JPH05134195A - マトリクス光スイツチ - Google Patents

マトリクス光スイツチ

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JPH05134195A
JPH05134195A JP32093191A JP32093191A JPH05134195A JP H05134195 A JPH05134195 A JP H05134195A JP 32093191 A JP32093191 A JP 32093191A JP 32093191 A JP32093191 A JP 32093191A JP H05134195 A JPH05134195 A JP H05134195A
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JP
Japan
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substrate
actuator
switch
matrix
optical path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32093191A
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English (en)
Inventor
Tadashi Serikawa
正 芹川
Shigeto Koda
成人 幸田
Seiichi Shirai
誠一 白井
Masamichi Okamura
正通 岡村
Noriyoshi Yamauchi
規義 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 挿入損失が少なく、スイッチ規模が大きく、
且つ小型化、高速化、低消費電力化が達成できるように
したマトクリス光スイッチを提供すること。 【構成】 複数の入力光路2と複数の出力光路3との差
点の各々に可動反射装置7を設け、所定の差点の可動反
射装置7を移動させることにより該差点を通る入力光路
と出力光路を接続するマトリクス光スイッチにおいて、
可動反射装置7を搭載した第1の基板と可動反射装置7
を駆動するためのアクチュエータ8を制御する電子回路
を搭載した第2の基板とを貼り合わせて構成し、アクチ
ュエータ8を第1の基板或は第2の基板に搭載し、又は
第1、第2の基板の貼り合わせで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信網や光交換シス
テム等において、複数の光信号端子間の回線切り替えを
行うマトクリス光スイッチに係り、特に小型、大規模、
且つ低消費電力を図ったマトリクス光スイッチに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】将来、光伝送システムを通信網に導入す
るとき、回線切替を光電/電光変換を通してではなく、
直接的に光スイッチで行うことが望ましい。例えば、発
呼量に応じて多重回線群の網構成を変化させるために
は、100×100端子規模の光スイッチ網が要求され
る。また、将来有望視されている画像情報サービスの構
成手段として、広帯域特性を有する光交換方式が有効で
あるが、この場合、通話路スイッチを始め、装置間の光
インターコネクションのダイナミック化や集線スイッチ
等において、大容量で、且つ低損失、低クロストークの
光スイッチが必要である。
【0003】光スイッチとしては、電気光学効果を用い
たスイッチと、プリズム或はファイバを機械的に移動さ
せるメカニカルスイッチが提案されている。前者は、現
在のところ、LiNb23 や石英の光導波路の屈折率
を電気的に制御して光路を切り換える2入力/2出力ス
イッチ(2×2スイッチ)の開発が最も進んでいる。こ
れらのスイッチを同一基板上にマトクリス形成したマト
リクス光スイッチでは、スイッチ規模が高々8×8スイ
ッチ程度である。一方後者については、光ファイバの移
動やミラー或はプリズムの移動・回転を原理として、1
×2スイッチ或は2×2スイッチが開発されている。
【0004】そこで、これらのスイッチを用いて更に大
規模スイッチ網を構成しようとすると、縦続接続数が増
して挿入損失が増大すると共に、単位スイッチの寸法が
大きいため装置寸法が膨大になる問題がある。従って、
光スイッチ網を効率よく構成するためには、低損失で且
つ大規模なマトリクス光スイッチが必要である。
【0005】従来、マトリクス形のメカニカル光スイッ
チについては、いくつかの提案がある。図3は電子通信
