JPH06148466A - 光ファイバ調芯用センサおよび光スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度で、かつ、簡単な構成による光ファイ
バ用調芯センサを提供する。 【構成】 ｎ側光ファイバ５は、内側からコア５１、ク
ラッド５２、金属外周部５３により形成されている。ｎ
側光ファイバ５に対向する位置に、このクラッド半径の
略１／２のクラッド半径を持つマスター側光ファイバ１
０がある。マスター側光ファイバ１０を中心にして外周
には、これと同一の半径を有する６本のセンシング用光
ファイバ１１〜１６が、それぞれ接するように束ねら
れ、光ファイバ束１を構成している。この光ファイバ束
１は駆動機構（図示せず）により、ｎ側光ファイバ５の
アレイを形成している平面に沿って平行移動する。ま
た、６本のセンシング用光ファイバ１１〜１６の他端に
はそれぞれ、光方向性結合器２を介してセンシング光源
３と光検出器４とが光学的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光スイッチ装置の調芯セ
ンサおよびこの調芯センサを用いた光スイッチ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】１本の光ファイバ（マスター側光ファイ
バ）とｎ本の光ファイバ（ｎ側光ファイバ）を端面同志
で対向させ、マスター側光ファイバを移動させることに
より光結合対象のｎ側光ファイバを切り換えるものとし
て、１：ｎ光スイッチ装置がある。この種の従来装置で
は、機械的接触を伴なう光切換えがされていた。例え
ば、マスター側光ファイバをフェルールに挿入し、これ
を割りスリーブに挿入する。ここで、割りスリーブには
ｎ側光ファイバが各スリーブごとにセットされており、
挿入対象を変えることで光切換が可能になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような物
理的接触を伴なうものでは、当然に摩耗によるフェルー
ルの外形変化が生じ、位置合せ精度が使用と共に低下す
る。特に、シングルモード光ファイバ同士の光結合で
は、コア径は１０μｍ程度であるため、例えば１μｍ程
度の軸ずれがあると、一般に０．３〜０．５ｄＢ程度の
光結合損失が生じることになる。また、長期間の使用に
おいては、磨耗によって削られたカスが光結合に大きな
損失を与える。

【０００４】そこで、当然に非接触方式の光スイッチ装
置およびその調芯方法が望まれることになるが、非接触
では光軸合せが極めて困難である。ちなみに、ｎ側光フ
ァイバをシリコン基板などのＶ溝に固定しても、その位
置精度を１μｍ以下にすることは現実的でない。また、
マスター側光ファイバの移動量コントロールも、調芯を
含むフィードバック制御を行うことなしでは、１μｍ以
下の精度で行なうことは極めて困難である。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、非接触方式の光スイッチ装置において、精度
良く調芯するための光ファイバ調芯用センサを提供し、
さらに、この光ファイバ調芯用センサを用いた光スイッ
チ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め、本発明は、結合端面におけるｎ側光ファイバのクラ
ッド部分とさらにその外周部分との反射率の差異を利用
して、少なくとも３点以上の異なる地点における反射光
量の違いを検出する光ファイバ調芯用センサであって、
結合端面でｎ側光ファイバと対向することにより光結合
を行う光信号用のマスター側光ファイバと、マスター側
光ファイバを中心として１つに束ねられ、結合端面でｎ
側光ファイバの端面に対してセンシング光の照射とその
反射光であるモニタ光の受光とを行う少なくとも３本以
上のセンシング用光ファイバと、各々のセンシング用光
ファイバの他端に接続された光分岐路と、光分岐路の一
方に接続され、センシング用光ファイバにセンシング光
を入射するセンシング光源と、光分岐路の他方に接続さ
れ、センシング用光ファイバからｎ側光ファイバに照射
された後に反射され、センシング用光ファイバを経由し
て戻ってくるモニタ光を検出するモニタ光検出手段とを
備え、マスター側光ファイバは、ｎ側光ファイバのクラ
ッド半径より小さい半径を有し、かつ、マスター側光フ
ァイバの光軸はｎ側光ファイバの光軸と略平行であり、
センシング用光ファイバは、各々が等間隔に、かつ、マ
スター側光ファイバの光軸と略平行に配置され、マスタ
ー側光ファイバのコア中心とセンシング用光ファイバの
コア中心との距離は、ｎ側光ファイバのクラッド半径と
略同一であることを特徴とする。そして、マスター側光
ファイバの半径とセンシング用光ファイバの半径とは、
ｎ側光ファイバのクラッド半径の略１／２であり、マス
ター側光ファイバを中心として６本のセンシング用光フ
ァイバが互いに接して束ねられていることを特徴として
も良い。さらに、センシング用光ファイバとマスター側
光ファイバとは同一の光ファイバであるとしても良い。
また、センシング用光ファイバのコアはマスター側光フ
ァイバのコアよりも大きいことを特徴としても良い。

【０００７】さらに、モニタ光検出手段による検出光量
にもとづき、マスター側光ファイバの中心位置とこれに
光結合すべき光ファイバの中心位置との間の偏位方向を
算出する演算手段とをさらに備えることを特徴としても
良い。

