JPH04256907A - 光マトリクススイッチ - 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、光通信や光情報処理に
用いられる光マトリクススイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のこの種の光マトリクススイ
ッチの一例、ここではＳｔｅｐｈｅｎ　Ａ．　Ｃａｓｓ
ｉｄｙ（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｎ　Ｓｅｌｅｃ
ｔｅｄ　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ，ｖｏｌ．６，ｐｐ．　１０４４−１０５１　，１
９８８：参照）等により提案されたものを示す。図中、
１，２はシングルモードファイバのクラッドの一部をコ
アから約１μｍの所で光軸と平行に除去し、平坦面３，
４を形成した断面略Ｄの字形のファイバ（以下、Ｄファ
イバと称す。）である。該Ｄファイバ１，２はその平坦
面３，４が互いに対向し且つそれぞれの光軸が所定の角
度で交差する如く配置される。この状態で、Ｄファイバ
１，２をその交差部５において互いに押し付けあうこと
により、そのコア６，７を光結合させて、即ち光方向性
結合器を構成させてＤファイバ１からＤファイバ２へ（
又はＤファイバ２からＤファイバ１へ）光路を切替える
ようになしている。なお、この際、交差部５の平坦面３
，４にマッチングオイルを塗布することにより、結合効
率の向上を図る提案もなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記光
マトリクススイッチでは次に述べるような問題点があっ
た。即ち、Ｄファイバ１，２間で所定の光方向性結合器
を構成させるためにはＤファイバ１，２の交差角を小さ
くして結合長を確保する必要があるが、多数のＤファイ
バを用いて光マトリクススイッチを構成する場合、スイ
ッチ寸法が大きくなるという問題があった。また、光フ
ァイバのクラッドの一部を除去するにはダイシング、マ
イクロラップ等の切断、研磨加工法が用いられるが、い
ずれの加工法もコアのばらつきを補償しながら、かなり
の長さに亘ってクラッドの厚さをコントロールすること
は困難であり、所望の結合効率を安定して得ることが難
しいという問題があった。また、これらの加工法は生産
性が低く、加工に時間がかかり、歩留りも悪い等の点か
らコスト高になるという問題もあった。さらにまた、Ｄ
ファイバ１，２はファイバの厚さが約７０μｍと微小で
あるため、機械的強度も低く、信頼性が低いという問題
があった。

【０００４】本発明は前記従来の問題点に鑑み、小形で
生産性及び信頼性が高く、且つ経済性に優れた光マトリ
クススイッチを提供することを目的とする。

【０００５】

【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、請求項１として、柔軟なクラッドと、該ク
ラッド中に互いに略平行に埋め込まれた複数の柔軟なコ
アとからなる第１の光導波路板と、リジッドで平坦な基
板上に形成されたクラッドと、該クラッド中に互いに略
平行に埋め込まれた複数のコアとからなる第２の光導波
路板とを有し、該第１及び第２の光導波路板のクラッド
の各コアを覆う部分の厚さをその合計が光方向性結合器
における２つのコアの間隔とほぼ等しくなるように設定
し、前記第１及び第２の光導波路板を互いのコアが所定
の角度をなして交差し且つ一定の間隔を隔てて対向する
如く配置し、前記第１の光導波路板のコアと第２の光導
波路板のコアとの任意の交差部において前記第１の光導
波路板を第２の光導波路板へ押し付けるようになした光
マトリクススイッチ、また、請求項２として、第１及び
第２の光導波路板のクラッドの各コアを覆う部分の厚さ
をその合計が交差部を除いて光結合を生じない値に設定
するとともに、第１及び第２の光導波路板を密着させて
配置した請求項１記載の光マトリクススイッチ、また、
請求項３として、交差部において所定の長さだけ互いに
平行となる如く第１及び第２の光導波路板のコアを形成
したことを特徴とする請求項１又は２記載の光マトリク
ススイッチを提案する。

