JP3110574B2 - 光スイッチ装置およびその調芯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光スイッチ装置およびそ
の調芯方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】１本の光ファイバ（マスター側光ファイ
バ）とｎ本の光ファイバ（ｎ側光ファイバ）を端面同志
で対向させ、マスター側光ファイバを移動させることに
より、光結合対象のｎ側光ファイバを切り換えるものと
して、１：ｎ光スイッチ装置がある。この種の従来装置
では、機械的接触を伴う光切り換えがなされていた。例
えば、マスター側光ファイバをフェルールに挿入し、こ
れを割りスリーブに挿入する。ここで、割りスリーブに
はｎ側光ファイバが各スリーブごとにセットされてお
り、挿入対象を変えることで光切り換えが可能になって
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような物
理的接触を伴うものでは、当然に磨耗によるフェルール
の外形変化が生じ、位置合わせ精度が使用と共に低下す
る。特に、シングルモード光ファイバ同志の接続では、
コア径は１０μｍ程度であるため、例えば１μｍ程度の
軸ずれがあると、一般に０．３〜０．５ｄＢ程度の光結
合損失が生じることになる。

【０００４】そこで、当然に非接触方式の光スイッチ装
置およびその調芯方法が望まれることになるが、非接触
では光軸合わせが極めて困難である。因みに、ｎ側光フ
ァイバをシリコン基板などのＶ溝に固定しても、その位
置精度を１μｍ以下にすることは非現実的である。ま
た、マスター側光ファイバの移動量コントロールも１μ
ｍ以下の精度で行うことは極めて困難である。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、精度良く調芯することの可能な非接触方式の
光スイッチ装置と、光スイッチングのための調芯方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光スイッチ
装置は光通信信号が伝送されるマスター側光導波路を有
するマスター側光コネクタと、各々の端面が光結合端面
でアレイ状に配置された複数のｎ側光導波路を有し、光
結合端面が前記マスター側光導波路の端面と対向するよ
うに配置されたｎ側光コネクタと、マスター側光導波路
と一体化した光入射位置検出装置用光源と、この光源か
らの光を受光する光入射位置検出装置と、マスター側光
導波路と光入射位置検出用光源とを光結合端面に沿って
平行移動させる平行微駆動手段と、ｎ側光導波路を前記
光結合端面に沿って平行移動させる平行粗駆動手段と、
マスター側光導波路にセンシング用光導波路を結合する
光結合手段と、センシング用光導波路にセンシング光を
入射するセンシング光源と、マスター側光導波路からｎ
側光導波路に入射された後に反射され、当該マスター側
光導波路を経由して戻ってくるモニタ光を検出するモニ
タ光検出手段と、モニタ光検出手段による検出光量が最
大のときの光入射位置検出装置による検出位置をメモリ
するメモリ手段と、メモリ手段の内容と、光入射位置検
出用装置による検出位置を比較する比較手段と、比較手
段からの出力信号にもとづき、マスター側光導波路がそ
の偏位を修正する方向に移動するよう平行微駆動手段を
制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【０００７】ここで、マスター側光導波路にセンシング
用光導波路を付設し、光通信信号伝送用の光導波路とは
別の光導波路で位置決めを行うようにしてもよい。

【０００８】また、本発明に係る光スイッチの調芯方法
は、光通信信号が伝送されるマスター側光導波路を有す
るマスター側光コネクタと、各々の端面が光結合端面で
アレイ状に配置された複数のｎ側光導波路を有するｎ側
光コネクタとを端面同士が対向するよう配置すると共
に、マスター側光導波路と一体的に設けた光入射位置検
出用光源を光入射位置検出装置に対向するように配置す
る第１のステップと、マスター側光導波路とｎ側光導波
路とを相対的に平行移動させると共に、当該マスター側
光導波路にセンシング光を入射してその端面からｎ側光
コネクタに向けて出射すると共に、光入射位置検出用光
源から光入射位置検出装置に向けて光を出射する第２の
ステップと、ｎ側光コネクタより戻ってきたセンシング
光の反射光のうち、マスター側光導波路に入射したもの
を検出すると共に、この入射光量がが最大のときの光入
射位置検出用の光源位置をメモリする第３ステップと、
第３ステップでメモリしたメモリ内容と、光入射位置検
出用光源の検出位置を比較する第４ステップと、第４ス
テップで求めた比較信号にもとづきマスター側光導波路
をその偏位と反対方向に移動する第５のステップとを備
えることを特徴とする。

【０００９】なお、マスター側光導波路にセンシング用
光導波路を付設し、この光導波路からセンシング光を出
射することによってマスター側とｎ側の調芯をしてもよ
い。

【００１０】

【作用】本発明の構成によると、マスター側光導波路と
ｎ側光導波路は非接触状態で対向させられ、マスター側
光導波路あるいはこれに付設されたセンシング用光導波
路と一体に光入射位置検出用光源は移動する。そして、
これら光導波路にセンシング光が入射され、これら光導
波路と対向するｎ側光導波路あるいはモニタ用光導波路
に向けて出射される。

【００１１】このセンシング光は、ｎ側光導波路あるい
はモニタ用光導波路の内部で反射され、マスター側光導
波路あるいはセンシング用光導波路に戻ってくる。そし
て、マスター側光導波路あるいはセンシング用光導波路
と、これらに対向するｎ側光導波路あるいはモニタ用光
導波路との光結合率が最大値を示すときの光源の検出位
置（つまり調芯時の位置）をメモリ手段に入力する。こ
のメモリ手段の内容と、マスター側光導波路の位置とを
比較して光入射位置検出用光源の偏位方向を検出し、こ
れを修正するようにマスター側光導波路を平行微駆動動
させることにより調芯状態を保持する。