【０００８】さらにまた、上述の光ファイバ調芯用セン
サと、マスター側光ファイバを有するマスター側コネク
タまたはｎ側光ファイバを有するｎ側光コネクタを結合
端面に沿って平行移動させる粗動および微動手段と、マ
スター側光ファイバの中心位置とこれに光結合すべきｎ
側光ファイバの中心位置との間の偏位方向を算出する演
算手段と、予め定められたデータに基づいて光結合すべ
きｎ側光ファイバの中心位置とマスター側光ファイバの
中心位置とをほぼ一致させるように粗動手段を制御し、
さらに、演算手段で求めた偏位方向に基づいて光結合す
べきｎ側光ファイバの中心位置とマスター側光ファイバ
の中心位置とを一致させるように微動手段を制御する制
御手段とを備えた光スイッチ装置を構成しても良い。

【０００９】

【作用】本発明により、クラッドのさらに外側に高反射
率層または低反射率層を有するｎ側光ファイバの結合端
面の微小部分にセンシング光を照射し、その反射光をモ
ニタすることで、その微小部分に含まれるクラッド部分
とその外側の層の部分との割合を反射率の差異より求め
ることができる。この測定を１側光ファイバ（マスター
側光ファイバ）に隣接する少なくとも３か所から行うこ
とにより、光結合を行う目的のｎ側光ファイバに対する
相対的な位置を求めることができる。

【００１０】特に、マスター側光ファイバのコア中心と
センシング用光ファイバのコア中心との距離はｎ側光フ
ァイバのクラッド半径と略同一であるので、マスター側
光ファイバとｎ側光ファイバとの光軸が一致している時
に、全箇所の微小部分に含まれるクラッド部分とその外
側の層の部分との割合が約同程度ずつとなる。このた
め、光軸が不一致の時には簡単にずれの方向が判断でき
る。すなわち、ｎ側光ファイバのクラッド半径の約１／
２の半径を有する光ファイバを用いて、マスター側光フ
ァイバとセンシング用光ファイバとを形成すれば、容易
にこれが実現できる。

【００１１】また、マスター側光ファイバとセンシング
用光ファイバとが同じ半径を有する光ファイバであるな
らば、マスター側光ファイバを中心にして、これと接す
るように６本のセンシング用光ファイバを配置するなら
ば、簡単に６本のセンシング用光ファイバを等間隔で配
置することができる。

【００１２】さらに、上述した作用を有するセンサを用
いて光スイッチ装置を構成するならば、非接触方式の光
スイッチ装置において、光軸合せ（調芯）ができていな
い場合、光軸からのずれが１μｍ以下であっても、偏位
の方向を判別することができる。そして、この偏位方向
に対してフィードバック制御を行なって微動手段を用い
て微動させることで、非接触方式では光軸合せが極めて
困難であるとされていた調芯を容易に行うことができ
る。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の実施例を示し、これを説明す
る。

【００１４】１：ｎの光スイッチにおいて、複数本のｎ
側光ファイバ５は、光軸をそれぞれ平行にして、かつ、
それらの端面を略同一平面である結合端面に揃えてアレ
イを形成している。ｎ側光ファイバ５の個々は、内側か
らコア５１、クラッド５２、金属外周部５３により形成
されている。そして、ｎ側光ファイバ５のクラッド半径
の略１／２のクラッド半径を持つマスター側光ファイバ
１０が、ｎ側光ファイバ５に対向する位置にある。

【００１５】また、マスター側光ファイバ１０を中心に
してこの外周には、マスター側光ファイバ１０と同一の
半径を有する６本のセンシング用光ファイバ１１〜１６
が、それぞれ接するように束ねられ、光ファイバ束１を
構成している。マスター側光ファイバ１０および６本の
センシング用光ファイバ１１〜１６は、光軸がそれぞれ
平行で、かつ、それらの端面は同一平面である結合端面
に揃っている。そして、この光ファイバ束１は駆動機構
（図示せず）により、ｎ側光ファイバ５のアレイを形成
している平面に沿って平行移動するようになっている。

【００１６】また、６本のセンシング用光ファイバ１１
〜１６には、それぞれに光方向性結合器２を介して、発
光器３と受光器４とが光学的に接続されている。図１に
は、センシング用光ファイバ１１に接続されている１組
の光方向性結合器２、センシング光源３、光検出器４の
みを示したが、実際にはこれらは全て６組ずつ存在し、
それぞれのセンシング用光ファイバ１１〜１６に接続さ
れている。

【００１７】図２（ａ）に１側光ファイバである光ファ
イバ束１の断面図を、図２（ｂ）にｎ側光ファイバ５の
断面図を示し、各光ファイバの構成をより詳しく説明す
る。

【００１８】図２（ａ）に示されるように光ファイバ束
１は、直径６２．５μｍ（コア径１０μｍ）の光ファイ
バ７本をその内の１本を中心にして円形状に１つに束ね
ることにより形成されている。中心の１本がｎ側光ファ
イバと光結合を行う通信用のマスター側光ファイバ１０
であり、このマスター側光ファイバ１０の周囲の光ファ
イバ６本が、調芯判定の元となるセンシング光の照射と
その反射光を受光するためのセンシング用光ファイバ１
１〜１６である。