学会論文誌 J64−C巻 12号 819ページに記
載されている10×10の空間光ビーム/ミラー挿入光
路切替え形のマトリクス光スイッチの概略構成図であ
る。
【0006】光学定盤31上に位置合わせされた入力光
ファイバ32から出た光は、レンズ33でコレメートさ
れた光ビーム34となり、入力光路35に導入される。
出力光路36との差点の所定の位置に反射装置(例え
ば、ミラーやプリズム等)37を挿入することにより、
光ビームはそこで反射されて出力光路36に導かれ、レ
ンズ38を通して出力光ファイバ39に集光される。
【0007】この従来例では、入力端と出力端との間で
は、光は一度反射されるだけで、任意の端子間の接続が
可能であり、挿入損失やクロストークがスイッチ規模に
依存しないという優れた性質がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかながら、この従来
技術では、2つの問題がある。第1の問題点は、反射装
置37としてのプリズムが大きく、1差点の占める実効
面積が10mm角程度となることである。第2の問題点
は、そのために、プリズムを駆動するためのアクチュエ
ータが大きくならざるを得ないことと、そのアクチュエ
ータを制御させるための電子回路を別個に筐体40に組
み込まなければならないことである。
【0009】従って、大規模なマトリクス光スイッチと
して、例えば100×100スイッチを実現しようとす
ると、1辺が2m近くにもなり、自由に使える規模を逸
脱した非現実的な値となる。また、プリズムやアクチュ
エータアームの軽量化にも限界があるので、スイッチの
応答速度の高速化、低消費電力化も困難となる。
【0010】本発明の目的は、挿入損失が少ないことは
もちろんのこと、スイッチ規模が大きく、且つ小型化、
高速化、低消費電力化が達成できるようにしたマトクリ
ス光スイッチを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、複
数の入力光路と複数の出力光路とを互いに交差し、該複
数の入力光路と複数の出力光路との差点の各々に可動反
射装置を設け、所定の差点の可動反射装置を入力光路中
に挿入することにより、該差点を通る入力光路を該差点
を通る出力光路に接続するマトリクス光スイッチにおい
て、前記可動反射装置を搭載した第1の基板と、前記可
動反射装置を駆動するためのアクチュエータを制御する
電子回路を搭載した第2の基板とを貼り合わせて成り、
前記アクチュエータを前記第1の基板或は前記第2の基
板に搭載し、又は前記アクチュエータの一部分を前記第
1の基板に搭載して残りの部分を前記第2の基板に搭載
し、前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせるこ
とにより前記アクチュエータを構成した。
【0012】
【作用】本発明では、可動反射装置が第1の基板上に小
さく形成されるようになる。これは、近年開発されたマ
イクロマシーニング技術の利用により実現できる。この
技術では、大きさが数10μmから1mm程度と従来の
ものに比較して著しく小さく、且つ軽量の可動反射装置
が、多数、第1の基板上にマトクリス状に配置できる。
この結果、この可動反射装置を駆動するアクチュエータ
も小さくて済む。従って、アクチュエータも可動反射装
置と同様に、マイクロマシーニング技術によって、第1
の基板或は第2の基板又は第1及び第2の基板の貼り合
わせにより多量にマトリクス状に実現できる。また、ア
クチュエータを駆動する電子回路は従来のLSI技術に
より第2の基板に形成できる。以上から、本発明では、
個別部品をアセンブリした従来のメカニカル光スイッチ
技術の制限を突破し、性能を飛躍的に向上させることが
できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1はその一実施例のマトリクス光スイッチの斜視図、図
2は同マトリクス光スイッチの分解斜視図である。スイ
ッチ用基板1には複数の入力光ガイド溝2(入力光
路)、複数の出力光ガイド溝3(出力光路)が各々形成
され、入力光ファイバ41 〜43 と出力光ファイバ51
〜53 がそれぞれレンズ6を介して光学的に接続されて
いる。そして、入力光ガイド溝2と出力光ガイド溝3の
交差する各差点には、反射装置及びこの反射装置を移動
させるアクチュエータが形成されている。
【0014】ここでは、反射装置として可動ミラー7
が、その可動ミラー7をスイッチ基板1の表面に平行に
移動させる手段としてリニアアクチュエータ8及びセル