【００１２】

【実施例】以下、添附図面により本発明のいくつかの実
施例を説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
することにより、重複した説明は省略する。

【００１３】図１は第１実施例に係る光スイッチ装置の
全体構成図である。マスター側光ファイバ３１はフェル
ール（図示せず）に挿入されたうえ、マスター側の微動
機構４８を構成する微動アーム４３によって垂直に支持
されている。ここで微動機構４８には圧電駆動方式が採
用されたマスター側光ファイバ３１の平行微動手段と、
光入射位置検出装置（以下ＰＳＤと称し、後に詳述す
る）４７に光ビームを投射するＬＥＤを支持する光源支
持手段を同時に構成している。すなわち、上記微動アー
ム４３には、マスター側光ファイバ３１の近傍にＰＳＤ
用光源４２が設けられている。

【００１４】上記のマスター側光ファイバ３１の対向す
る位置にはｎ側光コネクタ４が設置され、この光結合端
面にはｎ本のｎ側光ファイバ４１の端面が一定ピッチで
アレイ状に配設されている。ｎ側光コネクタ４はＸ軸粗
動ステージ２１に固定され、Ｘ軸粗動ステージ２１はＹ
軸粗動ステージ２２に取り付けられる。これらＸ軸粗動
ステージ２１およびＹ軸粗動ステージ２２は、例えばス
テッピングモータによってｎ側光ファイバ４１の平行粗
動手段を構成し、同時に外部からのスイッチ切換指令に
よりコントロールされる切換駆動手段を構成している。

【００１５】光通信用の信号が伝送されるマスター側光
ファイバ３１にはセンシング用光ファイバ３２が光結合
される。なお、これらの光結合を行なうカプラ（３ｄＢ
カプラ）３４、３５は、例えば光ファイバ同士を加熱し
て融着、延伸することにより構成される。センシング用
光ファイバ３２は光通信用の信号と波長の異なるセンシ
ング光を出力するＬＤ（レーザダイオード）モジュール
５１に接続され、このＬＤモジュール５１の発光はＬＤ
駆動回路５２によりドライブされる。光ファイバ３３は
ホトダイオードなどのモニタ光検出器６１に接続され、
その出力（センシング光が反射されて戻ってきたモニタ
光の検出出力）はプリアンプ６２で増幅され、Ａ／Ｄコ
ンバータ６９でデジタル信号に変換されＣＰＵ１００に
送られる。

【００１６】ＣＰＵ１００は全体の制御を司るもので、
まず別途に入力された切換指令にもとづき、Ｘ軸粗動コ
ントローラ７１とＹ軸粗動コントローラ７２に指令を与
える。ここで、切換指令は、ｎ側光コネクタ４における
ｎ本のｎ側光ファイバ４１のうち、どのｎ側光ファイバ
４１とマスター側光ファイバ３１を結合させるかの指令
（アドレス指令）である。Ｘ軸粗動コントローラ７１は
Ｘ軸粗駆動回路７３をコントロールし、Ｙ軸粗動コント
ローラ７２はＹ軸粗動回路７４をコントロールし、これ
らによってステッピングモータなどからなるＸ軸粗動ス
テージ２１とＹ軸粗動ステージ２２が粗動させられる。

【００１７】一方、ＣＰＵ１００はモニタ光検出器６１
の検出光量を示す信号を入力し、最大光量であるか否か
を判断すると共に、マスター側光ファイバ３１を支持す
る微動アーム４３の位置を示す信号を入力する。すなわ
ち、マスター側光ファイバ３１と、ＰＳＤ用光源４２と
は微動アーム４３に一体に保持されており、ＰＳＤ４７
の出力信号がＸ軸アンプ６２１とＹ軸アンプ６２２とで
増幅されている。そして、モニタ光検出器６１の検出光
量が最大の時（すなわち、調芯時）におけるＰＳＤ４７
の出力が、ＣＰＵ１００からの指令によりＸ軸調芯時Ｐ
ＳＤ出力メモリ６３とＹ軸調芯時ＰＳＤ出力メモリ６４
に入力して記憶される。Ｘ軸アンプ６２１の出力はＸ軸
調芯時ＰＳＤ出力メモリ６３の出力と共にＸ軸比較回路
６７に入力されＹ軸アンプ６２２の出力はＹ軸調芯時Ｐ
ＳＤ出力メモリ６４とと共にＹ軸比較回路６８に入力さ
れ、両者が比較される。そして、Ｘ軸比較回路６７とＹ
軸比較回路６８からの出力信号（調芯時のＰＳＤ出力か
らのＸ軸、Ｙ軸方向のずれ量を示す信号）は、Ｘ軸Ａ／
Ｄコンバータ６５とＹ軸Ａ／Ｄコンバータ６６でデジタ
ル信号に変換され、ＣＰＵ１００に送られる。

【００１８】ピーク位置保持回路８１は、マスター側光
ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１のうちの結合対象の
光ファイバの調芯を保持するための基準信号を発生し、
そのＸ成分とＹ成分をそれぞれＸ軸アナログ演算器８２
とＹ軸アナログ演算器８３に入力する。一方、Ｘ軸Ｄ／
Ａコンバータ８４とＹ軸Ｄ／Ａコンバータ８５にはＣＰ
Ｕ１００からデジタル信号が与えられており、これはモ
ニタ光のパワーが最大（つまり調芯）となるようにマス
ター側光ファイバ３１をｎ側光コネクタ４の光結合端面
に対し平行方向に微動させるためのサーボ制御信号であ
る。そして、このＸ軸Ｄ／Ａコンバータ８４の出力はＸ
軸アナログ演算器８２に与えられてピーク位置保持回路
８１のＸ出力と演算され、Ｘ方向微動用のアナログ信号
（Ｘ軸微動信号）として出力され、かつＹ軸Ｄ／Ａコン
バータ８５の出力はＹ軸アナログ演算器８３に与えられ
たピーク位置保持回路８１のＹ出力と演算され、Ｙ方向
微動用のアナログ信号（Ｙ軸微動信号）として出力され
ている。