【００１９】また、図２（ｂ）に示されるようにｎ側光
ファイバ５は、直径１０μｍのコア５１と直径１２５μ
ｍクラッド５２、さらに、クラッド５２を覆って厚さ１
０μｍのＡｌ膜５３が形成されている。そして、これら
の端面は研磨され、一平面になっている。このとき、ク
ラッド５２とＡｌ膜５３との境界は一様であることが必
要である。

【００２０】別に用意した光ファイバより、このｎ側光
ファイバ５の端面に光を照射すると、その端面の構成に
よって反射率が異なるため、照射位置の違いにより反射
光量も異なる。具体的に述べれば、その反射光量はクラ
ッド５２に比べてＡｌ膜５３の方が大きい。ここでは、
ｎ側光ファイバ５の実際の位置と設計位置との誤差は数
μｍ以内であることを前提として、センシング用光ファ
イバ１１〜１６を用いて、クラッド５２、Ａｌ膜５３の
反射率の差による反射光量の差異を測定することによ
り、ｎ側光ファイバ５に対するマスター側光ファイバ１
０の相対的な位置を特定する。

【００２１】以下、上述した調芯用センサの動作の説明
をする。目的のｎ側光ファイバ５とマスター側光ファイ
バ１０とを光結合させるように、予め決められている設
計位置に駆動機構により光ファイバ束１を移動させる。

【００２２】次に、光方向性結合器２を介して、６本の
センシング用光ファイバ１１〜１６にそれぞれ接続され
ている発光器３により、ｎ側光ファイバ５に向けてセン
シング光を照射する。そして、ｎ側光ファイバ５の端面
で反射したこのセンシング光の反射光を、それぞれセン
シング用光ファイバ１１〜１６で受光し、光方向性結合
器２を介して、反射光量をそれぞれの受光器４により測
定する。この照射・受光は、相互の各センシング用光フ
ァイバからの光り漏れの影響を除去するために時分割に
より、順番に照射することが望ましい。

【００２３】この時、ｎ側光ファイバ５のコア５１の位
置とマスター側光ファイバ１０のコアの位置とが一致し
ていれば、すなわち、ｎ側光ファイバ５の光軸とマスタ
ー側光ファイバ１０の光軸とが一致していれば、各セン
シング用光ファイバ１１〜１６により受光した反射光量
は全て等しくなる。なぜならば図３に示すように、ｎ側
光ファイバ５の光軸とマスター側光ファイバ１０の光軸
とが一致している時は、全てのセンシング用光ファイバ
１１〜１６のコアが、ちょうどｎ側光ファイバのクラッ
ド５２とＡｌ膜５３の境界部分に位置するからである。

【００２４】反対に、反射光量が全て等しくないとき、
例えば、図２（ａ）に示される各センシング用光ファイ
バ１１〜１６の配置において、センシング用光ファイバ
１１の反射光量がセンシング用光ファイバ１４の反射光
量よりも大きいときは、マスター側光ファイバ１０はｎ
側光ファイバ５よりも紙面上方に位置していることにな
る。

【００２５】これを説明すると以下のようになる。マス
ター側光ファイバ１０がｎ側光ファイバ５よりも紙面上
方に位置していると、センシング用光ファイバ１１のコ
アからのセンシング光はｎ側光ファイバ５のクラッド５
２よりもＡｌ膜５３への照射量の方が多くなり、すなわ
ち、反射光量が多くなる。そして、その反対側では、セ
ンシング用光ファイバ１４のコアからのセンシング光の
照射量はクラッド５２の方がＡｌ膜５３よりも多くなる
位置であり、光はクラッドに入射して反射光量が少なく
なる。

【００２６】左右方向についても同様のことがいえる。
そして、これらを解析することで、ｎ側光ファイバ５に
対するマスター側光ファイバ１０の偏位の方向を特定す
ることができる。また、さらにより詳しく解析すること
で、ｎ側光ファイバ５に対するマスター側光ファイバ１
０の相対的な位置、すなわち、調芯位置のずれ（偏差）
をも算出することも可能である。

【００２７】そして、偏差の方向とは逆方向に移動させ
ることにより調芯を行う。言い換えれば、各センシング
用光ファイバ１１〜１６の反射光量を全て等しくなるよ
うに、光ファイバ束１を駆動機構により上下左右に結合
端面と平行に移動させて制御することで調芯を行うこと
ができる。

【００２８】本発明の光ファイバ調芯用センサは前述の
実施例に限らず様々な変形が可能である。実施例ではマ
スター側光ファイバ１０の周囲に同径の６本のセンシン
グ用光ファイバを配したが、３本以上であるならば何本
でも良い。例えば、等間隔に４本でも良く（図４
（ａ））、さらに、マスター側光ファイバ１０よりも細
いセンシング用光ファイバを多数本用いて、マスター側
光ファイバ１０の外周を覆うように配設しても良い（図
４（ｂ））。

