JP3290177B2 - 光ファイバの整合装置及び整合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は光ファイバのスイッチングに関し、より詳細
には光ファイバ間に信号を伝送するために光ファイバを
整合させる装置及び方法に関する。

発明の背景 高品質の光ファイバの出現により、遠隔地間に光ビー
ム信号を伝送するファイバを用いる通信システムの開発
及び設備に拍車がかかるようになった。このような「信
号」には、光ビームにて伝送するために符号化された２
進符号化データ、ヒトの音声及びテレビ信号がある。通
常、電話方式は光ファイバを利用する。

このような通信システムに必要とされることは、いず
れの光ファイバ群も別のファイバ群に接続可能となるこ
とである。光ファイバスイッチはこうした機能を有す
る。

実際には、これらのスイッチはファイバを物理的に接
続するものではない。ファイバ（又は、より正確にはフ
ァイバ端部にて露出した信号伝送コア）が互いに「信号
伝送」関係にされ、あるファイバが伝送する光ビームを
他のファイバが「捕捉」するようになっている。

光ファイバスイッチにおいて、２つの要因が特に重要
である。１つは、２つのファイバを迅速に整合させねば
ならないことである。これは、２つのみのファイバ又は
比較的多数のファイバであろうと同様である。ユーザー
にとって反応が鈍いスイッチによる遅延は許容し難い。
もう１つは、信号の減衰（又は減衰の回避）が２つのフ
ァイバの整合の精度に依存しているため、この整合を正
確に行わねばならないことである。

ファイバを整合させる１つの周知の方法では、「2X
2」配置にて互いに連続して配置された４個のダイオー
ドを使用する。このようなダイオードは同ダイオードに
衝突する光の量に比例する電気出力を生成する。この配
置では並行関係にある２つ又は３つのファイバを使用す
る。１つのファイバ（３つのファイバ構成では中央のフ
ァイバ）が音声信号又はデータ信号を伝送し、他の１つ
又は２つのファイバが整合のために発光する。単数又は
複数の整合用光ビームがダイオードに衝突し、各ダイオ
ードからの出力信号が他のダイオードの出力信号にほぼ
等しくなる時、対応する信号伝送用ファイバは適正に整
合される。

この方法の問題点は、レンズの配置を大きく左右し、
その結果、スイッチの全体的寸法に悪影響を及ぼすこと
である。

ファイバ整合（しかし、光ファイバスイッチにおける
ものではない）に関する他の方法が色々が米国特許に示
されている。その１つに米国特許第4,677,290号（ミッ
チ（Mitch））がある。このミッチ特許では１つの半導
体を用いて光ファイバを整合させ、一旦整合したファイ
バ位置を固定する方法（はんだ付け等により）を開示し
ている。半導体は衝突光の強度によって変化する電圧等
の電気特性を有する。光はファイバから半導体へと誘導
され、所望の結合度が得られたということを観測電気特
性が示すまで、ファイバは変位させられる。

米国特許第3,938,895号（ブリッジャー（Bridger））
に記載された装置及び方法では、固定された１つの光フ
ァイバの中に光を誘導する。この第１のファイバから第
２のファイバに結合される光が、光電検出器にて測定さ
れるようにして最大化されるまで、第２ファイバは変位
させられる。こうして第２ファイバが第１ファイバと軸
方向に整合されることは周知である。

米国特許第4,432,599号（マクマホン（McMahon））で
は、発光可動ファイバの軸を「ホーム」、即ち中性点か
ら変位させることを確定するために使用される光ファイ
バ差動センサを示す。固定検出ファイバ束は２〜４つの
別個のファイバを有し、各ファイバは検出器及び比較器
の回路に接続されている。ファイバ束において各ファイ
バが感受する光が、他のファイバが感受する光に等しい
時、可動ファイバが中性点にあるということは周知であ
る。感受光における不均衡を検出することにより変位量
が測定される。

米国特許第4,758,061号（ホーン（Horn））に示す装
置は、光ケーブル等の２つの「光導波管」の端部を互い
に整合させて接続するために使用される。一方の導波管
は固定され、他方は３つの移動軸にて移動可能である。
固定導波管に光が入射され、可動導波管が感受する入射
光の大きさが最大化されるまで、可動導波管は「ｘ」及
び／又は「ｙ」方向に配置される。こうして導波管が軸
方向に整合するということは周知である。整合後、可動
導波管はその端部が接触するまで固定導波管方向
（「ｚ」方向）に置かれる。

米国特許第4,792,206号（スクラトヴスキー（Skurato
vsky））に示す装置は、ブリッジャーらの特許において
示す装置に動作の上で類似している。即ち、固定された
光ファイバに光が結合される。可動ケーブルの端部は固
定ケーブルからの光を感受し、結合光量が最大に達した
時に固定ケーブルに整合するということは周知である。
ケーブル移動はカンチレバー圧電デュアルビームによっ
て行われる。

発明の目的 本発明の目的は先行技術の問題点及び不利な点を解決
することにある。

本発明の別の目的は、光ファイバスイッチにおいて複
数の光ファイバを整合させるために改良を加えた装置及
び方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、縮小サイズの光ファイバスイ
ッチにおいて複数の光ファイバを整合させるために改良
を加えた装置及び方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、相対移動可能な複数の光フ
ァイバを整合させるために改良を加えた装置及び方法を
提供することにある。上記及び他の目的の達成方法につ
いては、図面とともに以下の記載から明らかである。