【００１９】上記のアナログ演算の結果は、Ｘ軸正微駆
動回路８６、Ｘ軸負微駆動回路８７、Ｙ軸正微駆動回路
８８及びＹ軸負微駆動回路８９に与えられ、これからの
４つの駆動信号は微動機構４８に与えられる。これによ
りマスター側光ファイバ３１を支持する微動アーム４３
は水平方向の微移動を行なう。

【００２０】次に、図２を参照することにより、マスタ
ー側光ファイバ３１とｎ側光コネクタ４の結合部近傍の
構成を示す。図２は上記構成の側面図で、同図に示すと
おり、ベース５３の一端側に設けた基台５４にはＸ軸粗
動ステージ２１とＹ軸粗動ステージ２２とが設置されて
いる。そして、これら粗動ステージ２１，２２上にｎ側
光ファイバ４１を支持するｎ側光コネクタ４が固定され
ている。

【００２１】図２の構造において、Ｘ軸粗動ステージ２
１はＸ軸粗駆動回路７３から信号（パルス信号）が与え
られることによりＸ軸方向に粗動し、Ｙ軸粗動ステージ
２２は、Ｙ軸粗駆動回路７４からの信号（パルス信号）
が与えられることによりＹ軸方向に粗動する。これによ
って、ＣＰＵ１００からの光結合切換指令（アドレス指
示）に従って、マスター側光ファイバ３１に光結合され
るｎ側光コネクタ４のｎ側光ファイバ４１が切り換えら
れる。なお、Ｘ軸粗動ステージ２１とＹ軸粗動ステージ
２２はステッピングモータにより構成され、与えられた
パルス信号のパルス数に応じた量だけステップ移動す
る。

【００２２】つぎに、マスター側光ファイバ３１を支持
する微動アーム４３の近傍の構成を説明する。微動アー
ム４３は支持台５５上に設けられたピエゾステージ５６
上に取り付けられて、その先端部にマスター側光ファイ
バ３１が支持され、その中間部にはＰＳＤ用の光源４２
が設けられている。光源４２はＬＥＤにより構成されＬ
ＥＤ駆動回路４４に接続されている。ピエゾステージ５
６は堆積された圧電材料層の上面にプラスＸ電極とマイ
ナスＸ電極を対向させると共にプラスＹ電極とマイナス
Ｙ電極を対向させて４つの電極（いずれも図示せず）を
設けた公知の圧電ユニットにより構成される。

【００２３】上記の各電極には、上記のアナログ加算の
結果にもとづいてＸ軸正微駆動回路８６、Ｘ軸負微駆動
回路８７、Ｙ軸正微駆動回路８８およびＹ軸負微駆動回
路８９が接続されており、各回路からの信号にもとづい
て、上記の各電極に加える電圧の直流バイアスを変化さ
せると、圧電材料層に引張りあるいは圧縮歪みが生じ
て、微動アーム４３をμｍの単位で水平に微動させるこ
とができ、これによってマスター側光ファイバ３１の動
きも上記の運動に従った動きとなる。

【００２４】一方、支持台５５にはＰＳＤ４７が配設さ
れており、このＰＳＤ４７にＰＳＤ用アンプ６２１、６
２２が接続されている。ＰＳＤ４７はＰＳＤ用光源４２
から光の入射を受けてその入射位置を検知するものであ
る。図２の場合、支持台５５上にＰＳＤ用光源４２と対
向して集光用の対物レンズ５７が配設されており、レン
ズからの光は光ガイド孔５８を通り反射ミラー５９によ
り直角に曲げられたうえ、さらに光ガイド孔６０を通っ
てＰＳＤ４７に入射するように構成されている。

【００２５】ＰＳＤ４７は、図３に示すように、平板状
のシリコンから成るＩ層２３の表面側にＰ型抵抗層２２
が一様に積層されると共に、裏面側にｎ⁺ 層２４が積層
され、さらに、Ｐ型抵抗層２２の４隅にＩ_×A電極２
５、Ｉ_×B電極２６、Ｉ_YA電極２７およびＩ_YB電極２８
の４個の出力電極を２個ずつが対向するように設けて構
成され、光スポット２９の入射位置を２次元的に検出す
るようになってる。

【００２６】つまり、図３に示すように、いまＰＳＤ４
７の光スポット２９の位置に入射があったとするとき、
光スポット２９からＩ_XA電極２５までの距離をＸ_A 、Ｉ
_XB電極２６までの距離をＸ_B 、Ｉ_YA電極２７までの距離
をＹ_A 、Ｉ_YB電極２８までの距離をＹ_B とすると次の式 Ｘ_A ：Ｘ_B ＝Ｉ_XB：Ｉ_XA Ｙ_A ：Ｙ_B ＝Ｉ_YB：Ｉ_YA が成立する。よって、各電極２５、２６、２７、２８か
らの出力を測定することにより上記の式にもとづいてＰ
ＳＤ用光源４２の移動位置、つまりマスター側光ファイ
バ３１の移動位置が分かる。

