JPH0197916A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光伝送路中に挿入し、光伝送路を切替えるた
めの光スイッチに係わり、特に大規模光通信ネットワー
クを構成するための多点光スイッチに関する。

〔発明の概要〕

この発明は、複数の光フアイバー人力光を１本または複
数の光ファイバーへ切替え接続する光スイッチに関する
ものであり、複数の光ファイバーを固定した光ファイバ
ーホルダーと移動可能な光ファイバーおよびその駆動部
からなり、光ファイバーホルダーに固定されたそれぞれ
の光フアイバー出射端には、テーパー状ガイド孔が開け
られており、任意の穴に、可動光ファイバーを移動し挿
入することにより、光フアイバー同士が突き合わされ接
続されるものである。駆動方式はステップモータなどに
よりＸ−Ｙ面を光ファイバーを移動させ、挿入は電磁石
とばねにより迅速に行うことができる。これにより、極
めて多数の入力光ファイバーに対して低接続損失、低漏
話かつ低切替時間を実現できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

光スイッチは光フアイバー通信ネットワークを構成する
ために、不可欠な光デバイスである。光スイッチの種類
は多種多様であり、現在のところ（１ｘ２）光スイッチ
、（２ｘ２）光スイッチ、多チャンネル切り替え用（１
ｘＮ）光スイッチおよび（ＭＸＮ）光スイツチマトリク
スなど用途に応じて開発されている。なかでも（ＩＸＮ
）および（ＭｘＮ）光スイッチは光ＣＡＴＶなど大規模
な光フアイバー通信ネットワークを構成するために重要
である。現在実用となっている光スイッチのほとんどは
機械駆動式で、電気光学効果や磁気光学効果などを利用
する非機械式は挿入損失および低漏話を実現することが
難しく、特にマルチファイバーに対しては機極式が主流
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の機械駆動方式では、 （１）第６図のようにプリズムやミラー等の光学部品１
を電磁石とばねにより移動し、入力光ファイバー２をレ
ンズ３を介して光ファイバ４と光学的に結合する方式か
、または （２）第７図（ａ）　、　（ｔ＋）にそれぞれ側面図お
よび断面図を示すように一方の光ファイバー２を移動し
て、Ｖ溝５に押し付けて他方の光ファイバー４と結合さ
せる方式である。

これらの方式は（ＩＸ２）光スイッチは容易に構成でき
ても、（ＩＸＮ）多点光スイッチを構成した場合、構成
（大きさ）が大きくなりかつ接続損失および切替時間が
大幅に劣化する。

現在（ＩＸＮ）多点光スイッチは一般に第８図に示すロ
ータリ光スイツチ方式で（ＩＸ４）、（１ｘ６）程度の
ものである。この方式はステップモーター６によってミ
ラー７を回転させ、光ファイバ２を光ファイバ４ａ、　
４ｂ、　４ｃ、　４ｄのいずれかと光学的に結合させる
。しかしこの方式でも、より多チヤンネル入力に対する
多点光スイッチを構成するのは難しく、挿入損失、漏話
および切替時間に難点がある。いずれにしても従来の機
械駆動式では多点光スイッチを構成することが困難であ
り、低損失、低漏話および低切替時間を同時に実現する
ことができなかった。

そこで本発明では、多点スイッチを構成するのに極めて
適しており、しかも低損失、低漏話かつ低切替時間を実
現できる光スイッチを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は両面を貫通
しかつ少なくとも一方の面における開口部にテーパー状
の広がりをもつ複数のガイド孔を有する光ファイバーホ
ルダーの、一方の面と対向する他方の面から複数の光フ
ァイバーを複数のガイド孔の一部もしくは全てに挿入し
、一方の面から、少なくとも一本の可動光ファイバーを
複数のガイド孔のうちの任意の孔に挿入して、複数の光
ファイバと少なくとも一本の可動光ファイバーを接続す
ることを特徴とするものである。

（作用） 本発明による光スイッチの基本動作を第１図を参照して
説明する。同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である
。

本発明による基本切替接続方式は第１図に示すように、
２本の光ファイバー１１ａ％ｌｌｂを固定した光ファイ
バーホルダー１２と移動可能な１木の光ファイバー１３
（可動ファイバー）からなり、光ファイバーホルダー１
２の固定光ファイバー１１ａ　、　１１ｂの出射端部に
はテーパー状ガイド孔１２Ａが開けられており、任意の
孔に可動光ファイバー１３を移動し挿入することにより
、光フアイバー同士を突き合わせ接続する方式である。

このため、上記構造を積み重ねれば、極めて多数のファ
イバー人カ　′をコンパクトに構成でき、低結合損失、
低漏話かつ確実迅速に光切替えが可能である。

（実施例） 以下、本発明の光スイッチを、図面を参照し、実施例を
もとに説明する。

第２図は本発明の実施例である。複数本の光ファイバー
１１を等間隔に配列し取り付けた光ファイバーホルダー
１２の光フアイバー出射端にはそれぞれテーパーガイド
孔１２Ａが開けられている。図の例では固定光ファイバ
ーはＭＸＮ木である。

