JPH04255804A - マトリクス光導波路スイッチ - 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、光通信システム等に用
いられるマトリクス光導波路スイッチに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のこの種のマトリクス光導波
路スイッチの一例を示すもので、ここでは「光路切替装
置」（特願昭６２−２０４８４５号）に開示されたもの
を示す。図中、１０は光マトリクスボードであり、複数
、ここでは２つの入力光信号用光導波路１１，１２と、
複数、同じく２つの出力光信号用光導波路１３，１４と
が互いにマトリクス状に交差する如く配置され、また、
各交差部には光導波路をその成形面に対して垂直に切断
する溝（以下、差点溝と称す。）１５，１６，１７，１
８が設けられている。前記入力光信号用光導波路１１，
１２にはそれぞれ入力光ファイバ群２０の光ファイバ２
１，２２が接続され、また、出力光信号用光導波路１３
，１４にはそれぞれ出力光ファイバ群３０の光ファイバ
３１，３２が接続されている。また、前記差点溝１５〜
１８には図示しない液注入・排出機構を介して、光導波
路のコアの屈折率と近似した屈折率を有する液（以下、
屈折率整合液と称す。）４０が注入又は排出される。

【０００３】前記構成において、入力光ファイバ群２０
と出力光ファイバ群３０との間の光路は光マトリクスボ
ード１０の差点溝１５〜１８のうちの屈折率整合液４０
が注入された差点溝と、排出された、いいかえれば周囲
の雰囲気、例えば空気で満たされた差点溝との組合せに
よって決定される。即ち、図２（ａ）　に示すように差
点溝１５，１８に屈折率整合液４０を注入し、また、差
点溝１６を空気層４１とすると、入力光ファイバ群２０
の光ファイバ２１から入射された光信号４２は差点溝１
５を透過し、差点溝１６の側壁面で反射され、さらに差
点溝１８を透過して出力光ファイバ群３０の光ファイバ
３２に導かれる。同様に、図２（ｂ）　に示すように差
点溝１５を空気層４１とし、差点溝１７に屈折率整合液
４０を注入すると、前記光信号４２は差点溝１５の側壁
面で反射され、差点溝１７を透過して出力光ファイバ群
３０の光ファイバ３１に導かれる。

【０００４】このように本マトリクス光導波路スイッチ
によれば、光マトリクスボード１０の任意の差点溝１５
〜１８に対して屈折率整合液４０を注入又は排出するこ
とにより、一の光ファイバからの光信号を任意の光ファ
イバに出力する、いわゆる完全群の光路切替を達成でき
る。

【０００５】ところで、前記マトリクス光導波路スイッ
チでは差点溝内を屈折率整合液で満たすことにより、該
差点溝透過時のフレネル反射損をなくすことができる。 しかしながら、前記差点溝は光導波路のクラッド層が欠
落した構造であるため、その溝幅に比例した光のもれが
生じ、透過損失が生じる。従って、低損失なマトリクス
光導波路スイッチを構成するためにはその溝幅が極力狭
いことが望ましい。

【０００６】ここで、前記マトリクス光導波路スイッチ
をシングルモード光ファイバ（コア径約１０μｍ）を用
いた光通信システムへ適用することを前提として、差点
溝の加工可能な寸法を考えると、溝幅１０μｍ程度、深
さ２０〜３０μｍ程度となる。また、差点溝の長さＬも
光導波路間のピッチに制限され、１００μｍ程度となる
。これらの寸法から差点溝の容積を見積ると、現状の液
注入・排出機構の性能より約３桁以上少ないｐ・ｌ（ピ
コ・リットル）オーダとなる。

【０００７】従って、前記差点溝の微量容積に相当する
液量を計量し、且つ精度良く注入することは現状の液注
入・排出機構ではほぼ不可能であるという問題があった
。また、差点溝内に注入可能な屈折率整合液が微量であ
るため、設定した光路を長期に亘って維持するには屈折
率整合液の蒸発対策や液面のセンシングが必要となると
いう問題があった。