【００２７】上記微動アーム４３が微動するとき、マス
ター側光ファイバ３１からはセンシング光が出射されて
いるものと仮定すると、このセンシング光は、マスター
側光ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１の光結合率に応
じた割合でｎ側光ファイバ４１に入射し、内部で反射さ
れて戻ってくる。戻ってきたモニタ光は、マスター側光
ファイバ３１に再び入射されてモニタ光検出器６１によ
り検出されるが、この検出光量の変動は、上記のマスタ
ー側光ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１の光結合率の
変動に対応している。

【００２８】ところで、マスター側光ファイバ３１が微
動アーム４３によって移動するとき、ＰＳＤ用光源４２
も一体に移動するので、上記光結合率が最大のとき（調
芯時）のＰＳＤ用光源４２の位置をＰＳＤ４７で検知し
て、その信号をＸ軸アンプ６２１とＹ軸アンプ６２２と
に入力することができる。各Ｘ軸アンプ６２１とＹ軸ア
ンプ６２２からの信号は、前述したように、それぞれＸ
軸とＹ軸の調芯時ＰＳＤ出力メモリ６３、６４とＸ軸お
よびＹ軸比較回路６７、６８に入力され、さらにＸ軸Ａ
／Ｄコンバータ６５とＹ軸Ａ／Ｄコンバータ６６でデジ
タル信号に変換され、ＣＰＵ１００に送られる。

【００２９】このようにして、マスター側光ファイバ３
１からのモニタ光量がピークのとき（つまり調芯のと
き）の微動アーム４３の位置をＸ軸調芯時ＰＳＤ出力メ
モリ６３とＹ軸調芯時ＰＳＤ出力メモリ６４に入力する
ことにより、以後センシング光の出射がなくとも、上記
各調芯時ＰＳＤ出力メモリ６３、６４の内容と、微動ア
ーム４３の偏位とを比較するＸ、Ｙの比較回路６７、６
８からの制御信号により、マスター側の光ファイバ３１
とｎ側光ファイバ４１の調芯位置を自動的に追跡し、そ
の位置を保持することができる。

【００３０】次に、上記調芯時ＰＳＤ出力メモリ６３，
６４にモニタ光がピーク値となったときのＰＳＤ４７の
出力を入力してメモリするため、マスター側光ファイバ
３１を微動させて行なう調芯方法を説明する。この調芯
方法では、対向する光ファイバは、それぞれの中心が合
致したときその断面における光パワー分布が、一般にコ
アの中心を頂点とする円錐状の分布をしているという性
質にもとづいて、ｎ側光ファイバ４１断面の複数の点を
指示し、所定の操作により仮の光パワーのピーク点を探
し、このピーク点にマスター側光ファイバ３１を順次移
動して行なっている。

【００３１】以下順に説明すると、まず、マスター側光
ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１の中心が略合致した
状態でＬＰモジュール５１よりセンシング光を出射させ
る。つぎに、図４（ａ）に示すように、ｎ側光ファイバ
４１の断面において任意の３点の採光点Ｐ．Ｑ．Ｒを指
定し、マスター側光ファイバ３１の中心を順次この位置
に移動する。各点Ｐ、Ｑ、Ｒへのマスター側光ファイバ
３１の移動はＣＰＵ１００からの指令信号がＸ、ＹのＤ
／Ａコンバータ８４，８５に入力され、Ｘ，Ｙの各正負
駆動回路８６〜８９により微動機構４８を駆動すること
により行なわれる。そして、各点Ｐ．Ｑ．Ｒにおけるモ
ニタ光の光パワー値を測定し、その内容をモニタ光検出
器６１を介してＣＰＵ１００に入力する。

【００３２】上記の各点Ｐ．Ｑ．Ｒについて、その光パ
ワー値が、今Ｐ＞Ｒ＞Ｑの関係にあるとすれば、上記
Ｐ．Ｑの線分上において、Ｒ点の光パワー値と等しいＲ
´の点を求め、その点をＣＰＵ１００に入力する。

【００３３】同様に、ｎ側光ファイバ４１の断面の他の
任意の３点Ｘ，Ｙ，Ｚを指定し、上記と同じ操作を繰返
し、Ｙ点の光パワー値と等しいＹ´の点を求める。その
後、上記線分Ｒ，Ｒ´上からＱ点と反対方向に延びる垂
直２等分線と、線分Ｙ，Ｙ´からＺ位置と反対方向に延
びる垂直２等分線が交わる点を探すもので、この点が仮
のピーク点Ｃである。そして、この仮のピーク点Ｃにマ
スター側光ファイバ３１の中心を移動させる。

【００３４】上記の方法によって仮ピーク点Ｃを求めた
あと、図４（ｃ）に示すように仮ピーク点Ｃの周囲の数
点を指定し、これら諸点へマスター側光ファイバ３１を
移動し、最も光パワー値が強くなる点Ｃ´に移動させ
る。光して、移動した後、仮のピーク点Ｃ´を新たな中
心として上記の操作を繰返す。この場合、仮ピーク点Ｃ
の周囲の数点の光パワー値の測定についてはモニタ光検
出器６１で行ない、この測定結果にもとづくＣＰＵ１０
０からの指令で仮ピークの点に隣接する位置を複数指定
して、微動アーム４３を移動させ、その位置における光
パワー値を記録し、一巡したところで、最も高い光パワ
ー値を示す位置に移動させることを繰返して調芯点を求
めることができる。ここで、調芯点は、その周囲の点の
光パワー値がすべてこの調心点より低い点のことであ
る。そして、この調芯時におけるＰＳＤ用光源４２の位
置をＰＳＤ４７で検出し、そのデータをＸ軸調芯時ＰＳ
Ｄ出力メモリ６３とＹ軸調芯時出力メモリ６４に入力す
る。

