JPH04212118A - 光ファイバ直接移動型光スイッチ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ直接移動型
光スイッチに関する。近年、信号や情報の伝送に、高速
性と大容量伝送に優れた光ファイバを用いた光伝送が多
く利用されるようになり、光ＬＡＮではＦＤＤＩとして
世界的な規模の規格も提案されている。

【０００２】このように，光ＬＡＮなどの光伝送を実用
化するに当たっては、情報の伝送路である光ファイバの
経路を適宜切り換えることが必要になり、従来、そのた
めに用いる光スイッチが開発されている。

【０００３】図５は光スイッチを伝送路の切り換えに使
用した例を示す概略図であり、図５（Ａ）は、光ＬＡＮ
二重リングと光データステーション間の伝送路の図であ
る。図において、１１はＦＤＤＩ光ＬＡＮ二重リング、
１２は光スイッチ、１３は光データステーション、１〜
８は光スイッチにおける光伝送路の入出力端を示してい
る。

【０００４】そして、図中の実線は、光データステーシ
ョンがリングに接続されている（ＯＮ）リング状態、破
線は光データステーションが二重リングに接続されてい
ない（ＯＦＦ）バイパス状態（ループバック状態）の光
伝送路を示している。

【０００５】なお、上記のバイパス状態は、光データス
テーションが、自己の送信信号を二重リングに送出しな
い光スイッチを通して直接受信し、自己診断を行うため
のものである。

【０００６】図５（Ｂ）は、２×２型光スイッチ素子の
光の経路を示す図であり、図において、Ａ、Ｄは光スイ
ッチの入力端、Ｂ、Ｃは出力端を示している。そして、
図中の実線は、Ａ→Ｃ、Ｄ→Ｂに切り換えられたときの
光の経路を示し、破線はＡ→Ｂ、Ｄ→Ｃに切り換えられ
たときの光の経路を示している。

【０００７】図６は、光の経路を示す図であり、図６（
Ａ）は、図５（Ａ）に示した光ＬＡＮ二重リングと光デ
ータステーション間の伝送路を切り換える場合の光スイ
ッチの光の経路を示している。

【０００８】この図に示した光スイッチにおいては、図
５（Ｂ）に示した２×２型光スイッチが２個使用され、
二重リングの４本の光ファイバの切り換えを行っている
。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示した光スイッチの、リ
ング状態（ＯＮ）における光の経路を示し、図６（Ｃ）
はバイパス状態（ＯＦＦ）における光の経路を示してい
る。

【０００９】

【従来の技術】上で述べた光伝送路の切り換えに用いる
光スイッチとして、従来、可動光ファイバを圧電素子に
よって直接移動して、この可動光ファイバと、併置させ
ている複数の固定光ファイバのうちの１つとを光学的に
結合するようにした光ファイバ直接移動型光スイッチが
公知であった。

【００１０】図７は、従来公知の光ファイバ直接移動型
光スイッチの概念図であり、こゝでは圧電素子によって
駆動される場合を示している。図において、１４、１５
は２本の固定光ファイバ、１６は１本の可動光ファイバ
、１７はバイモルフなどの圧電素子、１８、１９はスト
ッパである。

【００１１】この光ファイバ直接移動型光スイッチにお
いては、隣接して平行に配置された２本の固定光ファイ
バ１４、１５の中心軸上に１本の可動光ファイバ１６を
配設し、この可動光ファイバ１６を、バイモルフなどの
圧電素子１７によって固定光ファイバの配列方向に移動
し、ストッパ１８、１９によって、可動光ファイバ１６
の光軸が請うて光ファイバ１４または１５の光軸と一致
するように、その移動範囲を規定するようになっている
。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図７の概念図に示した
光ファイバ直接移動型光スイッチは、具体的な装置とし
ては、固定光ファイバ１４、１５を支持する固定部と、
可動光ファイバ１６を支持する可動部と、ストッパ１８
、１９を支持するストッパ部が、それぞれ姿勢調整手段
を具えた別個の部材によって支持される構造になってい
る。そのために、全体的な構造が複雑であり、組立時に
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の調整が必要であるため、その作
業が煩瑣で、著しく手間が掛かるという欠点があった。

【００１３】また、組立時に完全に光軸を合わせても、
作動中にその位置に変化を生じ易いため、常時光軸の一
致性を監視し、適宜調整することが必要で、調整する間
、その光スイッチを経由する光伝送が中断する恐れがあ
った。

【００１４】そこで本発明は、このような欠点を除き、
構造が簡単で、組立時の調整が容易で、作動中にその位
置関係に変化を生じない光ファイバ直接移動型光スイッ
チを提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる光ファイ
バ直接移動型光スイッチにおいては、可動光ファイバを
支持する可動部と、固定光ファイバを支持する固定部と
、該可動光ファイバの移動範囲を規定するストッパを支
持する一対のストッパ部を有し、該可動部の固定端と、
該固定部と、該ストッパ部が枠体によって一体化して構
成される。

