】スイッチの入力ファイバ及び出力ファイバ
が、正確に同心円である同一円上を回転すれば、厳密に
規定する必要がある複数の寸法上の許容誤差がある。確
実に調整しなければならない設計パラメータは、次の通
りである。 入力シャフトの外径の真円度 出力シャフトの外径の真円度 入力シャフトの内径の真円度 出力シャフトの内径の真円度 入力シャフトの内径及び外径の同心度 出力シャフトの内径及び外径の同心度 入力シャフトの外径 入力シャフトの内径 出力シャフトの外径 出力シャフトの外径 スプリット・スリーブの内径 スプリット・スリーブの内径の真円度 入力及び出力ファイバの直径 入力及び出力ファイバの同心度

【００１３】挿入損失を０.５０ｄＢに維持するため
に、これら全ての許容誤差により加わる調整誤差を約
０．１７μｍ未満にしなければならない。これは、かな
り困難な作業であり、これを達成するためには、個々の
要素（入力ファイバ、出力ファイバ、入力シャフト、出
力シャフト及びスプリット・スリーブ）の幾つかの寸法
許容誤差が、サブμｍであることが必要である。これ
は、もちろん個々の部品のコストを最小にすることには
ならず、製造性の点からも手間がかかる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】機械的ファイバ光スイ
ッチ設計の他の問題はスイッチの反復性である。図３
は、図２Ｂ及び図２Ｃのシャフト１０及びスリーブ１２
の側面図であり、スリーブ１２は断面で示されている。
スプリット・スリーブ１２は、広げられないスリーブ１
２の内径よりもわずかに大きいシャフト１０と共に働
く。スリーブ１２には裂け目があるので、スリーブ１２
は僅かに広がることができ、シャフト１０（光ファイバ
を含むフェルール）が、直径のあそび無くスリーブの内
側に嵌合できる。直径のあそびは軸受け内に傾斜を生じ
させるので望ましくなく、サイクル間の反復性仕様を満
足するためには、対向するファイバ間の配列誤差の非反
復性を０.０１５μｍより小さくする必要がある。

【００１５】図２Ｂ及び図２Ｃを参照して説明したよう
に、シャフト１０の部分及びスリーブ１２の真円度が十
分でないと、円ではない曲線を描いてファイバが動く。
しかし、軸受けの磨耗は別として、十分でない真円度は
悪影響を与えず、即ち、反復性が不足しない。十分でな
い真円度は、全体的結合効率に悪影響を与えるが、反復
性には悪影響を与えない。図３は、スリーブ１２に対し
て締まりばめ（干渉はばり）を有するシャフト１０を示
す。しかし、第２シャフト１８は、製造中の避けられな
い許容誤差によりわずかに直径が異なり易い。第２シャ
フト１８の直径が第１シャフトより大きいと、スプリッ
ト・スリーブ１２が少し広がり、第１シャフト１０では
なく、第２シャフト１８に対する締まりばめとなる。こ
れで、第１シャフト１０は、スプリット・スリーブ１２
内に滑り込むことができる。第２シャフト１８が第１シ
ャフトより直径が小さいと、ぐらぐらする。いずれの場
合にも、２本のシャフト１０又は１８の一方はスプリッ
ト・スリーブ１２内でぐらぐらする。サイクル間反復性
条件を満足するために、ぐらつきは０.０１５μｍより
小さい必要があり、そのために２本のシャフト１０及び
１８の直径は約０.００８μｍである必要がある。この
仕様は、極めて高価な部品を必要とする。しかし、すべ
ても実際的な目的のために、この仕様を満足することが
実現不可能である。

【００１６】そこで、サイクル間反復性、長期間反復性
及び絶対的配列誤差の仕様を満足する高価でない機械的
ファイバ光スイッチが必要とされている。かかるスイッ
チは、許容誤差が大まかでいつでも購入できる部品を使
用し、スイッチ部品及びファイバを正確な配列を必要せ
ずに容易に組み立てられなければならない。更に、スイ
ッチは、軸受けの磨耗が最小で、部品の寸法の違いに敏
感でないファイバ取付装置を有する必要がある。更に、
スイッチは温度変化に対しても良好な安定性を有する必
要がある。

【００１７】したがって、本発明の目的は、サイクル間
反復性、長期間反復性及び絶対的配列誤差の仕様を満足
する安価な光ファイバ用の光スイッチの提供にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の光スイ
ッチは、独立しオフセットされた（ずれた）第１回転軸
の周りで回転し、第１閉曲線上に位置決めされる少なく
とも１個の第１光伝送路と、独立しオフセットされた第
２回転軸の周りで回転し、第２閉曲線上に位置決めされ
た少なくとも１個の第２光伝送路とを有する。第１及び
第２光伝送路は、対向した関係であり、互いに横方向に
オフセットした光伝送路の閉曲線との光学的インタフェ
ースを形成して、閉曲線上に交差点を確立する。第１及
び第２取付部材を設けて、対応する第１及び第２光伝送
路を保持する。この際、第１取付部材は、独立しオフセ
ットされた第１回転軸と軸的に配列された回転軸を有
し、第２取付部材は、独立しオフセットされた第２回転
軸と軸的に配列された回転軸を有する。第１及び第２光
伝送路は、取付部材の夫々の回転軸からずれた位置にあ
る。第１及び第２光伝送路の夫々の第１及び第２閉曲線
の交差点を表す角度座標を蓄積する手段を設ける。閉曲
線上の交差点の１つにおいて、第１及び第２光伝送路を
軸的に配列して、測定機器をファイバ・リンクに結合す
る手段を設ける。これは、夫々の取付部材に結合した駆
動モータを用い、角度座標に応答して、夫々の独立しオ
フセットされた回転軸の周りで、互いに相対的に第１及
び第２光伝送路を選択的に回転させる。

【００１９】また、本発明によれば、保持部材は、個々
の運動学的に設計されたオフセット・ホルダ構体内に配
置される。好適な実施例では、各々の保持部材を受け入
れるＶ字状空洞を形成し、頂点及び角度が広がる側壁を
有するＶ溝構造体が、動的な取り付けを行う。ばね留め
具は、保持部材を３点空洞に固定するためにＶ字状空洞
の上に配置される。Ｖ溝構造体は、保持部材とほぼ同じ
又はそれより上の硬度を有する材料で形成されるか、又
は、保持部材とほぼ同じ又はそれより上の硬度を有する
Ｖ溝構造体の側壁及びばね留め具に固定される挿入物を
有する。保持部材及びＶ溝構造体は、好適には、ほうけ
い酸塩、即ちセラミック材料である。挿入物は、好適に
は、セラミック又はサファイアの如き硬い材料である。

【００２０】好適な実施例では、保持部材は第１及び第
２フェルールであり、各フェルールは、このフェルール
が周りを回転する中心に位置する長軸と、外径と、第１
及び第２光ファイバを収容する中心穴とを有する。閉曲
線上を動かないフェルールの略回転軸上にいずれか１本
の光ファイバが存在するように、光ファイバをフェルー
ル内に装填する。さらに、フェルールの光インタフェー
ス端部は、セラミック材料のスリーブ部材を有し、磨く
と、第１及び第２光ファイバ間に分離ができる。代わり
に、内部光ファイバよりも硬いセラミック材料でフェル
ールを作ってもよい。

【００２１】軸方向配列手段は、第１及び第２光伝送路
をそれらの夫々の独立し且つずれた回転軸に対して選択
的に互いに相対的に回転させる。第１及び第２光伝送路
の夫々の第１及び第２閉曲線の交差点を表す角度座標を
蓄積する手段を設ける。回転手段は、回転運動を夫々の
第１及び第２光伝送路に結合するために、第１及び第２
閉曲線の交差点の一方の角度座標に応答する高分解能の
第１及び第２ステッパ・モータ又はＤＣモータを含む。
各々のステッパ・モータ又はＤＣモータに取付られる平
歯車は、回転運動を回転シャフトに取り付けられた第２
平歯車を介して回転シャフトに伝達する。回転シャフト
は、夫々の光伝送路の保持部材に結合される。回転シャ
フトは、夫々第１及び第２光伝送路を収容する中心穴を
有する第１シャフト要素と、第１駆動シャフト要素を各
々の光伝送路の保持部材に接続するための柔軟駆動シャ
フトとを含む。回転駆動シャフトの第１シャフト要素を
受け入れるための中心穴を有する第１及び第２軸受けも
含まれる。これに代わって、回転手段は、回転運動を各
々の第１及び第２光伝送路に伝達するために結合される
手動回転減速ギア組立体であってもよい。

【００２２】光スイッチの対向した光伝送路を軸合わせ
する（軸的に配列する）方法は、第１閉曲線上の交差点
にて第１光伝送路の位置を表す角度座標に応答して、第
１閉曲線上の第１光伝送路を交差点の１つに回転させる
ステップ（１）と、第２閉曲線上の交差点にて第２光伝
送路の位置を表す角度座標に応答して、ステップ（１）
での交差点に対応する交差点に第２閉曲線上の第２光伝
送路を回転するステップ（２）とから成る。好適な方法
においては、これらのステップを同時に実行する。対向
する光伝送路を配列する付加的なステップは、第１及び
第２光伝送路を選択した交差点に回転する前に、光伝送
路に最も近い閉曲線上の交差点を選択することである。
対向した光伝送路を配列する他の１組のステップは、選
択した交差点の後に第１及び第２光伝送路の夫々を同じ
量だけ回転させるステップ（１）と、第１及び第２光伝
送路を同時に逆回転し、交差点にて同時点に光伝送路を
停止させるステップ（２）とである。独立しオフセット
された回転軸の一方又は両方の周りで回転する複数の光
伝送路を有する光スイッチにおいて、付加的なステップ
は、複数の光伝送路から、これら複数の光伝送路の１つ
を選択することである。

【００２３】光スイッチを破壊できるある条件が生じる
かもしれない。更に行うステップは、駆動モータが各ホ
ーム位置（原点位置）を過ぎたときに、各駆動モータを
停止させる各割り込み信号を発生し、この状態が生じる
とユーザにエラー・コードを発生する。複数の光伝送路
の１つの光伝送路を選択したときに、付加的な確認ステ
ップを実行する。選択した光伝送路は、複数の光伝送路
における光伝送路の数により得た選択制限内としなけれ
ばならない。複数の光伝送路から選択した光伝送路が選
択制限の外のときに、ユーザ・エラー・コードを発生す
る。別のステップを含めて、現在の光伝送路交差点の角
度座標と、光伝送路の新たに選択した角度座標とを加算
して、これら加算した角度座標が最大範囲値を越えたか
を判断する。この状態が生じると、ユーザ・エラー・コ
ードを発生する。

【００２４】この光スイッチは、遠隔ファイバ試験シス
テムに利用可能である。このファイバ試験システムは、
光伝送ファイバを有する光ファイバ・リンクを試験する
少なくとも１個の第１測定試験機器と、光試験ファイバ
と、測定試験機器を光ファイバ・リンクの一端に遠隔的
に接続する少なくとも１個の第１光スイッチとを具えて
いる。この光スイッチは、独立しオフセットされた第１
回転軸の周りで回転し、第１閉曲線上で第１光伝送路を
位置決めして、測定試験器器に結合される少なくとも１
個の第１光伝送路と、独立しオフセットされた第２回転
軸の周りで回転し、第２閉曲線上で第２光伝送路を位置
決めして、光ファイバ・リンクに結合される少なくとも
１個の第２光伝送路とを含んでいる。これら第１及び第
２光伝送路は、光インタフェースを形成する対向した関
係であり、光伝送路の閉曲線は、互いに横にずれてお
り、閉曲線上で交差点を作る。第１及び第２取付部材
は、夫々の第１及び第２光伝送路を維持する。なお、第
１取付部材は、独立しオフセットされた第１回転軸と軸
合わせされた回転軸を有し、第２取付部材は、独立しオ
フセットされた第２回転軸と軸合わせされた回転軸を有
する。第１及び第２光伝送路は、取付部材の夫々の回転
軸からずれて位置決めされる。夫々の第１及び第２光伝
送路の第１及び第２閉曲線の交差点を表す角度座標を蓄
積する手段を設ける。閉曲線上の交差点の１つにて、第
１及び第２光伝送路を軸合わせし、各取付部材に結合し
た駆動モータを用い、角度座標に応じて、独立しオフセ
ットされた回転軸の周りで第１及び第２光伝送路を互い
に選択的に回転して、測定試験器器を光ファイバ・リン
クに結合する手段を設ける。波長分割マルチプレックサ
の如き光結合器が、第２光伝送路を光試験ファイバに結
合する。測定試験器器は、光タイム・ドメイン・リフレ
クトメータ、光パワー・メータ、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ試
験セットなどでもよい。遠隔ファイバ試験システムの光
スイッチを設けて、独立しオフセットされた回転軸の一
方又は両方の周りで複数の光伝送路を回転させて、多数
の測定試験機器を多数の光ファイバ・リンクに結合す
る。