【００３５】なお、上記のように２組の任意の３点につ
いて、それぞれの位置と光パワー値を順次求めて調芯点
を探る方式のかわりに次の方式でモニタ光のピーク点を
求めてもよい。すなわち、図４（ｂ）に示すようにｎ側
光ファイバ４１の断面任意の４点Ｐ．Ｑ．Ｒ．Ｓについ
てその位置および光パワー値を求める。つぎに、その光
パワー値が今、Ｓ＞Ｐ＞Ｒ＞Ｑの順にある場合、まず線
分ＰＱ上において、点Ｒの光パワー値と等しいＲ¹ を求
め、同様に線分ＳＲ上において点Ｐの光パワー値と等し
いＰ´を求め、各線分Ｒ，Ｒ´とＰ，Ｐ´からＳの方向
にそれぞれ延びる２等分線の交点を仮のピーク点Ｃとす
る。その後、図４（ｃ）に基づいて説明したのと同じ方
法を用いてマスター側光ファイバ３１を移動させ、調芯
位置を求めることができる。

【００３６】上記の調芯方法は、モニタ光のパワー値の
変動をＣＰＵ１００が管理し、ＣＰＵ１００からの指令
により微動アーム４３を移動させ、順次最大光パワー値
に近い装置に近ずけることによって調芯するもので、マ
スター側光ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１の調芯を
速く、しかも確実に行なうことができる。

【００３７】次に、上記実施例の装置を用いた光スイッ
チングの動作および調芯保持動作を図５，図６のフロー
チャートに従って説明する。

【００３８】まず、マスター側光ファイバ３１と光結合
すべきｎ側光ファイバ４１のアドレスがＣＰＵ１００に
指示され、これにもとづく切換位置指令がＸ軸粗動コン
トローラ７１とＹ軸粗動コントローラ７２に与えられる
（ステップ１０２）。これによりＸ軸粗動ステージ２１
とＹ軸粗動ステージ２２がステップ駆動され、ｎ側光フ
ァイバ４１が結合対象のマスター側光ファイバ３１の対
向位置に粗動させられる（ステップ１０４）。

【００３９】次に、ＬＤ駆動回路５２がオンとされ（最
初からオンとなっていてもよい）、ＬＤモジュール５１
からのセンシング光は、センシング用光ファイバ３２に
入射される（ステップ１０６）。このセンシング光は、
カプラ３５とカプラ３４を通ってマスター側光ファイバ
３１から出射され、ｎ側光ファイバ４１に入射されて内
部で反射される。反射光（モニタ光）は再びマスター側
光ファイバ３１に入射し、カプラ３４とカプラ３５を通
って光ファイバ３３からモニタ光検出器６１に入射さ
れ、このモニタ光検出器６１により検出される（ステッ
プ１０８）。

【００４０】モニタ光検出６１から出力される信号は、
ＣＰＵ１００を介してＸ軸Ｄ／Ａコンバータ８４とＹ軸
Ｄ／Ａコンバータ８５に入力され、これらの信号がピー
ク位置保持回路８１からの信号とともにＸ軸アナログ演
算器８２およびＹ軸アナログ演算器８３に入力され、Ｘ
軸正微動回路８６、Ｘ軸負微駆動回路８７、Ｙ軸正微駆
動回路８８およびＹ軸負微駆動回路８９の出力電圧によ
りピエゾステージ４５の圧電式駆動部をサーボ駆動して
微動アーム４３を微動させ、モニタ光のピーク値を前述
した調芯方法を用いてさがす（ステップ１１０）。

【００４１】このモニタ光がピーク値を示したときを調
芯位置として、このときのＰＳＤ用光源４２の位置を指
示するＰＳＤ４７の出力をＸ軸およびＹ軸の各調芯時Ｐ
ＳＤ出力用メモリ６３，６４に入力する（ステップ１１
２）。

【００４２】つづいて、マスター側光ファイバ３１とｎ
側光ファイバ４１が調芯状態を保持するようサーボコン
トロール（ステップ１１４）を行なうが、このサーボコ
ントロールの操作手段を図６のフローチャートに従って
説明する。まず、モニタ光のピーク値におけるＰＳＤ用
光源４２の位置を入力しているＸ，Ｙの各調芯時ＰＳＤ
出力メモリ６３，６４の内容Ａと、外部から力が作用し
た時に移動する恐れがある微動アーム４３のＰＳＤ用光
源４２（つまりマスター側光ファイバ３１）の変位に対
応するＰＳＤ出力の内容Ｂを、ＸとＹの各比較回路６
７，６８に入力する（ステップ１１６）。

【００４３】このとき比較回路６７，６８がＡＹ軸Ａ／
ＤコンバータがＡ＝Ｂか否かを判定し（ステップ１１
８）、その変位量を求める。上記のメモリ内容の値Ａと
ＰＳＤ出力の値Ｂの差が規定値以下のとき（雑音成分が
支配的であるとき）には、Ｘ軸Ｄ／Ａコンバータ８４お
よびＹ軸Ｄ／Ａコンバータ８５の出力とピーク位置保持
回路８１の出力値は同値を示し、アナログ演算の結果、
マスター側光ファイバ３１とｎ側光ファイバ４１とは調
芯された範囲にあるものとみなし、Ｘ軸とＹ軸の各正負
の微駆動回路８６〜８９はピエゾステージ４５に微動信
号を出力せず、次のＰＳＤ出力を取り込む（ステップ１
２２）。