【００１６】また、可動光ファイバと固定光ファイバが
Ｓｉ単結晶の異方性エッチングによるＶ溝により配列支
持されている構成を採ることもできる。また、可動部の
駆動を、圧電素子または電磁ソレノイドにより行うこと
ができる。

【００１７】また、３本を１組として同一平面上に配列
した２組の光ファイバを、配列方向にその平面内で相対
的に移動することにより、２×２型の切り換えを行うこ
ともできる。

【００１８】さらにまた、可動部の駆動を圧電素子によ
って行うとき、枠体に可動光ファイバを固着する支持部
材を、光ファイバ支持体との距離を少なくとも１３ｍｍ
にして設けることができる。

【００１９】

【作用】本発明においては、可動光ファイバを支持する
可動部の固定端と、固定光ファイバを支持する固定部と
、可動光ファイバの移動範囲を規定するストッパを支持
するストッパ部が、枠体によって一体化して構成されて
いるため、これら三者間の位置合わせが容易で、作動中
に誤差を生じない。

【００２０】また、光ファイバをＳｉ単結晶の異方性エ
ッチングにより形成したＶ溝に配列支持すると、その位
置関係を正確に設定できる。また、可動部の駆動を、分
極反転したバイモルフなどの圧電素子または電磁ソレノ
イドにより行うと、３本の可動光ファイバを再現性よく
移動でき、２×２型の切り換えが可能である。

【００２１】さらにまた、可動光ファイバの引き出し部
分を支持部材によって固定する際、可動光ファイバの支
持体と支持部材との距離を少なくとも１３ｍｍにするこ
とによって、　４００Ｖの印加電圧で安定に可動光ファ
イバを駆動することが可能である。

【００２２】

【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１の実施例 図１は本発明の第１の実施例の斜視図であり、図１（Ａ
）は全体を示す斜視図、図１（Ｂ）はそれに用いる光フ
ァイバ支持体の斜視図である。

【００２３】この実施例において、２１は金属からなる
枠体、２２はこの枠体から延びる可撓性を有する薄板状
部材、２３は薄板状部材２２の拡大端部、２４、２５は
薄板状部材２２の両面に貼りつけられた圧電素子、例え
ば、分極反転され、両面にＮｉなどの電極が設けられた
ＬｉＮｂＯ３　（以下、ＬＮと略称）単結晶からなる、
いわゆるバイモルフ、２６、２９は異方性エッチングに
より、Ｖ溝２７が設けられたＳｉ単結晶からなる光ファ
イバ支持体、２８、３０は光ファイバ支持体２９、２９
のＶ溝２７に、接着剤によって接着固定された光ファイ
バ、３１、３２は枠体２１に設けられたねじ孔、３３、
３４はねじ孔３１、３２にねじ込まれたストッパである
。なお、ＸＹＺ座標は、説明の便宜上書き加えられてい
るものである。

【００２４】このように、この実施例においては、可動
光ファイバ２８を支持する可動部の薄板状部材２２の固
定端と、固定光ファイバ３０を支持する固定部の支持体
２９と、可動光ファイバの移動範囲を規定するストッパ
３３、３４を支持するストッパ部が、枠体２１によって
一体化して構成されているから、構造が単純であるため
組立が容易であり、組立時に光ファイバの位置を正確に
設定しておくと、これらの部材相互間の位置関係が動作
中に変化を生ずることがない。

【００２５】また、この場合に、可動光ファイバを支持
する支持体２６と固定光ファイバを支持する支持部２９
を、異方性エッチングによりＶ溝が設けられたＳｉ単結
晶によって形成し、枠体２１と、この枠体２１から延び
る可撓性を有する薄板状部材２２の光ファイバが固定さ
れる面を、研磨などによって同一平面になるように加工
する。

【００２６】そして、枠体２１の上に固定光ファイバを
支持する支持体２９を接着し、枠体２１から延びる可撓
性を有する薄板状部材２２の上に可動光ファイバを支持
する支持体２６を接着することによって、光ファイバの
配列方向の位置関係を正確に保ち、かつ光ファイバのＺ
軸方向の位置合わせを不要にすることができる。その理
由は、異方性エッチングによって、光ファイバを配列支
持するＶ溝２７の間隔と、Ｚ軸方向の距離を、±２μｍ
以内の精度で形成することができるからである。

【００２７】Ｘ軸方向の位置については、固定光ファイ
バと可動光ファイバとの対向距離は５０μｍ以内であり
、両光ファイバの光軸が一致していれば、その距離の僅
かなばらつきあるいは変動が存在しても光の結合量に大
きな影響を生じないから、残された調節はＹ軸方向だけ
となる。