回路9が形成されている。可動ミラー7のミラー面は、
入力光ガイド溝2を通って入射した光ビームを出力光ガ
イド溝3の方向に反射させる角度に設定されている。
【0015】一方、リニアアクチュエータ8を制御する
電子回路は、制御回路用基板10に搭載されている。こ
の電子回路は、各差点におけるアクチュエータ8を動作
させるための上記セル回路9の外に、所定の差点を選択
するためのXアドレスデコーダ回路11X、Yアドレス
デコーダ回路11Y、インターフェース回路12等から
構成されている。
【0016】光ビームが直進する場合、可動ミラー7は
入力光ガイド溝2や出力光ガイド溝3から外れた位置に
ある収納溝13に格納されているが、所定の差点を示す
アドレス信号14がインターフェース回路12を通して
与えられると、当該差点のリニアアクチュエータ8が駆
動され、対応する可動ミラー7が入力光ガイド溝2と出
力光ガイド溝3の中に移動・挿入される。この結果、入
射光ビームは当該差点で反射し、光路が偏向される。図
2では、入力光ファイバ41から出た光ビームが差点で
反射して出力光ファイバ52 に接続され、入力光ファイ
バ42 から出た光ビームが差点で反射して出力光ファイ
バ53 に接続される様子を示す。
【0017】マトリクス状に配置された各差点の選択に
は、通常のアドレスデコーダ回路を用いた。アドレス信
号14はXアドレスデコーダ回路11XとYアドレスデ
コーダ回路11Yに分配され、Xアドレス線15XとY
アドレス線15Yの内のそれぞれ1本を活性化し、セル
回路内の選択回路によって所定の差点が選択され、駆動
用のセル回路9によってアクチュエータ8が駆動される
構成とした。
【0018】図1、図2に示した実施例では、スイッチ
用基板1、制御回路用基板10の両者共に、シリコン単
結晶基板を用いた。可動ミラー7やリニアアクチュエー
タ8の形成に必要な深い溝加工や垂直鏡面加工、或は自
由運動が可能な構造の形成には、シリコンの結晶異方性
エッチング、犠牲層エッチング、集束イオンビームエッ
チングを用いて実現することができた。また、選択回路
やアクチュエータ駆動回路等の電子回路は、LSI技術
を用いて、他のシリコン単結晶基板上に形成した。この
ような処理を施したシリコン単結晶基板を貼り合わせ
て、図1のようなマトリクス光スイッチができる。
【0019】上述の可動ミラー7を動かすためのリニア
アクチュエータの動作機構として、静電誘導による駆
動、電磁誘導によるもの、超音波回転モータを用いるも
の、形状記憶合金薄膜からなるカンチレバー、薄膜圧電
バイモルフを用いたカンチレバー等が挙げられる。
【0020】これらの各種のリニアアクチュエータは、
スイッチ用基板1或は制御回路用基板10に独立して作
り込む第1の方法、又はリニアアクチュエータの一部分
をスイッチ用基板1に搭載して残りの部分を制御回路用
基板10に搭載し、両基板1、10を貼り合わせること
によりそのリニアアクチュエータを構成する第2の方法
により製作できる。第1の方法によるか第2の方法によ
るかは、アクチュエータの動作機構として、上記のどれ
を採用するかにより定まる。
【0021】スイッチ用基板1としては、シリコン単結
晶基板が最適である。制御回路用基板10としては、電
子回路が形成できるものでなければならず、シリコン単
結晶基板、若しくはシリコン単結晶膜や多結晶シリコン
膜を形成してある絶縁基板が適する。アクチュエータの
動作機構として超音波回転モータを用いる場合には制御
回路用基板10として、圧電性セラミックス基板を用
い、この基板の上に、シリコン単結晶膜や多結晶シリコ
ン膜で電子回路を形成すれば良い。
【0022】以上の実施例は、可動ミラー7を平行移動
して入出力光路に挿入する方式であるが、可動ミラー7
を回転して入出力光路に挿入することも可能である。ま
た、光ガイド溝、入出力光ファイバ、レンズ等について
も1構成例として取り上げたもので、本発明の必須のも
のではないことは明らかであろう。
【0023】
【発明の効果】以上から本発明によれば、貼り合わせた
第1、第2の基板で構成しているために、微少なピッチ
で多数のアクチュエータや制御回路を一括してマトクリ
ス状に配置でき、従って、大規模なマトリクス光スイッ
チを形成することができる。例えば、差点ピッチ200
μmが可能であり、このときの100×100のマトリ
クス光スイッチの寸法は2cm角となり、従来に比べて
著しく小型化できた。更に、反射装置の微少化・軽量化
に伴い、移動距離やそのための時間が短縮化できるの
で、高速化、低消費電力化が可能となるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例のマトリクス光スイッチの
