JP3425244B2 - 光スイッチ及びファイバ配列部材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光スイッチおよび当該
光スイッチに用いられるファイバ配列部材の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のコネクタをマトリクス状に配列し
たコネクタテーブルを備え、２次元的に移動可能なマス
タコネクタに接続される光スキャンスイッチが知られて
いる（”Ｃ−４４９ １０心一括１ｘ１０００ 光スキ
ャンスイッチ”、電子情報通信学会春季全国大会（１９
８９年）、ｐ．４−２３８）。

【０００３】このコネクタテーブルは物理的に多数のコ
ネクタを並べることにより光ファイバ（以下、「固定フ
ァイバ」という。）の２次元配列を構成していたので、
異なるコネクタに保持された光ファイバ間で精度良く配
列されておらず、マスタコネクタに保持された光ファイ
バ（以下、「可動ファイバ」という。）と精度良く接続
できないという欠点があった。

【０００４】かかる欠点を克服するため、ファイバ固定
溝およびファイバ導入溝が同一部材に形成されたファイ
バ配列部材を用いた光スイッチが提案されている（特願
平５−１０４６６５、特願平４−１２３７５０）。

【０００５】図４は、複数の光ファイバ２、カバープレ
ート３、基板２１から構成されるファイバ配列部材を示
す。同図（ａ）はファイバ配列部材の斜視図、同図
（ｂ）はファイバ配列部材の正面図、同図（ｃ）はファ
イバ配列部材の右側面図、同図（ｄ）はファイバ配列部
材の背面図である。

【０００６】基板２１には、光ファイバ２を固定する為
のファイバ固定溝２１ｆ、マスタコネクタに保持された
光ファイバを導入する為のファイバ導入溝２１ｇが上面
に形成されており（同図（ｂ）、（ｄ）参照）、複数の
光ファイバ２は、ファイバ固定溝２１ｆに配置され、接
着剤によりカバープレート３と共に固定されている（図
４（ａ）参照）。

【０００７】ところで、ファイバ固定溝２１ｆとファイ
バ導入溝２１ｇを構成する側壁がずれている場合、可動
ファイバと固定ファイバは正確に接続されない。したが
って、これらの溝を厳密に精度良く一致させなければな
らない。かかる要請から、ファイバ固定溝２１ｆとファ
イバ導入溝２１ｇは、同一工程で、同一ブレードを用い
て同時に形成された、同一のＶ形溝が使用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のファイバ配列部
材は、カバープレート３により光ファイバ２をファイバ
固定溝２１ｆに押え付ける必要があるので、少なくとも
ファイバ固定溝２１ｆは少なくとも光ファイバ２の外径
より深く形成しなければならない。よって、ファイバ固
定溝２１ｆには光ファイバ２をカバープレート３を用い
て固定するという機能を有し、かかる機能に由来する
「必要最小限の深さＤ3 」が存在する（図４（ｄ）参
照）。

【０００９】一方、ファイバ導入溝２１ｇは、搬送機構
によりラフに搬送される可動ファイバをＶ形溝で正確に
固定ファイバと対向させる機能を有する。よって、搬送
機構の停止位置精度が低くても、Ｖ形溝の開口幅を広げ
ることにより、確実に可動ファイバを捕捉することは可
能である。しかし、Ｖ形溝の開口幅を広げることは必然
的に深さが深くなり、基板の厚さが大きくなることを意
味する。

【００１０】基板の厚さが厚くなると、全体として光ス
イッチが大型化する。特に、多数の基板を積層させるマ
トリックスタイプの光スイッチでは、その効果が顕著に
現れる。これは、光スイッチのコスト高につながる。

【００１１】また、前述したように、機能の異なる２種
類の溝を高精度に対応させる必要性からファイバ固定溝
２１ｆとファイバ導入溝２１ｇを同一工程で形成してい
るので、ファイバ導入溝２１ｇが深くなると、ファイバ
固定溝２１ｆも必然的に深くなる。ところが、光ファイ
バ２はファイバ固定溝２１ｆとカバープレート３で固定
されることから、ファイバ固定溝２１ｆが深すぎると、
確実に光ファイバ２をカバープレート３で押えて固定す
ることができないという問題が生じる。