【００２８】Ｙ軸方向の調節は，枠体２１に設けられた
ねじ孔３１、３２の中にねじ込まれるねじであるストッ
パ３３、３４によって行われる。このストッパ（ねじ）
３３、３４を回転して、その枠体２１の内側への突出量
を調節して、その先端が可撓性を有する薄板状部材２２
の拡大端部２３に当接させることにより、可動光ファイ
バの移動範囲を規制し、その両規制位置において、可動
光ファイバの光軸と、切り換えるべき固定光ファイバの
光軸とが一致するように調節することができる。

【００２９】この実施例においては、可動光ファイバと
固定光ファイバは共に３本１組であって、２×２型光ス
イッチを構成している。 第２の実施例 図２は本発明の第２の実施例の斜視図である。図中、３
５、３６は電磁ソレノイドで、他の符号は、図１におい
て同符号を付して説明したものと同じである。

【００３０】この第２の実施例の光ファイバ直接移動型
光スイッチは、可動光ファイバ２８が電磁ソレノイド３
５、３６によって駆動される点で第１の実施例と異なっ
ている。この実施例においては、駆動源として電磁ソレ
ノイド３５、３６を使用しているので、ソレノイドの設
計定数、駆動電流量を選択することによって広い範囲で
所望の駆動力を容易に得ることができる。

【００３１】 第３の実施例 図３は本発明の第３の実施例の斜視図、図４は図３を補
足する説明図であり、図４（Ａ）には固定距離と圧電素
子の駆動力との関係、図４（Ｂ）は印加電圧と固定距離
の関係をそれぞれ示す。図において、３７は可動光ファ
イバ２８の支持部材であり、他の符号は、図１において
同符号を付して説明したものと同じである。

【００３２】可動光ファイバ２８は、可動部の光ファイ
バ支持体２６に接着支持されている。そして、光ファイ
バ支持体２６から固定距離Ｌの枠体２１に支持部材３７
を設け、この支持部材３７に可動光ファイバ２８を固着
して組立時に可動光ファイバ２８が折損したりすること
を防いでいる。

【００３３】ところで、このように可動光ファイバ２８
の引き出し部分を支持部材３７によって固定すると、圧
電素子２４、２５が撓んで薄板状部材２２がＺ方向に移
動し、それに光ファイバ支持体２６が連動して光スイッ
チの切り換えが行われる際，　薄板状部材２２の撓みに
可動光ファイバ２８の張力が相加される。そのため、例
えばＬＮ単結晶などからなる圧電素子２４、２５の場合
には駆動力が高々数ｇ程度しかないので、可動光ファイ
バ２８を駆動し難くなってくる。

【００３４】すなわち、図４（Ａ）において、横軸に支
持部材３７と光ファイバ支持体２６との固定距離Ｌを取
り、縦軸に圧電素子２４、２５が要する駆動力Ｆを取る
。よく用いられる直径が　１２５μｍφの石英ファイバ
を３本並列に並べ、光スイッチを切り換えるために可動
光ファイバ２８を　０．２ｍｍ移動させる場合を例に採
ると、固定距離Ｌが大きくなるに従って駆動力Ｆが急激
に小さくなり駆動し易くなる。しかし、固定距離Ｌを大
きくすると光スイッチ自体の形状が大きくなるので、で
きるだけ固定距離Ｌは小さい方が好ましい。

【００３５】一方、圧電素子２４、２５は、印加電圧を
高くすればそれだけ大きな駆動力が得られるようになる
。しかし、圧電素子の短絡や劣化などの寿命を考慮する
と、あまり高くすることは好ましくない。

【００３６】図４（Ｂ）において、印加電圧Ｖと固定距
離Ｌの関係から、好ましい印加電圧ＶをＶ＝　４００Ｖ
とすると、固定距離Ｌ＝１３ｍｍとなる。そして、Ｌ＝
１３ｍｍのときに可動光ファイバ２８を駆動するために
要する圧電素子２４、２５の駆動力Ｆは、図４（Ａ）か
らＦ＝　０．３ｇとなる。

【００３７】因みに、印加電圧が、Ｖ＝　４００Ｖのと
き、圧電素子２４、２５の大きさが、３０×５×０．３
（ｍｍ）　の場合の駆動力はＦ＝　５．０ｇ、３０×５
×０．２（ｍｍ）　の場合の駆動力はＦ＝　１．５ｍｇ
であり、十分に可動光ファイバ２８を駆動することが可
能な駆動力を有している。

【００３８】本発明において、外部から付勢して可動光
ファイバを移動しない状態で定常的な光伝送路を形成す
るようにし、自己診断などの比較的短時間の非定常的な
場合のみ、可動光ファイバを外部から付勢して移動する
ように設定すると、常時可動光ファイバを付勢しておく
必要がなくなる。

