JPH0282212A - 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】 概　　　要 光ファイバを光伝送路とする光伝送系において光路を切
換えるために使用する光スイッチに関し、レンズ、プリ
ズム等の高価な光学部品が不要で製造作業性が良好な光
スイッチの提供を目的とし、中心軸と平行にその中心軸
から同一距離の位置にそれぞれ複数の光ファイバが挿入
固定された、少なくとも端部近傍が円柱外形を有する２
つのフエルールと、これらのフェルールの端部を突き合
わせて該端部近傍を挿入するための中空円柱状のスリー
ブと、上記２つのフェルールのうちの一方を他方に対し
て回動させて光路を切換える手段とを具備して構成する
。

産業上の利用分野 本発明は、光ファイバを光伝送路とする光伝送系におい
て光路を切換えるために使用する光スイッチＪこ関する
。

光通信又は光伝送の分野において光路を切換えるために
使用される光スイッチは、機械的な運動機構によって光
路を切換える機械的光スイッチと、電気光学効果等を利
用して光路を切換える電気的光スイッチとに分類される
。電気的光スイッチは、高い応答速度を有している反面
、損失及びクロストークの悪さが実用化への大きな障害
となっている。一方、機械的光スイッチは、応答速度を
無視すれば損失及びクロストークが小さいものを実現で
きるので、これを実用するうえで、構成の簡略化及び製
造作業性の向上等が要望されている。

従来の技術 第７図は機械的光スイッチの従来の構成例を示す図であ
る。同図（ａ）に示す例では、対向配置された光ファイ
バ５１．５２間にレンズ５３，５４により平行光ビーム
系を構成し、又、これらの光軸に平行に配置された光フ
ァイバ５５．５６間にレンズ５７．５８により平行光ビ
ーム系を構成し、これらの平行光ビーム部にプリズム５
９を図中上下方向に移動可能に支持した構成となってい
る。６０はプリズム５９が固定されるスライダ、６１は
スライダ６０を図中上下方向に摺動自在に支持している
ガイドである。プリズム５９が図示した位置にあるとき
は、光ファイバ５１．５６間に、プリズム５９の透過面
５９ａ、ｂ及び反射面５９ｃ、ｄを透過又は反射する光
路が形成され、それ以外の部分には光路は形成されない
。プリズム５９が図中下方向に移動すると、光ファイバ
５１．５２間にはプリズム５９により邪魔されない光路
が形成され、光ファイバ５５．５６間にはプリズム５９
の透過面５９ａ、ｂを透過する光路が形成される。

同図（ｂ）に示す例では、共通光ファイバ７２及び光フ
ァイバ７３．７４を、これらの軸が同一平面上に位置す
るように固定部７１上に等間隔で並設し、一方、移動部
７５上に同間隔で光ファイバ７６．７７及び上記共通光
ファイバ７２の反対側を並設し、移動ＢＴ５を図中上下
方向に移動可能に支持して構成されている。図示した状
態では、光ファイバ７３．７７間には直接的に光路が形
成され、光ファイバ７４．７６間には共通光ファイバ７
２を介して光路が形成されている。移動部７５を図中下
方向に光ファイバの間隔１つ分移動させると、光ファイ
バ７３．７６間及び光ファイバ７４．７７間には直接的
に光路が形成される。

このように、スライダ６０又は移動部７５を例えば電磁
石による力を利用して移動させることによって、光路の
切換えを行うことができるようになっている。

発明が解決しようとする課題 第７図（ａ）に示す構成であると、平行光ビーム系とし
ているから各部品の位置ずれに対する許容誤差は比較的
大きいものの、レンズ、プリズム等の高価な光学部品を
要するとともに構成が複雑になる。

第７図（ｂ）に示す構成であると、高価な光学部品を必
要としないものの、損失を増大させないためには、固定
部及び可動部のうちの一方を他方に対して三次元的に高
精度に位置決めすることを要し、製造作業性が良好でな
い。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みて創作され
たもので、レンズ、プリズム等の高価な光学部品が不要
で製造作業性が良好な光スイッチの提供を目的としてい
る。

課題を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を考慮すると、レンズ、プリ
ズム等の光学部品を不要とするためには、光フアイバ同
士を接近させて直接光結合を行う方式が有効である。と
ころで、中空円柱状の部材に円柱外形を有する部材を密
着挿入した場合、後者部材に許容され得る回転運動の回
転軸は同部材の中心軸に一致し、従って、同部材におけ
る任意の位置から上記回転軸までの距離は不変である。

本発明では、この事実に着目し、第１図（ａ）又は（ｂ
）に示すような光スイッチを構成することによって、位
置決め作業の容易化を図っている。

先ず、同図（ａ）に示す構成について説明する。

３．４は少なくとも端部近傍が円柱外形を有するフェル
ールであり、これらのフェルール３．４には、フェルー
ル３．４の中心軸１と平行にその中心軸１から同一距離
の位置にそれぞれ複数の光ファイバ２が挿入固定されて
いる ５はフェルール３，４の端部を突き合わせて該端部近傍
を挿入するための中空円柱状のスリーブである。