【００１２】そこで本発明は、ファイバ固定溝では確実
に固定ファイバを上からカバープレートで押さえて固定
でき、ファイバ導入溝では停止位置決め精度の低い搬送
機構からの可動ファイバであっても確実に捕捉できる光
スイッチを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光スイッチは、複数の第１光ファイバ
を配列したファイバ配列部材と、第１光ファイバに接続
する第２光ファイバを搬送する搬送機構とを有する光ス
イッチにおいて、ファイバ配列部材は、第１光ファイバ
を一列に配列する複数のＶ形状の第１溝と第２光ファイ
バを第１光ファイバに導くための複数のＶ形状の第２溝
とが上面に形成された基板と、第１溝内に挿入された第
１光ファイバを上から押さえるカバープレートとを有
し、基板における第１溝を有する領域の上面の高さ位置
は、基板における第２溝を有する領域の上面の高さ位置
よりも低くなっており、第２溝の深さは、第１溝の深さ
より深くなっており、第２溝の開口幅は、第１溝の開口
幅より広くなっていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係るファイバ配列部材の製
造方法は、複数の第１光ファイバを固定するための複数
のＶ形状の第１溝と第１光ファイバに接続される第２光
ファイバを導くための複数のＶ形状の第２溝とが同一部
材に形成されたファイバ配列部材の製造方法であって、
互いに隣接する第１溝形成領域および第２溝形成領域を
上面に有する平板を準備する第１の工程と、第１溝形成
領域を平板の上面に沿って平行に研削し、平板における
第１溝形成領域の上面の高さ位置が平板における第２溝
形成領域の上面の高さ位置よりも低くなるように、第１
溝形成領域と第２溝形成領域との間に段差を形成する第
２の工程と、第１溝形成領域に第１溝を形成すると共
に、第２溝形成領域に、第１溝に連続する第２溝を形成
する第３の工程と、段差に沿って第１光ファイバの端部
を配置し、第１溝内に第１光ファイバを挿入し固定する
第４の工程と、第１光ファイバの端部を第１溝形成領域
と第２溝形成領域との境界部に沿って研削することによ
り、第１溝と第２溝とを二分するスリットを形成する第
５の工程と、第１溝内に挿入され固定された第１光ファ
イバをカバープレートで上から押さえ付けて固定する第
６の工程とを含むことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は、以上のように構成されているので、
少なくともファイバ固定溝は光ファイバの外径に合せた
最小限の深さで形成でき、ファイバ導入溝はファイバ固
定溝より開口幅が広く形成される。その為、光ファイバ
は確実にファイバ固定溝及びカバープレートにより押え
られ、たとえ停止位置決め精度の低い搬送機構により搬
送された光ファイバであっても確実にファイバ導入溝に
より捕捉される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る光スイッチを
添付図面に基づき説明する。なお、説明において、同一
要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

【００１７】まず、本実施例に係る光スイッチの全体構
成を図２を参照して説明する。図２は、本発明を用いた
光スイッチの全体構成例を示す斜視図である。

【００１８】この実施例に係る光スイッチは、基板１、
光ファイバ（固定ファイバ）２、カバープレート３およ
び搬送機構５を有する。ここで、基板１、光ファイバ２
およびカバープレート３は、１個のファイバアレイユニ
ットＡの構成部品であり、このファイバファイバアレイ
ユニットＡが複数（例えば１２段）積層されることによ
り、本実施例における「ファイバ配列部材」が形成され
る（図２参照）。

【００１９】この光スイッチを構成する基板１の上面に
は、基準端面Ｒから一定ピッチ間隔（例えば０．２５ｍ
ｍ）で、多数（例えば８０本）のファイバ固定溝１ｆ
（図示せず）、さらに、このファイバ固定溝１ｆに連通
するファイバ導入溝１ｇが並設されている。基板１はシ
リコン等の半導体材料で形成され、本実施例では同一形
状および同一サイズの基板が使用されているので、ある
基板１の基準端面Ｒから特定のファイバ固定溝１ｆまで
の距離は、他の基板１における特定のファイバ固定溝１
ｆと同一になっている。

【００２０】全てのファイバ固定溝１ｆはＶ形溝になっ
ており、１個のファイバ固定溝１ｆには光ケーブルＣか
ら供給された１本の光ファイバ２が挿入されている。各
光ファイバ２はファイバ固定溝１ｆを構成する両側の側
壁に内接しており、この状態が接着剤で保持されてい
る。よって、基板１の上面から任意の固定ファイバまで
の距離は、同一の基板１に配置されている光ファイバ２
に関する限り、全て同一である。