外観を示す斜視図である。
【図2】 同実施例のマトリクス光スイッチの詳細を示
す分解斜視図である。
【図3】 従来のマトリクス光スイッチの斜視図であ
る。
【符号の説明】
1:スイッチ用基板、2:入力光ガイド溝、3:出力光
ガイド溝、41 〜43:入力光ファイバ、51 〜53
出力光ファイバ、6:レンズ、7:可動ミラー、8:リ
ニアアクチュエータ、9:セル回路、10:制御回路用
基板、11X:Xアドレスデコーダ回路、11Y:Yア
ドレスデコーダ回路、12:インターフェース回路、1
3:収納溝、14:アドレス信号、15X:Xアドレス
線、15Y:Yアドレス線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 正通 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山内 規義 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の入力光路と複数の出力光路とを互
    いに交差し、該複数の入力光路と複数の出力光路との差
    点の各々に可動反射装置を設け、所定の差点の可動反射
    装置を入力光路中に挿入することにより、該差点を通る
    入力光路を該差点を通る出力光路に接続するマトリクス
    光スイッチにおいて、 前記可動反射装置を搭載した第1の基板と、前記可動反
    射装置を駆動するためのアクチュエータを制御する電子
    回路を搭載した第2の基板とを貼り合わせて成り、 前記アクチュエータを前記第1の基板或は前記第2の基
    板に搭載し、又は 前記アクチュエータの一部分を前記第1の基板に搭載し
    て残りの部分を前記第2の基板に搭載し、前記第1の基
    板と前記第2の基板を貼り合わせることにより前記アク
    チュエータを構成したことを特徴とするマトリクス光ス
    イッチ。
  2. 【請求項2】 前記第1の基板と前記第2の基板が、シ
    リコン単結晶基板から成ることを特徴とする請求項1に
    記載のマトリクス光スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記第1の基板がシリコン単結晶基板か
    らなり、前記第2の基板が半導体薄膜を用いて形成した
    電子回路を搭載した絶縁性基板からなることを特徴とす
    る請求項1に記載のマトリクス光スイッチ。
  4. 【請求項4】 前記第1の基板がシリコン単結晶基板か
    らなり、前記第2の基板が半導体薄膜を用いて形成した
    電子回路を搭載した圧電性セラミックス基板からなるこ
    とを特徴とするマトリクス光スイッチ。
JP32093191A 1991-11-08 1991-11-08 マトリクス光スイツチ Withdrawn JPH05134195A (ja)

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JP32093191A JPH05134195A (ja) 1991-11-08 1991-11-08 マトリクス光スイツチ

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JPH05134195A true JPH05134195A (ja) 1993-05-28

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ID=18126883

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JP (1) JPH05134195A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370221B1 (ko) * 2001-01-17 2003-01-30 삼성전자 주식회사 광스위치
US6823099B2 (en) 2001-03-07 2004-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical bench

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370221B1 (ko) * 2001-01-17 2003-01-30 삼성전자 주식회사 광스위치
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990204