【００２９】しかしながら、マスター側光ファイバ１０
と同じ外径を有する光ファイバを６本用いて実施例のよ
うに束にすれば、簡単に正確な間隔を保つことができ、
作製の上で容易である。この時、外周に配置する６本の
光ファイバのコアを中心にあるマスター側光ファイバ１
０のコアよりも大きくするならば、発光・受光面積を広
くすることができる。また、マスター側光ファイバ１０
とセンシング用光ファイバ１１〜１６とを同じ光ファイ
バにより形成するならば、安価にかつ正確に、しかも容
易に形成することができる。

【００３０】また、実施例では６本のセンシング用光フ
ァイバを全て使用したが、構成はそのままで、周囲の光
ファイバの６本のうち１本おきに３本をセンシング用光
ファイバとして使用するようにしても良い。

【００３１】さらに、実施例では、マスター側光ファイ
バ１０および６本のセンシング用光ファイバ１１〜１６
の端面は同一平面である結合端面に揃っているとした
が、マスター側光ファイバ１０は反射防止のため斜めに
端面を研磨したものを使用しても良い。

【００３２】ｎ側光ファイバ５のクラッド５２を覆う膜
は、Ａｌ膜に限らず、他の金属膜でも良いし、さらに、
金属膜に限らなくても良い。さらにまた、反射率が高い
ものとしないで反対に反射率が低いもの、例えば、黒い
ゴムのようなものでクラッド５２を覆ってセンシング光
を反射させないようにしても良い。また、このクラッド
５２を覆う膜は、クラッド５２との境界が一様であり、
約５μｍ以上の膜厚があれば外側は凹凸があっても良
い。また、センシング光源と光検出器とは全てのセンシ
ング用光ファイバの一つ一つに接続せずに、光スイッチ
を用いて切り替えるようにしても良い。さらにまた、セ
ンシング光を全て同時に出射するような場合には、１つ
のセンシング光源から全てのセンシング用光ファイバに
センシング光を供給するようにしても良い。

【００３３】以下、上述した光ファイバ調芯用センサを
用いた光スイッチ装置の実施例について説明する。図５
は実施例に係る光スイッチ装置の全体構成図である。後
に詳述するチューブ型圧電素子からなる微動チューブ１
００はアーム８０を介して、Ｘ軸粗動ステージ８Ｘに固
定され、Ｘ軸粗動ステージ８ＸはＹ軸粗動ステージ８Ｙ
に取り付けられる。さらに、Ｙ軸粗動ステージ８Ｙは固
定ステージ７に取り付けられる。

【００３４】ここで、微動チューブ１００は、Ｄ／Ａ変
換装置１０２と圧電素子駆動回路１０１とを介して、Ｃ
ＰＵ６の指令により平行移動する微動手段を構成してい
る。同様に、Ｘ軸粗動ステージ８ＸおよびＹ軸粗動ステ
ージ８Ｙも、コントローラ８２とＸＹステージ駆動回路
８１を介して、ＣＰＵ６の指令により平行移動する粗動
手段を構成している。そして、マスター側光ファイバ１
０を中央に有する光ファイバ束（マスター側光コネク
タ）１は、微動チューブ１００の中央部に固定されてお
り、微動チューブ１００のＸ、Ｙ軸方向の微動に従って
微小移動する。

【００３５】マスター側光コネクタ１は、上述した光フ
ァイバ調芯用センサの実施例と同様に、直径６２．５μ
ｍ（コア径１０μｍ）の光ファイバ７本をその内の１本
を中心にして円形状に１つに束ねることにより形成され
ている。中心の１本が光通信用の信号が伝送され、ま
た、ｎ側光ファイバと光結合を行うマスター側光ファイ
バ１０であり、このマスター側光ファイバ１０の周囲の
光ファイバ６本が、調芯判定の元となるセンシング光の
照射とその反射光であるモニタ光を受光するためのセン
シング用光ファイバ１１〜１６である。

【００３６】このマスター側光コネクタ１と対向する位
置にはｎ側光コネクタ５０が配設され、この結合端面に
はｎ本のｎ側光ファイバ５の端面が一定ピッチでアレイ
状に露出している。ここで、ｎ側光ファイバ５は、直径
１０μｍのコアと直径１２５μｍクラッドとから形成さ
れている。この結合端面におけるｎ側光ファイバ５の端
面を除く領域はＡｌが露出している。これはｎ側光コネ
クタ５０をＡｌで形成しても良いし、また、他の材料で
コネクタを形成した後にＡｌをコーティングしたもので
も良い。このとき、クラッドとＡｌとの境界は凹凸がな
く一様であることが必要である。