Ｘ−Ｙ平面内を１本の光ファイバー１３を移動し、任意
の孔に挿入し、固定光ファイバー１１のうの一本と直接
結合させるものである。駆動方式として例えばステップ
モータ１４などによりＸ−Ｙ平面上を移動させ、かつＺ
方向（すなわち、挿入方向）は電磁石１５とばね１６に
より行う、いわゆるドツトプリンターの原理にもとすく
もので構成される。

テーパーガイド孔１２Ａがあるため、光ファイバーの軸
調整は自動釣におこなわれるので、駆動部の機械精度は
大幅に軽減される。たとえば、テーパーガイド孔入口径
を４００μｍとすれば±２００μｌの駆動精度であれば
よい、また固定光ファイバーをテーパーイド孔入口径（
孔径）おきに配列できるので、小さい面積に極めて多数
並べることができ、多点光スイッチをコンパクトに構成
できる。

たとえば孔径な４００μｍとすれば２ＩＩＩＩｎ角に２
５本もの光ファイバーを並べることができ（ＩＸ２５）
光スイッチが構成できる。このほか光スイッチの特性上
重要である低接続損失、低漏話かつ低切替時間を実現で
きることを以下に説明する。

（１）低切替時間であること。

小さい面積に多数配列できるので、移動時間がかからな
い。たとえば、光ファイバーホルダーの寸法を２ｍｍ角
とすれば現在市販のプリンタの移動速度で４００ｍｍ／
ｓ程度であり、５ｍｓ以下で移動できる。したがって、
２方向の動きを含めて遅くともＩｏｎ＋ｓ程度で（１ｘ
２５）光スイッチの切替えができる。

（２）低漏話であること。

構成上明かのように各光ファイバーはホルダー外壁によ
り遮られているので漏話はまフたくない。

（３）低接続損失であること。

接続損失を低減するには、（ａ）接続部の不完全性およ
び、（ｂ）フレネル反射等をなくす必要がある。接続部
の不完全性は軸ずれ、角度ずれなどに代表され、光ファ
イバーは接続部において、同一直線上に突き合わされて
整列されねばならない。低接続損失を実現するためには
、軸ずれ量をマルチモード光ファイバーで５μｍ以下に
、シングルモード光ファイバーで２μ■以下に、角度ず
れ量で１度以下程度に抑える必要がある。これに関して
はテーパーガイド孔の加工精度に依存するが、現在の加
工技術上問題となる精度ではない。

またフレネル反射をなくすには光フアイバー接続間に空
気層がないことが必要である。ところで、テーパーガイ
ド孔の形状としてはいろいろと考えられるが、第３図に
示すように革に円錐状とせず、入口外径ａから光フアイ
バー外形径ｂ（１２５μｍ）まで、２次曲線状に絞り込
むように孔の径を小さくし、しかも光フアイバー出射端
に向けて光フアイバー外形と同サイズの円筒部を設ける
ようにし、かつ光フアイバー先端は球面加工とする。

これより、可動光ファイバーはなめらかにテーパーガイ
ド孔に沿って導かれ、固定光ファイバー先端に突き合わ
される。また可動光ファイバーは円筒部にすっぽり収ま
るため、軸ずれ、角度ずれは抑えられる。しかも光ファ
イバーの自己弾性力により、はどよく光フアイバー同士
が突き合わされるので、光ファイバーは密に結合される
。また光フアイバー先端が球面加工されているので、　
ＰＣコンタクト（フィジカルコンタクト）が実現でき、
極めて低損失（原理的に０．１ｄＢ以下）が得られる。

第４図に本発明の他の実施例を示す。本実施例において
は入力側はＹ方向に移動可能なＮ個の人力光ファイバー
１７をＸ方向に配置し、出力側はＸ方向に移動可能なＭ
個の出力光ファイバー１８をＹ方向に並べ、ホールダ−
１２には両面にテーパーガイド孔１２Ａを有する、いわ
ゆる（ＮＸＭ）光スイツチマトリックスを構成したもの
である。

入力光ファイバー１７および出力光ファイバー１８のそ
れぞれに設けた駆動装置１７Ａ　、１８Ａを操作するこ
とによって、ＭＸＮのスイッチングが可能である。

第５図に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例は
Ｍ個の（１ｘＮ）光スイッチ１９からなる光スイッチ２
０の出力光ファイバー２１を（１ｘＭ）光スイッチ２２
につなぎ２段接続としたもので、（ＮＸＭ）木の人力光
ファイバー２２の任意の１本を出力光ファイバー２４と
結合する（ＩＸ（ＮＸＭ））光スイッチの大規模な多点
光スイッチを構成したものである。格段の接続動作は先
に説明したとおりである。接続損失は倍に増えるが、も
との損失が小さいので問題はない。また漏話、および切
替時間は（１ｘ　Ｎ）光スイッチの場合と同じく小さい
。