発明の要約 本発明は光ファイバスイッチにおいて非常に有用であ
るため、本発明の特徴については、まず光ファイバスイ
ッチの基本原理を理解することにより最大限に理解され
る。光ファイバスイッチは信号を伝送するのにワイヤ
（電話線等）ではなく、光ファイバを使用する。このよ
うな信号は電圧及び電流ではなく、通信に使用される
「符号化」光ビームである。「通信」とはこのような信
号（通常、ビデオ、音声又はデータ類）をある地点から
別の地点へ伝送することである。

一般的な光ファイバスイッチは多くの異なる信号を伝
送し、かつ切り換えるため、２群の光ファイバを使用す
る。一群からのファイバがファイバの端部（詳細には信
号伝送用ファイバコア）を整合させることによって他群
のファイバ「接続」され、光ビームがファイバ間を通過
できる。ここで用いた「整合」等の用語は物理的に、或
いは、例えば１つ又は複数のレンズを使用することによ
り光学的に配置することである。同時に、「整合ファイ
バ」等の表現は複数のファイバの各信号伝送コア同士の
整合であることと理解されたい。

光ファイバスイッチは群毎のファイバ数を識別する名
称によって呼ばれることが多い。例えば、「2X2」スイ
ッチは群毎に２つのファイバを有する。スイッチ機能を
実施することにより、群毎のいずれのファイバをも他群
のファイバに「接続する」（整合する）ことが可能であ
る。ファイバ端部を正確に整合させることは困難である
が、１つのファイバ（説明上「伝送ファイバ」と称す
る）の端部から受信ファイバの端部に光ビーム信号を効
率的に伝送するのに不可欠である。即ち、信号は整合フ
ァイバを双方向に通過できる。

前記より、光ファイバスイッチにおいて使用される整
合装置を適正に操作することが肝要であるということが
明らかである。本発明は第１の光学的対向ファイバ及び
第２の光学的対向ファイバを有するような光ファイバ整
合装置において使用される。ここで用いるように、「光
学的対向」とは直接に、或いは反射鏡の使用により、互
いに対向するように配置されることである。ファイバに
関して使用されるように、この用語はファイバの端部が
対向するということである。

また、整合用スイッチは整合用信号を生成するための
１方のファイバに関連する手段と、同信号を整合感知的
に検出するための他方のファイバに関連する手段とを有
する。この検出に応答する手段により、ファイバの相対
位置が調節され、信号を伝送するためにファイバが整合
される。

本発明による改良において、整合用信号を生成する手
段は放射線照射装置（RED）のアレイからなる。このよ
うな装置は互いに間隔を設けた関係にて装着され、従来
の発光ダイオード、赤外線発光ダイオード、レーザダイ
オード又は検出可能な放射線を照射する他種の装置とし
て具体化できる。

本発明を理解するにあたり、整合される２つの各ファ
イバはビーム形成レンズ（好ましくはコリメートレン
ズ）と、このレンズに隣接するとともに関連する複数の
REDのアレイとを有するということをまず理解された
い。レンズは光ビームを形成し、ある特定のファイバに
ついては、レンズ及びREDアレイの中心は互いに周知の
位置にて配置される。また、各ファイバは他のファイバ
に関連するREDアレイに対して「整列」し（下記のよう
に）、各ファイバはその「ターゲット」、即ち他のファ
イバに関連するレンズに整合するということを理解され
たい。本発明の実施態様により、アレイの中心がターゲ
ットに整合したり、或いはターゲットから外れたりす
る。

また、この装置の各ファイバは放射線ガイド、検出器
及びマイクロプロセッサベースの閉ループ型（「フィー
ドバック型」）サーボ制御装置を有する。アレイにおけ
る各REDからの放射線が放射線ガイドに入り、各REDから
の放射線の強度が検出、即ち測定され、この強度を表す
信号が生成される。ファイバ位置、即ち照射された光ビ
ームの方向は、各REDから感受する放射線が他のREDから
検知する放射線にほぼ等しくなるまで制御装置により調
節される。ファイバ及びビームはこうしてターゲットに
整合する。

各REDからの放射線の強度は別個に検出することが好
ましい。その方法の１つではアレイにおける各REDを連
続的にパルス化し、この「パルス化」は定常状態或いは
ある共通の（或いは異なる）変調周波数にて行われる。
別の方法ではアレイにおける複数のREDをほぼ同時に、
かつ異なる変調周波数にてパルス化する。更に別の方法
では異なる変調周波数にて複数のREDを連続的に駆動す
る。

アレイの中心がターゲットに整合したり、或いはター
ゲットから外れたりすることは上記した。整合又はオフ
セットであるかは、下記のように放射線ガイドの配置に
よって決まる。

１つの配置において、放射線ガイドは信号伝送用ファ
イバと同心をなし、その一部である。１つの好ましい実
施例において、ファイバはコアとファイバ保護用プラス
チックコーティングにて被覆された比較的薄いクラッド
とを有する。放射線ガイドはクラッドの壁部よりも厚い
壁部を有し、コアとクラッドとの間に形成される。放射
線ガイドはコアの屈折率とクラッドの屈折率との中間の
屈折率を有する。別の好ましい実施例において、ファイ
バはコア及びクラッドを有し、クラッドはクラッドの屈
折率よりも低い屈折率を有するプラスチックコーティン
グにて被覆される。RED照射される放射線は放射線ガイ
ドとして機能するクラッドにて保持される。このように
配置したいずれの実施例においても、アレイの中心はタ
ーゲットに整合する。

