JP3921688B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、光スイッチに関する。

従来から、光通信システムの分野などにおいて、複数本の光ファイバの間で光路の組合せを切り替える光スイッチが用いられている。このような光スイッチとして、入力用と出力用の２本の光ファイバを保持してコリメートレンズと一体化した光ファイバ端末を形成し、２個の光ファイバ端末を一軸線上に対向して配することによって、部品を共用化して部品点数削減を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開１１−２２３７７９号公報

しかしながら、従来の光スイッチにおいては、上述したように、各々の光ファイバ端末にコリメートレンズを付属させて構成することが一般的であり、部品コストの大半を占めるコリメートレンズが複数使用されており、光スイッチの低コスト化を妨げているという問題がある。

また、従来の光スイッチでは、入出力の光学系を対向して配している結果、光スイッチの光学系を保持するスペースが広がり、また、光ファイバを封止するスペースが複数箇所発生するため、光スイッチの小型化が妨げられるという問題がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、低コスト化と小型化を実現できる光スイッチを提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、コリメータレンズの光軸上の一方の端部に、光軸回りにマトリックス状に配列された複数の光ファイバを含む多芯フェルールを接続したレンズブロックと、前記レンズブロックのコリメータレンズの他方の端部と対向する反射ミラーと、前記レンズブロックと反射ミラーとの間に配置された可動プリズムと、前記可動プリズムを駆動するアクチュエータと、前記レンズブロック、反射ミラー、及びアクチュエータを結合する光学ブロックと、からなり、前記可動プリズムを挿入又は退避させることによって光路を切り替えることを特徴とする光スイッチである。

請求項１の発明によれば、入射用光ファイバと出射用光ファイバをコリメータレンズの同一側に配することができるので、部品を共通化し低コスト化を図ることと、コリメータレンズと光ファイバの結合系を一箇所に集約して小型化を図ることが可能となる。例えば、２系統の光路を直進又は交差させる光スイッチの場合、２系統の各出入用光ファイバ、つまり４本の光ファイバを１個の４芯入りフェルールで保持し、これらの４本の光ファイバに共通の１個のコリメートレンズを用いて光スイッチを構成できる。構造が簡略化でき、部品点数の大幅な削減による低コスト化が可能となる。また、レンズブロック構造により、アクチュエータと可動プリズムと固定プリズムとレンズ系の位置関係を固定することができ、温度変化による光学特性の変化を抑えることができる。また、ブロック構造とするので、組立を容易に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態に係る光スイッチについて、図１乃至図５を参照して説明する。光スイッチ１は、図１に示すように、コリメータレンズ２１の光軸上の一方の端部に、光軸回りにマトリックス状に配列された複数の光ファイバ２３を含む多芯フェルール２２を接続したレンズブロック２と、レンズブロック２のコリメータレンズ２１の他方の端部と対向する反射ミラー３と、レンズブロック２と反射ミラー３との間に配置された可動プリズム４と、可動プリズム４を駆動するアクチュエータ５と、光学ブロック６とからなり、可動プリズム４を挿入、又は退避させることによって光路を切り替える。光学ブロック６は、レンズブロック２、反射ミラー３、及びアクチュエータ５を結合している。

アクチュエータ５は、レンズブロック２に固定された駆動部５１と、支持部材５３で揺動可能に駆動部５１に固定された可動部５２とからなる。また、可動部５２には、支持部材５４を介して可動プリズム４が固定されている。

可動プリズム４の挿入又は退避は、アクチュエータ５の駆動部５１が、可動プリズム４の固定された可動部５２を矢印ＩＮ、又は矢印ＯＵＴ方向に移動させることで行われる。挿入・退避の制御は、例えば、駆動部５１を電磁石とし、可動部５２に磁性体を設けることにより、電気的に行える。

以下において、４本の光ファイバにおける２状態を切り替える２×２光スイッチを例示する。この場合、２系統の光路を平行反転又は交差反転させるため、図２（ａ）（ｂ）に示すように、２系統の各出入用（合計４本）光ファイバ２３（Ｆ１〜Ｆ４）を、断面が直交格子状配列（マトリックス）になるように１個の４芯入りフェルール２２で保持している。光ファイバ２３の端面をコリメータレンズ２１の一方の端面に対向させて、レンズブロック２が形成されている。