【００４４】一方、上記ＡとＢの値の差が規定値を超え
るときは、偏位方向の修正方向にマスター側光ファイバ
３１を微動させる（ステップ１２０）。つまり、このと
きは、ＣＰＵ１００を介してＸ，ＹのＤ／Ｙコンバータ
８４，８５から出力される値とピーク位置保持回路８１
からの出力値とに差が生じ、その差がＸ軸アナログ演算
器８２およびＹ軸アナログ演算器８３で演算され、その
結果にもとづいて、Ｘ軸正微駆動回路８６、Ｘ軸負微駆
動回路８７、Ｙ軸正微駆動回路８８およびＹ軸負微駆動
回路８９の出力電圧に直流バイアスが加わり、微動アー
ム４３を微動させる。

【００４５】そして、上記のステップ１１６〜１２２の
サーボ制御が続けられ、ピーク位置保持回路８１がオン
である限り、微動アーム４３が偏位を修正する方向に移
動し、マスター側の光ファイバ３１はｎ側光ファイバ４
１に対して調芯状態を保持し、その下で光通信が可能と
なる。なお、モニタ光がピーク値を示すときのＰＳＤ用
光源４２の位置を調芯時ＰＳＤ用メモリ６３、６４に入
力した後は、ＬＤモジュール５１からのセンシング光の
出力は停止してかまわない。

【００４６】本発明については種々の変形が可能であ
り、これを上記実施例を対象に説明すると、次のように
なる。

【００４７】まず、ｎ側光ファイバ４１の途中に、ＬＤ
モジュール５１からのセンシング光のみを反射するフィ
ルタを設けてよい。このようにすると、ｎ本のｎ側光フ
ァイバ４１におけるセンシング光の反射率を略同一にで
きる。このようなフィルタとしては、誘電体多層膜ある
いはファイバグレーティングにより実現できる。ここ
で、センシング光としては、波長０．４８μｍのものが
使用できる。

【００４８】図７は、上記第１実施例を変形した光スイ
ッチ装置の要部構成を示している。この変形例では、図
１におけるカプラ３４に代えて、損失が０．２〜０．３
ｄＢの１×２型の光スイッチ３６を用いている。なお、
カプラ３５は３ｄＢカプラである。光スイッチ３６の具
体的構成としては、機械的な移動によって切り換えるも
のであってもよい。また、電圧印加による電気光学結晶
の屈折率変化により、光の経路を切り換えるものであっ
てもよい。

【００４９】この変形例では、調芯の際にはマスター側
光ファイバ３１とセンシング用光ファイバ３２が接続さ
れ、調芯が終了するとマスター側光ファイバ３１同志が
光スイッチ３６で接続される。したがって、調芯が完了
した後には、センシング光がマスター側光ファイバ３１
からｎ側光ファイバ４１に漏れることがない。

【００５０】この変形例による利点は、下記の通りであ
る。すなわち、例えば波長１．６５μｍのＯＴＤＲ（光
ファイバ障害点探索装置）を用いる場合であって、波長
１．３１μｍと１．５５μｍの両方で光通信を行なうと
きには、１．３１４μｍと１．５５μｍと１．６５μｍ
の波長のセンシング光は、図１の構成では用いることが
できない。このため、ＬＤモジュール５１に用いうるＬ
Ｄの種類が制限される。

【００５１】ところが、図７の変形例によると、マスタ
ー側光ファイバ３１とセンシング用光ファイバ３２との
結合が１×２光スイッチ３６で切り換えられるので、上
記波長帯のＬＤモジュール５１を用いることができる。
また、２×２型のカプラ３４についても、１００％の効
率で分岐することはできず、ＯＴＤＲ用の光は少なから
ず損失をうける。ところが光スイッチ３６を用いると、
ＯＴＤＲが動作させられる光結合時（光通信時）には、
光スイッチ３６は高効率（０．２〜０．３ｄＢの損失）
でマスター側光ファイバ３１同士を結合しているので、
このような問題は発生しない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、マスター側光導波
路とｎ側光導波路は非接触状態で対向させられ、マスタ
ー側光導波路あるいはこれに付設されたセンシング導波
路は、これと一体に設けられた光入射位置検出装置用光
源と一体に移動させられる。そして、これら光導波路か
らセンシング光をｎ側光導波路あるいはモニタ用光導波
路に向けて出射し、ｎ側光導波路あるいはモニタ用光導
波路の内部で反射され、マスター側光導波路あるいはセ
ンシング用光導波路に戻ってきたときのセンシング光の
光量がピーク値（つまり調芯された状態）のときの上記
光入射位置検出による光源の検出位置をメモリ手段に入
力する。その後、マスター側光導波路あるいはセンシン
グ用光導波路と、これらに対向するｎ側光導波路あるい
はモニタ用光導波路との光結合効率は、マスター側光導
波路とｎ側光導波路の位置ずれにともなって低下する
が、このマスター側光導波路の位置ずれに対応する光入
射位置検出装置による検出位置と、メモリ手段の内容を
比較手段とで比較しその信号をＣＰＵに送る。そこで、
ＣＰＵからの信号によりマスター側光導波路を支持する
平行微駆動手段は、光結合効率がピーク値を保持するよ
う修正移動し、これによりマスター側光導波路とｎ側光
導波路を調芯することが可能になる。このため、マスタ
ー側光導波路を極めて高速かつ高精度にｎ側光導波路に
調芯できるので、非接触方式で光スイッチングを実現す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の装置の全体構成図である。

