JPH04110814A - ロータリ型光切り替え器 - 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１ 本発明は、光通信、光情報処理、光交換分野等の中継系
および加入者系を問わずあらゆる分野において用いられ
る光切り替え器に関し、特に多様な複数の導波路型光機
能デバイスを形成して搭載した平面円形基板を、高精度
、低損失かつ極めて小さいクロストークで切り換えるた
めのロータリ型光切り替え器に関する。

［従来の技術］ 光フアイバ通信は、これまでの電気通信にくらべて高速
・大容量化等が期待できるため、ここ士数年の間、各国
で盛んに研究され、着実に進歩・普及してきた。しかし
、光通信の最大の弱点である種々の接続技術、切り替え
技術または位置合わせ技術の問題が容易に解決されない
ため、期待したほどには普及していないのが現状である
。なかでも、光切り替え器あるいは低速の光スィッチは
、光フアイバ回線を需要に応じて自在に切り替えたり、
回線故障の際の迂回路を確保したり、さらには多種多様
なサービスに対応した柔軟な光ネツトワーク実現のため
に、近い将来重要な役割を占めると考えられる。現在の
光通信が光の空間伝搬とその直進性という本質的な性質
をひきずっている間は各種の接続技術、ひいては光部品
の実装技術の改善が必要であることは論を持たないとこ
ろである。

これまでの光部品の構成形態は、主に、１）バルク型、
２）ファイバ型、３）導波路型に分類される。

バルク型は、可動プリズムやレンズ、干渉膜フィルタ等
の古典的光部品を構成要素として組立られたものである
。

ファイバ型は、光ファイバや光フアイバ母材を切削、研
磨、溶融着、延伸し、さらに組立のための各種専用治具
を予め作製しておき、それら治具を用いて組立等を行う
加工プロセスにより組立られるものである。

導波路型は、半導体製造装置および写真転写技術を駆使
して基板上に各種導波路をサブミクロンの高精度で一括
形成するものである。将来的にはすべての光機能部品を
一枚の基板上に形成するモノリシック光集積回路の形態
になると考えられている。

各組立部品の個数は上述した順にしたがって少な（、位
置精度も向上しており、実装の点から見ても後者になる
ほど好ましい。しかしながら、たとえモノリシック光集
積回路が実現できたとしても、既に普及している光フア
イバ回線網との接続は避けて通ることはできず、何らか
の方法で基板上の導波路と光ファイバとを高精度に接続
し、かつ低損失に切り換える必要性が当然生じて来ると
考えられる。

基板上に形成された導波路と、光ファイバとを高精度に
接続し、かつ切り換える方法としては、例えば、第８図
に示すように、超精密光コネクタ１８３と方向性結合器
型光導波路スイッチ１８４との組合せによる、可動部の
無い、言わばスタティックな切り換え方式が考えられる
。ここで、光導波路１８１は光スィッチ１８４に一体的
に構成されている。光スィッチ１８４の両端に光コネク
タ１８３を介して光ファイバ１８１を接続する。

しかし、このように手動でコネクタ用治具１８３を基板
に直接差し込む方法では、基板に相当の力がかかること
になり、信頼性上問題がある。また、一般に、光の干渉
を利用してスイッチングを行う導波路型光スイッチは本
質的に波長依存性および偏波依存性を持ち、かつ、エネ
ルギの供給無しで自己保持とすることは非常にむずかし
いため、切り換え後のクロストークが問題となる。通常
、このような導波路型光スイッチのクロストークを一３
０ｄＢ以下とすることはむずかしく、また、現在のレー
ザ光源出力パワの不安定性を考慮に入れると、クロスト
ークは更に悪くなり、上記構成方法は現実的とは言えな
い。

これに対して、可動部のある、言わばダイナミックなメ
カニカル切り換え方式は本質的に波長依存性および偏波
依存性がなく、かつ自己保持も比較的容易に実現可能で
ある。従って、基板上の導波路と光ファイバとを高精度
に接続し、かつ切り換える方法としては、メカニカル切
り換え方式が最良であると考えられる。

メカニカル切り換え方式には、一方向にスライドさせる
スライド式と、回転させて切り換えるロークリ式とが考
えられる。

スライド式では、各接続部において位置軸Ｘｙ、ｚ、回
転軸α、βの合計５軸調整が必要となり、光軸合わせが
非常にむずかしいという欠点があり、また切り換え回数
も、現在のところ数千回が限界である。