【００３７】各センシング用光ファイバ１１〜１６はそ
れぞれ光方向性結合器２に接続され、さらにその一端は
光通信用の信号と波長の異なるセンシング光を出力する
ＬＤ（レーザーダイオード）３１に接続される。このＬ
Ｄ３１の発光はＬＤ駆動回路３２によりドライブされ
る。さらに、ＬＤ駆動回路３２はＣＰＵ６により制御さ
れる。また、光方向性結合器２の他端はホトダイオード
およびアンプなどからなるモニタ光検出器４１に接続さ
れる。モニタ光検出器４１の出力はＡ／Ｄ変換器４２で
デジタル信号に変換され、ＣＰＵ６に入力される。な
お、光方向性結合器２、ＬＤ３１、ＬＤ駆動回路３２、
モニタ光検出器４１、Ａ／Ｄ変換器４２は各センシング
用光ファイバ１１〜１６のそれぞれに対応しており、す
なわち、各６個づつで構成されている。

【００３８】ＣＰＵ６は全体の制御を司るもので、まず
別途に入力されたスイッチ切換指令に基づき、Ｘ軸粗動
コントローラ７１とＹ軸粗動コントローラ７２に指令を
与える。ここで、スイッチ切換指令とはｎ側光コネクタ
５０おけるｎ本のｎ側光ファイバ５のうち、どのｎ側光
ファイバ５とマスター側光ファイバ１０を光結合させる
かの指令である。コントローラ８２はＸＹステージ駆動
回路８１を予め定められている位置にマスター側光ファ
イバ１０のコアが位置するようにコントロールし、ステ
ッピングモータなどからなるＸ軸粗動ステージ８ＸとＹ
軸粗動ステージ８Ｙが粗動させられる。一方、ＣＰＵ６
は、６つのモニタ光検出器４１の検出されるモニタ光の
光量の差異より、ｎ側光ファイバ５に対するマスター側
光ファイバ１０の偏位方向を算出する。なお、この偏位
方向の算出は、上述した光ファイバ調芯用センサの実施
例と同様とする。

【００３９】粗動および微動手段について詳述する。図
示する構造において、Ｘ軸粗動ステージ８ＸおよびＹ軸
粗動ステージ８Ｙは、ＸＹステージ駆動回路８２から信
号（パルス信号）が与えられることによりＸ軸方向およ
びＹ軸方向に粗動する。これによって、ＣＰＵ６からの
光結合切換指令（アドレス指示）に従って、マスター側
光ファイバ３１に光結合されるｎ側光コネクタ４のｎ側
光ファイバ４１が切り換えられる。なお、Ｘ軸粗動ステ
ージ８ＸとＹ軸粗動ステージ８Ｙはステッピングモータ
により構成され、与えられたパルス信号のパルス数に応
じた量だけステップ移動する。

【００４０】また、図６（ａ）は微動チューブ１００の
断面図を示したものである。微動チューブ１００の中央
部にマスター側光コネクタ１が固定され、その外面には
４個の圧電ユニットが設けられる。すなわち、微動チュ
ーブ１００の外面にはグランド電極１１０Ｇが設けら
れ、この上に圧電材料層１２０が堆積される。圧電材料
層１２０の上面には４つの電極１１０Ｘ＋、１１０Ｘ
−、１１ＯＹ＋、１１０Ｙ−が設けられるが、プラスＸ
電極１１０Ｘ＋とマイナスＸ電極１１０Ｘ−が対向し、
プラスＹ電極１１０Ｙ＋とマイナスＹ電極１１０Ｙ−が
対向する位置にある。

【００４１】この微動チューブ１００の構造によると、
微動チューブ１００を水平に微動運動させることがで
き、これによってマスター側光ファイバ１０も上記の運
動に従った動きをさせられる。これを示したのが図６
（ａ）、（ｂ）である。図６（ａ）の電極に図６（ｂ）
の電圧を加えると、圧電材料層１２０に引張りりあるい
は圧縮歪みが生じ、これによって微動チューブ１００が
微少に変形し、同図（ａ）に示す矢印の変位方向（丸印
１〜丸印４）の微動が実現される。

【００４２】以下、上述した光スイッチ装置における調
芯完了までの動作を図７のフローチャートを参照しなが
ら説明する。

【００４３】まず、マスター側光ファイバ１０と結合す
べきｎ側光ファイバ５のアドレスがＣＰＵ６に指示さ
れ、これに基づくスイッチ切換位置指令がコントローラ
８２に与えられる（ステップ９０２）。これにより、Ｘ
軸粗動ステージ８ＸとＹ軸粗動ステージ８Ｙがステップ
駆動され、マスター側光ファイバ１０が結合対象のｎ側
光ファイバ５の対向位置に粗動させられる（ステップ９
０３）。

【００４４】次に、６つのセンシング用光ファイバ１１
〜１６のそれぞれに対応するＬＤ駆動回路３２が順にオ
ンとされ、ＬＤ３１からのセンシング光がセンシング用
光ファイバ１１〜１６に順番に入射される。このセンシ
ング光は、光方向性結合器２を通って結合端面に照射さ
れ、ｎ側光コネクタ５０の結合端面で反射される。反射
光（モニタ光）は再びセンシング用光ファイバ１１〜１
６に入射し、光方向性結合器２を通ってモニタ光検出器
４１に入射、検出される（ステップ９０４）。このと
き、検出に関係のないセンシング用光ファイバからのセ
ンシング光の影響を防止するために、時分割により順に
１つずつセンシング用光ファイバ１１〜１６によるセン
シング光の照射を行っている。