【０００８】図３は従来のこの種のマトリクス光導波路
スイッチの他の例を示すもので、ここでは「Ｂｉｓｔａ
ｂｌｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｕｓｉ
ｎｇ　ｂｕｂｂｌｅｓ」（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｈ
ｏｔｏｎｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ　，ＴｕＤ８，１９９
０，Ｐ７５　）に開示されたものを示す。図中、５０は
光マトリクスボードであり、複数、ここでは２つの入力
光信号用光導波路５１，５２と、複数、同じく２つの出
力光信号用光導波路５３，５４とが互いにマトリクス状
に交差する如く配置され、また、各交差部には光導波路
をその成形面に対して垂直に切断する溝（以下、差点溝
と称す。）５５，５６，５７，５８が設けられている。 前記入力光信号用光導波路５１，５２にはそれぞれ入力
光ファイバ群２０の光ファイバ２１，２２が接続され、
また、出力光信号用光導波路５３，５４にはそれぞれ出
力光ファイバ群３０の光ファイバ３１，３２が接続され
ている。また、前記差点溝５５〜５８には電解質の液体
４３が充填され密閉されているとともに、図示しない電
源装置に接続された電極（図示せず）がそれぞれ装着さ
れている。

【０００９】前記構成において、入力光ファイバ群２０
と出力光ファイバ群３０との間の光路は図２に示した例
と同様、差点溝内に液体があるか又は気体があるかによ
って決定される。即ち、当初、全ての差点溝５５〜５８
には電解質の液体４３が充填されているから、入力光フ
ァイバ群２０の各光ファイバから入射された光信号は全
ての差点溝を直進する。次に、一の差点溝、例えば５６
に装着した電極に通電して該差点溝５６内の液体４３を
電気分解すると、該差点溝５６内に気泡４４が生じる。 この時、入力光ファイバ群２０の光ファイバ２１から入
射された光信号４５は差点溝５５を透過し、差点溝５６
の側壁面で光導波路と気泡との屈折率の差により反射さ
れ、さらに差点溝５８を透過して出力光ファイバ群３０
の光ファイバ３２に導かれる。なお、差点溝５６内の気
泡４４は電気分解の逆を行うことにより、元の液体４３
に戻すことができる。

【００１０】このように本マトリクス光導波路スイッチ
によれば、光マトリクスボード５０の任意の差点溝５５
〜５８に装着した電極に通電し、電解質の液体４３に気
泡４４を発生又は消滅させることにより、一の光ファイ
バからの光信号を任意の光ファイバに出力する、いわゆ
る完全群の光路切替を達成できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記マトリ
クス光導波路スイッチでは差点溝が光信号を反射する状
態、即ち液体４３中に気泡４４が存在する状態を維持す
るためには全ての差点溝もしくは光マトリクスボード５
０全体を密閉構造とする必要があるが、長期間、密閉を
維持することは困難であり、また、密閉不足は気泡４４
の消滅を引起し、反射状態を透過状態に変えてしまうと
いう問題があった。

【００１２】また、差点溝に充填する液体４３としては
電解質であって且つ光導波路のコアの屈折率と近似した
屈折率を備えていることが必要であるが、このような条
件を満たし、しかも長期的に安定した液体を入手するこ
とは困難であるという問題があった。即ち、前記従来例
においては液体４３として水を挙げているが、光マトリ
クスボードの光導波路を石英系のシングルモード用と仮
定すると、石英の屈折率は約１．４６、水の屈折率は約
１．３　であり、大きく異なる。従って、光導波路内を
伝搬する光信号には差点溝を透過する際に屈折率の不一
致に起因するフレネル反射が生じ、この不要な反射光が
差点溝通過時に透過損失を生じさせ、さらには漏話特性
をも劣化させるという問題があった。

【００１３】さらにまた、図２及び図３のマトリクス光
導波路スイッチとも光信号の反射は差点溝の側壁面で行
われることになるが、溝加工時に生じる側壁面の荒れに
よって光の散乱が生じ、反射損失を生じるという問題が
あった。