別の配置において、装置は信号伝送用ファイバととも
に移動するように装着された別個の整合用ファイバを有
する。簡便に配置するには、整合用ファイバ及び信号伝
送用ファイバを共通のホルダにて並行に装着する。この
配置において、放射線ガイドは整合用ファイバの一部で
ある。詳細には、整合用ファイバは放射線ガイドとして
機能するコア、クラッド及びクラッドの屈折率よりも低
い屈折率を有する保護プラスチックコーティングを有す
る。この配置において、アレイの中心はターゲットから
外れる。RED照射される放射線を供給かつ抽出するため
に各配置及び種々の実施例を用いる方法の詳細について
は、詳細な説明において示す。

光ファイバコアをターゲットに整合させる効果的方法
には、各REDに電位を付与することによって複数のREDの
アレイをパルス化する工程がある。複数のREDが照射す
る放射線は放射線ガイドによって検知され、必然的にコ
ア及び放射線ガイドの位置が調節される。各REDから検
知した放射線が他のREDから検知した放射線に等しくな
るまで位置調節が継続される。こうしてコアはターゲッ
トに整合する。複数のREDは連続的或いは同時にパルス
化可能である。同時パルス化の場合、異なる変調周波数
により各REDをパルス化し、検知した放射線が特定のRED
であることを識別できるようにすることが好ましい。

これらREDの特性として時間とともに劣化する傾向が
ある。即ち、所定値の駆動電圧又は電流に対して、照射
される放射線の強度が低下する。しかも、これらのRED
は必ずしも全てが同率にて劣化しない。従って、装置が
各REDの放射出力を周期的に測定し、必要とあれば放射
出力を調節する比較修正手段を有することが望ましい。
（駆動電圧及び電流の）調節は、特定のアレイにおいて
各REDの出力が他のREDの出力にほぼ等しくなるように行
われる。光ファイバスイッチにおいて、１つの方法では
REDを修正するためにスイッチ操作を周期的に停止す
る。マイクロプロセッサベース装置については、修正に
必要な時間は非常に短く、停止操作及び修正は、例えば
６〜12カ月毎に自動的に実施される。

本発明の特徴を簡明かつ容易に理解するため、前記に
おいては一対のみの、即ち「群」毎に１つの光学的対向
信号伝送用ファイバを示す。孔あきパネルにおける複数
のREDの配置方法等の他の特徴についての説明を以下に
示す。

実用光ファイバスイッチにおいて、群毎に複数（通常
10〜15又はそれ以上）の信号伝送用ファイバが形成され
る。以下の記載はこのスイッチに基づくものであり、図
面を参照しないと複数であるように思われる。詳細な説
明により、本発明を充分に理解することができよう。

本発明の好ましい実施例では、光学対向関係にある一
対のほぼ平坦なパネルを有する。各パネルは他のパネル
に「面する」表面及び裏面を有する。各パネルは、好ま
しくは円形であり、縦横行列に配置され、かつ互いに等
間隔をおいて設けられた開口のマトリクスを有する。各
パネルは複数のREDアレイから形成されたREDのマトリク
スも有する。マトリクスを形成する複数のREDも縦横行
列に配置される。特定のアレイを形成する複数のRED
（好ましくは４個）は、例えば互いに90度の角度にて、
開口の周囲に規則的な間隔をおいて設けられている。開
口マトリクス及びREDマトリクスの各々はマトリクス
「中心」を有する。方形マトリクスにおいて、マトリク
ス中心はマトリクスの対角間い引いた２つの線の交点に
て形成される。

一群の光ファイバが各パネルの裏面に隣接し、その後
部に配置される。各ファイバは特定の開口を介して他の
パネルに向かって表示的に「指向する」ように装着され
る。放射線ガイドが信号伝送用光ファイバのクラッドで
ある場合、或いはコアとクラッドとの間に設けられた場
合の装置において、開口マトリクス及びREDマトリクス
は、通常互いに整合する。この理由は放射線ガイドが信
号伝送用ファイバコアと同心をなすためである。個別の
整合用ファイバを有する配置において、放射線ガイドが
信号伝送用ファイバコアから外れるため、マトリクス中
心は互いに外れる。

スイッチング機能を実施する時、制御装置は１群にお
けるファイバを他群におけるファイバに（ファイバの整
合にて）「接続する」ように「指示」される。各ファイ
バの位置決め移動はサーボ制御装置及び２軸式式電ベン
ダー等の「モータ」によってなされる。２つの各ファイ
バの粗雑な初期移動がベンダーに所定の電圧を付与する
ことによってなされ、各ファイバが他のファイバにほぼ
整合する。その際に、特定のファイバ（パネルの後部に
配置）用放射線ガイドも対向パネル上に装着された特定
のREDアレイにほぼ整合する（或いは、少なくとも整合
に近い状態になる）。しかし、この粗雑な初期移動では
ファイバが最適に整合することは殆どない。実際、ファ
イバ及びその放射線ガイドは、おそらく開口及びREDア
レイの幅により整合状態からずれる可能性がある。従っ
て、ファイバ及びその放射線ガイドの実際の位置をアレ
イマトリクス上のどの位置においても識別するための装
備を施し、ファイバが他のファイバに正確に整合可能と
なるようにすることが好ましい。