【００２５】本発明のその他の目的、利点及び新規な特
徴は、特許請求の範囲及び添付図を参照した以下の詳細
な説明から理解できよう。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明による機械的な光スイッチ２
０の拡大斜視図を示す。スイッチ２０は、例えば、遠隔
ファイバ試験装置で使用される。この装置では、スイッ
チ２０は、オプティカル・タイム・ドメイン・リフレク
トメータ、光パワー・メータ等の遠隔試験装置を種々の
光ファイバに接続して、これらファイバを評価する。他
の使用例は、発信ラインが故障しているとき、電話信号
を異なる光ファイバに再方向付けるための中央オフィス
電話スイッチに関連したものである。

【００２７】スイッチ２０は、部分的な空洞を形成する
基部２４、端部壁２６、２８及び側部壁３０から成るハ
ウジング２２を有する。空洞３２内では、中央台部３４
及び軸受け支持部３６は、基部２４から立ち上がってい
る。軸受け支持部３６は、中央台部３４及び端部壁２
６、２８間に配置される。着脱可能側部壁３８及び頂部
板４０は、ハウジング空洞を囲むために設けられる。ス
イッチ２０用の電子回路を含む回路基板４２は、ハウジ
ング２２の頂部に取り付けられる。この電子回路は、単
一又は複数の蓄積素子を有し、２つの対向する光ファイ
バ間の閉曲線上の交差点に関連した角度座標を保持す
る。この電子回路は、スイッチへの要求及び機能を有効
にすると共に、スイッチ機能を停止する割り込み命令及
びユーザ・エラー・コードを発生するロジック回路も含
んでいる。ステッパ・モータ取付具（ブラケット）４４
は、端部壁２６及び２８に隣接してハウジング２２の外
側に固定される。ステッパ・モータ４６は、各取付具４
４に固定される。平歯車４８が固定されたシャフトは、
各ステッパ・モータ４６から延びている。光検出器取付
具（ブラケット）５０は、各端部壁２６及び２８の外側
に取り付けられる。発光素子及び受光素子を有する光検
出器５２は、各取付具に取り付けられる。

【００２８】穴５４は、各端部壁２６及び２８に形成さ
れる。軸受け５６は、端部壁２６及び２８の空洞３２側
から各穴５４に圧入される。軸受け５８は、軸受け支持
体３６に圧入される。フランジ・シャフト・シール（こ
の図では見えない）は、空洞３２の外側から各穴５４内
に取り付けられ、各端部壁２６及び２８の外側に取り付
けられたシール板６０により所定位置に保持される。入
力及び出力光ファイバ６６及び６７を収容する中心穴６
４を有する回転可能駆動シャフト６２は、シール板６
０、フランジ・シャフト・シール及び軸受け５６及び５
８を介して延びる。スリット７０を有する細長い穴（ス
ロット）あき回転体６８は、各駆動シャフト６２に取り
付けられる。各穴あき回転体６８の一部は、光検出器５
２の発光素子及び受光素子間の間隙に配置される。ステ
ッパ・モータ４６の夫々の平歯車に係合する駆動シャフ
ト平歯車７２は、回転可能駆動シャフト６２に取り付け
られる。柔軟性駆動シャフト結合器７４は、駆動シャフ
ト６２の各々の一端に固定される。スイッチ２０の光フ
ァイバ６６及び６７を保持する取付部材（この図では見
えない）は、柔軟性結合器７４の他端内にある。ばね留
め具（クランプ）７６は、中央台部３４に形成されオフ
セットされたＶ溝（オフセットＶ溝）内に取付部材を保
持するために、台部３４に取り付けられる。ばね留め具
７６及びオフセットＶ溝は、後述する取付部材に対する
保持構体を形成する。囲まれた空洞３２は、入力ファイ
バ及び出力ファイバ間を通過する入力光の後方反射を減
少させるために、適切な屈折率整合液が充填される。屈
折率整合液は、Ｖ溝及び軸受け５８用の潤滑剤としての
役割もする。

【００２９】ハウジング２２、着脱可能側部壁３８及び
頂部板４０は、加工アルミニウム、ステンレス鋼、又は
成形プラスチックの様な材料で作られる。現行の設計で
は、これら部品は、加工アルミニウムである。ステッパ
・モータ４６である回転手段は、０.１４度の回転精度
で、高価でなく、比較的に小電力であり、小型であるこ
とが必要とされる。この様なステッパ・モータ４６の一
例が、米国コネティカット州ワタバリーのＨＳＩ社によ
り部品番号ＨＳＡ３３７００として製造販売されてい
る。この特定のステッパ・モータは、０.０９度の角度
制御仕様を有する。このステッパ・モータは、バックラ
ッシュが大きいので、ホーム位置指示器が光検出器５２
及び穴あき回転体６８と共に設けられる。光検出器５２
は、光が発光素子から受光素子に伝達すると電気信号を
発生するものであり、シャープ（株）で製造販売される
ＧＰ１Ｌ０１Ｆ型の様な普通に市販されている光検出器
でよい。穴あき回転体６８は、適切な剛性を有し、それ
に狭い穴を形成できる適当な材料で作ってもよい。好適
な実施例では、穴あき回転体６８は、０．００１インチ
（０．０２５４ミリメートル）のスロット（スリット）
７０を有する１ミル（２．５４／１０００センチメート
ル）のポリカーボネート・フィルムから形成する。この
フィルムを積層して、アルミニウム硬化板にする。ステ
ッパ・モータ４６の代わりに、高分解能エンコーダを有
する直流モータを使用してもよい。フェルール駆動シャ
フト６２は、十分に硬く、耐磨耗性の適当な材料で形成
してよい。好適な実施例では、回転駆動シャフト６２は
外径が４分の１インチ（６.３５ｍｍ）のステンレス鋼
の棒である。中心穴６４の直径は、１０分の１インチ
（２.５４ｍｍ）である。

【００３０】図４は、機械的光スイッチ２０の取付部材
駆動装置の斜視図である。この駆動装置は、取付部材内
の光ファイバの位置決め以外は同一である入力部８０及
び出力部８２を有し、これらについてはフェルール８６
と関係して詳述する。出力部８２の構成要素は、入力部
８０と実質的に同じである。出力部８２は、穴あき回転
体６８及び駆動シャフト平歯車７２に取り付けられた回
転駆動シャフト６２を有する。駆動シャフト６２は、シ
ール板６０、フランジ・シャフト・シール９４及び軸受
け５６、５８を通る。柔軟性駆動シャフト結合器７４
は、駆動シャフト６２の一端に取り付けられる。柔軟性
結合器７４は、回転運動の間にフェルール８６に与えら
れる横方向のトルクを減少させるために設けられる。こ
のトルクは、スイッチ２０内の光ファイバの配列誤差を
生じさせる。適切な柔軟性結合器は、米国ニュージャー
ジ州セダー・グローブのサーボメータ社により部品番号
ＦＣ−９として販売されている。フェルール構体８８内
に含まれるフェルール８６は、柔軟性結合器７４の反対
側の端部に固定される。互いに密着して対向する関係で
あるスイッチ２０の光ファイバ６６及び６７は、各フェ
ルール８６内に固定される。この関係を維持するため
に、留め襟部９６は、内部軸受け部５８のいずれかの側
でフェルール駆動シャフト６２に取り付けられて、柔軟
性結合器７４を構成し、フェルール８６の端部面を圧縮
状態に維持する。

【００３１】図５は、取付部材駆動構体の分解斜視図で
ある。この図において、図１及び図４と同一構成要素に
は、同じ参照番号で示す。フェルール構体８８は、フェ
ルール結合器９０及びフェルール８６から成る。好適な
実施例では、フェルール結合器９０はステンレス鋼で形
成されるが、他の適切な材料であってもよい。他の方法
では、フェルールの歪み解放部９２は、フェルール結合
器９０内に固定される。代表的なフェルール解放部９２
は、米国ニューヨーク州ベイポートのシンプトン社から
部品番号Ａ３２１５として販売されている。フェルール
８６は、フェルール結合器９０内に固定される。フェル
ール８６は、ほうけい酸塩工業用光学ガラスで形成され
る。代表的なフェルールは、米国イリノイ州デス・プレ
インズのニッポン・エレクトリック・グラス社からＨＣ
型として製造販売されている。特定のフェルールは、外
径許容誤差±５μｍ、真円仕様からのずれ（真円度）±
１μｍ及び内径許容誤差±２μｍである。上述した様
に、従来の光スイッチでこれらの許容誤差を有するフェ
ルールを使用すると、使用可能な機械的光スイッチに要
求されるサイクル間反復性、長期間反復性、絶対的配列
を得ることができない。しかし、本発明の機械的光スイ
ッチ２０は、従来の様に単一軸に対しフェルールを同軸
に配列し回転させる代わりに、別々の軸に対して回転す
るようにフェルール８６をずらすことにより、従来の機
械的光スイッチの機械的許容誤差の問題を解決する。

【００３２】図６は、独立した軸１０４及び１０６につ
いて回転する対向する２つのフェルール１００及び１０
２を示し、これらフェルール１００及び１０２は光伝送
路として働く光ファイバ１０８及び１１０を夫々含む。
好適な実施例では、光ファイバは、コアの直径が約１０
μｍ、外径１２５μｍのシングル・モード・ファイバで
ある。本発明の要旨を逸脱することなく、マルチモード
光ファイバの様な他の光伝送路を使用してもよい。対向
する光ファイバ１０８及び１１０は、フェルール１００
及び１０２が回転するにつれ、閉曲線に沿って移動する
ように配置される。閉曲線１１２及び１１４は、夫々の
曲線上の点１１６及び１１８で交差する。閉曲線１１２
及び１１４は、フェルール１００及び１０２の３６０度
の回転角度を通して閉じているとすると、交差点１１６
及び１１８は安定し、２つの対向するファイバ１０８及
び１１０に対して、正確に最適の配列位置を表す。

【００３３】図７Ａ及び図７Ｂは、機械的光スイッチ２
０の台部３４に形成され、又は取り付けられた２つのオ
フセット・ホルダ構体１２０の一方を示す。各ホルダ構
体１２０は、Ｖ溝空洞１３０を形成する頂点１２４及び
角度が広がる側壁１２６、１２８を有するＶ溝構造体１
２２を有する。側壁１２６及び１２８には、ガラス、セ
ラミック等の耐磨耗性材料の薄片（ストリップ）１３２
及び１３４が接着してある。この方法で、ホルダ構体１
２０を構成することにより、Ｖ溝構造体１２２をアルミ
ニウム、プラスチック等の安価な材料で形成することが
でき、同時に、極めて耐久性のある軸受けが得られる。
より高価となるが、設計可能なものは、耐磨耗材料から
直接作成したＶ溝を利用することである。