【００１４】本発明は前記従来の問題点に鑑み、低損失
な光路を長期に亘って安定して設定でき、しかも小形で
且つ経済的なマトリクス光導波路スイッチを提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、複数並設された光導波路を互いにマトリク
ス状に交差する如く配置し、各交差部に光導波路をその
成形面に対して垂直に切断する溝を設けてなる光マトリ
クスボードを備えたマトリクス光導波路スイッチにおい
て、前記各溝内を光導波路のコアの屈折率と近似した屈
折率を有する液体で満たすとともに、前記溝より寸法が
小さいミラーと、該ミラーを任意の溝内に装着し又は任
意の溝内より取出す手段とを備えたマトリクス光導波路
スイッチを提案する。

【００１６】

【作用】本発明によれば、光導波路に入射された光信号
は屈折率整合液のみが満たされた溝を通過し、ミラーが
装着された溝で該ミラーにより反射され、対応する光導
波路に出力される。

【００１７】

【実施例】図１は本発明のマトリクス光導波路スイッチ
の一実施例を示すものである。図中、６０は光マトリク
スボードであり、複数、ここでは２つの入力光信号用光
導波路６１，６２と、複数、同じく２つの出力光信号用
光導波路６３，６４とが互いにマトリクス状に交差する
如く配置され、また、各交差部には光導波路をその成形
面に対して垂直に切断する溝（以下、差点溝と称す。）
６５，６６，６７，６８が設けられている。前記入力光
信号用光導波路６１，６２にはそれぞれ入力光ファイバ
群２０の光ファイバ２１，２２が接続され、また、出力
光信号用光導波路６３，６４にはそれぞれ出力光ファイ
バ群３０の光ファイバ３１，３２が接続されている。ま
た、前記差点溝６５〜６８には光導波路のコアの屈折率
と近似した屈折率を有する液（以下、屈折率整合液と称
す。）７０が満たされている。また、前記差点溝６５〜
６８には後述するロボット機構を介してミラー７１が抜
差自在に装着される。

【００１８】前記構成において、入力光ファイバ群２０
と出力光ファイバ群３０との間の光路は光マトリクスボ
ード６０の差点溝６５〜６８のうち、ミラー７１が装着
された差点溝と、装着されてない、いいかえれば屈折率
整合液７０のみが満たされた差点溝との組合せによって
決定される。即ち、図１（ａ）　に示すように差点溝６
６のみにミラー７１を装着すると、入力光ファイバ群２
０の光ファイバ２１から入射された光信号７２は差点溝
６５を透過し、差点溝６６内に装着されたミラー７１で
反射され、さらに差点溝６８を透過して出力光ファイバ
群３０の光ファイバ３２に導かれる。同様に、図１（ｂ
）　に示すように差点溝６５のみにミラー７１を装着す
ると、前記光信号７２は差点溝６５内に装着されたミラ
ー７１で反射され、差点溝６７を透過して光ファイバ３
１に導かれる。なお、図１（ａ）　において差点溝６７
にもミラー７１を装着すれば、光ファイバ２２からの光
信号を光ファイバ３１に導くことができ、また、図１（
ｂ）　において差点溝６８にもミラー７１を装着すれば
、光ファイバ２２からの光信号を光ファイバ３２に導く
ことができることはいうまでもない。

【００１９】このように本マトリクス光導波路スイッチ
によれば、光マトリクスボード６０の任意の差点溝６５
〜６８にミラー７１を装着し又は取出すことにより、一
の光ファイバからの光信号を任意の光ファイバに出力す
る、いわゆる完全群の光路切替を達成できる。また、本
スイッチでは全ての差点溝に屈折率整合液７０を満たす
ことになるので、光マトリクスボード６０全体を屈折率
整合液７０内に浸しても良く、差点溝内の屈折率整合液
の蒸発に基く設定光路の変化に対する信頼性を高めるこ
ともできる。また、ミラー７１の抜差は屈折率整合液７
０中で行われるため、その潤滑効果により小さな力で抜
差が可能となることも期待できる。また、光信号もミラ
ー７１で反射されるため、該ミラー７１の表面精度を向
上させるのみで極めて容易に反射損失を少なくすること
ができる。