【００３９】また、可動光ファイバを支持する部材に、
弾性的に、あるいはラッチ機構、永久磁石などを使用し
て、位置的二安定特性を与え、各安定状態で異なる固定
光ファイバと結合させるようにして、可動光ファイバの
付勢を移動する瞬間だけにすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、可動光ファイバを支
持する可動部の固定端と、固定光ファイバを支持する固
定部と、可動光ファイバの移動位置を規定するストッパ
を支持するストッパ部が、枠体によって一体化して構成
されるから、構造が単純であるため、製造時にこれら三
者間の位置合わせを簡単に行うことができ、作動中にそ
の位置関係に誤差を生じることがない。

【００４１】また、可動光ファイバと固定光ファイバを
、Ｓｉ単結晶の異方性エッチングにより形成した複数の
Ｖ溝により配列支持することによって、光ファイバの並
列間隔と高さを正確に維持することができる。

【００４２】また、可動部の移動を、分極反転したバイ
モルフなどの圧電素子または電磁ソレノイドにより行う
ことによって、３本の可動光ファイバを再現性よく移動
でき、２×２型の切り換えを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の第１の実施例の斜視図であり、（
Ａ）は全体を示す斜視図、（Ｂ）はそれに用いる光ファ
イバ支持体の斜視図である。

【図２】　　本発明の第２の実施例の斜視図である。

【図３】　　本発明の第３の実施例の斜視図である。

【図４】　　図３を補足する説明図であり、（Ａ）には
固定距離と圧電素子の駆動力との関係、（Ｂ）は印加電
圧と固定距離の関係をそれぞれ示す。

【図５】　　光スイッチを伝送路の切り換えに使用した
例を示す概念図であり、（Ａ）は光ＬＡＮ二重リングと
光データステーション間の伝送路の図であり、（Ｂ）は
２×２型光スイッチ素子の光の経路を示す図である。

【図６】　　光の経路を示す図であり、（Ａ）は図５（
Ａ）に示した光ＬＡＮ二重リングと光データステーショ
ン間の伝送路を切り換える場合の光スイッチの光の経路
を示し、（Ｂ）は同図（Ａ）に示した光スイッチの、リ
ング状態（ＯＮ）における光の経路を示し、（Ｃ）はバ
イパス状態（ＯＦＦ）における光の経路を示している。

【図７】　　従来公知の光ファイバ直接移動型光スイッ
チの概念図である。

【符号の説明】

２１　　枠体 ２２　　薄板状部材 ２３　　薄板状部材の拡大端部 ２４、２５　　圧電素子 ２６、２９　　Ｓｉ単結晶からなる光ファイバ支持体２
７　　Ｖ溝 ２８、３０　　光ファイバ ３３、３４　　ストッパ ３５、３６　　電磁ソレノイド ３７　　可動光ファイバの支持部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　可動光ファイバ（２８）を支持する可
   動部と、固定光ファイバ（３０）を支持する固定部と、
   該可動光ファイバ（２８）の移動範囲を規定するストッ
   パ（３３）、（３４）を支持する一対のストッパ部を有
   し、前記可動部の固定端と、前記固定部と、前記ストッ
   パ部が枠体（２１）によって一体化して構成されている
   ことを特徴とする光ファイバ直接移動型光スイッチ。
2. 【請求項２】　　前記可動型光ファイバ（２８）と固定
   光ファイバ（３０）が、Ｓｉ単結晶からなる光ファイバ
   支持体（２６）、（２９）の異方性エッチングにより形
   成されたＶ溝（２７）により配列支持されている請求項
   １記載の光ファイバ直接移動型光スイッチ。
3. 【請求項３】　　前記可動部が、圧電素子（２４）、（
   ２５）または電磁ソレノイド（３５）、（３６）によっ
   て駆動される請求項１記載の光ファイバ直接移動型光ス
   イッチ。
4. 【請求項４】　　３本を１組として平行に同一面上に配
   列した２組の光ファイバ（２８）、（３０）を配列方向
   にその平面内で相対的に移動することにより、２×２型
   の切り換えを行う請求項１記載の光ファイバ直接移動型
   光スイッチ。
5. 【請求項５】　　前記枠体（２１）に前記可動光ファイ
   バ（２８）が固着される支持部材（３７）が設けられて
   いる請求項１記載の光ファイバ直接移動型光スイッチ。
6. 【請求項６】　　前記可動部が圧電素子（２４）、（２
   ５）によって駆動され、かつ前記支持部材（３７）と前
   記光ファイバ支持体（２６）の距離が、少なくとも１３
   ｍｍである請求項５記載の光ファイバ直接移動型光スイ
   ッチ。