これに対し、ロータリ式は、主に回転軸の精度を考慮す
るだけで、比較的容易に光軸合わせを達成する可能性を
秘めている。

以下に、従来のロークリ型光切り換え器について述べる
。

（１）特開昭６１−１８５７１５号公報には、第９図に
示すようなロータリ式スイッチが記載されている。

第９図において、１９１は選択光ファイバ、１９２は共
通光ファイバ、１９３は■溝、１９４は光フアイバ配列
台、１９５は回転軸、１９６はロッドレンズ付光ファイ
バスリーブ、１９７は共通光ファイバ１９２を保持し回
転させるための回転板である。ここで、選択光ファイバ
１９１に対して、共通光ファイバ１９２を回転軸１９５
を中心にステッピングモータにより回転移動させ、接続
する光ファイバを切り替える。このように構成されたロ
ークリ式光スィッチにおいては、ロッドレンズ付光ファ
イバスリーブ１９６のレッドレンズをコリメートレンズ
として用いて光結合してあり、光ファイバ１９１および
１９２のコア径に比べてロッドレンズ口径が数１０倍な
ので、共通光ファイバ１９２と選択光ファイバ１９１を
直接に光結合する場合に比較して光軸ずれに対する許容
度が数ｌＯμｍと大きい。このため、共通光ファイバ１
９２に固着しているロッドレンズ付光ファイバスリーブ
１９６を固着している回転板１９７をステッピングモー
タで所望の角度だけ回転移動すれば、ステッピングモー
タの停止位置精度だけで再現性良（光結合できるととも
に、接触部分が無いので耐久性と信頼性に富む。

（２）第１Ｏ図は、特開昭６４−５７２１７号公報に開
示された光スィッチの例を示し、同図（ａ）は平面図、
（ｂ）図は断面図である。ここでは、プリズム２０１を
所定角度回転させる回転機構を備え、プリズム２０１に
対する入射位置を変化させることにより、光の出射位置
を切り替える。この回転機構では、電磁石によりプリズ
ム固定板２０２に付設したマグネット２０３を吸引し回
転させ、その角度は回転軸ガイド２０９に付設したスト
ッパ２０４により規制する。２０５Ａ、　２０５Ｂ、　
２０５Ｇおよび２０５Ｄは切り替え接続される光ファイ
バ、２０６はレンズ、２０７は回転軸、２０８は止め板
、２０９は回転軸ガイドである。

（３）第１１図（ａ）〜（ｄ）は特開昭６２−１１２１
１６号公報に示されている光切り替え器の例である。こ
こでは、ｎ本の光ファイバ２１１ａ、　２１１ｂ、　２
１１ｃが、放射状に等間隔で配置され、これら光フアイ
バ軸心線の交点０を中心として回転自在な回転体２１２
に、相互に隣接する任意の二本の光ファイバを光学的に
接続するための切替素子２１３を所定の向きに回転させ
ることにより、任意の隣接する二本の光ファイバを光学
的に接続する。切替素子２１３は、第１１図（ａ）およ
び（ｂ）においては光ファイバからなり、第１１図（Ｃ
）および（ｄ）においては反射ミラーからなる。２１４
ａ、　２１４ｂ、　２１４ｃはロッドレンズである。

（４）第１２図は、特開昭５８−８０６０３号公報に示
されているファイバ配線形回転アクセス光スイッチの例
である。２２１−１〜２２１−８は回転円板、２２２−
１〜２２２−８は光ファイバ入り線、２２３は配線ファ
イバ、２２４−１〜２２４−８は光フアイバ出線である
。これは、複数本の配線ファイバ２２３が配線されてい
る回転円板２２１−１〜２２１−８を各々独立に回転で
きるように複数個、多段に配置して回転円板周辺に対向
した光ファイバ入り線２２２−１〜２２２−８と光フア
イバ出線２２４−１〜２２４−８の光学的接続を切り替
えるというものである。

（５）第１３図は、特開昭５０−１３３８５４号公報に
示されている光切り替えスイッチの例である。２３０１
はロータ、２３０２はステータ、２３１１，２３２１，
２３３１，２３４１゜２３９０、２３９１．２３９２．
２３９３．２３９４，２３９５．２３９６．２３９７は
光伝送路、２３１２．２３１３，２３１４．２３１５．
２３１６．２３１７．２３１８゜２３］、９．２３ｇ０
，２３８１，２３８２，２３８３，２３８４，２３８５
，２３８６，２３８７は結合部である。これは、ロータ
２３０１の外周表面に形成された光伝送路２３１１，２
３２１，２３３１．２３４１の端部に当たる結合部２３
１２．２３１３．２３１４．２３１５，２３１６゜２３
１７．２３１８．２３１９とロータ２３０１の最小外径
より若干小さな直径の円形開口部を持つステータ２３０
２の開口部表面にある伝送路２３９０〜２３９７の端部
に当たる結合部２３８０〜２３８７を接触することによ
り、光信号の切り替えおよび接続を行うというものであ
る。

この例では、ロータ２３０１の結合部とステータ２３０
２の結合部が基板表面で単に機械的に接しているにすぎ
ないため、光信号はほとんど伝送されず、光切り替え器
の機能を全く果たさない。さらに、この構成例で示され
ている実施例は、現在普及しつつある単一モード信号を
高精度、低損失で切り替えるという点からは現実的とは
言えない。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来のロータリ型光切り替え器は
、切替器となる円形基板上に光ファイバや、プリズム、
反射ミラー等の個別の光部品を各々搭載し、さらにこの
切替部と周辺の複数の入出力ファイバとを各々高精度で
突き合わせていく構成をとっているため、製作工程が極
めて複雑で長時間を要し、各部品間の位置合わせ、低コ
スト化および信頼性上大きな問題を有していた。しかも
また、接続部における損失に対する検討も不十分であっ
たため、切替部と入出力ファイバとの間での軸ずれ損失
が大きいという欠点があった。このように、従来は、ロ
ータリ式光スィッチの利点を最大限に生かすような光ス
ィッチの新しい構成例の報告はなかった。