好ましい方法において、各横行における複数のREDは
同時にパルス化され、各縦列における複数のREDも同時
にパルス化され、いずれの行列においても、これらRED
行は連続的にパルス化され、RED列も連続的にパルス化
される。RED及び行列をパルス化するための「プロトコ
ル」は予め決められ、検出器によって調整されるため、
全ファイバの位置を迅速に確定でき、制御装置によって
是正処置を講じることができる。この方法により非常に
迅速に作動するスイッチが得られる。

他の方法において、マトリクスにおける複数のREDは
連続的にパルス化される。この連続性は予め決められ、
各REDに付与される電気パルスは検出器によって調整さ
れるため、放射線ガイドにおける放射線の検出によりフ
ァイバ位置が示される。そして是正調節が行われる。し
かし、個々のREDの連続パルス化にはより時間がかか
り、スイッチ操作を遅延させる傾向性を有する。

本発明の更なる態様を以下の詳細な説明において示
す。

図面の説明 図１は整合される一対の光ファイバとともに示す改良
装置の一実施例の略体拡大斜視図である。

図２は図１における視軸VA2を基準とする装置の略体
平面図である。

図３は整合される一対の光ファイバとともに示す改良
装置の別の実施例の略体拡大斜視図である。

図４は図３における視軸VA4を基準とする装置の略体
平面図である。

図5Aは図１に示す装置において、複数のREDのアレイ
を「重合」させた状態で投影して示すファイバの一実施
例の拡大図である。

図5Bは同じく図１の装置において、複数のREDのアレ
イを「重合」させた状態で投影して示すファイバの別の
実施例の拡大図である。

図６は図３に示す装置において、複数のREDのアレイ
を「重合」させた状態で投影して示すファイバの更なる
実施例の拡大図である。

図７は図1A及び図２に示す実施例に使用されるパネル
の正面図である。

図８は図３及び図４に示す実施例に使用される別のパ
ネルの正面図である。

図９は一種の折重ね光路を用いた光ファイバスイッチ
の一部の略体側面図である。

実施例の詳細な説明 本発明を図１及び図９（特に図１）に示す簡単な構成
に基づいて最初に説明する。この簡単な構成はそれのみ
では光ファイバー・スイッチとして適切ではない。しか
し、このような簡単な構成の理解は、本発明に基づくマ
ルチファイバー・スイッチ11を理解するうえで有用であ
る。図1,図３及び図９において、光ファイバー・スイッ
チ11は互いに面対称となるように配置された２つの部
分、即ち２つのサブセット13を有する。両サブセット13
は、以下に詳述するスイッチ操作を実行すべく互いに協
働する。

一般的に、図１に示す光ファイバ装置10は光学的に互
いに対向する第１ファイバ17及び第２ファイバ19を有す
る。ファイバ17及びファイバ19はそれぞれ圧電ベンダー
（Piezoelectric bender）23等よりなる位置決めモータ
に連結されたホルダ21内に取付けられている。図１に示
すように、適切な電圧がベンダー23に印加された際、ベ
ンダー23は左右または上下に延びる２つの移動軸のうち
の少なくともいづれか一方の上でファイバー17,19を左
右及び上下にそれぞれ移動させる。

ファイバ17,19のうちのいづれか一方（例えばファイ
バ17）に付随する手段25は整合用信号を形成する放射線
照射器29のアレイ27を有している。放射線照射器29から
出力された整合用信号は他方のファイバ19内に入力され
て同ファイバ19内を伝搬される。ファイバー19に付随す
る手段31は整合用信号を敏感に検出する検出器31aを有
する。マイクロプロセッサによるサーボ制御装置33aに
代表される整合用信号の検出に応答する手段33は、信号
の伝達を実行すべくファイバ19を整合させるための位置
調節を実行する。互いに離間した位置にそれぞれ取付け
られた放射線照射器（RED）29は、従来の発光ダイオー
ド、赤外線発光ダイオード、レーザ・ダイオードまたは
検出可能な放射線を発する他の装置とすることができ
る。前記の記述では、ファイバ19の整合についてのみ説
明したが、ファイバ17,19の両方を互いに整合させるべ
く同ファイバ17,19の位置決めを同時に実行可能であ
る。

各ファイバ17,19はビーム整形レンズ35,35a（好まし
くはコリメーター・レンズ）をそれぞれ有している。更
に、各ファイバ17,19は隣接する位置に配置されたRED29
のアレイ27,27aを有している。ファイバ17,19及びパネ
ル37,37aの間に配置されたレンズ35,35aは、ビームを整
形し、かつ他方のファイバ19,17に付随するターゲット
に対するビームの整合を円滑にする。一方のファイバ1
7,19において、同ファイバ17,19に付随するレンズ35,35
a及び同ファイバ17,19に付随するREDアレイ27a,27の中
心39,39aは従来の方法に基づいて配置位置が決定されて
いる。各ファイバ17,19は以下に詳述する方法に基づき
他方のファイバ19,17に付随するREDアレイ27a,27に対し
て整合されている。この結果、各ファイバ17,19はその
ターゲットに対して整合されている。両ファイバ17,19
間の整合が実施された際、同ファイバ17,19のうちのい
づれか一方のコア47内を伝搬された通信信号は、ファイ
バの端部57においてコア47から出力される。同通信信号
は空中及び２つのレンズ35,35a内を伝搬され、他方のフ
ァイバのコア47内に入力される。本発明の実施例に基づ
き、アレイの中心39,39aはターゲット・レンズ35,35aに
対して整合させるか、または同ターゲット・レンズ35,3
5aからずれた位置に配置することができる。