【００３４】図示の目的のために示されたかなり真円か
ら外れたフェルール８６は、台部３４上に形成されたＶ
溝空洞１３０の各々内に夫々受入られる。ばね留め具７
６は、Ｖ溝構造体１２２内にフェルール８６を固定する
ために空洞１３０上に配置される。各Ｖ溝構造体１２２
の側壁１２６及び１２８は、フェルール８６に対し２つ
の接点を有し、ばね留め具７６に対して３番目の接点を
有する。この３点設置は、運動学的に正しい。本明細書
にて用いる運動学的な取付は、同時点により分解された
総ての力により取り付けることを意味する。保持面、即
ち側面１２６、１２８及びばね留め具７６は、フェルー
ル８６の面に対する接線であり、その結果、フェルール
８６が完全に円でなくとも、極めて安定した最小エネル
ギー構造となる。これは、接点の数が分からず、回転の
間でさえスイッチ間で接点数が変化する従来のスイッチ
と比較すると次のようになる。各ホルダ構体内１２０内
のばね留め具７６は、容易に小さく動くことができ、フ
ェルール８６の熱膨脹又は円からの外れに対して、フェ
ルール自体のスロップ（不規則な動き）をすることなく
適応することができる。フェルール８６がかなり真円か
ら外れている場合であっても、フェルール内のファイバ
は、依然として閉曲線をたどる。これにより、従来の機
械的な光スイッチに見られた、フェルール間の寸法の違
いにより生じるいずれのぐらつきも除去できる。本発明
の実施は、Ｖ溝構造体及び留め具構成に厳密に限定され
るものではなく、他の運動学的に正確なホルダ構体も、
本発明の要旨を逸脱することなく使用できる。

【００３５】軸受けの磨耗は、いずれの機械的光スイッ
チ２０でも重要な問題である。Ｖ溝構造体１２２の軸受
け磨耗は、各側壁１２６及び１２８の面上の微小に細い
線に沿ってのみ生じる。しかし、フェルール８６の磨耗
は、その面全体に沿って生じる。磨耗により除去される
材料の厚さが軸受けの面積に逆比例すると、Ｖ溝構造体
１２２の磨耗速度は、フェルール８６のそれより数百又
は数千倍大きい。耐磨耗薄片１３２及び１３４を側壁１
２６及び１２８に接着すると、Ｖ溝構造体１２２の磨耗
が減少する。更に、スイッチの制御は、平均的に両方の
フェルール８６が何れの１００,０００サイクルの間に
も同じ角度回転するように設計されている。これは、理
論上では、両方のＶ溝軸受けに関し等しい磨耗速度にな
り、フェルール８６は同じ量だけ夫々のＶ溝構造体１２
２に据え置かれ、それらの相対的配列を維持する。

【００３６】図８は、機械的光スイッチ２０の台部３４
上に形成されたオフセットＶ溝ホルダ構体１２０を示す
斜視図である。入力及び出力光ファイバ・アレイ１４８
及び１５０を含む入力及び出力フェルール１４４及び１
４６は、Ｖ溝１４０及び１４２内に取り付けられる。各
ファイバ・アレイ１４８及び１５０は、単一の光ファイ
バ１５２又は複数の光ファイバで形成される。フェルー
ル１４４及び１４６の外壁と、ばね留め具７６とは、図
を見易くするために図示されていない。耐磨耗性薄片１
３２及び１３４は、個別の耐磨耗性薄片がＶ溝１４０の
側壁１２６及び１２８の対向する端部に接着されて、フ
ェルール１４４及び１４６用の２重端部軸受けを形成す
る現行の好適な構成で示されている。図１に示す様なば
ね留め具７６は、フェルール１４４及び１４６をＶ溝空
洞１３０内に固定するための耐磨耗性細片の各組上に配
置される第１及び第２ばね留め具部材を形成するために
細長い穴（スロット）が開けられる。その代わりに、耐
磨耗性薄片１３２及び１３４は、Ｖ溝１４０の全部の側
壁を一列にするように構成される。図示する様に、入力
フェルール１４４は、出力フェルール１４６からわずか
にずらされる。各フェルール１４４及び１４６は、運動
学的に正確なホルダ構体１２０内に抑制されるので、入
力ファイバ・アレイ１４８の各ファイバ１５２は、入力
フェルール１４４が回転するときに閉曲線を追跡する。
これらの曲線は略円であるが、曲線の実際の形状は重要
ではない。曲線は、楕円又は任意の類似した形状の閉曲
線であってもよい。同じことが、出力ファイバ・アレイ
１５０の光ファイバ１５２についてもいえる。図６を参
照して説明した様に、入力及び出力ファイバ・アレイ１
４８及び１５０内の光ファイバ１５２の閉曲線は、同心
円ではない。すなわち、入力ファイバ１４８内の閉曲線
上を動くように配置されたいずれの光ファイバ１５２
も、出力ファイバ・アレイ１５０内の閉曲線上を動くた
めに配置されたいずれの光ファイバ１５２とも対称的で
はない。Ｖ溝１４０及び１４２は、入力光ファイバの閉
曲線及び出力光ファイバの閉曲線を同心状でなくするた
めに意図的にずらされる。

【００３７】入力及び出力光ファイバ・アレイ１４８及
び１５０の閉曲線は同心状ではないので、これらは２点
で交差する。このことにより、入力光ファイバ・アレイ
１４８の光ファイバ１５２及び出力光ファイバ・アレイ
１５０の出力ファイバ１５２間で完全な配列が行われ
る。フェルール軸受けである運動学的に正確なホルダ構
体１２０には、ぐらつき又はスロップがないので、曲線
が実際に閉じられ、更に、それらが閉じているので、交
差点の角度座標は安定している。これは、入力及び出力
フェルール１４４及び１４６の幾つかの角度座標に関し
て、入力ファイバ・アレイ１４８の光ファイバ１５２
は、交差点で出力ファイバ・アレイ１５０の光ファイバ
１５２と完全に直線上に並ぶことを意味する。曲線は閉
じているので、角度座標は安定している。これらは、極
端な精度で何度も繰り返す。動的に、位相空間座標系の
軌跡が閉じていると、その軌跡は安定し、周期的で、予
想可能である。しかし、軌跡が閉じていなければ、座標
系は無秩序になる。

【００３８】重要な利点は、独立した別個の回転軸の周
りを回転するように、入力及び出力フェルールをオフセ
ットすることにより得られる。各フェルール１４４及び
１４６には、任意の数のファイバ１５２が装填されても
よい。ファイバ１５２の幾つかは、フェルール１４４及
び１４６の内径の端部の周りに配置され、幾つかは中心
に向かって配置される。フェルール１４４及び１４６を
ずらすことにより、フェルール１４４の端部に沿って入
力ファイバにより描かれた閉曲線は、それらが更に中心
に向かって配置されても、フェルール１４６の出力ファ
イバの全てと交差するようにできる。これを行うために
は、公称的には、入力ファイバが追跡する閉曲線が１／
２ファイバ直径の許容範囲内で出力フェルールの中心と
交差するように、２つのフェルール１４４及び１４６の
間がずれるようにする。従来の設計では、中心付近に配
置された出力ファイバは、端部にある入力ファイバに接
続することができない。これは、Ｎ×Ｎスイッチが、従
来の機械的光スイッチで可能なよりも、中心に向かって
集中されたそのファイバの数を増やして構成できること
を意味する。ファイバがフェルールの中心から更に動く
につれて、特定の配列を行うために必要な角度許容誤差
が減少するので、これは本発明の重要な利点及び目的で
ある。したがって、ファイバがフェルールの中心から離
れているときに、フェルールを回転させる装置の更に正
確な角度分解能が必要とされる。これは、例えば、従来
の設計での高価なステッパ・モータ４６の使用を必要と
し、一方、本発明では、高精度でない、即ち安価なステ
ッパ・モータ４６を使用可能である。

【００３９】本発明の他の利点及び目的は、入力及び出
力ファイバ・アレイ１４８及び１５０内の光ファイバ１
５２は、入力及び出力フェルール１４４及び１４６内で
不規則（ランダム）に構成してもよい。すなわち、アレ
イ１４８及び１５０内のファイバ１５２を整然とした小
さなパターンで配列する必要がない。各ファイバは、そ
れ自体の閉曲線に追従できる。入力ファイバ・アレイ１
４８の全ての入力ファイバ１５２の閉曲線が、出力ファ
イバ・アレイ１５０の全ての出力ファイバ１５２の閉曲
線に交差する限り、スイッチの操作に異なるところはな
い。この設計は、フェルールの内径の表面に対してファ
イバを保持する又は同心円上にファイバを位置決めする
ために何かが必要である従来のものに匹敵する。更に、
その従来の何かは極めて正確に寸法付けされる必要があ
るが、ファイバがしっかりと保持されないと、これは同
心度、直径及び円の真円度に悪影響を与え、これらのフ
ァイバが移動してしまう。

【００４０】本発明の目的は、製造が簡単な機械的光ス
イッチ２０を提供することである。上述した様に、スイ
ッチ２０の入力及び出力フェルール１４４及び１４６内
で入力及び出力ファイバ・アレイ１４８及び１５０の個
々のファイバ１５２を正確に位置決めする必要がない。
本発明のスイッチ２０は、単一の入力ポート及び複数の
出力ポートを有する１個の１×Ｎスイッチで構成しても
よく、又は、スイッ２０は複数の入力ポート及び複数の
出力ポートを有する１個のＮ×Ｎ又はＮ×Ｍスイッチで
構成してもよい。何れの構成であっても、光ファイバ１
５２の位置決めは同様である。１×Ｎスイッチにおい
て、入力フェルール１４４は、光ファイバ１５２に装填
される。エポキシ樹脂をフェルール１４４に追加して、
複数のファイル１５２間の隙間を埋める。次に、光ファ
イバ１５２の１本を除く全部が、単一の光ファイバ１５
２を光ポートとするフェルール１４４の端部で切断され
る。切断されるファイバ１５２の数が少なかったり、全
く無かったりする例外はあるが、同一の処理が、Ｎ×Ｎ
及びＮ×Ｍ光スイッチに使用される。同様に、同一の処
理がスイッチ２０の出力ポートを形成するために使用さ
れる。ここで重要なことは、フェルール１４４内のファ
イバ１５２の正確な位置決めは必要ないということであ
る。これは、実質的にスイッチ２０の製造コストを低減
する。

【００４１】他の方法としては、スイッチ２０の光ポー
トを形成する際に、プラグ・デバイスを使用してもよ
い。プラグはフェルール１４４及び１４６内に位置決め
され、ファイバ１５２はプラグ及びフェルールの側壁間
に位置決めされる。エポキシ樹脂を用いて、フェルール
１４４及び１４６に充填する。何れの処理でも、ファイ
バ１５２を含むフェルール１４４及び１４６の端部は、
擦られ、且つ磨かれる。

【００４２】入力及び出力フェルールは、スイッチ２０
のホルダ構体１２０内に取り付けられ、フェルール駆動
シャフト６２の中央穴６４を通る入力及び出力ファイバ
６６及び６７（図１）と共に、フェルール駆動装置の柔
軟性結合器７４に接続される。スイッチの機械的構成要
素の構体が、入力及び出力フェルール１４４及び１４６
内の光ファイバ１５２の位置と独立していることは重要
ではない。例として、穴のあいた回転体６８は、フェル
ール１４４及び１４６内のファイバ１５２の位置に関係
なく、フェルール駆動シャフト６２上に取り付けられ
る。回転体６８の穴（スロット）７０を光検出器５２に
対して位置決めすることにより、夫々のフェルール１４
４及び１４６内のファイバ１５２に対する開始基準点が
決まる。側壁３８はハウジング１４４に固定され、空洞
３２は適当な屈折率整合液が充填される。頂部板４０は
ハウジングに固定され、スイッチ２０は、配列処理の準
備が整う。