そこで、本発明の目的は、上記の欠点を解決し、光通信
、光情報処理、光交換分野等の中継系および加入者系を
問わずあらゆる分野において、多様な複数の導波路型光
機能デバイスを形成しまたは搭載したフルウェハの平面
円形基板を、複数の人出力ファイバに対し、極めて小さ
いクロストークで切り換えることができる、小型、低損
失、低コストで、長期信頼性に優れ、かつ極めて高機能
なロータリ型光切り替え器を提供することにある。

［課題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、一対以上
の入出力ファイバと切り替え接続可能なロータリ型光切
り替え器において、ほぼ真円形の形状をもつ貫通孔を有
し、および前記一対以上の入出力ファイバと光学的に接
続可能な少なくともひとつの光導波路を有する第１基板
と、前記貫通孔内に回転可能に配置され、前記少なくと
もひとつの光導波路と光学的に接続可能な光回路を有し
、ほぼ真円形の形状をもつ第２基板と、前記第２基板を
回転駆動して、前記光回路と前記少なくともひとつの光
導波路とを光学的に接続可能な位置に前記第２基板を回
転させる回転駆動系とを具備したことを特徴とする特 ここで、前記第１基板には前記先導波路に接続された光
コネクタを設け、該光コネクタにより前記入出力ファイ
バを前記光導波路に接続可能とすることができる。

前記先導波路の前記貫通孔側の入呂力用導波路ボートを
当該貫通孔の周面に対してほぼ直角に配置し、および前
記光回路の入出力用導波路ボートを前記第２基板の外周
に対してほぼ直角に配置することができる。

前記第１基板は前記光導波路を多層の形態で有し、その
多層のうちのいずれの層の光導波路を前記第２基板の前
記光回路と対向させるかを制置する制御手段を有するこ
ともできる。

前記第２基板は前記光回路を多層の形態で有し、その多
層のうちのいずれの層の光回路を前記第１基板の前記光
導波路と対向させるかを制御する制御手段を有すること
もできる。

前記第１基板は複数の貫通孔を有し、該複数の貫通孔の
各々に前記第２基板を配置することもできる。

［作　用］ 本発明によれば、導波路型光回路を有するほぼ真円形の
第２基板をインタフェース用第１基板のほぼ真円形の貫
通孔内に回転可能に挿着し、この第１基板に設けたイン
タフェース用光導波路を介して上述の導波路型光回路を
人出力ファイバに光学的に接続するようにし、しかも、
ここで第２基板を適切な角度だけ回転させてインタフェ
ース用光導波路を介して光回路を所望の入出力ファイバ
に光学的に接続するようにしたので、可動切替部と入出
力ファイバとの光学的位置合わせを大幅に向上させるこ
とができ、したがって、多様な複数の導波路型光機能デ
バイスを形成して搭載した平面円形基板を、複数の入出
力光ファイバに対し、極めて小さいクロストークで切り
替えることができ、小型、低損失、低コストで、長期信
頼性に優れ、かつ極めて高機能なロータリ型光切り替え
器を提供することができる。

［実施例］ 以下の実施例では、円形および角形基板としてシリコン
基板を用い、先導波路として石英系単一モード導波路を
使用しているが、これは、石英系単一モード導波路が単
一モード光ファイバとの接続性に優れ、実用的な光切り
替え器を提供できるためであるが、本発明は石英系先導
波路に限定されるものではない。すなわち、回転駆動系
に搭載するに十分な強度を有し、その基板上に光導波路
を形成することが可能な基板材料ならばいかなる円形基
板でもよい。例えば、石英基板、セラミック基板、金属
基板、ステンレス基板等、あるいはニオブ酸リチウム等
の結晶性光導波路基板でもよい。

また、円形基板を回転移動させる回転駆動系としては、
超音波モータを用いる場合を例示するが、これは、これ
までの電磁式モータとくらべて、低速度領域で高トルク
、変換効率が高い、磁界の発生がない、制御性がよい、
自己保持力が大きい、低コスト・小型化が期待できる７
等の優れた特長を持っており、自己保持型光切り換え器
への適用に好適であることに依る。従って、本発明では
、超音波モータに限定されるものではなく、上記の特長
を備えた駆動系であればいがなる形態のものでも利用で
きること、もちろんである。

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の第１
実施例を示す平面図および正面図である。ここで、１は
切替用円形シリコン基板、２は中央に配置した駆動モー
タ２１のロータの回転軸、ｌＯは光切り替え語全体を支
える支持台である。

３１、３２．３３．３４はシリコン基板１上に石英系ガ
ラス材料により形成された石英系光導波路であり、次に
述べる公知の方法によりサブミクロンの精度で一括形成
される。すなわち、これらの光導波路３１〜３４は、膜
厚５０μｍ程度の５ｉＯｚ系ガラス層に埋設された縦横
寸法８μｍ程度のＳｉＯ□−Ｔｉｅ２系ガラスコア部か
ら成り、直線バタンと曲率半径５０ｍｍの円弧バタンで
構成されている。このような石英系光導波路は四塩化シ
リコンや四塩化チタンの火炎加水分解反応を利用したガ
ラス膜堆積技術とフォトリック９７４１反応性イオンエ
ツチング等による微細加工技術との公知の組合せで形成
できる。