寸法を例示する意味において、各レンズ35,35aと、各
パネル37,37a内に形成された開口41,41aとは約6mmの直
径をそれぞれ有する一方、各ファイバ17,19は約125μｍ
の直径を有している。即ち、ファイバ17,19はレンズ35,
35aの直径または開口41,41aの直径より非常に小さな直
径を有している。

装置10は放射線応答手段43,43aを有しており、それぞ
れの放射線応答手段43,43aは各ファイバ17,19に付随す
る放射線ガイド45と、検出器31aと、マイクロプロセッ
サによる閉ループ型サーボ制御装置（フィードバック・
タイプ）33aとを有する。アレイ27,27a内の各RED29から
照射された放射線は放射線ガイド45,45a内に入射し、各
RED29から入射した放射線の密度が検出、即ち測定さ
れ、この強度に対応した信号が形成される。ファイバの
配置位置及び同配置位置によって決定されるビームの照
射方向は、各RED29から入射した放射線の強度が他の各R
ED29から入射した放射線の強度とほぼ同一となるまで制
御装置33aによって調整される。この結果、ファイバ17,
19及びビームはターゲット35,35aに対して整合される。

各RED29から照射された放射線の強度をそれぞれ別々
に検出することが好ましい。この放射線強度の検出方法
の１つとしては、アレイ27,27a内の各RED29に対して順
次パルスを入力することが挙げられ、同パルスを定常状
態で入力するか、または共通（または異なる）の変調周
波数で入力することができる。放射線強度の別の検出方
法としては、異なる変調周波数のパルスをアレイ27,27a
内のそれぞれのRED29に対してほぼ同時に入力すること
である。更に別の方法としては、これらのRED29を異な
る変調周波数で連続的に駆動することである。

REDアレイ27,27aの中心はターゲット35,35aに対して
整合させるか、またはターゲット35,35aからずらして配
置することができる。REDアレイ27,27aの中心がターゲ
ット35,35aに対して整合するように配置されるか、また
は同ターゲット35,35aからずれて配置されるかは、以下
に詳述する放射線ガイド45,45aの構成に基づいて決定さ
れる。

図１及び図5Aに示す構成では、放射線ガイド45は信号
伝達ファイバ17の一部と同軸をなすように形成されてい
る。ファイバ17はコア47及びクラッド49を有しており、
放射線ガイド45はコア47及びクラッド49間に配置されて
いる。ファイバ17はプラスチック保護膜51によって被覆
されている。ガイド45はそのコア47及びクラッド49間に
屈折率を備えている。寸法を例示する意味において、コ
ア47は約62.5μｍの直径を有するとともに、ガイド45は
約115μｍの外径を有している。また、クラッド49及び
プラスチック保護膜51はそれぞれ約125μｍ及び約250μ
ｍの外径を有している。図5Aに示すファイバ17は図１に
示す構成に使用することができる。

図5Bはコア47、同軸クラッド49（約125μｍの直径を
有する）及びプラスチック保護膜51を有する別の種類の
ファイバ17を示しており、このプラスチック保護膜51は
クラッド49より低い屈折率を備えている。RED29によっ
て照射された放射線は、放射線ガイド45としてのクラッ
ド49の内部を伝搬される。図5Bに示すファイバ17は図１
に示す装置に対して使用することも可能である。

また、図２に示す本発明の装置の実施例では、放射線
ガイド45,45aはそれぞれに対応するファイバ17,19のコ
ア47と同軸をなしている。このため、アレイの中心39,3
9aはターゲット・レンズ35,35aに対して整合された状態
にある。アレイ27内の各RED29によって照射された放射
線は、開口41a及びレンズ35a内を伝搬され、ファイバ19
の放射線ガイド45a内に入射する。同様に、アレイ27a内
のRED29によって照射された放射線は、開口41及びレン
ズ35内を伝搬され、次いでファイバ17の放射線ガイド45
に入射する。

図３に示す本発明の装置の別の構成では、装置10は信
号伝達ファイバ55とともに移動するように取付けられた
別の整合用ファイバ53を有している。図１に示すよう
に、整合用ファイバ53及び信号伝達ファイバ55は互いに
平行に延びるようにホルダ21内に取付けることが好まし
い。ベンダー23はホルダ21を２つの軸に沿って移動させ
る。この構成において、放射線ガイド45は整合用ファイ
バ53の一部を形成しており、アレイの中心39はターゲッ
ト・レンズ35,35aからずれた位置に配置されている。こ
の構成を図６に基づいて更に詳細に説明する。整合用フ
ァイバ53は放射線ガイドとしてのコア47を有している。
コア47は同軸クラッド49によって被覆されており、同軸
クラッド49はプラスチック保護膜51によって被覆されて
いる。寸法を一例として示すと、コア47、クラッド49及
びプラスチック保護膜51の直径は、それぞれ約115μ
ｍ、125μｍ及び250μｍである。