【０００６】

【作用】本発明の請求項１によれば、任意の交差部で第
１の光導波路板を第２の光導波路板へ押し付けると、該
交差部において交差しているコア同士の間に光結合が生
じ、光方向性結合器が構成されるので、光信号を第１の
光導波路板の任意のコアから第２の光導波路板の任意の
コアへ（又は第２の光導波路板の任意のコアから第１の
光導波路板の任意のコアへ）切替えることが可能となる
。

【０００７】また、請求項２によれば、第１の光導波路
板と第２の光導波路板との間に一定の間隔を隔てる必要
がなく、また、第１の光導波路板を一の交差部で第２の
光導波路板へ押し付けた時、その影響が他の交差部に及
ぶことがない。

【０００８】また、請求項３によれば、第１の光導波路
板のコアと第２の光導波路板のコアとの交差角を大きく
してもコア同士間の結合長を長くとることができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の光マトリクススイッチの第１
の実施例を示すもので、図中、１０は第１の光導波路板
、２０は第２の光導波路板である。

【００１０】第１の光導波路板１０は柔軟な高分子材料
からなるクラッド１１中に柔軟な高分子材料からなる複
数、ここでは２つのコア１２，１３を互いに略平行に埋
め込んでなっている。また、第２の光導波路板２０はリ
ジッドで平坦な基板２１上にクラッド２２を形成し、該
クラッド２２中に複数、ここでは３つのコア２３，２４
，２５を互いに略平行に埋め込んでなっている。

【００１１】前記第１及び第２の光導波路板１０及び２
０は額縁状又は格子状のスペーサ等（図示せず）を介し
て、そのコア１２，１３及びコア２３，２４，２５が所
定の角度、ここではθをなして交差し且つ図３に示すよ
うに互いに間隔Ｄだけ離して配置される。この際、コア
１２，１３とコア２３，２４，２５との間には交差部３
１，３２，３３，３４，３５，３６が形成される。また
、ここで前記クラッド１１のコア１２，１３を覆う部分
の厚さｄ１　とクラッド２２のコア２３，２４，２５を
覆う部分の厚さｄ２　との合計（ｄ１　＋ｄ２　）は、
光方向性結合器における２本のコアの間隔とほぼ等しい
値（μｍオ−ダ）に設定される。

【００１２】このような構成からなる光マトリクススイ
ッチにおける光路切替は、後述するような押し付け機構
を用いて、第１の光導波路板１０を任意の交差部で第２
の光導波路板２０に押し付けることにより行われる。例
えば、第１の光導波路板１０を交差部３１で第２の光導
波路板２０に押し付けると、コア１２とコア２３との間
で光結合が生じ、光方向性結合器が構成される。また、
この際、押し付け機構の押さえ部の形状や押し付け力を
最適化することにより、光方向性結合器の結合効率を制
御することができ、光信号を完全にコア１２からコア２
３へ（又はコア２３からコア１２へ）切替えることがで
きる。

【００１３】図４は本発明の光マトリクススイッチの第
２の実施例を示すもので、図中、４０は第１の光導波路
板、５０は第２の光導波路板である。

【００１４】第１の光導波路板４０は柔軟な高分子材料
からなるクラッド４１中に柔軟な高分子材料からなる複
数、ここでは２つのコア４２，４３を互いに略平行に埋
め込んでなっている。また、第２の光導波路板５０はリ
ジッドで平坦な基板５１上にクラッド５２を形成し、該
クラッド５２中に複数、ここでは３つのコア５３，５４
，５５を互いに略平行に埋め込んでなっている。