もちろん、光導波路のコアとクラッドとの屈折率差を大
きくすれば、光の閉じ込めがよくなると同時に、曲率半
径を５０ｍｍ以下にでき、それだけ小型化が可能となる
ことを付記しておく。

基板１は中心部に孔を有し、駆動モーフのロータの回転
軸２をその孔に挿通する。本実施例では、回転軸２を避
けるように先導波路３１〜３４のバタンを設計している
が、回転軸２が基板１上から突出しない構造でよい場合
にはこの限りでない。

さらにまた、光導波路３１〜３４の入出力ボートは基板
１の円周に対してほぼ直角となるようにバタン設計して
おけば、このことと基板円弧のレンズ効果が加わって接
続損失の小さい構造を実現できる。さらに、これら光導
波路３１〜３４の途中に交差箇所かい（つかあるが、交
差角を４０°以上とすると交差損失は０．１ｄＢ以下と
極めて低いため交差させても実用上問題ない。

４は、切替用基板１上の導波路３１，３２，３３．３４
と、入出力ファイバ６１．６２．６３．６４．６５．６
６、６７、６８とを高精度かつ低損失に接続するための
、埋め込み型三次元光導波路から成るインタフェース用
導波路付きシリコン基板であり、本発明の最も重要な要
素である。基板４の中央には、切替用基板１の直径より
もやや大きい大きさの貫通孔４１を設け、その中に切替
用基板１を配設できるようにしである。５１．５２．５
３．５４．５５．５６．５７．５８はシリコン基板４に
埋設されたインタフェース用埋め込み型三次元導波路で
あり、導波路３１，３２，３３．３４と全（同様な方法
で作製される。この場合も、低損失な接続を達成するた
め、これらの光導波路５１〜５８の基板端面近傍におけ
る入出力ボートは基板の外周または貫通孔４１の内周に
対してほぼ直角となるようにバタン設計しておくものと
する。

８１、８２．８３．８４は基板４を支持台１０に固定す
るためのネジ、９１．９２．９３．９４は基板４を支持
台１０に支持するためのスペーサであ名。７１，７２，
７３，７４，７５゜７６、７７、７８は各々入出力ファ
イバ６１．６２．６３．６４．６５゜６６、６７、６８
を導波路５１．５２．５３．５４．５５．５６．５７．
５８に突き合わすための固定用■溝、１０１．１０２．
１０３．１０４は入出力ファイバ搭載用部材である。

なお、駆動用モータ２１は、回転角度を精密に検出する
光干渉型ロークリエンコーダからのフィードバック制御
により高精度に位置決めされるようにするのが好適であ
る。

第１図（ａ）において、入力ファイバ６１と出力ファイ
バ６６は、インタフェース用導波路５１．切替用基板１
上の導波路３１およびインタフェース用導波路５６を経
由して、また入力ファイバ６２と出力ファイバ６５は、
同様に導波路５２．３２．５５を経由して光学的に接続
されている。この場合は平行接続である。一方、入力フ
ァイバ６３と出力ファイバ６７は、導波路５３．３３．
５７を経由して、また入力ファイバ６４と出力ファイバ
６８は、導波路５４．３４．５８を経由して光学的に接
続されている。この場合は交差接続である。

この状態から駆動モータ２１を動作させて、基板１を右
方向または左方向へ９０度だけ回転させ、その後停止さ
せると、第１図（ａ）とは逆に、入力ファイバ６１は導
波路５１．３３．５５を経由して出力ファイバ６５と光
学的に接続される。人力ファイバ６２は導波路５２．３
４．５６を経由して出力ファイバ６６と光学的に接続さ
れる（交差接続）。さらに、入力ファイバ６３は導波路
５３，３１．５８を経由して出力ファイバ６８と光学的
に接続される。入力ファイバ６４は導波路５４．３２．
５７を経由して出力ファイバ６７と光学的に接続される
（平行接続）。すなわち、本実施例の場合、２Ｘ２の切
替機能が２個同時に達成される。もちろん、導波路のパ
タンは、フォトリングラフィ工程で用いるガラスマスク
の作製段階で任意所望に設計可能であるため、本実施例
以外にも多種多様な切替機能をもつ光切り替え器のレイ
アウトが考えられる。しかし、本発明の場合、その具体
的なレイアウトの実施例を示すことは、さほど重要では
ない。

一般に、ロータリ式のメカニカル切り替え器は、回転軸
を中心として二次元的に等方な構造を持っているため、
切替部での熱膨張等による位置ずれの点では、スライド
式に比べて有利である。

しかし、切替端子数が増えるにしたがい、入出力ファイ
バの実装面積が大きくなり、切替器全体が大型化してし
まう。すなわち、第２図（ａ）に示すように、ロータリ
式の場合、−Ｍに、入出力ファイバ６１〜６８を円形基
板１の外周に対して直角に突き合わせる必要があるため
放射状に配置せざるを得ず、実装上、実装面積が大きく
なり好ましくない。さらにまた、ファイバ６１〜６８と
円形基板１上の導波路３１〜３４の各端面との突き合わ
せの際も角度ずれが生じ易い。