そして、フェルール３．４のうちの一方を他方に対して
回動させて光路を切換える手段６が設けられている。

次に、同図（ｂ）の構成について説明する。

１５．１６は少なくとも端部近傍が円柱外形を有するフ
ェルールであり、これらのフェルール１５．１６にはそ
れぞれマルチコア光ファイバ１３゜１４が挿入固定され
ている。

マルチコア光ファイバ１３．１４には、これらの中心軸
１１と平行にその中心軸１１から同一距離の位置にそれ
ぞれ複数″のコア１２が形成されている。

１７はフェルール１５．１６の端部を突き合わせて該端
部近傍を挿入するための中空円柱状のスリーブである。

そして、フェルール１５．１６のうちの一方を他方に対
して回動させて光路を切換える手段１８が設けられてい
る。

作　　　用 上記構成によれば、光ファイバ又はマルチコア光ファイ
バが挿入固定されたフェルールの端部同士をスリーブ内
で突き合わせることによって光結合をなしているので、
レンズ、プリズム等の光学部品が不要になり、構成が簡
略化される。

又、円柱外形を有するフェルール及び中空円柱状のスリ
ーブについては、容易に高精度な外形を有するものを製
造確保することができ、又、光ファイバ及びマルチコア
光ファイバの挿入孔の位置を確定することも容易である
から、フェルールの回転方向の位置の確定だけを行うこ
とにより、高い光結合効率を得ることができ、従って、
従来構成と比較して製造作業性が良好になる。

実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す光スイッチの部分断面側
面図、第３図はその主要部の破断斜視図である。台座２
１上のブロック２２にはフェルール２３が固定されてお
り、このフェルール２３には３本の光ファイバ２４．２
５．２６が挿入固定されている。台座２１上のもう一方
のブロック２７にはフェルール２８が回動可能且つ回動
軸方向に摺動可能に挿入されてふり、このフェルール２
８には光ファイバ２９．３０．３１が挿入固定されてい
る。フェルール２３．２８は例えばセラミックス材を焼
結することにより形成され、この実施例では全体が円柱
外形を有するようにされている。３２は中空円柱状の例
えばりん青銅、ＳＵＳ材等の金属からなるスリーブであ
り、この実施例では台座２１に対して固定されたフェル
ール２３にスリーブ３２が固定されている。尚、スリー
ブ３２の内径は、スリーブ３２にフェルール２３゜２８
が密着嵌合するように設定されている。又、スリーブ３
２の外形は円柱形状に限定されず、円柱軸方向にスリッ
トの入った割りスリーブでもよい。

スリーブ３２のフェルール２３に固定された側と反対の
側には凹面カム３３が固定されており、該反対の側から
はスリーブ３２にフェルール２８が挿入されている。３
４は凹面カム３３に係合する凸面カムであり、この凸面
カム３４はギア３５とともにフェルール２８に固定され
ている。ギア３５とブロック２７間には付勢部材３７が
設けられており、これによりフェルール２８が常に図中
左方向に付勢力を受けている。３６はギア３５に噛み合
うギアであり、そのシャフト３８は図示しない回転駆動
部に接続されている。

第４図は第３図のｒＶ−ｒＶ線に沿った断面における光
ファイバの配置説明図、第５図は第３図のＶ−■線に沿
った断面における光ファイバの配置説明図である。第４
図において、光ファイバ２４゜２５．２６は、フェルー
ル２３の中心軸Ｏと平行に中心軸Ｏから所定距離ｒ離間
した位置にそれぞれ挿入固定されており、中心軸０と各
光ファイバの軸線とを含む平面はこの実施例では互いに
１２０°の角度をなしている。又、第５図において、光
ファイバ２９．３０．３１は、フェルール２３と同一径
のフェルール２８の中心軸０′に対して、第４図と同様
の位置関係をなすようにされている。

このような位置関係にしておけば、フェルール２３．２
８はスリーブ３２に密着挿入されているから、中心軸０
と０′は一致し、従って、この実施例では、スリーブ２
８の回転方向の位置の確定をなすだけで、それぞれの光
フアイバ同士を対向させて光学的に結合することができ
る。スリーブ３２の内面（中空円柱面）及びフェルール
２３，２８０円柱外形面については、通常の方法により
容易に極めて高精度に仕上げることができ、又、フェル
ールにおける各光ファイバの挿入孔については、フェル
ールを焼結により作成する際に適当な中子等を使用する
ことにより高精度な位置の確定が可能である。このため
高い光結合効率責得ることができる。尚、フェルール２
３．２８を同一の母材から形成することにより、フディ
バ挿入孔の位置関係を容易に設定し得る。

次に、上記構成の光スイッチの動作を説明する。

第２図に示す状態においては、凸面カム３４の半径方向
に１２０°毎に設けられた３つの凸部３４ａが凹面カム
３３の対応する位置に設けられた凹部３３ａに係合し、
フェルール２３．２８がスリーブ３２内で突き合わされ
、光ファイバ２４，２５．２６と光ファイバ２９．３０
．３１とがそれぞれ結合される。ギア３５を回転させる
と、凸面カムの凸部３４ａは凹面カムの凹ｌ５３３ａが
形成されていない部分に当接するからフェルール２３゜
２８はカムの凸部３４ａの高さ分だけ離間し、さらにギ
ア３５を同方向に回転させると、凸面カム３４がもとの
位置から１２０°回転した位置にて再び凸部３４ａが凹
部３３ａに係合し、フェルール２３．２８は密着する。