【００１５】前記第１及び第２の光導波路板４０及び５
０はそのコア４２，４３及びコア５３，５４，５５が所
定の角度、ここではθをなして交差し且つ図５に示すよ
うに互いに密着して配置される。この際、コア４２，４
３とコア５３，５４，５５との間には交差部６１，６２
，６３，６４，６５，６６が形成される。また、ここで
前記クラッド４１のコア４２，４３を覆う部分の厚さと
クラッド５２のコア５３，５４，５５を覆う部分の厚さ
との合計は光結合を生じない値に設定される。また、前
記交差部６１〜６６に対応するクラッド４１及び５２に
は略円形の凹部４４及び５６がそれぞれ形成され、該凹
部４４におけるクラッド４１のコア４２，４３を覆う部
分の厚さｄ１　と、凹部５６におけるクラッド５２のコ
ア５３，５４，５５を覆う部分の厚さｄ２　との合計（
ｄ１　＋ｄ２　）は第１の実施例と同様、光方向性結合
器における２本のコアの間隔とほぼ等しい値（μｍオ−
ダ）に設定される。

【００１６】このような構成からなる光マトリクススイ
ッチにおける光路切替は、第１の実施例と同様に押し付
け機構を用いて、第１の光導波路板４０を任意の交差部
で第２の光導波路板５０に押し付けることにより行われ
る。例えば、第１の光導波路板４０を交差部６１で第２
の光導波路板５０に押し付けると、コア４２とコア５３
との間で光結合が生じ、光方向性結合器が構成される。 また、この際、押し付け機構の押さえ部の形状や押し付
け力を最適化することにより、光方向性結合器の結合効
率を制御することができ、光信号を完全にコア４２から
コア５３へ（又はコア５３からコア４２へ）切替えるこ
とができる点も第１の実施例と同様である。

【００１７】本実施例によれば、第１の光導波路板と第
２の光導波路板との間の間隔を保持するためのスペーサ
等が不要となり、また、第１の光導波路板を一の交差部
で第２の光導波路板へ押し付けた時、その影響が他の交
差部に及ぶことがない。

【００１８】図６は本発明の光マトリクススイッチの第
３の実施例を示すもので、図中、７１は図示しない第１
の光導波路板のコア、７２は同じく図示しない第２の光
導波路板のコアである。該コア７１及び７２はその交差
部７３において所定の長さ、ここではＰだけ互いに平行
となる如く曲り光導波路構造で形成されている。この実
施例によれば、第１の光導波路板のコアと第２の光導波
路板のコアとの交差角を直線光導波路構造の場合に比べ
て大きくしても、コア同士間の結合長を長くとることが
できるため、光マトリクススイッチ全体の寸法を小さく
することができる。

【００１９】これまで説明した実施例中の光導波路板は
量産化に適したプロセス技術で形成することができる。 また、各光導波路板の表面にクラッドと同じ屈折率のマ
ッチングオイルを予め塗布しておくことにより、光結合
の効率を改善することができる。また、必要に応じて適
宜、光導波路板へ補強部材を付加しても良い。また、こ
れまでは２×３の光マトリクススイッチを対象に説明し
たが、１×１を初めとする任意の規模の光マトリクスス
イッチを実現可能であることは言うまでもない。

【００２０】図７は光導波路板の押し付け機構の一例を
示すもので、同図（ａ）　はその機能ブロック図、同図
（ｂ）　は押さえ部の側面図である。本押し付け機構は
第１の光導波路板を押し付ける押さえ部８１と、該押さ
え部８１を動かす駆動部８２と、押さえ部８１を保持し
て所定の押圧力を保証する保持部８３と、目的とする交
差部へ駆動部８２等を位置決めして動作させる制御部８
４とから構成される。押さえ部８１は光マトリクススイ
ッチの行又は列毎に少なくとも１つ設けられ、その形状
は例えば、図７（ｂ）　に示すように交差部において第
１及び第２の光導波路板のコアを密着させるための平坦
部８１ａを備え、また、柔軟な第１の光導波路板に損傷
を与えないためのＲが付いたエッジ８１ｂを備えている
。

【００２１】前記押し付け機構の動作は、光結合させよ
うとする交差部を指定すると、制御部８４の指令により
駆動部８２が前記交差部にある保持部８３及び押さえ部
８１にアクセスし、押さえ部８１で第１の光導波路板を
押さえ付けた後、ラッチ機能を有する保持部８３でその
状態を保持させる。また、光結合を解除させる場合には
、同様にして駆動部８２で保持部８３の状態を解除し、
第１の光導波路板より押さえ部８１を除去する。