光ファイバーホルダーの材質は特に制約されない。加工
性が良く、光ファイバーの挿入に際して障害とならない
よう、平坦な仕上げ表面が得られるものであれば、ガラ
ス、セラミックスその他広範な材料を用いることがきる
。

また以上の各実施例において、光ファイバーを入光光フ
ァイバー、出力光ファイバーとして示しであるが、入出
力を逆にしても全く同等であることは言うまでもない。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば以下の効果がある
。

１）、多点光スイッチが容易に構成できる。

従来の方式ではレンズ、プリズム、ミラー等の光学部品
を使用し、また各光フアイバー人力に対してそれぞれ電
磁石等の駆動部を要するため、構成（大きさ）が極めて
大きくなり、かつ低接続損失、低漏話、および低切替時
間を実現できない。

本発明によれば光学部品を使用せず、かつ光フアイバー
同士を突き合わせるので、多入力化に適している。

２）、低接続損失が実現できる。

従来の方式では、ミラー、プリズム等の光学部品により
損失を受けるが、本発明によれば、光フアイバー同士を
突き合わせるので、接続損失は極めて小さい、しかも光
フアイバー先端を球面加工した場合にはＰＣコンタクト
が実現でき、接続損失は原理的に０．１ｄＢ以下が得ら
れる。

３）、低漏話が実現できる・ 従来の方式では、壁などに、より各入力ファイバーが遮
られていないため、完全には漏話はなくならないが、本
発明によれば完全に光ファイバーホルダーの壁により各
入力ファイバーは分離されているので、漏話はまったく
ない。

４）、低切替時間である。

従来の方式では構成が大きいため、移動時間を要する。

また多点スイッチを構成すればなおさらである０本発明
によれば極めてコンパクトとなり、移動時間を要しない
ため低切替時間である。

多点スイッチ化にともなう切替時間の低下も少ない。

５）、構成が極めてコンパクトであり、かつ経済的であ
る。

本発明においては、光ファイバーを突き合わさせるので
、入力ファイバー数が増えても、ファイバーホルダーサ
イズがやや大きくなるだけで、光スイツチ自体の大きさ
は殆ど変わらない。たとえば光ファイバーホルダー面（
ファイバーが突き合わされる面）は２人力で１ｍｍ角、
２５人力で２ｍｍ角、１００人力でも４ｍｍ各程環上な
るだけで、極めてコンパクトな光スイッチを構成できる
。しかも各光フアイバー人力に対してアライメント調整
が不要で有り（テーパー孔が等間隔に並んでいればよい
）、手間が省は経済的である。

６）、光学部品などの取付精度および駆動部の移動精度
が大幅に軽減される。

従来の方式では、低接続損失をつるために取付および駆
動部に数μｍの移動精度が必要であった。

本発明によれば、テーパーガイド孔により大幅（１０倍
以上）に精度が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光スイッチの基本切替え原理を示した
図、 第２図、第３図、第４図および第５図はそれぞれ本発明
の実施例を示す図、 第６図、第７図および第８図はそれぞれ従来の光スイッ
チを説明する図である。 １　・・・　可動プリズム、 ２．４　・・・　光ファイバ、 ３　・・・　レンズ、 ５　・・・　Ｖ溝、 ６　・・・　ステップモータ、 ７　・・・　ミラー、 １１、ｌｌａ、　ｌｌｂ・・・固定ファイバー、１２　
　・・・　光フアイバホルダー、１２Ａ・・・　テーパ
ー状ガイド孔、 １３　　・・・　可動光ファイバー、 １４　　・・・　ステップモータ、 １５　　・・・　電磁石、 １６　　・・・　ばね、 １７．２３　　・・・　入力光ファイバー、１８．２４
　　・・・　出力光ファイバー、１９．２０．２２　　
・・・　光スイッチ。 第１図 第２図 第３図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）両面を貫通しかつ少なくとも一方の面における開口
   部にテーパー状の広がりをもつ複数のガイド孔を有する
   光ファイバーホルダーの、前記一方の面と対向する他方
   の面から複数の光ファイバーを前記複数のガイド孔の一
   部もしくは全てに挿入し、前記一方の面から、少なくと
   も一本の可動光ファイバーを前記複数のガイド孔のうち
   の任意の孔に挿入して、前記複数の光ファイバと前記少
   なくとも一本の可動光ファイバーを接続することを特徴
   とする光スイッチ。 ２）前記複数の光ファイバーも可動であり、前記複数の
   ガイド孔の前記他方の面における開口部もテーパー状の
   広がりを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光スイッチ。 ３）前記可動光ファイバーの駆動が、前記一方および他
   方の面内における移動においてはステップモータにより
   、前記ガイド孔方向においては電磁石およびばねによっ
   て行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の光スイッチ。 ４）前記ガイド孔の直径が前記複数の光ファイバーの直
   径と等しく、かつ前記テーパーが２次曲線状であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかの項に記載の光スイッチ。