【００４３】図９は、出力光ファイバの閉曲線と入力光
ファイバの閉曲線との交差点を求めるための代表的な配
列（軸合わせ）用調整装置である。フェルール１４４又
は１４６の何れかの回転軸上に実質的に存在する何れの
ファイバ１５２も、閉曲線上を移動せず、点として作用
することに留意されたい。この理由で、フェルール１４
４及び１４６の何れかの回転の軸上の何れかのファイバ
１５２は、光ポートとしては使用されない。配列用調整
装置は、コンピュータの様な制御器１６０と、１３１０
ｎｍ又は１５５０ｎｍの何れかのレーザ源１６２と、単
一モード結合器１６４と、２つの光パワー・メータ１６
６及び１６８と、電子スイッチ１７０と、一群の光ダイ
オード１７２とを有する。コンピュータ１６０は、光ス
イッチ２０及び電子スイッチ１７０の両方を制御し、パ
ワー・メータ１６６及び１６８からのアナログ信号を記
録する。コンピュータは、図１０及び図１１に示すフロ
ーチャートにより例示される手順に従うことにより、光
スイッチ２０上の各ポートの角度配列座標を決める。使
用するレーザ光源、使用する光ダイオードの種類、用い
るパワー・メータの種類に基づいて、この手順に用いる
しきい（スレッショルド）値は、装置毎に異なることが
あるので、この手順内のスレッショルド値は特定されな
い。

【００４４】基本的は配列手順は、２つの配列誤差のあ
るガウシャン・ビーム間を結合するための数学的モデル
を使用する。このモデルは、配列誤差のあるシングル・
モード・ファイバ間の光伝送に対して良好に近似されて
いる。それは、これらのファイバの基本モードがガウシ
ャンに近いからである。このモデルでは、２本の光ファ
イバが正確に同一であり、それらの間に長さ誤差又は角
度誤差が無いものと仮定する。フェルール１４４及び１
４６は、スイッチ２０内に組み込まれる前に擦られ且つ
磨かれ、また、フェルール１４４及び１４６を対向して
接触する状態に維持するために止め襟部９６が使用され
るので、上述の仮定は有効である。数学的モデルは、上
述において、Ｔが光伝達率であり、ｘが２本ファイバ間
の横オフセットであり、ｗが基本モードの放射度プロフ
ィールの１／ｅ＾２である数１に示されている。図１２
は、対数スケールに対してプロットされたこの関数を示
す。この関数では、２本の光ファイバが正確に同軸状で
あるときに得られる単一の最大値を有する。この手順で
は、第１ファイバを移動することによりこの最大値を求
め、次に第２には、スイッチの光伝送を最大にするよう
にする。

【００４５】図１２に示す滑らかな曲線では、図１０及
び図１１の対話的な手順は着実に最大に近づき、２本の
ファイバは正確に配列される。しかし、実際上は、曲線
は特定のレベル以下で荒くなり、低光レベルでは、曲線
は手順を変更する局部最大値を有する。これらの局部最
大値は、全体的な最大値より２０〜３０ｄＢだけ大幅に
低く、この手順はそれらに合わせる必要がなく、又はス
イッチの挿入損失は高くなる。これは、伝達率がある所
定の局部最大スレッショルド、即ち、ＬＭＴと呼ばれる
スレッショルド以下であるときに、手順が大きなステッ
プ（時計回り又は反時計回りのいずれ）を有するからで
ある。これらの小さな局部最大値は、通常、数度広いだ
けであり、５又は１０度ステップで検索することによ
り、手順はそれらを回避し、通常は全体的最大値の５度
の範囲内で、ＬＭＴの上の方で見付ける。

【００４６】大きなステップでの予備的な検索は、不注
意にスイッチを局部最大値に配列する危険性を減少させ
るが、手順は極めて簡単という訳にはいかない。特別な
用心として、手順は、ポートが適切に配列されているか
どうかを決める以前に、伝送された絶対パワーを調べ
る。絶対パワーが低すぎるが、２つのモータを（最小の
増分で）調整することにより改善できないと、何れかの
スイッチは欠陥要素を有し、又は局部最大値に配列され
ている。この状態が生じると、手順は図１０及び図１１
の流れ図でラベル１が付けられたサブルーチンを解く特
別のプログラムを使用する。

【００４７】問題解決サブルーチンは、ステッパ・モー
タの最小ステップよりも大きく、１０度よりも小さい増
分を使用して他の検索を行うために、伝送効率がどれだ
け悪いかについての情報を使用する。手順が他のポート
に並ぶことを簡単に試みた場合のように、問題が極めて
希であり、経験のある操作者にとっても困難であるとき
は、ＬＭＴは調整可能であると考えられている。

【００４８】スイッチを多数のポートと位置合わせする
とき、ポートを順番に位置合わせすせしようとすること
は実際的でない。その代わりに、フォトダイオードの各
々で光パワーを測定することで何れが入力ポートに最も
近いかを調べことにより、各出力ポートの各々を調べる
ことは簡単であり、それを最初に配列する。第１ポート
を配列した後、この手順では、次に近いポートを配列す
る。通常、この手順では、出力ポートは順番には配列し
ないが、しかし、その方が速い。そして、この手順は、
常に、配列手順を完了した後にポートに、再び番号を付
ける。

【００４９】この手順は、制御器１６０により、入力及
び出力フェルール駆動シャフト６２をこれらの原点位置
に回転させることから始まる。これらの原点位置は、穴
空き回転体６８のスロット７０が、光検出器５２の発光
素子及び受光素子間に光を通過させるときの光検出器５
２からの電気信号に対応する。この手順は、ステップ１
８０で、電子スイッチ１７０をポート１にセットし、入
力フェルール１４４を回転させて、ポート１のフォトダ
イオード１７２における光信号を最大限にする。次に、
出力フェルール１４６を回転させて、光信号を最大にす
る（ステップ１８２）。この光信号がスレッショルドよ
り大きければ（ステップ１８４）、最小ステップの増分
を用いて入力及び出力フェルール１４４及び１４６用の
ステッパ・モータ４６を順次回転させることにより、光
信号を再び最大にする（ステップ１８６及び１８８）。
これらのステップは、光信号が増加しなくなるまで繰り
返される（ステップ１９０）。挿入損失は、仕様の範囲
内であるなら（ステップ１９２）、ポートは配列された
ことになる。各ステッパ・モータ４６が夫々の原点位置
から調整され角度の値は、スイッチ２０に取り付けられ
た回路基板４２上に配置されたメモリに蓄積される。電
子スイッチ１７０は次のポートに設定され、フェルール
１４４及び１４６は原点位置に設定され（ステップ１９
４）、この処理は次のポートに対しても繰り返される
（ステップ１８０）。

【００５０】最初のモータ回転の後に、光信号がスレッ
ショルド以下であれば（ステップ１８４）、この手順
は、モータ１を１０度の範囲内で時計回り（時計回転方
向）に回転させ、モータ２を回転させることにより光信
号を最大にする（ステップ１９６）。光信号が改善しな
ければ、モータ１は反時計回り（反時計回転方向）に２
０度の範囲内で反時計回りに回転され、モータ２は光信
号を最大にするように回転される（ステップ２００）。
モータ１が時計回りに約１０度又は反時計回りに約２０
度回転し、モータ２を回転させることにより光信号を最
大にした後、光信号が改善すれば（ステップ１９８及び
２０２）、このルーチンは、モータ２で光信号を最大に
し、適切な方向で持続する（ステップ２０４及び２０
６）。この処理の後、光信号がスレッショルドより大き
ければ、ルーチンは、モータ１及び２が最小増分を使用
して調整された手順の部分にジャンプする（ステップ１
８６及び１８８）。光信号が挿入損失より大きければ
（ステップ１９２）、ポートが整列され（ステップ１９
４）、そうでなければ、ルーチンは特別な問題を解決す
るルーチンにジャンプする（ステップ１８６）。モータ
の時計回り及び反時計回りの回転の後、光信号がスレッ
ショルドよりも小さければ（ステップ２１０）、ルーチ
ンは特殊な問題を解決するルーチンにジャンプする（ス
テップ１８６）。

【００５１】図１０及び図１１の手順は、光ポートを形
成する入力及び出力光ファイバの閉曲線上の２つの交差
点の一方を見付けるために設計されている。この手順
は、２つの交差点を見付けるために容易に変更可能であ
る。これは、光スイッチ２０のポート間を更に速く切り
替えるために都合がよく、指定されたポートの最も近い
交差点が更に速くアクセスされる。更に、直前に述べた
手順は、フェルール１４４及び１４６内のファイバ１５
２の位置について何も分からないブラインド・サーチを
仮定している。フェルール１４４及び１４６内にファイ
バを整列する改良された装置及び方法を図１３〜２１に
示す。整列装置は、図１３に示す分析ステーション２２
０と、図１４に示す測定整列ステーション２３０とを具
える。分析ステーション２２０は、艶消しフロレスセン
ト（frosted florescent）光の如き光源２２１と、ブエ
ラー（Buehler ）社製でファイバ光コネクタのフェルー
ルを試験するのに用いる光学顕微鏡２２２とを含んでい
る。本発明により整列を行うには、この顕微鏡を５倍の
対物レンズと共に用いる。入力及び出力フェルール１４
４及び１４６内のファイバ１５２の数に応じて、対物レ
ンズの倍率は５倍よりも大きくても小さくてもよい。例
えば、ポート数の少ない機械的光スイッチ２０用には、
１０倍又は２０倍の対物レンズを用い、ポート数の多い
機械的光スイッチ２０用には、２倍の対物レンズを用い
る。日立電子株式会社製ＫＰ−Ｍ１型の如き白黒ＣＣＤ
カメラ２２３を、顕微鏡２２２に結合する。ＣＣＤカメ
ラ２２３の出力は、ビデオ・モニタ２２４に結合する。
このモニタは、日立電子株式会社製ＶＭ９２０／ＶＭ９
２１型でもよい。このビデオ・モニタ２２４の出力を、
コンピュータ・アイスルプト（EYESLPT ）社製ＣＡＴ−
１００型の如きフレーム・グラバー２２５に結合する。
このフレーム・グラバー２２５の出力を、コンピュータ
２２６に結合する。このコンピュータには、コンピュー
タ・アイスルプト社製フレーム・グラバー・ソフトウェ
アが動作する。測定整列ステーション２３０は、電気通
信伝送装置で用いる１３１０ｎｍ又は１５５０ｎｍのレ
ーザの如きソリッド・ステート・レーザ２３１と、テク
トロニクス社製ＴＦＣ２００型光パワー・メータの如き
パワー・メータと、コンピュータ２３４とを具えてい
る。コンピュータ２２６及び２３４の各々は、ネットワ
ークを介して接続されてもよいし、両方のステーション
が単一のコンピュータを共用してもよい。個々のコンピ
ュータ２２６及び２３４の構成に関係なく、測定整列ス
テーション２３０が分析ステーション２２０のデータ出
力を用いて、フェルール１４４及び１４６内の対向する
ファイバ１５２を整列する。

【００５２】分析ステーション２２０は、光ファイバ・
アレイ１４８及び１５０を含む入力及び出力フェルール
１４４及び１４６の夫々の端面の画像を取り込んで、フ
ェルール１４４及び１４６内の各ファイバ１５２の中心
と、各フェルール１４４及び１４６の回転軸と、各フェ
ルール内の基準点に対する各フェルール内の各ファイバ
１５２の角度整列座標とを求める。各フェルールに対す
る基準点は、取り込んだ画像内で認識可能なフェルール
内の固定点である。整列手順の好適実施例において、基
準点は、マルチモード・ファイバであり、以下、基準ポ
ートという。このマルチモード・ファイバは、シングル
・モード・ファイバよりも直径が充分に大きく、フェル
ール１４４及び１４６の画像となった端部面にて容易に
識別可能なので、マルチモード・ファイバを選んだ。こ
れにより、シングル・モード・ファイバの場合よりも、
基準ポートを容易に見つけられ、確実に識別できる。フ
ァイバ１５２のコアを輝度が横切って、その画像が、フ
ェルール１４４及び１４６を作る手順に悪影響を与えた
としても、上述により矛盾がなくなる。入力及び出力フ
ェルール１４４及び１４６の両方に対して、同じファイ
バ・アレイ、即ち束２３５を用いて、ファイバ束２３５
の対向面にてフェルールを図１３に示す如く配置する。
これにより、対向フェルールを散乱光源２２１に向かう
ように単に指示することにより、ファイバ１５２のコア
に輝度が容易に得られる。フェルールの画像をコンピュ
ータに走査した後、ファイバ束２３５を中間で切断し
て、２つのフェルール構体に分離する。ファイバ束２３
５は、多くのシングル・モード・ファイバと、マルチモ
ード基準ファイバとから成る。１×Ｎ光スイッチにおい
て、シングル・モード・ファイバの１個を除いた総てを
入力フェルール１４４にて切断する。プログラム制御の
下に動作している測定整列ステーション２３０は、組み
立てたスイッチの入力及び出力フェルールを選択的に回
転させて、入力光ファイバ・アレイ１４８の単一又は複
数のファイバ１５２を、出力光ファイバ・アレイ１５０
のファイバに対して適切に整列させる。