【００２２】なお、押さえ部８１，駆動部８２及び保持
部８３を一体化しても良く、また、押圧力を制御するた
めに押圧力検出部等を付加しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、柔軟なクラッドと、該クラッド中に互いに略平
行に埋め込まれた複数の柔軟なコアとからなる第１の光
導波路板と、リジッドで平坦な基板上に形成されたクラ
ッドと、該クラッド中に互いに略平行に埋め込まれた複
数のコアとからなる第２の光導波路板とを用いて光路切
替を行うようになしたため、従来のＤファイバを用いた
ものに比べて安定した光結合を得ることができ、また、
光導波路板は周知のプロセス技術により製造可能である
ため、生産性が高く且つ歩留りも良く、従って、信頼性
が高く、経済性に優れた光マトリクススイッチを実現で
きる。

【００２４】また、本発明の請求項２によれば、第１の
光導波路板と第２の光導波路板との間に一定の間隔を保
持するためのスペーサ等が不要となり、従って、より簡
単な構成とすることができ、また、第１の光導波路板を
一の交差部で第２の光導波路板へ押し付けた時、その影
響が他の交差部に及ぶことがなく、より動作を確実とす
ることができる。

【００２５】また、本発明の請求項３によれば、第１の
光導波路板のコアと第２の光導波路板のコアとの交差角
を大きくしてもコア同士間の結合長を長くとることがで
き、光マトリクススイッチ全体の寸法を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の光マトリクススイッチの第１の実
施例を示す平面図

【図２】　　従来の光マトリクススイッチの一例を示す
構成図

【図３】　　図１に示す光マトリクススイッチの正面図

【図４】　　本発明の光マトリクススイッチの第２の実
施例を示す平面図

【図５】　　図４のＡ−Ａ線矢視方向の断面図

【図６】
　　本発明の光マトリクススイッチの第３の実施例を示
す説明図

【図７】　　光導波路板の押し付け機構の一例を示す説
明図

【符号の説明】

１０，４０…第１の光導波路板、２０，５０…第２の光
導波路板、１１，２２，４１，５２…クラッド、２１，
５１…基板、１２，１３，２３，２４，２５，４２，４
３，５３，５４，５５，７１，７２…コア、３１，３２
，３３，３４，３５，３６，６１，６２，６３，６４，
６５，６６，７３…交差部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　柔軟なクラッドと、該クラッド中に互
   いに略平行に埋め込まれた複数の柔軟なコアとからなる
   第１の光導波路板と、リジッドで平坦な基板上に形成さ
   れたクラッドと、該クラッド中に互いに略平行に埋め込
   まれた複数のコアとからなる第２の光導波路板とを有し
   、該第１及び第２の光導波路板のクラッドの各コアを覆
   う部分の厚さをその合計が光方向性結合器における２つ
   のコアの間隔とほぼ等しくなるように設定し、前記第１
   及び第２の光導波路板を互いのコアが所定の角度をなし
   て交差し且つ一定の間隔を隔てて対向する如く配置し、
   前記第１の光導波路板のコアと第２の光導波路板のコア
   との任意の交差部において前記第１の光導波路板を第２
   の光導波路板へ押し付けるようになしたことを特徴とす
   る光マトリクススイッチ。
2. 【請求項２】　　第１及び第２の光導波路板のクラッド
   の各コアを覆う部分の厚さをその合計が交差部を除いて
   光結合を生じない値に設定するとともに、第１及び第２
   の光導波路板を密着させて配置したことを特徴とする請
   求項１記載の光マトリクススイッチ。
3. 【請求項３】　　交差部において所定の長さだけ互いに
   平行となる如く第１及び第２の光導波路板のコアを形成
   したことを特徴とする請求項１又は２記載の光マトリク
   ススイッチ。