これに対して、第２図（ｂ）に示す一般のスライド式で
は切替用基板２０００上に光導波路２０２１〜２０２５
、・・・を配設し、これら光導波路２０２１〜２０２５
・・・を、それぞれ、光ファイバ２００１〜２００８　
　・・・およヒ２０１１〜２０１８．・・・に選択的に
接続する。この例では、切替用基板２０００の形状が角
形であるので、無駄のないファイバ搭載が可能であり、
しかも角度調整も行い易い。

おおざっばに言えば、ロータリ式は交差導波路がおおむ
ね許されるため、切替機能（例えば、１ｘＮ、ＭｘＮ、
２ｘ２マトリクスＳＷ等）の拡張性の点で有利であり、
スライド式は人出力ファイバ実装面積の点で有利である
といえる。

そこで、本発明の第１実施例の最大の特長は、円形の切
替用基板１と入出力ファイバ６１，６２，６３６４、６
５．６６、６７、６８との間に、貫通孔のあるインタフ
ェース用導波路付き角形基板４を介在させて配設するこ
とによって、切替機能の拡張性と入出力ファイバの高密
度実装、さらには円形基板ｌと角形基板４との容易な高
い位置精度を同時に実現できるようにしたことにある。

ここで、第１図（ａ）および（ｂ）にもどって、各構成
部品間の接続損失について述べておく。現在までに石英
系導波路の伝搬損失は、０．０１　（ｄＢ／ｃｍ）以下
と極めて低い値まで達成されており、１０ｃｍＸ１０ｃ
ｍ程度の基板内では０．１ｄＢ以下の損失に抑えられる
。また、入出力ファイバ６１．６２．６３．６４．６５
．６６゜６７、６８とそれらに対向する各導波路５１．
５２．５３．５４゜５５、５６．５７．５８との間の接
続損失は、十分な突き合わせを行い、およびクラッドの
屈折率とほぼ同じ屈折率をもつ屈折率調整液またはそれ
相当の光学接着剤を少量つけること、あるいはファイバ
と導波路の両端面に反射防止膜を形成することにより０
、０５　（ｄＢ／箇所）以下を容易に実現できる。

さらに、導波路５１．５２．５３．５４．５５．５６．
５７．５８とそれに対向する導波路３１．３２．３３．
３４との間の接続損失については、基板対基板の突き合
わせであるため角度調整をほとんど必要としない上に、
屈折率調整液や反射防止膜を施すことによって、Ｏ，ｌ
　（ｄＢ／箇所）以下の低損失を容易に実現できる。従
って、本発明の第１実施例では、実用的な光切り替え器
の重要な要求性能の一つである、切替器全体の挿入損失
を１．ＯｄＢ以下に抑えること、を容易に実現できる。

第３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の第２
実施例の平面図および正面図である。その構成は第１実
施例とほぼ同じであるが、切替機能を多様化し、入出力
ファイバの本数および角形基板４上の導波路を増やすと
ともに、その入出力ファイバを横一列に並べたアレイ状
のテープ心線ファイバ３１１，３１２，３１３，３１４
に置き換え、かつこれらテープ心線ファイバ３１１〜３
１４を着脱可能な高精度のフラット多心コネクタ（ＭＴ
コネクタ）３０１゜３０２、３０３．３０４で角形基板
４と接続している点で第１実施例と大きく異なる。ここ
で、５１Ａ、・・・、５１Ｈ５２Ａ、・・・５２Ｈ，５
３Ａ、・・・５３Ｈ，５４Ａ、・・・５４）（は角形基
板４に配置した光導波路である。この場合にも、低損失
な接続を達成するために、これらの先導波路３１〜３４
および５１Ａ、・・・、５４Ｈの基板端面近傍における
入出力ボートは、それぞれ、基板１の外周および貫通孔
４１の内周に対してほぼ直角となるようにバタン設計し
てお（のが有効である。現在手に入る８心テープ用コネ
クタの挿入損失は、０．３５（ｄＢ／個）以下であり、
これらを用いても、切替器全体の挿入損失を１．ＯｄＢ
以下に抑えることは可能であり、ファイバ数の一層の増
加にも対応できる。

第４図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の第３
実施例を示す平面図および正面図である。その構成は第
２実施例とほぼ同じであるが、角形基板４の導波路層を
多層構造となし、あるいは角形基板４を複数半夕だけ重
ねあわせて一体化した積層構造となし、多段のフラット
多心コネクタ４０１４０２、４０３．４０４および多段
テープ状ファイバ３１１Ａ・・・、３１１Ｎ、３１２Ａ
、　　・・・、　３１２Ｎ、　３１３Ａ、　　・・・、
　３１３Ｎ、　３１４Ａ・・・、３１４Ｎを用いている
点が第２実施例と異なる。