【００５３】図１５及び図１６は、入力及び出力フェル
ール１４４及び１４６内に配置された入力及び出力光フ
ァイバ・アレイ１４８及び１５０のファイバ１５２を整
列させて、出力ファイバと整列させた各入力ファイバの
角度座標を求める流れ図を示す。この手順の第１ステッ
プ２４５は、スイッチのＶ溝構体を顕微鏡２２２上に取
り付けた後に、簡単な取り付け具にフェルールの１つを
配置する。説明のため、出力フェルール１４６について
以下に述べる。

【００５４】次のステップ２４６では、フェルールの３
つの画像を取り込むが、各画像は以前の画像の位置から
約１２０度回転したものである。これら画像をデジタル
化して、解析のためにコンピュータ２２６内に蓄積す
る。例えば、出力フェルール１４６の画像を３つの方向
で取り込むが、この際、入力フェルール１４４は光源２
２１により照明され、顕微鏡２２２の光源はオフにす
る。取り込んだ画像は、ほぼ２進であり、これは、黒背
景上にファイバ１５２の照明されたコアから成る。画像
の２進の特性により、ファイバ・コアを比較的容易に見
つけられ、正確に探せる。典型的な位置エラーは、１ピ
クセルの２分の１のオーダーか、顕微鏡２２２に．５倍
の対物レンズを用いると、約１μｍである。図１７は、
出力フェルール１４６における照明したファイバ１５２
の反転画像である。小さなスポット２６０は、シングル
・モード・ファイバの照明されたコアであり、単一の大
きなスポット２６２は、マルチモード基準ポート、即ち
マルチモード・ファイバの照明されたコアである。Ｎ×
Ｎ機械的光スイッチ２０用の入力フェルール１４４の対
応画像は、出力フェルール１４６の画像に類似してい
る。１×Ｎ機械的光スイッチ２０内の入力フェルール１
４４の画像は、単一の入力ファイバ用の単一の小さなス
ポットを示す。フェルールの内側及び外側が同心でなく
ても、フェルール内でファイバの１つの回転した画像を
用いて、回転軸を見つける。入力及び出力フェルールに
対する幾何学的条件は、外側範囲が実質的に円であるこ
とである。

【００５５】次の２つのステップ２４７及び２４８によ
り、各ファイバの中心及びフェルールの回転中心の座標
を探す。整列手順は、フェルールの蓄積した画像の１つ
を分析して、各フェルールの中心を探す。この手順は、
各蓄積されたピクセルをしきい値と比較する。このしき
い値よりも大きい任意のピクセル値を、それに隣接する
８個のピクセル値と比較して、これら８個の隣接ピクセ
ルのいかなるものよりも大きいかを判断する。大きけれ
ば、輝度の平均中心を、ファイバ・コアの大きさに等し
いピクセルの周囲の領域とする。しきい値より高い各局
部最大値に対する輝度の平均中心を、ファイバ１５２の
座標として蓄積する。整列手順は、異なる回転方向にて
フェルールを分析して、出力フェルール１４６の回転の
真の軸を決定する。出力フェルール１４６内のマルチモ
ード基準ポート２６２の中心を、３個の画像の各々に対
して決定し、以下の３つの同時式を解いて、回転の中心
及び半径を求める。

【数４】

【数５】

【数６】

【００５６】これらの式において、（ｘ1、ｙ１）、
（ｘ2、ｙ2）及び（ｘ3、ｙ3）は、３つの画像における
ファイバ・コアの座標であり、（ａ、ｂ）は、回転の中
心の座標であり、ｒは、回転の半径である。この開放は
次のようになる。

【数７】

【数８】

【数９】

【００５７】上述の式は、フェルール１４６用の回転軸
の座標を探し、画像分析が、出力ファイバ・アレイ１５
０用の顕微鏡の座標系内での各ファイバ１５２の位置を
決める。座標変換は、フェルールの回転軸上で探した座
標系における出力フェルール１４６内の各ファイバ１５
２の位置を求める。ｘli及びｙliを、一般的な研究室で
の基準フレーム内のｉ番目のファイバの座標とする。な
お、ｘfi及びｙfiは、フェルール軸上が中心とされた座
標系内の位置を表す。両座標系は、デカルト（直交）座
標系であり、両座標系のｘ及びｙ軸は並行である。座標
変換式は、次のようになる。

【数１０】

【数１１】 ここで、ａ及びｂは、顕微鏡の研究室基準フレームにお
けるフェルールの中心のｘ及びｙ座標を表す。

【００５８】次のステップ２４９は、顕微鏡２２の取付
具内に入力フェルール１４４を配置する。入力フェルー
ルの端面の３つの画像を３つの異なる回転方向で取り込
んで、これら３つの同時式を（ａ，ｂ）及びｒについて
解く。機械的光スイッチがＮ×Ｎ型スイッチならば、マ
ルチモード基準ファイバ２６２を用い、また、スイッチ
２０が１×Ｎ型スイッチならば、シングル・モード入力
ファイバを用いて、回転のフェルール軸の座標を求め
る。複数の入力ファイバ又は単一のファイバの追跡半
径、又は入力フェルール１４４の回転軸から入力ファイ
バのコアまでの距離を求める。

【００５９】次のステップ２５０では、フェルール１４
６の中心に対する各ファイバ・コア２６０のラジアル
（半径）座標を計算し、基準ファイバ２６２に対する各
ファイバ用の整列座標における相対変化を計算する。次
には、フェルールのオフセット距離であるＶ溝のオフセ
ット距離をスイッチの規格から実質的に求めるか、又
は、顕微鏡により直接測定する。さらに、フェルールの
正及び負の回転に対する取り決めを定義する。正回転
は、何れかのフェルールの光インタフェースにて見たと
きに、反時計回りとして定義する。負回転は、時計回り
として定義する。正ｘ軸及びｙ軸は、出力フェルールの
中心にてそれらの原点を有し、ｘ軸は右に延び、ｙ軸は
ｘじくに９０度の上に延びる。この取り決めにおいて、
両フェルールがそれ自体の座標系内の正角度に回転して
いるとき、これらは反対方向に向くので、これらは、光
インクにて反対回転をする。

【００６０】出力ファイバの各々が回転する軌跡の半径
と、各ファイバがｘ軸に線結合する間の角度とを、次式
（角度は度）により求める。

【数１２】 ｘi＞０及びｙi＞０（点は最初の９０度の範囲）なら
ば、

【数１３】 ｘi＜０及びｙi＞０（点は第２の９０度の範囲）なら
ば、

【数１４】 ｘi＜０及びｙi＜０（点は第３の９０度の範囲）なら
ば、

【数１５】 ｘi＞０及びｙi＜０（点は第４の９０度の範囲）なら
ば、

【数１６】 出力ファイバの座標の更なる回転変換を実行するので、
マルチモード基準ファイバ又はポートを正ｘ軸に位置決
めする。総ての出力シングル・モード・ファイバのｘ−
ｙ座標を、この新たな基準フレームにて計算する。同じ
手順を、Ｎ×Ｎ機械的光スイッチにおける入力ファイバ
にも用いる。

【００６１】次のステップ２５１は、フェルール・オフ
セットの概算値を用いて、基準マルチモード・ポートか
らの相対スイッチ座標を計算する。図１８は、任意の入
力ファイバ用の整列状態を示す。２つのフェルールの中
心間の距離は、これらフェルールが同じ外径ならば、Ｖ
溝オフセットｄである。本発明の要旨を逸脱することな
く、直径が等しくないフェルールを用いてもよい。点２
６４及び２６５は、夫々出力フェルールの中心及び入力
フェルールの中心である。点２６６は、入力ファイバの
閉曲線が出力ファイバと交差する点である。三角形の幾
何学から、次式が得られる。

【数１７】

【数１８】 数１７及び１８を解くと、

【数１９】

【数２０】 数１９及び２０は、正ｘ軸に対する各ファイバ用の整列
条件を与える。各ファイバ極座標は既知であるので、任
意の他のファイバの整列座標に対する各ファイバ用の整
列座標を計算できる。相対スイッチ座標は、測定整列ス
テーション２３０に通り、これらがコンピュータ２３４
に蓄積され、開始点として用いられて、複数の入力ファ
イバ又は単一の入力ファイバと出力ファイバとの整列を
最高点にまで上げる（ピーキングする）。

【００６２】上述の如く、ファイバ束２３５は、各端部
に配置された入力及び出力フェルール１４４及び１４６
を有しており、シングル・モード・ファイバ及びマルチ
モード基準ファイバも含んでおり、整列ステーション・
ステップの後に、半分に切断される。フェルールを機械
的光スイッチ２０の取り付け部材内に固定し、スイッチ
２０の駆動モータに接続する。組み立てたスイッチをス
テップ２５２で測定整列ステーション２３０に接続し、
レーザ源２３１を図１４に示すように入力シングル・モ
ード・ファイバ２３５に結合する。シングル・モード・
ファイバ束２３６及び基準ファイバ２３７を夫々パワー
・メータ２３２及び２３３に接続する。パワー・メータ
制御ケーブル２３８及び２３９は、これらパワー・メー
タをコンピュータ２３４に接続する。スイッチ制御ケー
ブル２４０は、光スイッチ２０をコンピュータ２３４に
接続する。ステップ２５２は、図１９に示す如きブライ
ンド検索ルーチン（ブラインド整列アルゴリズム）を用
いて、マルチモード基準ポート、即ちファイバ入力シン
グル・モード・ファイバに整列させる。

【００６３】スイッチ２０のホーム位置センサー（光検
出器）５２への入力ファイバ及び基準ポート２６２の位
置を無視して、機械的光スイッチ２０内に入力及び出力
フェルール１４４及び１４６を組み立てる。機械的光ス
イッチ２０の初期パワー・アップにより、駆動モータ４
６は、各フェルール回転を、センサー５２が定義するホ
ーム位置に結合する。この点で、ブラインド検索ルーチ
ンをホーム・アエイ・フロム・ホーム（Home-Away-From
-Home ：以下、ＨＡＨという）位置に初期化する。この
位置は、ホーム位置から１８０度である。このルーチン
は、操作者が同じ９０度内で入力シングル・モード・フ
ァイバ及び基準ファイバの位置にモータが回転するよう
に手動制御する際の検索を高速にする。ブラインド検索
ルーチンが開始すると、入力フェルール１４４及び出力
フェルール１４６が任意の開始位置（ＡＳＰ）又はＨＡ
Ｈ位置にある（ステップ２７０）。このブラインド検索
ルーチンの後述において、各ステップにおける回転の度
数を示すが、いくつかのステップでは、経験的指示とし
て調整してもよい。さらに、回転の度数は、出力フェル
ール１４６内のシングル・モード・ファイバの数の関数
である。また、このルーチンは、回転の度数について述
べているが、整列されたファイバの角度座標用にセーブ
された実際のデータはモータ・ステップ内にある。ステ
ップ２７１にて、出力フェルールを回転の５〜１５度に
わたって回転させ、ステップ２７２で、基準ファイバか
らの出力光パワーを測定し、しきい値と比較する。光パ
ワー出力がしきい値を超しておらず、ステップ２７３で
出力フェルールがＡＳＰ又はＨＡＭ位置からの回転が３
６０度を超していなければ、このルーチンは、ステップ
２７１に戻り、出力フェルールを別の５〜１５度だけ回
転させる。出力フェルールの回転が３６０度を超してい
れば、ステップ２７４に示すように、出力フェルールを
ＡＳＰ又はＨＡＨ位置にリセットして、入力フェルール
を５〜１５度だけ回転させて、ステップ２７１で、出力
フェルールを再び５〜１５度だけ回転させる。光パワー
・メータで測定した出力パワーがしきい値を超すまで、
入力及び出力フェルールを回転させて、ステップ２７５
で、ピーキング・ルーチン（アルゴリズム）を実行す
る。