【００２１】基板１のファイバ固定溝１ｆの上方にはシ
リコン製カバープレート３が接合され、ファイバ固定溝
１ｆに固定された光ファイバ２が保護されている。カバ
ープレート３は、光ファイバ２の端部が露出するよう
に、基板１に接合されているので、光ファイバ６（可動
ファイバ）との接続に支障が生じない。また、光ファイ
バ２は充分に当該光ファイバ２を埋設できる大きさのＶ
溝になっているので、カバープレート３は基板１の上面
に対し面接触に近い状態で接合されている。その為、基
板１にファイバアレイユニットＡを積層した形状は矩形
状のブロック体になり、基準端面Ｒから数えて、例えば
１０番目の光ファイバの距離は、どのファイバアレイユ
ニットＡであっても同一になっている。

【００２２】ファイバ導入溝１ｇは、スリット１ｓを介
してファイバ導入溝１ｇの反対側に形成されている。こ
のファイバ導入溝１ｇは、ファイバ固定溝１ｆより広い
開口幅を有し、より深い溝になっている。ファイバ導入
溝１ｇは、ファイバ固定溝１ｆと相似形のＶ形溝を有
し、それぞれの側壁が同一平面上に位置するように配置
されている。

【００２３】本実施例では、基準端面Ｒを揃えて複数の
ファイバアレイユニットＡが積層されているので、基準
端面Ｒから同一順位にある任意の光ファイバ２におけ
る、基準端面Ｒからの距離は同一になっている。

【００２４】ファイバ配列部材の前方には、搬送機構５
が配置されている。搬送機構５はＸ方向に延在して配置
された２本のリニアガイドレール５ａ、これらのリニア
ガイドレール５ａに沿ってＸ方向に移動可能な２個のリ
ニアガイドベアリング５ｂ、これらのリニアガイドベア
リング５ｂに保持されＹ方向に延在して配置されたリニ
アガイドレール５ｃ、リニアガイドレール５ｃに沿って
Ｙ方向に移動可能なリニアガイドベアリング５ｄ、リニ
アガイドベアリング５ａに固定され光ファイバ（可動フ
ァイバ）６の端部をＹーＺ面に沿って回動させる回転板
５ｅを備えている。各軸方向にはボールネジ等による動
力伝達機構（図示せず）がある。その為、光ファイバ６
を任意のファイバ固定溝１ｆまで搬送することができ
る。なお、２本のリニアガイドレール５ａはＹ方向に移
動可能な移動装置（図示せず）に固定され、光スイッチ
は矩形状の収納部材７に収納されている。この収納部材
７にマッチングオイルを入れることにより、又は、光フ
ァイバ２、６の結合端面に反射防止膜を蒸着することに
より、スイッチングにおける光ファイバ間の光学特性
（スイッチング損失、反射損失など）を安定化させてい
る。

【００２５】次に、図１を参照して、図２の光スイッチ
にも「ファイバアレイユニット」として適用可能なファ
イバ配列部材の基本構成について説明する。図１は本発
明に係る光スイッチに使用可能なファイバ配列部材の一
例を示し、同図（ａ）はファイバ配列部材の斜視図、同
図（ｂ）はファイバ配列部材の正面図、同図（ｃ）はフ
ァイバ配列部材の右側面図、同図（ｄ）はファイバ配列
部材の背面図である。

【００２６】このファイバ配列部材は、基板１、光ファ
イバ２およびカバープレート３を有し、基板１の上面に
はファイバ固定溝１ｆ、スリット１ｓ、ファイバ導入溝
１ｇが形成されている。ファイバ固定溝１ｆには光ファ
イバ２が挿入され、その上部はカバープレート３により
押えられている。ファイバ固定溝１ｆの長手方向におけ
る延長線上には、ファイバ導入溝１ｇが形成されてい
る。

【００２７】ここで、特定のファイバ固定溝１ｆと、そ
のファイバ固定溝１ｆの延長上に位置するファイバ導入
溝１ｇを比較すると、同一面に属する側壁を有する点、
相似形Ｖ形溝である点で共通するが、ファイバ導入溝１
ｇの方がファイバ固定溝１ｆより溝が深く、開口幅が広
い点で異なる。そのため、ファイバ固定溝１ｆでは確実
に固定ファイバを上からカバープレート３で押えて固定
でき、ファイバ導入溝１ｇでは確実に可動ファイバを捕
捉し、固定ファイバに対向させることが可能になる。