【００４５】そして、完全に調芯され、あるいは全く外
れていればモニタ光検出器４１によるモニタ光量は６つ
とも一致するが、偏位があればその量、および、その偏
位の方向に応じたモニタ光量の差異が生じる。そこで、
モニタ光検出器４１により検出されたモニタ光量をＡ／
Ｄ変化器４２を介してＣＰＵ６に入力し、ＣＰＵ６で６
つのモニタ光量を比較する。このことにより、マスター
側光ファイバ１０の中心位置とｎ側光ファイバ５の中心
位置との間の相互の偏位方向が求まり、偏位量が求めら
れる（ステップ９０５）。

【００４６】上記の偏位量が規定値より小さいとき（雑
音成分が支配的であるとき）には、調芯された範囲にあ
るものとみなし、規定値を越えるときは（ステップ９０
６）、偏位方向の修正方向にマスター側光コネクタ１を
微動させる（ステップ９０７）。この微動は、ＣＰＵ６
の制御により、Ｄ／Ａ変換器１０２からの信号が圧電素
子駆動回路１０１に入力され、微動チューブ１００に直
流バイアスが加わることで実行される。

【００４７】そして、上記のステップ９０４〜９０７の
サーボ制御が続けられ、偏位量が規定値以下になれば調
芯が完了し（ステップ９０８）、これにより、調芯状態
でマスター側光ファイバ１０とｎ側光ファイバ５との間
での光通信が可能となる。なお、ここでは初期の粗動に
よる移動の偏位量は数μｍ以下であることを前提とし、
完全に外れていることはないとものとする。

【００４８】本発明については種々の変形が可能であ
り、これを上記実施例を対象に説明すると、次のように
なる。

【００４９】また、モニタ光検出器４１の出力を増幅す
るアンプのゲインは、可変としてもよい。すなわち、ｎ
側光コネクタ５の均一面からの反射率のばらつきが大き
いときは、一定となるようゲインを調整し、あるいは検
出光量が過大なときはゲインを下げてアンプ自身の飽和
を防止する。この場合のゲイン調整は、検出光量の振幅
が最大となる場合において、アンプの出力が所定レベル
になるようにすればよい。

【００５０】また、マスター側光ファイバ１０とｎ側光
ファイバ５のコア同士が大きく外れるようなときは、下
記のような制御をしてもよい。すなわち、調芯が完了し
た後（検出光量の変動振幅が規定値より小さくなった
後）に、微動チューブ１００によってマスター側光コネ
クタ１を僅かに微動させ、各々の検出光量の差異を監視
する。このとき、微動により差異が生じたら、調芯され
たとみなし得る状態にあることになるが、微動によって
も検出光量に変化がないときは、調芯が全くされていな
い（中心が外れている）ことになる。そこで、この場合
には検出光量に変動が生じる位置をサーチし、再び、調
芯動作を再開する。

【００５１】また、調芯コントロールを調芯がとれた後
にも継続してもよい。すなわち、ＬＤ３１からのセンシ
ング光の照射とモニタ光検出器４１によるモニタ光の検
出とを監視し続ける。そして、規定値以上の偏位量が検
出できたら、偏位方向と反対方向にサーボをかける。こ
のようにすれば、光通信を行なっているときに、装置へ
の振動や衝撃があった場合でも、光結合効率が低下した
り、光結合自体が中断されることはない。なお、調芯コ
ントロールを上記のように調芯完了後も継続するときに
は、通信用波長とセンシング光の波長とは異なった波長
の方が望ましい。

【００５２】さらに、実施例においては演算手段、すな
わち、ＣＰＵ６において、モニタ光の光量より偏位方向
だけでなく、偏位量をも求めるようにしているが、偏位
方向のみを算出するようにしても良い。具体的には、各
センシング用光ファイバにより照射・受光を行って偏位
方向を求めた後、その偏位を減らす方向に極めて微小距
離を微動させる。そして再び、偏位方向を求めて、微動
させる。これを繰り返して行い、偏位方向が測定できな
くなるか、または、始めの偏位方向と反対の偏位方向が
測定されれば、そこを調芯位置とする。この方法による
ならば、逐次、各センシング用光ファイバにより照射・
受光を行って偏位方向を求め、微動させる必要があるが
複雑な演算を必要としないので、微動手段の制御を行う
第２の制御手段を簡単な回路で実現できる。