図４に示すように、アレイ27内のRED29から照射され
た放射線は開口41a及びレンズ35a内を伝搬され、ファイ
バ53の放射線ガイド45a内に入射する。同様に、アレイ2
7a内のRED29から照射された放射線は、開口41及びレン
ズ35内を伝搬され、ファイバ53の放射線ガイド45内に入
射する。寸法の一例を示すと、図２及び図４に示す信号
伝達に使用されるビーム59は、レンズ35及びレンズ35a
間では約5mmの直径を有しており、更に同ビーム59はフ
ァイバのコア47の端面上へフォーカスされた際には約50
〜60μｍの直径を有している。レンズ35,35aはそれぞれ
約10mmの焦点距離を備えている。パネル37及びパネル37
aは互いに約900mm離間しており、この距離はパネル37及
び37a間を結ぶ直線に沿って計測されるか、または好ま
しくは以下に詳述する屈折した光路91に沿って計測され
る。

図5A,図5B及び図６において、最適なスイッチ作用は
ガイド45に対して大量の放射線がRED29から照射された
際に得られる。この放射線の照射は検出器31aによって
検出される強力な信号を形成する。従って、環状放射線
ガイド45,45aをアレイ27内のRED29に対して投影した場
合、各環状放射線ガイド45,45aは、RED29の像の約半分
の領域と重なることになる。この原理は図１及び図２の
構成の一部を更に詳細に示す図5A及び図5Bと、図３及び
図４の構成の一部を更に詳細に示す図６とに示されてい
る。

図２及び図４では、データ・コア47が明確に示されて
いる。データ・コア47はデータ、音声、画像、または信
号の他の形態を伝達することが可能であり、その用途は
データの伝達のみに限定されるものではない。

前記の内容から、ターゲット・レンズ35,35aに対する
光ファイバのコア47の改良された整合方法は、各RED29
に対して電位を加えることによりRED29のアレイ27にパ
ルスを入力する工程を含む。RED29から照射された放射
線は放射線ガイド45,45a内に入射され、必要に応じてコ
ア47及び放射線ガイド45,45aの位置調節が実施される。
位置調節はアレイ27,27a内の各RED29から入射した放射
線が、同アレイ27,27a内の別の各RED29から入射した放
射線とほぼ同一となるまで実施される。これによりコア
47がターゲット35,35aに対して整合される。前記のよう
にパルスはRED29に対してそれぞれ順番に入力される
か、または全てのRED29に対して同時に入力される。後
者の場合、パルスを異なる変調周波数で各RED29に対し
て入力する（または各RED29を異なる変調周波数で駆動
する）ことが好ましい。この結果、入射した放射線がど
のRED29から照射されたかを特定することができる。

本発明に基づく整合方法をより分かり易く説明するた
めに、１つのコア及び紫外線照射器の１つのアレイにつ
いてのみ説明した。しかし、実際には２つのコアがそれ
ぞれに対応するターゲットに対して同時に整合される。
この結果、通信信号は前記のように一方のファイバから
他方のファイバへと伝搬される。

RED29の特性としては、その能力が時間の経過ととも
に低減されることが挙げられる。任意の駆動電圧値また
は電流値において、照射された放射線の密度が減少す
る。RED29は新品であっても同一放射線強度を提供する
とは限らないうえ、同RED29は互いに同一割合で劣化す
るとも限らない。この結果、非常に好ましい装置10はRE
D29からの放射線出力を周期的測定し、必要に応じて各R
ED29の放射線出力の調整を実施する比較修正手段63を有
する。特定の１つのアレイ27,27a内における各RED29の
出力は同アレイ27,27a内の他の各RED29の出力とほぼ同
一となるようにその駆動電圧または駆動電流が調整され
る。

光ファイバ・スイッチ11内において、REDの比較修正
を実行する１つの手段としてはスイッチ操作を周期的に
停止することが挙げられる。マイクロプロセッサを搭載
した装置を使用することにより非常に短時間でREDの比
較修正を実施することができるうえ、オペレーションの
停止及び比較修正を例えば６〜12ケ月毎に自動的に実施
可能である。比較修正時には、一対のパネル37,37aのう
ちの一方の上に位置する各RED29に対してパルスを順番
に入力し、同RED29からの出力を他方のパネル37a,37上
に位置する検知用RED65で測定する。検知用RED65は、比
較修正に使用されるのみであり、ファイバの整合に使用
されることはない。

本発明の特徴をより分かり易くする説明するために、
それぞれが１つのグループに含まれる光学的に互いに対
向する一対の信号伝搬ファイバ17,19についてのみ説明
した。開口を備えたパネル上におけるRED29の配置を含
めたRED29の別の特徴を以下に詳述する。

図７〜図９では、実際に使用される光ファイバ・スイ
ッチ11は複数（約10〜15本またはそれ以上）の信号伝達
ファイバ17,19をそれぞれのグループ67,67a内に有して
いる。以下の説明において、グループ67内の全てのファ
イバ17はグループ67a内のファイバ19のうちのいづれと
の接続も可能である。即ち、ファイバ間の接続は特定の
一対のファイバ間に限定されるものではない。例えば、
各グループ内に16本のファイバを有するスイッチ11内で
は、200種類を越す異なる接続を行うことができる。

スイッチ11は光学的に互いに対向する関係をなすほぼ
平坦な一対のパネル69,69aを有している。図７〜図９
（特に図７及び図８を参照）に示すパネル69,69aは、図
１及び図３に示すパネル37,37aにほぼ類似している。各
パネル69,69aは他方のパネル69,69aに対向する前面71及
び裏面73を有している。各パネル69,69aは開口41のマト
リックス75を有している。開口41の形状は円形が好まし
く、同開口41は行77及び列79内に互いに等間隔をおいて
離間するように配置されている。更に、各パネル69,69a
は複数のREDアレイ27を構成するRED29のマトリックス81
を有している。マトリックス81を構成するRED29は、行8
3及び列85内に配置されている。図７及び図８に示す非
常に好ましい実施例では、１つの任意のRED29は行83及
び列85のいづれか一方に属するが、これら行83及び列85
の両方に属することはない。しかし、任意のRED29が行
及び列の両方に属する構造とすることも可能である。