【００２８】本実施例に係る光スイッチによると、開口
幅の広いファイバ導入溝１ｇが形成されているため、可
動ファイバ６をファイバ固定溝１ｆまで搬送する搬送機
構５に高精度な停止位置精度を要求しなくてもすむ。ま
た、光スイッチを必要以上に大きくしなくてもすむ。

【００２９】次に、本発明の一実施例に係るファイバ配
列部材の製造方法を図３に基づき説明する。図３は、本
実施例に係るファイバ配列部材の製造方法を示す工程図
である。

【００３０】まず、平板１０を準備する（図３
（ａ））。この種の平板としては、例えば厚さ２ｍｍ、
幅１０ｍｍ、長さ２５ｍｍのシリコン単結晶基板を使用
できる。以下、このサイズの基板を想定して具体的に説
明する。平板１０には、第１溝形成領域１１（例えば、
図３（ａ）の右端より長さ５ｍｍの領域）、第２溝形成
領域１２（例えば、図３（ａ）の左端より長さ２０ｍｍ
の領域）が予め想定されている。第１溝形成領域とはフ
ァイバ配列部材のファイバ固定溝が形成される領域であ
り、第２溝形成領域とはファイバ配列部材のファイバ導
入溝が形成される領域である。次に、第１溝形成領域１
１を例えば深さ９９．１μｍだけ研削し、平板１０の上
面（すなわち第２溝形成領域１２）より若干低くなるよ
うに段差（境界部）を形成する（同図（ｂ））。次に、
段差と直交する方向に、少なくとも第１溝形成領域１１
に光ファイバ２の外径より深い溝が形成されるように、
例えば頂角９０度のＶ形溝を２５５μｍの深さ、０．５
ｍｍのピッチ間隔で形成する。その結果、第１溝形成領
域１１には固定ファイバ（外径：１２５μｍ）を固定す
る機能を有するファイバ固定溝１０ｆが形成され、第２
溝形成領域１２には可動ファイバを導入する機能を有す
るファイバ導入溝１０ｇが形成される（同図（ｃ））。
しかも、ファイバ固定溝１０ｆは、光ファイバ２が埋設
する程度の深さ（必要最小限の深さ以上の深さ）で溝が
形成され、ファイバ導入溝１０ｇはファイバ固定溝１０
ｆより、溝が深く（Ｄ1 ＞Ｄ2 ）、かつ開口幅が広く
（Ｗ1 ＞Ｗ2 ）なっている（同図（ｂ）、（ｄ）参
照）。上記実施例では、開口幅は５００μｍになる。

【００３１】その後、光ファイバ２を端部が境界部に配
置されるように、ファイバ固定溝１０ｆに挿入し、接着
剤で固定する（同図（ｄ））。この状態で、光ファイバ
２の端面を境界部に沿って、ダイヤモンドブレードＤで
切断する。その結果、平板１０にはファイバ固定溝１０
ｆおよびファイバ導入溝１０ｇを二分するスリット１０
ｓが境界部に沿って形成される（同図（ｅ））。同時
に、光ファイバ２の端部に付着した接着剤は除去され
る。また、配列される複数の光ファイバ２における端部
の不揃いは、ダイヤモンドブレードＤの切断幅によって
吸収されるので、予め、光ファイバ２の端部を精度良く
揃えておく必要はない。最後に、ファイバ固定溝１０ｆ
に固定された光ファイバ２をカバープレート３で上から
押え付けて固定する。

【００３２】この製造方法によると、第１溝形成領域に
は平面部が一定の間隔で形成されるので、カバープレー
ト３を安定して載置することができる（図１（ｄ）参
照）。

【００３３】以上、本発明に係る光スイッチおよびファ
イバ配列部材の製造方法について、幾つかの実施例を説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。

【００３４】例えば、ファイバ配列部材の製造方法につ
いての実施例では、最初に第１溝形成領域を研削する工
程（同図（ｂ））、次に、第１溝形成領域１１および第
２溝形成領域１２に延在する複数の溝を形成する工程
（同図（ｃ））を実施したが、これらの工程は逆でもよ
い。すなわち、最初に第１溝形成領域１１および第２溝
形成領域１２に延在する複数の溝を形成し、その後、第
１溝形成領域１１を低くしてもよい。