【００５３】また、ＣＰＵ６は第１と第２の制御手段を
兼ねているが、別々に構成しても良いことは言うまでも
ない。

【００５４】さらにまた、上述の光スイッチ装置の実施
例では、ｎ側光コネクタ５０の光ファイバ以外の部分は
Ａｌが露出しているとしたが、クラッドの反射率と異な
るものであれば材質はＡｌに限らない。例えば、光ファ
イバ調芯用センサの変形例と同様に、高反射率のものと
は反対に低反射率のものや無反射コーティングを施した
ものでも良い。また、ｎ側光コネクタ５０の結合端面は
研磨され一平面になっているものでも良いし、光軸が傾
かない程度に光ファイバが突出していても良い。この場
合、光ファイバ自体も端面反射を防ぐために、斜めに研
磨したものを使用しても良い。

【００５５】本発明においては、機械的な動作には２種
類のものがあり、第１の動作は、マスター側光ファイバ
との結合対象のｎ側光ファイバを切り換えるためのスイ
ッチ切換指令にもとづく切換動作であり、第２の動作は
調芯のための平行運動（微動）である。前述の実施例で
は、これらの動作は全てマスター側光コネクタ１で行な
うものとしたが、Ｘ軸粗動ステージおよびＹ軸粗動ステ
ージにｎ側光コネクタ５０を取り付けることにより、ｎ
側光ファイバ側で切換動作させてもよい。また、調芯の
ための平行微動は、ｎ側光コネクタ側に別途に圧電アク
チュエータを設けて、ｎ側光ファイバをサーボ制御して
もよい。

【００５６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ｎ側の任
意の光ファイバと１側光ファイバとの光結合を行う場合
において、容易に調芯が行われているかどうかを判別す
るセンサを極めて容易な構成により提供できる。また、
本発明による光ファイバ調芯用センサを用いるならば、
非接触方式の光スイッチ装置において、非接触では光軸
合せが極めて困難であるとされていたが、極めて容易
に、かつ、高精度で調芯ができる。さらに、本発明の構
成は極めて簡単であるため、センサとしての規模も極め
て小型に、かつ、安価に作成できる。

【００５７】さらにまた、このセンサを用いた光スイッ
チ装置によれば、極めて容易に、かつ、高精度の調芯を
行うことができるので、効率の高い光結合を行わせるこ
とができる。すなわち、効率の高い非接触光スイッチを
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ調芯用センサの実施例の概
略構成図である。