【００２０】図４は前記ミラー７１を光マトリクスボー
ド６０の任意の差点溝に装着し又は取出すロボット機構
の一例を示すもので、ここでは真空吸引によって前記ミ
ラー７１を把持するようになした例を示す。即ち、図中
、８０はロボット機構であり、本体８１と、一対のハン
ド８２，８３と、空気を吸引するための吸引孔８４を複
数個備えた一対の把持部８５，８６とを有する。

【００２１】ここで、ミラー７１を差点溝に装着する際
は、まず、ハンド８２，８３を閉じ、把持部８５，８６
で真空吸引することによりミラー７１を柔軟に且つ強固
に把持する。その後、本体８１を介して図示しない駆動
機構によりロボット機構８０全体を目的とする差点溝、
例えば６７上に移動させ、位置決めした後、ミラー７１
をロボット機構８０とともに屈折率整合液７０が充填さ
れた差点溝６７に対して降下し、挿入する。しかる後、
前記把持部８５，８６による吸引を停止し、ハンド８２
，８３を離すことにより、ミラー７１をそのまま差点溝
６７内に残す。

【００２２】また、同様にミラー７１を差点溝から取出
す際は、ロボット機構８０全体を目的とする差点溝、例
えば６７上に移動させ、位置決めした後、降下させ、ハ
ンド８２，８３を閉じ、把持部８５，８６で真空吸引す
ることによりミラー７１を把持し、しかる後、ロボット
機構８０を持ち上げることによってミラー７１を該差点
溝６７から取出す。

【００２３】なお、ミラー７１を把持する他の方法とし
てはミラー７１に金属を取付け、該金属をロボットの先
端に取付けた電磁石の磁力で吸着する方法等がある。

【００２４】また、前記ミラー７１としては無色透明の
ガラス薄片に誘電体や金属膜を蒸着して反射ミラー面を
形成したものや、無色透明の高分子材料をスピンコート
し、その上に誘電体や金属膜を蒸着して反射ミラー面を
形成し、これを所定の大きさに切断したもの等が考えら
れる。また、反射ミラー面の保護という観点から、該反
射ミラー面を前述したガラス薄片や高分子材料でサンド
イッチして積層構造となしても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
マトリクスボードの任意の溝にミラーを装着し又は取出
すことにより、一の光ファイバからの光信号を任意の光
ファイバに出力する、いわゆる完全群の光路切替を達成
できることはもとより、光信号の反射はミラーで行われ
るため、その反射損失を少なくすることができ、また、
屈折率整合液を溝内より除去する必要がないため、屈折
率整合液の量を従来よりはるかに多くでき、溝内の屈折
率整合液の蒸発に基く設定光路の変化に対する信頼性を
高めることができ、小形で且つ経済的なマトリクス光導
波路スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明のマトリクス光導波路スイッチの一
実施例を示す説明図

【図２】　　従来のマトリクス光導波路スイッチの一例
を示す説明図

【図３】　　従来のマトリクス光導波路スイッチの他の
例を示す説明図

【図４】　　ミラーを差点溝に装着し又は取出すロボッ
ト機構の説明図

【符号の説明】

６０…光マトリクスボード、６１，６２…入力光信号用
光導波路、６３，６４…出力光信号用光導波路、６５，
６６，６７，６８…差点溝、７０…屈折率整合液、７１
…ミラー、８０…ロボット機構、８１…本体、８２，８
３…ハンド、８５，８６…把持部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数並設された光導波路を互いにマト
   リクス状に交差する如く配置し、各交差部に光導波路を
   その成形面に対して垂直に切断する溝を設けてなる光マ
   トリクスボードを備えたマトリクス光導波路スイッチに
   おいて、前記各溝内を光導波路のコアの屈折率と近似し
   た屈折率を有する液体で満たすとともに、前記溝より寸
   法が小さいミラーと、該ミラーを任意の溝内に装着し又
   は任意の溝内より取出す手段とを備えたことを特徴とす
   るマトリクス光導波路スイッチ。