すなわち、多段のフラット多心コネクタ４０１〜４０４
により、それぞれ、多段テープ状ファイバ３１１八〜３
１１Ｎ、　３１２Ａ〜３１２Ｎ、　３１３Ａ〜３１３Ｎ
、　３］４Ａ〜３１４Ｎを接続し、他方、コネクタ４０
１〜４０４を角形基板４の各層４Ａ〜４Ｎの導波路５１
Ａ〜５１Ｈ，５２Ａ〜５２Ｈ，５３Ａ〜５３Ｈ，５４Ａ
〜５４Ｈにも接続する。

さらに、１枚の円形基板１を搭載したロークリエンコー
グ付回転駆動モータ４２１全体を上下方向に移動させ、
停止させて保持する上下方向位置決め用駆動モータ４２
２を配置して、円形基板１を角形基板４のうちの所望の
層の位置に上下方向に位置決めして、基板１の先導波路
と基板４の光導波路とを光学的に接続する。

これによって、本実施例では、第１実施例および第２実
施例よりも一層高機能な光切り替え器を実現することが
できる。しかも、多層構造または積層構造の角形基板４
は別個に精度良（加工５作製することが可能であるため
、位置合わせ精度のむずかしさは上述の実施例とさほど
変わらないか、または基板４の強度が増える分だけ位置
合わせは有利となる。このように、本実施例では、多様
な複数の導波路を形成した一枚の平面円形基板を、複数
の入出力光ファイバに対して高機能かつ極めて高精度に
、しかも低損失に切り替えられるロータリ型光切り替え
器を組立て容易に提供することができる。

第５図は、本発明の第４実施例を示す斜視図であるゎそ
の構成は第３実施例とほぼ同じであるが、さらに切替部
の円形基板を多層構造あるいは積層構造としている点で
第３実施例と大きく異なる。ここで、ＩＡ、・・・、Ｉ
Ｎは多層または積層された円形基板１の各層である。５
０１．５０２．５０３．５０４　（第５図でば５０４は
省略）ば高精度多段フラット多心コネクタであり、これ
らコネクタにより多段テープ状ファイバ５１１Ａ、・・
・、　５１１Ｎ、　５１２Ａ、・・・、　５１２Ｎ、５
１３Ａ。

・・・、　５１３Ｎ、　５１４Ａ、・・・、５１４Ｎを
接続し、他方、コネクタ５０１〜５０４を角形基板４の
各層の導波路５３１Ａ〜５３１Ｎ、　５３２Ａ〜５３２
Ｎ、　５３３Ａ〜５３３Ｎ、　５３４Ａ〜５３４１１１
（第５図では５３４Ａ〜５３４Ｎは省略）にも接続する
。ここでは、基板ｌおよび４の各層がそれぞれ対応する
層が対向して配置されるように、角形基板４を搭載・固
定用スペーサ５９１，５９２，５９３，５９４により支
持台５９０上に支持する。５２１は多層または積層円形
基板１を搭載したロークリエンコーダ付回転駆動モータ
であり、５２２はこの回転駆動モータ５２１を上下方向
に移動させ、停止させて保持する上下方向位置決め用駆
動モータであり、円形基板１を角形基板４のうちの所望
の層の位置に上下方向に位置決めして、基板ｌの光導波
路と基板４の光導波路とを光学的に接続する。

この場合も、低損失な接続を達成するために、これらの
光導波路３１〜３４および５３１Ａ〜５３４Ｎの基板端
面近傍における入出力ボートは、それぞれ、基板１の外
周および貫通孔４１の内周に対してほぼ直角となるよう
にバタン設計しておくのが好適である。第５図のような
構造とすることによって、第３実施例よりも一層高機能
な光切り替え器を実現することができる。しかも、多層
構造または積層構造の円形基板１は別個に精度良（加工
１作製することが可能であるため、位置合わせ精度のむ
ずかしさは上述の実施例とさほど変わらないか、または
基板１の強度が増える分だけ位置合わせは有利となる。

このように、本実施例では、多様な複数の導波路３１〜
３４を形成した複数枚層ＬＡ−ＩＮから成る平面円形基
板１を、大規模な本数の入出力光ファイバに対して高機
能かつ極めて高精度に、しかも低損失に切り替えられる
ロークリ型光切り替え器を組み立て容易に提供すること
ができる。

第６図は、本発明の第５実施例を示す平面図である。こ
こで、６００は、埋め込み型三次元光導波路６４１〜６
５２を存するインタフェース用導波路付きシリコン基板
、６１１，６１２，６１３，６１４はこれまでの実施例
と同様の機能を持ち、光導波路３１〜３４を有す２×２
切替用円形基板、６２１．６２２．６２３．６２４は入
力ファイバ、６３１．６３２．６３３．６３４は出力フ
ァイバである。なお、低損失な接続を達成するためには
これらの光導波路３１〜３４．６４１〜６５２の基板端
面近傍における入出力ボートを基板６００の外周または
貫通孔の内周に対してほぼ直角となるようにバタン設計
しておくものとする。

また、入出力ファイバ６２１〜６２４．６３１〜６３４
は０、２５ｍｍピッチのテープ状多心ファイバで配設す
ることも可能である。

第６図に示すように、基板６００上に光導波路６４１〜
６５２を形成しておき、かつ切替基板６１１゜６１２、
６１３．６１４を回転駆動系により個別独立に切り替え
られる構成とすると、入力ファイバ６２１，６２２゜６
２３、６２４と出力ファイバ６３１，６３２，６３３，
６３４との間で４ｘ４のマトリクス切り替え器を構成で
きる。