【図２】マスター側光ファイバとｎ側光ファイバの支持
機構の側面図である。

【図３】図（ａ）は光入射位置検出装置（ＰＳＤ）の平
面図、図（ｂ）は図（ａ）の側面図である。

【図４】図（ａ），（ｂ），（ｃ）は調芯方法の説明図
である。

【図５】実施例の動作のフローチャートである。

【図６】サーボコントロールのフローチャートである。

【図７】変形例の要部構成図である。

【符号の説明】

１００…ＣＰＵ、２１…Ｘ軸粗動ステージ、２２…Ｙ軸
粗動ステージ、３１…マスター側光ファイバ、３２…セ
ンシング用光ファイバ、３３…光ファイバ、３４…カプ
ラ、３５…カプラ、３６…光スイッチ、４…ｎ側光コネ
クタ、４１…ｎ側光ファイバ、４２…ＰＳＤ用光源、４
３…微動アーム、４４…モニタ用光ファイパ、４５…ピ
エゾステージ、４７…光入射位置検出装置（ＰＳＤ）、
４８…微動機構、５１…ＬＤモジュール、５２…ＬＤ駆
動回路、６１…モニタ光検出器、６２…プリアンプ、６
３…Ｘ軸調芯時ＰＳＤ出力メモリ、６４…Ｙ軸調芯時Ｐ
ＳＤ出力メモリ、６５…Ｘ軸Ａ／Ｄコンバータ、６６…
Ｙ軸Ａ／Ｄコンバータ、７１…Ｘ軸粗動コントローラ、
７２…Ｙ軸粗動コントロール、７３…Ｘ軸粗動駆動回
路、７４…Ｙ軸粗駆動回路、８１…ピーク位置保持回
路、８２…Ｘ軸アナログ演算器、８３…Ｙ軸アナログ演
算器、８４…Ｘ軸Ｄ／Ａコンバータ、８５…Ｙ軸Ｄ／Ａ
コンバータ、８６…Ｘ軸正微駆動回路、８７…Ｘ軸負微
駆動回路、８８…Ｙ軸正微駆動回路、８９…Ｙ軸負微駆
動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 和人 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 渡邉 勤 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 服部 保次 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 古川 眞一 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−138404（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107912（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143221（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101507（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199010（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−84008（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−19270（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/08