開口のマトリックス75及びREDのマトリックス81は、
マトリックスの中心87,89をそれぞれ有している。矩形
をなすマトリックス内では、マトリックスの中心は同マ
トリックスの２つの対角線の交点上に位置する。

図７に示すパネル69,69aでは、マトリックスの中心8
7,89は互いにほぼ重なり合っている。このようなパネル
69,69aは図１及び図２に示す構成において使用される。
その一方、マトリックスの中心87,89は図８に示すパネ
ル69,69a内では互いにずれている。このようなパネル6
9,69aは図３及び図４に示す構成に使用される。各パネ
ル69,69aは“4X4"マトリックスを有している。

特定のアレイ27を形成する複数のRED29（好ましくは
４個）は開口41の周面に一定間隔をおいて配置されてい
る。例えば、RED29は90度の角度をともなって互いに離
間するように開口41の周囲に配置することができる。こ
のRED29の配置位置を時計の文字盤に例えた場合、各RED
29は開口41の周囲の12時、３時、６時及び９時の位置へ
それぞれ配置されている。アレイ27内の各RED29は、同R
ED29が付随する開口41の中心から半径方向に同一長さ離
れた位置にそれぞれ取付けられている。開口41及びRED2
9の配置位置は互いに協働し合うように選択されてい
る。この結果、特定の開口41に対して３時の位置に配置
されたRED29は、同開口41の右側に位置する開口41に対
しては９時の位置をなしている。同様に、特定の開口41
に対して６時の位置に配置されたRED29は、同開口41の
真下に位置する開口41に対しては12時の位置をなしてい
る。

図９に基づき、好ましい光ファイバ・スイッチ11の一
般的な構成及び本発明の更に詳細な説明を以下に詳述す
る。図９に示すスイッチ11では、光ファイバ17,19から
それそれ構成された各グループ67,67aは、各パネル69,6
9aの背後において、同パネル69,69aの裏面73に隣接した
位置に配置されている。レンズ35,35aはファイバ17,19
及びパネル69,69a間に配置されている。スイッチ11は
“屈折した光路"91を使用しており、同光路91の使用は
スイッチ11全体の物理的大きさの削減に役立っている。

図９に示すスイッチ11では、例えばグループ67内のフ
ァイバ17から出射したビームは、正面の鏡93に向かって
伝搬される。ビームはグループ67a内のファイバ19に向
けて鏡93上で反射される。表面71上に位置するRED29か
ら照射された放射線は、グループ67a内の放射線ガイド4
5aに向けて同様に反射される。ライト・バッフル（Ligh
t baffle）97はパネル69及びパネル69a間を伝搬される
光の拡散を防止するために使用されている。このような
バッフル97はRED29の出力を比較修正または“標準化”
する際に重要な意味をなす。前記の屈折した光路91以外
にも別の種類の屈折した光路が考えられるうえ、屈折し
た光路91を備えたスイッチ11の構成についても前記以外
の別の構成が考えられる。

スイッチ操作を行う際、制御装置33aは一方のグルー
プ67内のファイバ17を他方のグループ67a内のファイバ1
9に対して“接続”（ファイバの整合による接続）すべ
く指示されている。各ファイバ17,19の位置決めを実行
するための同ファイバ17,19の移動は、サーボ制御装置3
3a及び２つの軸に沿って同ファイバ17,19を移動させる
圧電ベンダー23などのモータによって実行される。２つ
のファイバ17,19のそれぞれの初期の大まかな移動は、
所定の電圧をベンダー23に対して印加することによって
行われる。この結果、一方のファイバ17,19は他方のフ
ァイバ17,19に対して大まかに位置合せされる。この
際、一方のファイバ17,19の放射線ガイド45,45a（パネ
ル69,69aの背後に配置されている）も対向するパネル6
9,69a上に取付けられた特定のREDアレイ27,27aに対して
大まかに整合するように配置される（または少なくとも
整合に近い状態に配置される）。しかし、このような初
期の大まかな移動がファイバ間の最適な整合をもたらす
ことは希である。事実、ファイバ17,19及びその放射線
ガイド45,45aは整合から大きくずれることがあり、例え
ば開口41またはREDアレイ27の幅の長さだけずれ得る。
従って、本発明の装置は、ファイバ17,19及びその放射
線ガイド45,45aの実際の位置を確認するための装置をRE
Dのマトリックス81上に有することが好ましい。これに
よって、ファイバ17,19を互いに正確に整合させること
ができる。

非常に好ましい手段では、各行83内の全てのRED29に
対してもパルスを同時に入力する一方で、各列85内の全
てのRED29に対してもパルスを同時に入力することとし
て、いづれか一方の順で、RED29の複数の行83に対して
それぞれ順番にパルスを入力し、更にRED29の複数の列8
5に対してもそれぞれ順番にパルスを入力する。RED29の
各行83へのパルスの入力はファイバ17の垂直方向におけ
る配置位置の情報を提供する一方で、RED29の各列85へ
のパルスの入力はファイバ17の水平方向における配置位
置の情報を提供する。