【００３５】また、平板上面に溝を形成する場合（同図
（ｃ））、必ずしも上面に対し厳密に平行に研削されな
くてもよい。例えば、第１溝形成領域１１から第２溝形
成領域１２に向かって傾斜するように溝を形成してもよ
い。この場合、溝の深さは第１溝形成領域１１側の端部
（第１端部）から第２溝形成領域１２側の端部（第２端
部）に向かうにつれて深くなり、開口幅も少しずつ広く
なる。この場合、第２端部に近い位置（開口幅が最も広
い溝）に可動ファイバが受け入れられ、固定ファイバに
導かれる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、ファイバ固定溝（第１溝）では確実に固定ファイ
バ（第１光ファイバ）を上からカバープレートで押さえ
て固定でき、ファイバ導入溝（第２溝）では停止位置決
め精度の低い搬送機構からの可動ファイバ（第２光ファ
イバ）であっても確実に捕捉できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光スイッチに使用でき
るファイバ配列部材を示す図。

【図２】本発明の一実施例に係る光スイッチの全体構成
例を示す斜視図。

【図３】本発明の一実施例に係るファイバ配列部材の製
造方法を示す工程図。

【図４】従来のファイバ配列部材を示す図。

【符号の説明】

１…基板、２…光ファイバ（固定ファイバ）、３…カバ
ープレート、５…搬送機構、６…光ファイバ（可動ファ
イバ）、７…収納部材、１０…基板、１１…第１溝形成
領域、１２…第２溝形成領域、２１…基板、Ａ…ファイ
バアレイユニット、Ｃ…光ケーブル、Ｄ…ダイヤモンド
ブレード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 信夫 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/08 G02B 6/00 G02B 6/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の第１光ファイバを配列したファイ
   バ配列部材と、前記第１光ファイバに接続する第２光フ
   ァイバを搬送する搬送機構とを有する光スイッチにおい
   て、 前記ファイバ配列部材は、前記第１光ファイバを一列に
   配列する複数のＶ形状の第１溝と前記第２光ファイバを
   前記第１光ファイバに導くための複数のＶ形状の第２溝
   とが上面に形成された基板と、前記第１溝内に挿入され
   た前記第１光ファイバを上から押さえるカバープレート
   とを有し、 前記基板における前記第１溝を有する領域の上面の高さ
   位置は、前記基板における前記第２溝を有する領域の上
   面の高さ位置よりも低くなっており、 前記第２溝 の深さは、前記第１溝の深さより深くなって
   おり、前記第２溝 の開口幅は、前記第１溝の開口幅より広くな
   っていることを特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】 複数の第１光ファイバを固定するための
   複数のＶ形状の第１溝と前記第１光ファイバに接続され
   る第２光ファイバを導くための複数のＶ形状の第２溝と
   が同一部材に形成されたファイバ配列部材の製造方法で
   あって、 互いに隣接する第１溝形成領域および第２溝形成領域を
   上面に有する平板を準備する第１の工程と、 前記第１溝形成領域を前記平板の上面に沿って平行に研
   削し、前記平板における前記第１溝形成領域の上面の高
   さ位置が前記平板における前記第２溝形成領域の上面の
   高さ位置よりも低くなるように、前記第１溝形成領域と
   前記第２溝形成領域との間に段差を形成する第２の工程
   と、前記第１溝形成領域に前記第１溝を形成すると共に、前
   記第２溝形成領域に、前記第１溝に連続する前記第２溝
   を形成する 第３の工程と、 前記段差に沿って前記第１光ファイバの端部を配置し、
   前記第１溝内に前記第１光ファイバを挿入し固定する第
   ４の工程と、 前記第１光ファイバの端部を前記第１溝形成領域と前記
   第２溝形成領域との境界部に沿って研削することによ
   り、前記第１溝と前記第２溝とを二分するスリットを形
   成する第５の工程と、 前記第１溝内に挿入され固定された前記第１光ファイバ
   をカバープレートで上から押さえ付けて固定する第６の
   工程と、を含むことを特徴とする ファイバ配列部材の製
   造方法。