【００６４】図２０及び図２１に示すピーキング・ルー
チンは、ステップ２８１及び２８２に示すように、入力
フェルールに１、時計回りを１に定義することにより、
開始する。ステップ２８３にて、現在のステッパ・モー
タ座標を最良座標として定義する。この仮定は、入力フ
ァイバから出力ファイバに結合する光が存在することで
ある。ステップ２８４に示すように、現在のステッパ・
モータ座標を最終（即ち、最新）の最良座標として定義
し、変数Ｎを０に設定することにより、このルーチンを
初期化する。このルーチンは、ステップ２８５で、フェ
ルールをマイナス１に、回転をマイナス１に初期化す
る。すなわち、出力フェルールが、第１ピーキング・パ
スで反時計回りに回転される。このルーチンは、出力フ
ェルールを反時計回りに回転させて開始し、入力ファイ
バから出力ファイバに結合された光パワーが最大量の座
標を求める。この座標を最良座標としてセーブする。こ
れらステップを、ステップ２８６〜２８９に示す。この
ルーチンは、ステップ２９０にて、２ステップ以上にわ
たて最良座標を通過し、ステップ２９１及び２９２に
て、Ｎを１に、回転をマイナス１に設定して、出力フェ
ルールを時計回りに回転させる。このルーチンは、出力
フェルールの時計方向回転期間中に出力ファイバに結合
した光パワーが最大値の座標を求め、これら座標を最良
座標としてセーブし、ステップ２８６〜２８９を繰り返
す。Ｎが１に等しいと、このルーチンは、ステップ２９
３で最良座標に進み、ステップ２９４で、この最良座標
を最終の最良座標と比較する。これらが両モータ上で同
じでなければ、このルーチンはステップ２８３及び２８
４に戻り、現在のステッパ・モータ座標を最良座標とし
て再定義すると共に、現在のステッパ・モータ座標を最
終最良座標に再定義し、Ｎを１にリセットする。座標で
変化したものは、出力フェルールのステッパ・モータ座
標である。ステップ２８５で、フェルールを正１（−１
×−１＝１）に設定して、このルーチンを入力フェルー
ルに切り換える。入力フェルールを反時計回り及び時計
回りの両方で回転させて、入力フェルール用の最良座標
を求めて、ステップ２８６〜２９２を繰り返す。入力フ
ェルール用の最良座標が求まった後、このルーチンは、
ステップ２９４で、最良座標を最終の最良座標と比較し
て、これらが両モータ上で等しいかを判断する。その結
果がイエスならば、このルーチンは、ステップ２９５
で、両方のモータが循環したか（繰り返したか）を判断
する。その結果がイエスならば、ステップ２９６で、最
良座標を入力ファイバ及び選択した出力ファイバ用の最
適整列位置としてセーブする。次に、このルーチンは、
ブラインド検索ルーチン、即ち、呼び出したルーチンに
戻る。このブラインド検索ルーチンは、次に整列ルーチ
ンに戻る。各ステッパ・モータのホーム位置から整列点
までのステップ数を、交差点座標としてセーブする。

【００６５】整列ルーチンは、ステップ２５３で、第１
シングル・モード・ファイバであるポート番号２用の座
標に移り、上述のピーキング・ルーチンを用いて、入力
ファイバから出力ファイバへの最大光スループット用の
適切な座標を求める。このルーチンは、ステップ２５４
で、ポート２からの整列データを用いて、フェルール・
オフセットを再計算する。数１９は、ｒ、ｄ及びＲの関
数として、θ１を与える。θ１は既知ではないが、θ１
の変化は、ピーキング・ルーチンを用いて、ポート２を
整列させる関数である。θ１の変化は、ポート２用の計
算した角度座標と、ピーキング・ルーチンを用いて見つ
けた整列座標との間の差である。エラーがオフセットｄ
の概算により生じ、数１９の導関数を用いてこのオフセ
ットの補正係数を概算できると仮定する。この補正係数
を用いると、オフセットｄの値を変更して、新たな整列
座標をファイバ用に再計算できる。整列座標の変化が、
あるプリセットしきい値未満になるまで、新たなポート
を整列する毎に、この手順を行う。

【００６６】ｄに関する数１５の導関数を求め、再配列
し、デルタの差を与えると、次式のようになる。

【数２１】

【数２２】 このルーチンは、ステップ２５５で、ポート３用の計算
した座標に進み、ピーキング・ルーチンを用いて、ポー
トを入力ファイバに整列させる。このルーチンは、ステ
ップ２５６で、ポート３整列座標を用いてフェルールの
オフセットを再計算し、ポート３に対する他の総てのポ
ート用の相対整列座標を再計算する。このルーチンは、
ステップ２５７で、次のポート及びその後の各ポートに
進み、ピーキング・ルーチンを用いてファイバを整列さ
せる。ステップ２５８にて、ポートが整列される各時点
毎に、このルーチンは、それが最終ポートかを判断す
る。最終ポートが整列されると、ステップ２５９で、こ
のルーチンが停止する。整列したポートの各々に対して
蓄積した最良座標をスイッチのメモリ回路内に読み出し
て、蓄積する。これで、スイッチ２０は、使用の準備が
完了する。

【００６７】上述の如く、本発明の機械的光スイッチ
は、任意の数の入力及び出力ファイバ、即ちポートで構
成できる。このスイッチの基本的な動作は、第２光ファ
イバの交差点と一致する交差点にて、ファイバの位置を
表す角度座標に応答して、その閉曲線上の２つの交差点
の１つに、その閉曲線上の入力、即ち、第１ファイバを
回転させる。交差点での第２ファイバの位置を表す角度
座標に応答して、出力、即ち第２ファイバを、その閉曲
線上で、第１ファイバの交差点に対応する交差点まで回
転させる。これら回転移動は、連続的に実行できるが、
好適な実施例においては、これらを同時に実行できる。
オフセットされた閉曲線は２つのユニークな点で交差す
るので、ファイバを回転する前に、入力及び出力ファイ
バに最も近い交差点を選択して、スイッチ速度を増加で
きる。

【００６８】１つのフェルールが他と同じ感覚で回転す
るとき、他のフェルールが回転を停止した後、１つのフ
ェルールが他を動かすことが、試験で判った。この問題
を解決するには、各ファイバを同じ量だけ、選択した交
差点を通過して回転させ、両方を同時に反時計回りに回
転させて、交差点で同時に停止させる。また、ファイバ
が破損するか、又はモータが失速するまで、スイッチの
入力又は出力回転部分の一方又は両方が、それらの駆動
ラインを連続的に回転させることも、試験で判った。各
ホーム位置から２以上又は１及び２分の１倍だけ、モー
タのいずれかが駆動ライン構体を駆動する際に、割り込
み信号が発生するように、このスイッチが構成されてい
る。各駆動ライン構体に取り付けられた反射器又は穴
（スロット）あき回転板は、ホーム位置の各検出器に光
を通過させる。この状態が生じ、モータが停止すると、
ユーザ・エラー・コードが発生する。

【００６９】スイッチに対して、無効ファイバ又はポー
ト要求を発行できる。この理由により、スイッチの入力
又は出力部分が回転する前は、各入力及び出力ファイバ
又はポート選択が有効である。各部分におけるファイバ
の数に基づいた入力及び出力部分に対して、最大限界を
設定する。ファイバ又はポート要求が最大限界を超える
と、ユーザ・エラー・コードが発生し、これらの部分が
静止する。

【００７０】入力及び出力部分が複数のファイバ、即ち
ポートであるスイッチ構成において、これらの部分を回
転する前に、入力又は出力部分のいずれかに対して個々
のファイバを選択する。最大ファイバ位置、即ちポート
位置用の新たなファイバ、即ちポートを選択する際に、
超過が可能である。スイッチを破壊させるこの状態を防
ぐには、新たな選択したファイバ、又はポートの交差点
への角度座標を、以前に選択したファイバ又はポートの
交差点の角度座標と加算する。加算した角度座標値を最
大範囲値と比較して、加算した角度座標が最大範囲値を
超したときに、ユーザ・エラー・コードを発生する。好
適な実施例における角度座標をステッパ・モータのステ
ップ毎に蓄積する。

【００７１】図２２は、本発明により改善した機械的フ
ァイバ光スイッチ３００の斜視図を示す。このスイッチ
３００は、基部３０３、端部壁３０４、３０６及び側部
壁３０８、３１０を有し、空洞３１２を形成するハウジ
ング３０２を具えている。空洞３１２内に、図１の台座
３４と類似の中央台座３１４を設ける。図７のホルダ構
体と類似のホルダ構体を台座３１４内に形成する。この
ホルダ構体は、オフセットＶ溝及びばね留め具（スプリ
ング・クランプ）を具えており、取り付け部材３５０
（図２３）を保持する。凹部（リセス）３１６をハウジ
ング３０２の頂部に形成して、ガスケット（図示せず）
を受ける。このガスケットを上面（図示せず）により凹
部３１６に固定する。この上面は、図１の上面４０に類
似している。図１のスイッチ２０と同様に、電子回路を
有する回路基板（図示せず）をスイッチ・ハウジング３
０２上に取り付ける。空洞３１４は、上面により包囲さ
れ、適切な屈折率整合液で満たして、入力ファイバ３１
５及び出力ファイバ３１７間を通過する入力光の戻り反
射を減少させる。

【００７２】ステッパ・モータ又はエンコーダ付き直流
モータの如き駆動モータ３１８及び３２０をモータ・ク
ランプ３２２及び３２４により側壁３１０に固定する。
歯車クランプ３２６及び３２８は、平歯車３３０及び３
３２を駆動モータ３１８及び３２０のシャフトに固定す
る。穴（ボア）３３４及び３３６（穴３３６は見える）
を各端部壁３０４及び３０６に形成して、取り付け部材
駆動ライン構体３３８及び３４０を受ける。基部３０３
に取り付けたのは、検出ブラケット３４２及び３４４で
あり、反射センサー３４６及び３４８を取り付ける。こ
れら反射センサーは、米国ミネソタ州ミネアポリスのハ
ネウエル社製ＨＯＡ１１６０型でもよい。

【００７３】ハウジング３０２、上面、モータ・クラン
プ及び検出クランプは、図１のハウジング２２と同じ材
料で作ってもよい。改良した設計においては、これら部
品は、加工した又は形成したアルミニウムである。駆動
モータ３１８及び３２０は、米国コネティカット州ワタ
バリーのエッチ・エス・アイ社製３３７５５−０１型の
如きステッパ・モータである。現在の設計で用いている
歯車クランプ３２６及び３２８は、米国ニューヨーク州
イースト・ロックウエイのダブリュ・エム・バーグ社製
ＣＧ１−２５−Ａ型である。平歯車は、米国コネティカ
ット州ミドルバリーのピアイシー・プレシジョン・イン
ダストリアル・コンポーネント社製Ｈ４７−７２型であ
る。