すなわち、第６図に示した状態では、入力ファイバ６２
１と出力ファイバ６３３２人力ファイバ６２２と出力フ
ァイバ６３１．入力６２３と出力ファイバ６３２、入力
ファイバ６２４と出力ファイバ６３４が接続状態となっ
ており、切替基板６１１．６１２．６１３．６１４を各
々独立にスルー状態またはクロス状態とすることにより
、４×４のマトリクス切り替え器を構成できる。

もちろん、入出力ファイバ６２１〜６２４，６３１〜６
３４をテープ状多心ファイバとしてもよい。各接続箇所
での損失を極力低（する必要があるときには、各接続端
面に反射防止膜または屈折率調整液をほどこしてもよい
。あるいはまた、円形基板６１２〜６１４．角形基板６
００および光ファイバ６２１〜６２４．６３１〜６３４
等を屈折率調整液中に浸す構造としてもよい。

第７図は、本発明の第６実施例を示す平面図である。こ
こで、７００は、埋め込み型三次元光導波路から成るイ
ンタフェース用導波路付きシリコン基板、７１１．７１
２．７１３．７１４．７１５．７１６．７１７．７１８
．７１９はこれまでの実施例と同一の機能を持つ２×２
切替用円形基板、７２１．７２２．７２３．７２４．７
２５．７２６は入力ファイバ、７３１，７３２，７３３
，７３４，７３５，７３６は出力ファイバである。なお
、入出カフアイバフ２１〜７２６゜７３１〜７３６は、
０．２５ｍｍピッチのテープ状多心ファイバで配設する
ことも可能である。第７図に示すように、基板７００上
に先導波路７４１〜７６４を形成しておき、かつ切替用
円形基板７１１．７１２．７１３．７］４゜７１５、７
１６．７１７．７１８．７１９を回転駆動系により独立
に切り替えられる構成とする。ここで、各円形基板７１
１〜７１９は回転軸２のまわりに回転可能であり、それ
ぞれ、光導波路３１〜３４を有する。以上により、入力
ファイバフ２１，７２２，７２３，７２４，７２５，７
２６と出力ファイバフ３１．７３２．７３３．７３４．
７３５．７３６との間で６×６のマトリクス切り替え器
を構成できる。すなわち、第７図に示した状態では、入
力ファイバフ２１と出力ファイバフ３５．入カフアイバ
フ２２と出力ファイバフ３１．入カフアイバフ２３と出
力ファイハフ３３．入カフアイバフ２４と出力ファイバ
フ３４人カフアイバフ２５と出力ファイバフ３２１人カ
フアイバフ２６と出力ファイバフ３６が接続状態となっ
ており、切替基板７１１．７１２．７１３．７１４．７
１５．７１６．７１７．７１８゜７１９を各々独立にス
ルー状態またはクロス状態とすることにより、６Ｘ６の
マトリクス切り替え器を構成できる。

ここで、入出カフアイバフ２１〜７２６．７３１〜７３
６をテープ状多心ファイバとしてもよい。各接続箇所で
の損失を極力低くする必要があるときには、各接続端面
に反射防止膜または屈折率調整液をほどこしてもよい。

あるいはまた、円形基板７１１〜７１９、角形基板７０
０および光ファイバ７２１〜７２６゜７３１〜７３６等
を屈折率調整液中に浸す構造としてもよい。このように
、２×２円形切替基板を縦横にＮ個ずつ配列する構成と
することにより、（２Ｎ）Ｘ　（２Ｎ）のマトリクス光
切り替え器を実現することができる。

なお、以上では円形基板上に配設する光回路として、光
導波路を例にとって説明してきたが、本発明における円
形基板上の光回路はこの例に限られず、各種の光機能デ
バイス、たとえば方向性結合器、マツハツエンダ干渉計
、１×８分岐回路。

光などを配置した場合にも本発明を有効に適用できる。

円形基板、すなわち第２基板を回転させて光切り替えを
行う回転駆動系としては、慣例の小型電気モータあるい
はマイクロエレクトロニクスの形態のマイクロモ〜りを
用いることができる。

きる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明によれば、導波路型光回路
を有するほぼ真円形の第２基板をインタフェース用第１
基板のほぼ真円形の貫通孔内に回転可能に挿着し、この
第１基板に設けたインタフェース用光導波路を介して上
述の導波路型光回路を人出力ファイバに光学的に接続す
るようにし、しかも、ここで第２基板を適切な角度だけ
回転させてインタフェース用光導波路を介して光回路を
所望の入出力ファイバに光学的に接続するようにしたの
で、可動切替部と人出力ファイバとの光学的位置合わせ
を大幅に向上させることができ、したがって、多様な複
数の導波路型光機能デバイスを形成して搭載した平面円
形基板を、複数の入出力光ファイバに対し、極めて小さ
いクロストークで切り替えることができ、小型、低損失
。