可動プリズム４が挿入された状態では、図３（ａ）に示すように、光ファイバＦ１からコリメータレンズ２１に入射した光は、コリメータレンズ２１と可動プリズム４の作用によって、光ファイバＦ２に平行反転して戻され、同様に、光ファイバＦ３からコリメータレンズ２１に入射した光は、光ファイバＦ４に平行反転して戻される。すなわち、可動プリズムの挿入によって、光ファイバＦ１，Ｆ２及び光ファイバＦ３，Ｆ４がそれぞれ上下に光結合した状態（Bar State）とされる。

また、可動プリズム４が退避された場合、図３（ｂ）に示すように、コリメータレンズ２１と反射ミラー３の作用によって、光ファイバＦ１，Ｆ４及び光ファイバＦ３，Ｆ２がそれぞれ交差して光結合した状態（Cross State）とされる。

上述の光スイッチの動作を、コリメータレンズ２１と可動プリズム４又は反射ミラー３における光路によって説明する。図４（ａ０）（ｂ０）に示す光ファイバのうちＦ１からの信号光の光路Ｌに注目する。光ファイバＦ１からコリメータレンズ２１に入射した信号光は、図４（ａ１）（ａ２）（ｂ１）（ｂ２）に示すように、コリメータレンズ２１により平行光に変換された後、レンズ端面の中心を通って、一定の出射角で可動レンズ４又は反射ミラー３に向かって出射される。

その後、信号光の光路Ｌは、図４（ａ１）（ａ２）に示すように、挿入状態にある可動プリズム４によって、上面視において１８０度折り曲げられ、同時に側面視において可動プリズム４の入射面法線に対称に曲げられる。続いて、信号光はコリメータレンズ２１により集光された後、光ファイバＦ１と上下の位置関係にある光ファイバＦ２へ入射する。同様に光ファイバＦ３からコリメータレンズ２１に入射した信号光は、光ファイバＦ４へ入射する。

また、可動プリズム４が挿入状態でない場合、コリメータレンズ２１から反射ミラー３に向かう信号光の光路Ｌは、図４（ｂ１）（ｂ２）に示すように、反射ミラー３によって、上面視において反射ミラー３の入射面法線に対称に折り曲げられ、同時に側面視において反射ミラーの入射面法線に対称に折り曲げられる。続いて、信号光はコリメータレンズ２１により集光された後、光ファイバ１の斜めの位置にある光ファイバＦ４へ入射する。同様に光ファイバＦ３からコリメータレンズ２１に入射した信号光は、光ファイバＦ２へ入射する。

次に、筐体に内蔵した状態の光スイッチ１を、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。前出の、図１に示した光スイッチ１が、筐体７にコンパクトに納められている。可動プリズム４を用いて、入射用光ファイバと出射用光ファイバをコリメータレンズの同じ側に配する構造としているので、筐体７への光ファイバ２３の導入は１ヶ所にまとめられ、光ファイバを封止するスペースが１ヶ所となっており、また、部品（例えば、コリメータレンズ）の共通化と低コスト化が図られている。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る光スイッチの分解斜視図。 （ａ）は本発明の光スイッチを構成するレンズブロックの光軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。 （ａ）（ｂ）は本発明の光スイッチの動作を説明する斜視図。 （ａ０）（ｂ０）は信号光の接続方向を示す光ファイバの断面図、（ａ１）（ａ２）（ｂ１）（ｂ２）は本発明の光スイッチにおける光学系の概念を説明するレンズブロックの断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の光スイッチの３面断面図。

符号の説明

１ 光スイッチ
２ レンズブロック
３ 反射ミラー
４ 可動プリズム
５ アクチュエータ
６ 光学ブロック
２１ コリメータレンズ
２２ 多芯フェルール
２３ 光ファイバ

Claims (1)

1. コリメータレンズの光軸上の一方の端部に、光軸回りにマトリックス状に配列された複数の光ファイバを含む多芯フェルールを接続したレンズブロックと、
   前記レンズブロックのコリメータレンズの他方の端部と対向する反射ミラーと、
   前記レンズブロックと反射ミラーとの間に配置された可動プリズムと、
   前記可動プリズムを駆動するアクチュエータと、
   前記レンズブロック、反射ミラー、及びアクチュエータを結合する光学ブロックと、からなり、
   前記可動プリズムを挿入又は退避させることによって光路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。

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