RED、行及び列に対するパルス入力の“プロトコル”
は、制御装置33a内で予め定められ、かつ検出器31aを用
いてコーディネートされているため、全てのファイバ1
7,19の位置を即座に決定することができ、必要に応じて
制御装置33aを使用した補正を実行することができる。
これによって反応性の高いスイッチ11が提供される。フ
ァイバ17,19はそれぞれ独立して制御される“サーボ・
ループ”を独自に有することが好ましい。この結果、全
てのファイバ17,19は順番に位置決めされるのではな
く、寧ろ即座に、かつ同時に位置決めされる。

別の手段では、パルスはマトリックス81内のそれぞれ
RED29に順番に入力される。RED29へのパルスの入力順番
が予め決定され、かつRED29への電気パルスの入力が検
出器31aによってコーディネートされていることによ
り、放射線ガイド45,45a内における放射線の検出からフ
ァイバの位置が確認される。次いで、位置を補正するた
めの調節が実施される。しかし、各RED29へ順番にパル
スを入力することは時間を更に要し、スイッチ操作の遅
延を招来する。

図5A,図5B及び図６に基づき、放射線ガイド45から
“整合用光線”を取り出すことに関し以下に詳述する。
図5Aに示す種類のファイバ17を使用する場合、プラスチ
ック保護膜51が同ファイバ17から剥離される。この剥離
は同ファイバ17の端部57から約10cmの位置から開始され
る。この位置において、クラッド49は同クラッド49を除
去すべくエッチング処理が施される。光センサ（図示
略）は高い屈折率を備えた接着剤によって露出された放
射線ガイド45に結合される。この結果、REDから照射さ
れた放射線は検出器31aに結合された光センサ上に入射
される。

図5Bに示す種類のファイバ17を使用する場合、プラス
チック保護膜51が同ファイバ17から前記と同様に剥離さ
れる。この剥離は同じく同ファイバ17の端部57から約10
cmの位置から開始される。この位置において、光センサ
（図示略）は露出された放射線ガイド45に対して前記同
様に接着剤によって結合される。

図６に示す整合用ファイバ53を使用する場合、同ファ
イバ53はファイバの端部57から約10〜20cmの位置におい
て引き裂かれる（引き裂かれた部分が２等分されるよう
に引き裂く）。これによって露出されたコア47は光セン
サに対して突合せ接続されるか、または必要に応じて検
出器31aに対して突合せ接続される。

以上、本発明の原理を僅かな数の実施例に基づいて説
明したが、これら実施例は本発明を例示するためのもの
であって、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施
例も可能である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−82429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19730（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−35112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−97345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−143341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−192911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−65004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−97308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−100751（ＪＰ，Ａ) 米国特許4432599（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開63954（ＥＰ，Ａ１) 仏国特許出願公開2516727（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/24 - 6/43

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの光ファイバの整合を行う整合装置で
   あって、 一対の光ファイバと、 前記各ファイバにそれぞれ隣接して取付けられた不動の
   放射線照射器の独立したアレイと、 各ファイバに接続されるとともに、アレイ内の各放射線
   照射器から入射した放射線の強度が同アレイ内の他の各
   放射線照射器から入射した放射線の強度とほぼ同一とな
   るまでファイバの位置を調節する独立した放射線応答手
   段と を有し、 これによって前記両ファイバが互いに整合される装置に
   おいて、 前記各放射線応答手段が放射線照射器から照射された放
   射線を入射させるための放射線ガイドを有することと、 光学的に互いに対向する一対のパネルを有することと、 前記各パネルが開口のマトリックスと、複数の放射線照
   射器アレイによって形成された放射線照射器のマトリッ
   クスとを有することと、 これによってアレイ内の各放射線照射器から放射線ガイ
   ド内に入射した放射線の強度が同アレイ内の他の各放射
   線照射器から放射線ガイド内に入射した放射線の強度と
   ほぼ同一となった際に前記両ファイバが互いに整合され
   ることと を特徴とする装置。
2. 【請求項２】開口のマトリックス及び放射線照射器のマ
   トリックスのそれぞれがマトリックスの中心を有するこ
   とと、 前記両マトリックスの中心が互いにほぼ重なり合うこと
   と を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】開口のマトリックス及び放射線照射器のマ
   トリックスのそれぞれがマトリックスの中心を有するこ
   とと、 前記両マトリックスの中心が互いにずれていることと を特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】マトリックスを形成する放射線照射器の複
   数のアレイを備えたパネルを有し、ここでファイバの位
   置を調節する際に、前記マトリックス内の放射線照射器
   に対して順番にパルスが入力されることを特徴とする請
   求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】マトリックスを形成する放射線照射器の複
   数のアレイを備えたパネルを有し、ここでファイバの位
   置を調節する際に、前記マトリックス内の放射線照射器
   がそれぞれ異なる周波数で連続的に駆動されることを特
   徴とする請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】アレイのマトリックスを形成する放射線照
   射器の複数の列及び行を備えたパネルを有することと、 ここで前記各行内の放射線照射器に対してパルスが同時
   に入力されることと、 更に前記各列内の放射線照射器に対してパルスが同時に
   入力されることと、 加えて、いづれか一方の順で、前記放射線照射器の複数
   の行に対してそれぞれ順番にパルスが入力され、かつ前
   記放射線照射器の複数の列に対してそれぞれ順番にパル
   スが入力されることと、 これによって前記両ファイバを互いに整合させるのに要
   する時間が削減されることを特徴とする請求項１に記載
   の装置。