低コストで、長期信頼性に優れ、かつ極めて高機能なロ
ークリ型光切り替え器を提供することがで

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＪおよび（ｂ）は、本発明の第１実施例を示
す、それぞれ、平面図および正面図、第２図（ａ）およ
び（ｂ）は、ロークリ式とスライド式の利点説明用平面
図、 第３図（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２実施例を示
す、それぞれ、平面図および正面図、第４図（ａ）およ
び（ｂ）は、本発明の第３実施例を示す、それぞれ、平
面図および正面図、第５図は、本発明の第４実施例を示
す斜視図、第６図は、本発明の第５実施例を示す平面図
、第７図は、本発明の第６実施例を示す平面図、第８図
は従来の第１の構成例を示す斜視図、第９図は従来の第
２の構成例を示す斜視図、第１Ｏ図（ａ）および（ｂ）
は、それぞれ、従来の第３の構成例を示す平面図および
部分断面図、第１１図（ａ）〜（ｄ）は従来の第４の構
成例を示す図、 第１２図は従来の第５の構成例を示す斜視図、第１３図
は従来の第６の構成例を示す平面図である。 １・・・円形基板、 ２・・・回転軸、 ４・・・インタフェース用導波路付き角形基板、１０・
・・支持台、 ２１・・・ロークリエンコーダ付き回転駆動用モータ、
３１〜３４・・・光導波路、 ５１〜５８・・・入出力ファイバ接続用光導波路、６１
〜６８・・・入出力ファイバ、 ７１〜７８・・・人出力ファイバ搭載用■溝、８１〜８
４・・・固定用ネジ、 ９１〜９４・・・搭載・固定用スペーサ、１０１〜１０
４・・・人出力ファイバ搭載用部材、３０１〜３０４・
・・高精度フラット多心コネクタ、３１１〜３１４・・
・アレイ状テープ心線ファイバ、５１Ａ〜５１Ｈ・・・
光導波路、 ５２Ａ〜５２Ｈ・・・光導波路、 ５３Ａ〜５３Ｈ・・・光導波路、 ５４Ａ〜５４Ｈ・・・光導波路、 ３１１八〜３１１Ｎ、３１２Ａ　　〜３１２Ｎ３１３Ａ
〜３１３Ｎ、３１４Ａ　　〜３１４Ｎ・・・多段テープ
状ファイバ、 ４０１〜４０４・・・高精度多段フラット多心コネクタ
、４２１・・・ロークリエンコーダ付き回転駆動用モー
タ、 ４２２・・・上下方向駆動用モータ、 ５０１〜５０４・・・高精度多段多心コネクタ、５１０
・・・支持台、 ５１１Ａ〜５１１Ｎ、　５１２Ａ〜５１２Ｎ、　５１３
Ａ〜５１３Ｎ・・・多段アレイ状テープ心線ファイバ、
５２１・・・ロークリエンコータ付キ 回転駆動用モータ、 ５２２・・・上下方向駆動用モータ、 ５９１〜５９４・・・搭載・固定用スペーサ、６００・
・・角形基板、 ６１１〜６１４・・・２×２切替用円形基板、６２１〜
６２４・・・入力側光ファイバ、〜６３４・・・出力側
光ファイバ、 ・・・角形基板、 〜７１９・・・２Ｘ２切替用円形基板、〜７２６・・・
入力端光ファイバ、 〜７３６・・・出力側光ファイバ、 〜７６４・・・光導波路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一対以上の入出力ファイバと切り替え接続可能なロ
   ータリ型光切り替え器において、 ほぼ真円形の形状をもつ貫通孔を有し、および前記一対
   以上の入出力ファイバと光学的に接続可能な少なくとも
   ひとつの光導波路を有する第１基板と、 前記貫通孔内に回転可能に配置され、前記少なくともひ
   とつの光導波路と光学的に接続可能な光回路を有し、ほ
   ぼ真円形の形状をもつ第２基板と、 前記第２基板を回転駆動して、前記光回路と前記少なく
   ともひとつの光導波路とを光学的に接続可能な位置に前
   記第２基板を回転させる回転駆動系と を具備したことを特徴とするロータリ型光切り替え器。 ２）前記第１基板には前記光導波路に接続された光コネ
   クタを設け、該光コネクタにより前記入出力ファイバを
   前記光導波路に接続可能としたことを特徴とする請求項
   １に記載のロータリ型光切り替え器。 ３）前記光導波路の前記貫通孔側の入出力用導波路ポー
   トを当該貫通孔の周面に対してほぼ直角に配置し、およ
   び前記光回路の入出力用導波路ポートを前記第２基板の
   外周に対してほぼ直角に配置したことを特徴とする請求
   項１または２に記載のロータリ型光切り替え器。 ４）前記第１基板は前記光導波路を多層の形態で有し、
   その多層のうちのいずれの層の光導波路を前記第２基板
   の前記光回路と対向させるかを制御する制御手段を有す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロ
   ータリ型光切り替え器。 ５）前記第２基板は前記光回路を多層の形態で有し、そ
   の多層のうちのいずれの層の光回路を前記第１基板の前
   記光導波路と対向させるかを制御する制御手段を有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロー
   タリ型光切り替え器。 ６）前記第１基板は複数の貫通孔を有し、該複数の貫通
   孔の各々に前記第２基板を配置したことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載のロータリ型光切り替え器
   。