【００７４】図２３は、対向した取り付け部材と、２個
の同様に設計した取り付け部材駆動ライン３３８及び３
４０の一方との平面図である。この取り付け部材駆動ラ
インは、歪解放結合器３５２に結合された端部を有する
フェルールの如き取り付け部材３５０を有している。取
り付け部材３５０の他端は、そこに固定されたスリーブ
部材３５４であり、その目的は詳細に後述する。歪解放
結合器３５２の他端には、米国ニュージャージ州セダー
・グローブのサーボメータ社製ＦＣ−１型柔軟蛇腹の如
き柔軟な駆動シャフト結合器３５６が結合している。こ
の設計の機械的ファイバ光スイッチに用いるには、蛇腹
のストック結合器を配置して、内部穴を広げる。柔軟駆
動シャフト結合器３５６の一端は、歪解放結合器３５２
の一端に一致し、他端は駆動シャフト３５８上に一致す
る。駆動シャフトは、ステンレス・スチール部品であ
り、米国コネティカット州ミドルバリーのピアイシー・
プレシジョン・インダストリアル・コンポーネント社製
Ａ３−２３型か、米国ニューヨーク州イースト・ロック
ウエイのダブリュ・エム・バーグ社製Ｓ４−２３型であ
る。駆動シャフト３５８上には、保持リング３６０を取
り付けるが、これは、ダブリュ・エム・バーグ社製Ｑ７
−２５型である。駆動シャフト３５８上に保持リング３
６０の次に内部レース・リング３６０を取り付けるが、
これは、ダブリュ・エム・バーグ社製ＳＳ２−３２型で
ある。ダブリュ・エム・バーグ社製Ｂ１−３１−Ｑ３型
の如き軸受け３６４及び３６６を、駆動シャフト３５８
上でスペーサ３６２の次に取り付ける。軸受け３６４及
び３６６の間の位置には、ダブリュ・エム・バーグ社製
ＳＳ２−６５型の如き軸受けスペーサ３６８を配置す
る。駆動シャフト３５８上で軸受け３６６の近傍位置に
は、ダブリュ・エム・バーグ社製ＳＳ３−１３型の如き
外側レース・スペーサ３７０を設け、続いて、ダブリュ
・エム・バーグ社製Ｑ４−５０型の如き他の解放リング
３７２を設ける。米国カリフォルニア州サンタ・アナの
バル・シール・エンジニアリング社製Ｒ３１５ＬＢ−２
０２−ＳＰ−４５の如きシール３７４を解放リング３７
２の近傍に位置決めする。解放リング３７２に対向する
シール３７４の端部は、フランジ３７６を有し、これ
は、端部壁３０４及び３０６の外面に形成された凹部内
に適合し、開口３３４及び３３６を囲む。シール・カバ
ー３７８及び外側レース・スペーサ３８０をシール３７
４に対して位置決めする。このシール・カバー及び外側
レース・スペーサ３８０は、そこに形成され同一の広が
りをもつ開口を有し、ネジなどを受ける。シール・カバ
ー３７８及び外側レース・スペーサ３８０を端部壁３０
４及び３０６の外面に固定し、ネジでシール３７４をハ
ウジング３０２に固定する。外側レース・スペーサ３８
０の近傍で駆動シャフト３５８上には、ダブリュ・エム
・バーグ社製Ｂ１−３１−Ｑ３型の如き軸受け３８２
と、ダブリュ・エム・バーグ社製ＳＳ２−３０型の如き
他の内側レース・スペーサ３８４を設ける。歯車３３０
及び３３２に類似した平歯車３８６を駆動シャフト３５
８上に取り付け、歯車クランプ３２６及び３２８に類似
した歯車クランプ３８８でそこに固定する。反射器コー
ド車３９０を、反射センサー３４６及び３４８の一方と
一線になるように、駆動シャフト３５８の端部に取り付
ける。改良し簡略化した駆動ラインは、図４及び図５の
駆動ラインと比較して少ない数の結合ジョイントを有す
る。さらに、総ての結合器は、ＴＲＡボンドＢＡ−Ｆ２
３０エポキシ又はエポ・テック２５３ＮＤエポキシの如
きエポキシ樹脂により互いに接着されるか、スプリット
・ハブ解放器によりその場所にクランプされる。

【００７５】取り付け部材フェルール８６に関して上述
した如く、取り付け部材フェルール３５０をホウ珪酸塩
ガラスで形成してもよい。本発明の機械的ファイバ光ス
イッチの拡張した試験により、ガラス・フェルール３５
０の端面が互いに磨耗することが判った。時々、ファイ
バは、磨耗粒子により汚染される。この問題は、徐々に
現れるが、時々、スイッチの挿入損失において、不規則
であり、増加する。図２３の線Ａ−Ａ’に沿う図２４の
断面図は、セラミック・スリーブ３５４を用いてこの問
題をどのように解決したかを示す。米国カリフォルニア
州ランチョ・クカモンガのマインドラム・プレシジョン
・プロダクト社製の如きセラミック・スリーブ３５４を
ガラス・フェルール３５０の端面にエポキシ樹脂で接着
する。光ファイバと共に配置したフェルールと、スリー
ブ３５４とを、モノシリック部品として仕上げる。セラ
ミックはガラスよりも非常に堅いので、これは、よりゆ
っくりと磨かれる。この結果、下側擦れ面３９２とな
り、ガラスの表面は、大ざっぱに、セラミック表面未満
の１１〜１５μｍである。よって、図２４に示すよう
に、ガラス・フェルールは、全く丈夫ではない。セラミ
ック・スリーブは、フェルールを約２５μｍだけ分離す
る。さらに、セラミック磨耗は、ガラスよりも一層良好
なので、汚染の問題を起こす磨耗粒子はわずかである。
ガラス・フェルールを有するセラミック・スリーブを用
いる代わりに、このガラス・スリーブをセラミック・フ
ェルールと交換する。かかるセラミック・フェルール
は、例えば、米国カリフォルニア州クペンチノのリケイ
・オブ・アメリカ社製である。セラミック・フェルール
と共に、ファイバの擦れは少ないが、これには、長手方
向の整列誤差が少ないことにより、挿入誤差をわずかに
減少させることができるという利点がある。セラミック
・スリーブ３５４及びセラミック・フェルールを形成す
るのに用いる好適な材料は、破裂強度が８ＭＰａ＊ｍ＾
（１／２）の酸化ジルコニウムである。

【００７６】本発明の機械的ファイバ光スイッチの拡張
試験中に発見した別の問題は、フェルールがＶ溝で素早
く差別的に磨耗して、スイッチが整列から外れてしまう
ことである。この問題は、損失の逐次的増加として現
れ、挿入損失の形状変化により、時々強調される。この
問題の解決するには、Ｖ溝及びばね留め具をライニング
し、酸化ジルコニウムの耐磨耗セラミック・インサート
をセラミック・スリーブ３６４及びフェルール３５０に
合成することである。この問題を解決するのに、ガラス
・フェルールと共に用いるサファイア・インサートを用
いてもよい。

【００７７】別の問題は、Ｖ溝に耐磨耗結晶インサート
を接着することである。エポキシ樹脂の如き堅く頑丈な
接着剤により、インサートが曲がる。エポキシ樹脂がイ
ンサートを曲げるのを防ぐために、インサートの厚さを
０．０６２インチ（約１．５７ｍｍ）にまで増やす。こ
れにより、曲がりの量を大幅に減らせる。

【００７８】機械的光スイッチ２０の他の実施例では、
入力及び出力ファイバ・アレイ１４８及び１５０間のイ
ンタフェースの近くで、スイッチ２０内にフォトダイオ
ードを追加している。フォトダイオードは、アレイ１４
８及び１５０間の光インタフェースの近くに拡散される
光量を監視し、スイッチ２０の異なるポートの配置誤差
に関係して電気出力を発生する。フォトダイオードから
の最小電気信号は、選択された入力及び出力ポート間の
最大整列を示す。機械的光スイッチ２０にフォトダイオ
ードを含むことは、それが使用された後にポートの能動
的な整列を可能にする。これは、スイッチ２０の使用寿
命を延ばす。

【００７９】スイッチ２０のポートを整列すると、スイ
ッチ２０は遠隔ファイバ試験装置内で使用可能になる。
この様な装置は、図２５に代表的に示すように、電気通
信会社の中央オフィス・システムの一部である。中央オ
フィス４００は、光ファイバ・リンク４０４、４０６及
び４０８に結合した中央オフィス・スイッチ４０２を有
しており、これら光ファイバ・リンクは、遠隔中央オフ
ィス４１６、４１８及び４２０内の他の中央オフィス・
スイッチ４１０、４１２及び４１４に接続される。光フ
ァイバ・リンク４０４、４０６及び４０８は、光通信を
行う光伝送ファイバと、業界で「ダーク・ファイバ」と
呼ばれる光試験ファイバとを具えている。本発明の光ス
イッチ４２２は、遠隔ファイバ試験システムの一部とし
て中央オフィス・スイッチ４０２に結合されている。こ
の試験システムは、スイッチ４２２の入力ポート、即ち
ファイバに結合された光タイム・ドメイン・リフレクト
メータ（ＯＴＤＲ）、光パワー・メータ、ＳＤＨ／ＳＯ
ＮＥＴ試験セットの如き１台の測定試験機器４２４を含
んでいる。スイッチ４２２の出力ファイバ、即ちポート
は、光結合器４２６、４２８及び４３０を介して光ファ
イバ・リンク４０４、４０６及び４０８に結合してい
る。これら結合器４２６、４２８及び４３０は、波長分
割マルチプレクサ（ＷＤＭ）でもよい。

【００８０】あるアプリケーションにおいて、ＷＤＭ４
２６、４２８及び４３０を光ファイバ・リンク４０４、
４０６及び４０８内の「ダーク・ファイバ」に結合し、
測定試験機器４２４をＯＴＤＲとする。中央オフィス・
コンピュータは、バスを介してスイッチ２０にコマンド
を渡して、特定の入力ポートを特定の出力ポートに接続
する。スイッチ２０上の電子回路は、このコマンドを解
釈して、選択したポート用に蓄積した座標位置をアクセ
スして、各ポートを、これらポートの閉曲線上の交差点
に回転させる。コマンドを光スイッチ４２２に送って、
特定の出力ファイバ、即ち、ポートを、ＯＴＤＲ４２４
に結合した入力ファイバ、即ちポートに整列させる。例
えば、スイッチ４２４の出力ポート１を、ＷＤＭ４２６
を介して、光ファイバ・リンク４０４の「ダーク・ファ
イバ」に結合してもよい。ＯＴＤＲ４２４は、光パルス
を「ダーク・ファイバ」に発射する。戻り反射光散乱信
号は、ＷＤＭ４２６及び光スイッチ４２２を介してＯＴ
ＤＲ４２４に結合する。ＯＴＤＲ４２４は、この戻り光
信号を処理して、反射、損失などのファイバの異常の存
在を示す表示や表を発生する。付加的なコマンドを光ス
イッチ４２２に送って、他の出力ファイバ、即ちポート
を入力ファイバ、即ちポートに整列させて、他の光リン
クにおける他の「ダーク・ファイバ」を試験できる。さ
らに、付加的な１組の測定試験機器を、光スイッチ４２
２の付加的な入力ファイバ、即ちポートに結合してもよ
い。

【００８１】光スイッチの出力ファイバ、即ちポート
を、光リンクの光通信ファイバに、これらファイバに接
続されたＷＤＭを介して、接続することもできる。ＯＴ
ＤＲによりアクティブの伝送ファイバを試験する際、Ｏ
ＴＤＲ４２４の光出力の波長は、伝送ファイバにわたっ
て、アクティブの光伝送の波長と異なっている。例え
ば、伝送リンクが１３１０ｎｍ波長で動作していれば、
ＯＴＤＲ４２４は、１５５０ｎｍで動作して、リンクの
伝送ファイバを試験する。これら試験を実行する一方、
アクティブ伝送をファイバ内で行う。

【００８２】遠隔ファイバ試験システム用の他のアプリ
ケーションは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ試験セットを用いて
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ性能を試験することである。かかる
試験セットは、一端に送信機器を有し、他端に受信機器
を有する。例として、光スイッチ４２２の入力ファイ
バ、即ちポートは、中央オフィス４００において、ＯＴ
ＤＲの代わりにＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ送信機器に結合され
る。中央オフィス４１６は、光スイッチ４３４の入力フ
ァイバ、即ちポートに結合されたＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ受
信機器４３２を有する。光スイッチの出力ポートは、Ｗ
ＤＭ４３６を介して光リンク４０４に接続する。コマン
ドを光スイッチ４２２及び４３４に送って、これらの入
力及び出力ポートを、光リンク４０４内の光伝送ファイ
バの１つを介して、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ送信機器及び受
信機器に互いに結合する。光リンクの各光伝送ファイバ
を、ＷＤＭを介して、光スイッチの各出力ファイバ、即
ちポートに結合して、このリンクにおける伝送ファイバ
の総てをＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ試験できる。