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光通信信号が伝送されるマスター側光導
   波路を有するマスター側光コネクタと、 各々の端面が光結合端面でアレイ状に配置された複数の
   ｎ側光導波路を有し、前記光結合端面が前記マスター側
   光導波路の端面と対向するように配置されたｎ側光コネ
   クタと、 前記マスター側光導波路と一体化した光入射位置検出用
   光源と、 前記光入射装置検出用光源からの光を受光する光入射位
   置検出装置と、 前記マスター側光導波路と前記光入射装置検出用光源と
   を前記光結合端面に沿って平行移動させる平行微駆動手
   段と、 前記ｎ側光導波路を前記光結合端面に沿って平行移動さ
   せる平行粗駆動手段と、 前記マスター側光導波路にセンシング用光導波路を結合
   する光結合手段と、 前記センシング用光導波路にセンシング光を入射するセ
   ンシング光源と、 前記マスター側光導波路から前記ｎ側光導波路に入射さ
   れた後に反射され、当該マスター側光導波路を経由して
   戻ってくるモニタ光を検出するモニタ光検出手段と、 前記モニタ光検出手段による検出光量が最大のときの前
   記光入射位置検出装置による検出位置をメモリするメモ
   リ手段と、 前記メモリ手段の内容と、前記光入射位置検出装置によ
   る検出位置を比較する比較手段と、 前記比較手段からの信号にもとづき前記マスター側光導
   波路がその偏位を修正する方向に移動するよう前記平行
   微駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴と
   する光スイッチ装置。
2. 【請求項２】 前記光結合手段は、前記マスター側光導
   波路に前記センシング用光導波路が光結合された第１の
   状態と、前記マスター側光導波路に前記センシング用光
   導波路が光結合されない第２の状態を切り替え得るよう
   に構成され、 前記制御手段は、前記メモリ手段に前記モニタ光検出手
   段による検出光量が最大のときの前記光入射位置検出装
   置の検出位置がメモリされるまでを前記第１の状態と
   し、前記検出位置がメモリされたとき前記第２の状態と
   する請求項１記載の光スイッチ装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記メモリ手段に前記
   モニタ光検出手段による検出光量が最大のときの前記光
   入射位置検出装置の検出位置がメモリされた後、前記セ
   ンシング光源を消灯させる請求項１または２記載の光ス
   イッチ装置。
4. 【請求項４】 光通信信号が伝送されるマスター側光導
   波路と、これと平行に所定間隔で配置されたセンシング
   用光導波路とを有するマスター側光コネクタと、 各々の端面が光結合端面でアレイ状に配置された複数の
   ｎ側光導波路を有し、前記光結合端面が前記マスター側
   光導波路の端面と対向するように配置されたｎ側光コネ
   クタと、 前記マスター側光導波路と一体化した光入射位置検出用
   光源と、 前記光入射位置検出用光源からの光を受光する光入射位
   置検出装置と、 前記マスター側光導波路と前記光入射位置検出用光源と
   を前記光結合端面に沿って平行移動させる平行微駆動手
   段と、 前記ｎ側光導波路を前記光結合端面に沿って平行移動さ
   せる平行駆動手段と、 前記センシング用光導波路にセンシング光を入射するセ
   ンシング光源と、 前記センシング用光導波路から前記ｎ側光導波路と隣接
   する別のｎ側光導波路に入射された後に反射され、当該
   センシング用光導波路を経由して戻ってくるモニタ光を
   検出するモニタ光検出手段と、 前記モニタ光検出手段による検出光量が最大のときの前
   記光入射位置検出装置による検出位置をメモリするメモ
   リ手段と、 前記メモリ手段の内容と、前記光入射位置検出装置によ
   る検出位置を比較する比較手段と、 前記比較手段からの信号にもとづき前記マスター側光導
   波路がその偏位を修正する方向に移動するよう前記平行
   微駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴と
   する光スイッチ装置。
5. 【請求項５】 光通信信号が伝送されるマスター側光導
   波路と、これと平行に所定間隔で配置されたセンシング
   用光導波路とを有するマスター側光コネクタと、 各々の端面が光結合端面でアレイ状に配置された複数の
   ｎ側光導波路と、これらと前記所定間隔をあけて平行に
   配置された複数のモニタ用光導波路を有し、前記光結合
   端面が前記マスター側光導波路の端面とを対向するよう
   に配置されたｎ側光コネクタと、 前記マスター側光導波路と一体化した光入射位置検出用
   光源と、 前記光入射位置検出用光源からの光を受光する光入射位
   置検出装置と、 前記マスター側光導波路と前記光入射位置検出用光源と
   を前記光結合端面に沿って平行移動させる平行微駆動手
   段と、 前記ｎ側光導波路を前記光結合端面に沿って平行移動さ
   せる平行粗駆動手段と、 前記センシング用光導波路にセンシング光を入射するセ
   ンシング光源と、 前記センシング用光導波路から前記モニタ用光導波路に
   入射された後に反射され、当該モニタ用光導波路を経由
   して戻ってくるモニタ光を検出するモニタ光検出手段
   と、 前記モニタ光検出手段による検出光量が最大のときの光
   入射位置検出装置による検出位置をメモリするメモリ手
   段と、 前記メモリ手段の内容と前記光入射位置検出装置による
   検出の位置を比較する比較手段と、 前記比較手段からの信号にもとづき前記マスター側光導
   波路がその偏位を修正する方向に移動するよう前記平行
   微駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴と
   する光スイッチ装置。
6. 【請求項６】 前記センシング用光導波路は前記マスタ
   ー側光導波路の両側に配置され、前記モニタ用光導波路
   は前記複数のｎ側光導波路のそれぞれの両側に前記セン
   シング用光導波路と略同一のピッチで配設され、前記ペ
   アとされたセンシング用光導波路はカプラにより１本に
   光結合されている請求項４または５記載の光スイッチ装
   置。
7. 【請求項７】 前記マスター側光コネクタを前記結合端
   面に沿って平行移動させることにより、前記マスター側
   光導波路と対向する前記側光導波路を切り換える切換駆
   動手段と、 入力された切換指令にもとづき、前記マスター側導波路
   が指令されたｎ側光導波路と対向する位置に移動するよ
   う前記切換駆動手段を制御する前記切換制御手段とを更
   に備える請求項１ないし６のいずれか記載の光スイッチ
   装置。
8. 【請求項８】 前記ｎ側光コネクタを前記結合端面と平
   行な方向に移動させることにより、前記マスター側光導
   波路と対向する前記ｎ側光導波路を切り換える切換駆動
   手段と、 入力された切換指令にもとづき、指令された前記ｎ側光
   導波路が前記マスター側光導波路と対向する位置に移動
   するよう前記切換駆動手段を制御する切換制御手段とを
   更に備える請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光
   スイッチ装置。
9. 【請求項９】 光通信信号が伝送されるマスター側光導
   波路を有するマスター側光コネクタと、各々の端面が光
   結合端面でアレイ状に配置された複数のｎ側光導波路を
   有するｎ側光コネクタとを端面同士が対向するよう配置
   すると共に、前記マスター側光導波路と一体的に設けた
   光入射位置検出用光源を光入射位置検出装置に対向する
   ように配置する第１のステップと、 前記マスター側光導波路と前記ｎ側光導波路とを相対的
   に平行移動させると共に、当該マスター側光導波路にセ
   ンシング光を入射してその端面からｎ側光コネクタに向
   けて出射すると共に、前記光入射位置検出用光源から前
   記光入射位置検出装置に向けて光を出射する第２のステ
   ップと、 前記ｎ側光コネクタより戻ってきた前記センシング光の
   反射光のうち、前記マスター側光導波路に入射したもの
   を検出すると共に、この入射光量が最大のときの前記光
   入射装置検出用光源の位置をメモリする第３ステップ
   と、 前記第３ステップでメモリしたメモリ内容と、光入射位
   置検出用光源の検出位置を比較する第４ステップと、 前記第４ステップで求めた比較信号にもとづき前記マス
   ター側光導波路をその偏位と反対方向に微動する第５の
   ステップとを備える光スイッチの調芯方法。
10. 【請求項１０】 光通信信号が伝送されるマスター側光
    導波路とこれと平行に配置されたセンシング用光導波路
    とを有するマスター側光コネクタと、各々の端面が光結
    合端面でアレイ状に配置された複数のｎ側光導波路を有
    するｎ側光コネクタとを端面同士が対向するよう配置す
    ると共に、前記マスター側光導波路と一体的に設けた光
    入射位置検出用光源を光入射位置検出装置に対向するよ
    うに配置する第１ステップと、 前記マスター側光導波路と前記ｎ側光導波路とを相対的
    に平行移動させると共に、当該センシング用光導波路に
    センシング光を入射してその端面からｎ側光コネクタに
    向けて出射すると共に、前記光入射位置検出用光源から
    前記光入射位置検出装置に向けて光を出射する第２のス
    テップと、 前記ｎ側光コネクタより戻ってきた前記センシング光の
    反射光の内、前記センシング用光導波路に入射したもの
    を検出すると共に、この入射光量が最大のときの前記光
    入射位置検出用光源の位置をメモリする第３ステップ
    と、 前記第３ステップでメモリしたメモリ内容と、光入射位
    置検出用光源の位置を比較する第４のステップと、 前記第４のステップで求めた比較信号にもとづき前記マ
    スター側光導波路をその偏位と反対方向に微動する第５
    のステップとを備える光スイッチ調芯方法。