【図２】実施例の各光ファイバの断面図である。

【図３】ｎ側光ファイバの光軸とマスター側光ファイバ
の光軸とが一致している時のセンシング用光ファイバの
コアの位置を示す断面図である。

【図４】実施例の変形例を示す１側光ファイバの断面図
である。

【図５】本発明の光スイッチ装置の実施例の概略構成図
である。

【図６】光スイッチ装置の微動手段に用いる微動チュー
ブの断面図である。

【図７】光スイッチ装置の実施例における調芯までのフ
ローをを示す図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ束（マスター側光コネクタ）、１０…マ
スター側光ファイバ、１１〜１６…センシング用光ファ
イバ、２…光方向性結合器、３…センシング光源、３１
…ＬＤ、３２…ＬＤ駆動回路、４…光検出器、４１…モ
ニタ光検出器、４２…Ａ／Ｄ変換器、５…ｎ側光ファイ
バ、５０…ｎ側光コネクタ、５１…ｎ側光ファイバのコ
ア、５２…ｎ側光ファイバのクラッド、５３…ｎ側光フ
ァイバのＡｌ膜、６…ＣＰＵ、７…固定ステージ、８Ｘ
…Ｘ軸粗動ステージ、８Ｙ…Ｙ軸粗動ステージ、８０…
アーム、８１…ＸＹステージ駆動回路、８２…コントロ
ーラ、１００…微動チューブ、１０１…圧電素子駆動回
路、１０２…Ｄ／Ａ変換器、１１０Ｇ…グランド電極、
１１０Ｘ＋…プラスＸ電極、１１０Ｙ＋…プラスＹ電
極、１１０Ｘ−…マイナスＸ電極、１１０Ｙ−…マイナ
ス電極、１２０…圧電材料層。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合端面におけるｎ側光ファイバのクラ
   ッド部分とさらにその外周部分との反射率の差異を利用
   して、少なくとも３点以上の異なる地点における反射光
   量の違いを検出する光ファイバ調芯用センサであって、 前記結合端面で前記ｎ側光ファイバと対向することによ
   り光結合を行う光信号用のマスター側光ファイバと、 前記マスター側光ファイバを中心として１つに束ねら
   れ、前記結合端面で前記ｎ側光ファイバの端面に対して
   センシング光の照射とその反射光である光モニタの受光
   とを行う少なくとも３本以上のセンシング用光ファイバ
   と、 各々の前記センシング用光ファイバの他端に接続された
   光分岐路と、 前記光分岐路の一方に接続され、前記センシング用光フ
   ァイバにセンシング光を入射するセンシング光源と、 前記光分岐路の他方に接続され、前記センシング用光フ
   ァイバから前記ｎ側光ファイバに照射された後に反射さ
   れ、当該センシング用光ファイバを経由して戻ってくる
   モニタ光を検出するモニタ光検出手段とを備え、 前記マスター側光ファイバは、前記ｎ側光ファイバのク
   ラッド半径より小さい半径を有し、かつ、当該マスター
   側光ファイバの光軸は当該ｎ側光ファイバの光軸と略平
   行であり、 前記センシング用光ファイバは、各々が等間隔に、か
   つ、前記マスター側光ファイバの光軸と略平行に配置さ
   れ、 前記マスター側光ファイバのコア中心と前記センシング
   用光ファイバのコア中心との距離は、前記ｎ側光ファイ
   バのクラッド半径と略同一であることを特徴とする光フ
   ァイバ調芯用センサ。
2. 【請求項２】 前記マスター側光ファイバと前記センシ
   ング用光ファイバとは、前記ｎ側光ファイバのクラッド
   半径の略１／２の半径を有する光ファイバであり、 前記マスター側光ファイバを中心として６本のセンシン
   グ用光ファイバが互いに接して束ねられていることを特
   徴とする請求項１記載の光ファイバ調芯用センサ。
3. 【請求項３】 前記センシング用光ファイバと前記マス
   ター側光ファイバとは同一の光ファイバであることを特
   徴とする請求項２記載の光ファイバ調芯用センサ。
4. 【請求項４】 前記センシング用光ファイバのコアは前
   記マスター側光ファイバのコアよりも大きいことを特徴
   とする請求項２記載の光ファイバ調芯用センサ。
5. 【請求項５】 前記モニタ光検出手段による検出光量に
   もとづき、前記マスター側光ファイバの中心位置と前記
   ｎ側光ファイバの中心位置との間の偏位方向を算出する
   演算手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記
   載の光ファイバ調芯用センサ。
6. 【請求項６】 それぞれの光軸を平行にし、かつ、結合
   端面にそれぞれの端面を揃えた複数本のｎ側光ファイバ
   を有するｎ側光コネクタと、 前記結合端面で前記ｎ側光ファイバと対向することによ
   り光結合を行う光信号伝送用のマスター側光ファイバ
   と、前記マスター側光ファイバを中心として１つに束ね
   られ、前記結合端面で前記ｎ側光ファイバの端面に対し
   てセンシング光の照射とその反射光であるモニタ光の受
   光とを行う少なくとも３本以上のセンシング用光ファイ
   バとを有するマスター側光コネクタと、 各々の前記センシング用光ファイバの他端に接続された
   光分岐路と、 前記光分岐路の一方に接続され、前記センシング用光フ
   ァイバにセンシング光を入射するセンシング光源と、 前記光分岐路の他方に接続され、前記センシング用光フ
   ァイバから前記ｎ側光ファイバに照射された後に反射さ
   れ、当該センシング用光ファイバを経由して戻ってくる
   モニタ光を検出するモニタ光検出手段と、 前記マスター側光コネクタ、または、前記ｎ側光コネク
   タを前記結合端面に沿って平行に粗動させる粗動手段
   と、 前記マスター側光コネクタ、または、前記ｎ側光コネク
   タを前記結合端面に沿って平行に微動させる微動手段
   と、 前記結合端面におけるｎ側光ファイバのクラッド部分と
   さらにその外周部分との反射率の差異によって生じ、前
   記モニタ光検出手段により検出される前記モニタ光の光
   量の差異に基づいて、前記マスター側光ファイバの中心
   位置とこれに光結合すべき前記ｎ側光ファイバの中心位
   置との間の偏位方向を算出する演算手段と、 予め定められているデータに基づいて前記マスター側光
   コネクタの中心位置とこれに光結合すべき前記ｎ側光フ
   ァイバの中心位置とをほぼ一致させるように前記粗動手
   段を制御する第１の制御手段と、 前記偏位方向に基づいて前記マスター側光コネクタの中
   心位置とこれに光結合すべき前記ｎ側光ファイバの中心
   位置とを一致させるように前記微動手段を制御する第２
   の制御手段とを備え、 前記マスター側光ファイバは、前記ｎ側光ファイバのク
   ラッド半径より小さい半径を有し、かつ、当該マスター
   側光ファイバの光軸は当該ｎ側光ファイバの光軸と略平
   行であり、 前記センシング用光ファイバは、各々が等間隔に、か
   つ、前記マスター側光ファイバの光軸と略平行に配置さ
   れ、 前記マスター側光ファイバのコア中心と前記センシング
   用光ファイバのコア中心との距離は、前記ｎ側光ファイ
   バのクラッド半径と略同一であることを特徴とする光ス
   イッチ装置。
7. 【請求項７】 前記第１と第２の制御手段とは、同一の
   制御手段であることを特徴とする請求項６記載の光スイ
   ッチ装置。
8. 【請求項８】 前記マスター側光ファイバと前記センシ
   ング用光ファイバとは、前記ｎ側光ファイバのクラッド
   半径の略１／２の半径を有する光ファイバであり、 前記マスター側光ファイバを中心として６本のセンシン
   グ用光ファイバが互いに接して束ねられて前記マスター
   側コネクタが形成されていることを特徴とする請求項６
   記載の光スイッチ装置。