【００８３】本発明の機械的光スイッチ２０は、スイッ
チ内の入力及び出力光ポートを表す入力及び出力光ファ
イバ・アレイ１４８及び１５０内の光ファイバ１５２を
整列（位置合わせ）するために、入力及び出力フェルー
ル１４４及び１４６を回転させる電気的ステッパ・モー
タ４６を使用して説明した。入力及び出力ポートを整列
する手動手段を使用して、本発明を実施することも可能
である。この様なスイッチで、ステッパ・モータ４６及
び平歯車４８は、減速歯車組立体で置換してもよい。か
かる減速歯車組立体は、フェルール駆動シャフト６２上
のフェルール駆動シャフト平歯車７２に係合する。ノブ
は、手動で歯車組立体を回転させ、ひいてはスイッチ２
０内のフェルール１４４及び１４６を回転させるために
設けられる。戻り止め（ディテント）は、入力及び出力
ポートの整列位置を示すために歯車組立体と共に設けら
れる。その代わりに、最大光信号用の適切な出力ポート
を監視することにより、整列を行ってもよい。

【００８４】機械的光スイッチは、サイクル間反復性、
長期間反復性及び絶対配置誤差仕様を満足する。このス
イッチは、製造コストが低く、製造が簡単である。この
スイッチは、Ｖブロックの様な別々の３点の運動学的に
正確な台内に独立して保持されているフェルールと共
に、独立した軸に対して回転する互いにずれたフェルー
ルを有する。Ｖブロックは、ガラス又はセラミックの様
な耐磨耗性材料と一線に並べられ、屈折率整合液で滑ら
かにされる。フェルールを互いにずらし、次に運動学的
に正確な台に取り付けることにより、フェルール内に保
持されたファイバが、出力フェルール内のファイバの閉
曲線と交差する入力フェルール内のファイバの閉曲線を
有する閉曲線を追跡する。入力フェルール及び出力フェ
ルールには、いっぱいにファイバが装填され、フェルー
ルの軸に中心が合わせられたファイバを除いて、全ての
ファイバはポートとしてアクセス可能である。さらに、
セラミック・スリーブを用いて、光インタフェースにお
ける磨耗を減らすことにより、入力及び出力ファイバ間
の経時的な挿入損失を減少できる。また、遠隔試験シス
テムにこの光スイッチを利用可能であり、光測定試験機
器を用いて、光ファイバ・リンク上の試験を実行でき
る。本発明の上述及びその他の概念は、特許請求の範囲
に記載されている。

【００８５】

【発明の効果】本発明の光スイッチによれば、サイクル
間反復性、長期間反復性及び絶対的整列誤差の仕様を満
足する製造が安価且つ簡単な光ファイバ用の光スイッチ
が得られる。また、その入力ファイバ及び出力ファイバ
間の整列も確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による機械的光スイッチを示す分解斜視
図である。

【図２】従来の機械的ファイバ光スイッチの同軸整列に
おける理想的な状態及び実際の状態を表す図である。

【図３】従来の機械的ファイバ光スイッチの側面図であ
る。

【図４】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ール駆動構体の斜視図である。

【図５】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ール駆動構体の分解斜視図である。

【図６】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ールのずれを示す図である。

【図７】本発明による機械的光スイッチおける運動学的
に正確なホルダ構体を示す平面図である。

【図８】本発明による機械的光スイッチの互いにずれた
入力フェルール及び出力フェルールを示す簡略化した斜
視図である。

【図９】本発明による機械的光スイッチにおける入力ポ
ートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して整
列するための代表的整列フィクスチャを示す図である。

【図１０】本発明による機械的光スイッチのおける入力
ポートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して
整列させるための手順を示す代表的な流れ図の一部分で
ある。

【図１１】本発明による機械的光スイッチのおける入力
ポートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して
整列させるための手順を示す代表的な流れ図の他の部分
である。

【図１２】本発明による機械的光スイッチにおける光ポ
ートを整列させる手順に用いる整列誤差を有する２本の
光ファイバ間を結合するための数学的モデルを表すグラ
フ図である。

【図１３】本発明による機械的光スイッチを校正するた
めに用いる整列装置の分析ステーションを示す図であ
る。

【図１４】本発明による機械的光スイッチを校正するた
めに用いる整列装置の機械的整列ステーションを示す図
である。

【図１５】本発明による機械的光スイッチにおける入力
ポート及び出力ポートの対向する光ファイバの交差点の
角度座標を求める手順の流れ図の一部である。

【図１６】本発明による機械的光スイッチにおける入力
ポート及び出力ポートの対向する光ファイバの交差点の
角度座標を求める手順の流れ図の他の部分である。

【図１７】本発明による機械的光スイッチにおける出力
フェルールの出力ファイバの反転画像を示す図である。

【図１８】本発明による機械的光スイッチにおける任意
の入力ファイバの整列状態を示す図である。

【図１９】本発明による機械的光スイッチにおける基準
ファイバを探すブラインド検索ルーチンの流れ図であ
る。

【図２０】本発明による機械的光スイッチにおいて、入
力ポート及び出力ポートの対向するファイバの整列を最
適にし、その角度座標を戻すピーキング・ルーチンのな
がら図の一部である。

【図２１】本発明による機械的光スイッチにおいて、入
力ポート及び出力ポートの対向するファイバの整列を最
適にし、その角度座標を戻すピーキング・ルーチンのな
がら図の他の部分である。

【図２２】本発明による改良した機械的光スイッチの斜
視図である。

【図２３】本発明による改良した機械的光スイッチの取
り付け部材駆動ライン構体の平面図である。

【図２４】本発明による改良した機械的光スイッチの取
り付け部材の図２３における線Ａ−Ａ’に沿った断面図
である。

【図２５】本発明による機械的光スイッチを用いた遠隔
ファイバ試験システムの簡略化した図である。

【符号の説明】

２０ 光スイッチ ２２ ハウジング ２４ 基部 ２６、２８ 端部壁 ３４ 中央台部 ３８ 着脱可能側部壁 ４０ 頂部板 ４２ 回路基板 ４６ 回転駆動手段 ４８ 平歯車 ５０ 光検出器取付具 ５２ 光検出器 ５６、５８ 軸受け ６０ シール板 ６２ フェルール駆動シャフト ６６、６７ 光ファイバ ６８ 穴空き回転体 ７０ スロット ７２ フェルール駆動シャフト平歯車 ７４ 柔軟性駆動シャフト結合器 ７６ ばね留め具 ８０ 入力部 ８２ 出力部 ８６ 筒状保持部材 １００、１０２ フェルール １０８、１１０ 光ファイバ １１２、１１４ 閉曲線 １２０ オフセット・ホルダ構体 １２２ Ｖ溝構造体 １２６、１２８ 側壁 １３０ Ｖ溝空洞 １３２、１３４ 耐磨耗性薄片 １４０、１４２ Ｖ溝 １４４、１４６ フェルール １４８ 入力光ファイバ・アレイ １５０ 出力光ファイバ・アレイ １５２ 光伝送路 １６０ 制御手段 ２２０ 分析ステーション ２２１ 散乱光源 ２２２ 顕微鏡 ２２４ ビデオ・モニタ ２３０ 測定整列ステーション ２３１ レーザ源 ２３２、２３３ パワー・メータ ２３５ 入力シングル・モード・ファイバ ２３６ シングル・モード・ファイバ束 ２３７ 基準ファイバ ２６０ ファイバ・コア ２６２ マルチモード基準ファイバ ３００ 光スイッチ ３１５ 入力ファイバ ３１７ 出力ファイバ ３３８、３４０ 取り付け部材駆動ライン ３５０ フェルール ３５４ スリーブ部材 ３５６ 柔軟駆動シャフト結合器 ４２２、４３４ 光スイッチ

フロントページの続き (72)発明者 スティーヴ・ユウ・レインホールド アメリカ合衆国 オレゴン州 97756レ ッドモンド リムロック・ウェイ 244 ナンバ７ (72)発明者 ロリマー・エル・ツイッグ アメリカ合衆国 オレゴン州 97759シ スターズ フォークト・ホーン 17478 (72)発明者 マーク・ディー・マリネアウ アメリカ合衆国 オレゴン州 97756レ ッドモンド ノース・ウエスト リムロ ック 1209 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/08 G02B 6/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立した第１回転軸の周りで回転する第
   １フェルール内に配置され、第１閉曲線上を移動する少
   なくとも１個の第１光ファイバと、 独立し上記第１回転軸から横にずれた第２回転軸の周り
   で回転する第２フェルール内に配置され、上記第１閉曲
   線からずれて上記第１閉曲線と交差点を有する第２閉曲
   線上を移動し、上記第１光ファイバと対向関係で光イン
   タフェースを形成する少なくとも１個の第２光ファイバ
   と、 上記光インタフェースにて上記第１及び第２フェルール
   を夫々保持し、上記フェルール及び上記光ファイバより
   も堅く、上記光インタフェースにて上記フェルールに擦
   れ解放端面領域を夫々形成する第１及び第２スリーブ部
   材と、 頂部及び角度的に広がった側壁によりＶ形空洞を形成し
   て上記第１及び第２フェルールを夫々受ける運動学的Ｖ
   溝構体、上記Ｖ形空洞を覆うように配置されて上記空洞
   内に上記フェルールを保持する第１及び第２ばね留め具
   部材を有するばね留め具を夫々含み、上記Ｖ溝構体の側
   壁及び上記バネ留め具が上記Ｖ溝構体の側壁及び上記バ
   ネ留め具に固定され堅さが上記フェルール以上の耐磨耗
   インサートを有する第１及び第２オフセット・ホルダ構
   体と、 上記第１光ファイバの上記閉曲線及び上記第２光ファイ
   バの上記閉曲線間の交差点を表す角度座標を蓄積する手
   段と、 夫々の独立しずらされた回転軸の周りで互いに相対関係
   で上記第１及び第２光ファイバを選択的に回転させて、
   上記閉曲線上の上記交差点の１つで上記第１及び第２光
   ファイバを軸的に整列させる手段とを具えた光スイッ
   チ。
2. 【請求項２】 独立した第１回転軸の周りで回転し光フ
   ァイバよりも堅い第１フェルール内に配置され、第１閉
   曲線上を移動し、上記フェルールに擦れ解放端面領域を
   形成する少なくとも１個の第１光ファイバと、 独立し上記第１回転軸から横にずれた第２回転軸の周り
   で回転し光ファイバよりも堅い第２フェルール内に配置
   され、上記第１閉曲線からずれて上記第１閉曲線と交差
   点を有する第２閉曲線上を移動し、上記フェルールに擦
   れ解放端面領域を形成し、上記第１光ファイバと対向関
   係で上記フェルールの上記擦れ解放端面領域に光インタ
   フェースを形成する少なくとも１個の第２光ファイバ
   と、 頂部及び角度的に広がった側壁によりＶ形空洞を形成し
   て上記第１及び第２フェルールを夫々受ける運動学的Ｖ
   溝構体、上記Ｖ形空洞を覆うように配置されて上記空洞
   内に上記フェルールを保持する第１及び第２ばね留め具
   部材を有するばね留め具を夫々含み、上記Ｖ溝構体の側
   壁及び上記バネ留め具が上記Ｖ溝構体の側壁及び上記バ
   ネ留め具に固定され堅さが上記フェルール以上の耐磨耗
   インサートを有する第１及び第２オフセット・ホルダ構
   体と、 上記第１光ファイバの上記閉曲線及び上記第２光ファイ
   バの上記閉曲線間の交差点を表す角度座標を蓄積する手
   段と、 夫々の独立しずらされた回転軸の周りで互いに相対関係
   で上記第１及び第２光ファイバを選択的に回転させて、
   上記閉曲線上の上記交差点の１つで上記第１及び第２光
   ファイバを軸的に整列させる手段とを具えた光スイッ
   チ。