このときも光フアイバ同士は高精度で対向するから、前
記とは異なる光経路が形成される。尚、カムの動作によ
り回転時のフェルール２３．２８の当接状態を解除して
いるのは、光フアイバ端面がフェルール端面等と摺動し
て傷が付き光結合効率が低下することを防止するためで
ある。フェルールに光ファイバを挿入固定した状態での
フェルール端面の研磨の際に、光ファイバとフェルール
材質の硬度の違いから光フアイバ端面を７工ルール端面
に対して窪ませることができるが、このような場合には
光フアイバ端面に摺動により傷が形成されるおそれがな
いから、カムを用いることなしに、例えばステッピング
モータ等の手段によりフェルールの回転方向の位置の確
定をなしても良い。この場合、光結合部分における光フ
アイバ端面間に空気層が形成され反射損失により結合損
失が増大するので、光フアイバ端面に無反射膜を蒸着し
てふくことが望ましい。

このように本実施例によれば、３×３型の光路切換え用
光スイッチを提供することができる。又、この構成にお
いて、例えば光ファイバ２６．３１の開放端同士を接続
しておけば、光ファイバ２４゜２５と光ファイバ２９．
３０とについて任意に光路を切換えることができる２×
２マトリツクス光スイツチとすることも可能である。

第６図は本発明の他の実施例を示す光ファイバの配置説
明図である。同図（ａ）に示すように、フェルール４１
の中心軸と平行に中心軸から同一距離の位置に２本の光
ファイバ４３．４３を挿入固定し、他方のフェルール４
２に同様の２本の光ファイバ４４．４４を挿入固定し、
これらのフェルール４１．４２のうちの一方を他方に対
して１８０°ずつ回動させるように構成すれば、２Ｘ２
マトリツクス光スイツチを構成することができる。

又、同図（ｂ）に示すように、第２図乃至第５図に示さ
れる実施例と同様のフェルール２８を用い、これに対応
させて他方のフェルール４５に１本の光ファイバ４６を
挿入固定し、フェルール２８゜４５のいずれか一方を他
方に対して１２０°ずつ回動させることによって、■×
３マトリックス光スイッチを実現することができる。

以上説明した実施例においては、一方のフェルールを回
動させてその位置の確定をなすための手段として、カム
及び回転機構又はステッピングモータによる回転機構を
採用しているが、例えばカム及びソレノイドアクチーエ
ータにより同一機能を実現しても良い。

更に、第１図（ｂ）に示される原理及びこれまでの実施
例構成にもとづいて、フェルールにマルチコア光ファイ
バが挿入固定された構成の光スイッチを提供することも
できる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、レンズ、プリズ
ム等の高価な光学部品が不要で製造作業性が良好な光ス
イッチを提供することが可能になるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例を示す光スイッチの部分断面側
面図、 第３図は第２図に示される光スイッチの主要部の破断斜
視図、 第４図及び第５図は各フェルールにおける光ファイバの
配置説明図、 第６図は本発明の他の実施例を示す光ファイバの配置説
明図、 第７図は従来技術の説明図である。 ２、　２４．　２５．　２６．　２９．　３０゜３１．
４３，４４．４６・・・光ファイバ、３、　４．　１５
．　１６．　２３．　２８゜４１．４２．４５・・・フ
ェルール、 ５．１７．３２・・・スリーブ、 １３．１４・・・マルチコア光ファイバ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心軸（１）と平行にその中心軸（１）から同一
   距離の位置にそれぞれ複数の光ファイバ（２）が挿入固
   定された、少なくとも端部近傍が円柱外形を有する２つ
   のフェルール（３、４）と、これらのフェルール（３、
   ４）の端部を突き合わせて該端部近傍を挿入するための
   中空円柱状のスリーブ（５）と、 上記２つのフェルール（３、４）のうちの一方を他方に
   対して回動させて光路を切換える手段（６）とを具備し
   て構成されることを特徴とする光スイッチ。
2. （２）中心軸（１１）と平行にその中心軸（１１）から
   同一距離の位置にそれぞれ複数のコア（１２）が形成さ
   れた２本のマルチコア光ファイバ（１３、１４）と、こ
   れらのマルチコア光ファイバ（１３、１４）がそれぞれ
   挿入固定された、少なくとも端部近傍が円柱外形を有す
   る２つのフェルール（１５、１６）と、これらのフェル
   ール（１５、１６）の端部を突き合わせて該端部近傍を
   挿入するための中空円柱状のスリーブ（１７）と、 上記２つのフェルール（１５、１６）のうちの一方を他
   方に対して回動させて光路を切換える手段（１８）とを
   具備して構成されることを特徴とする光スイッチ。