JPH09105875A - Optical switch - Google Patents
Optical switchInfo
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- JPH09105875A JPH09105875A JP6014496A JP6014496A JPH09105875A JP H09105875 A JPH09105875 A JP H09105875A JP 6014496 A JP6014496 A JP 6014496A JP 6014496 A JP6014496 A JP 6014496A JP H09105875 A JPH09105875 A JP H09105875A
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチ、特
に、第1光ファイバ・アレイの光ファイバを、これに対
向する第2光ファイバ・アレイの光ファイバに回転可能
に結合する機械的光スイッチに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch, and more particularly, to a mechanical optical switch that rotatably couples an optical fiber of a first optical fiber array with an optical fiber of an opposing second optical fiber array. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】光スイッチには、電子的光スイッチ及び
機械的光スイッチの2種類がある。電子的光スイッチ
は、動く構成要素がないことが特徴であり、例えば、ス
イッチを通過する光を音響光学的又は電気光学的に分路
することによりスイッチ機能を果たしている。2. Description of the Related Art There are two types of optical switches, electronic optical switches and mechanical optical switches. Electronic optical switches are characterized by the absence of moving components, for example by acousto-optically or electro-optically shunting the light passing through the switch to perform the switching function.
【0003】一方、機械的光スイッチは、物理的に光フ
ァイバ要素を動かしてスイッチ機能を果たす。機械的光
スイッチ内での光ファイバの物理的運動は、横運動又は
回転運動である。ある種類の機械的光スイッチは、レン
ズ等の焦点合わせ要素を使用して、あるファイバからの
光を他のファイバに対して焦点合わせする。この様な要
素を使用すると、スイッチの変換誤差は増加するが、大
幅に角度許容誤差が減少し、製造コストが上昇する。他
の種類の機械的光スイッチは、ある光ファイバからの光
を他の光ファイバに直接に結合する。光ファイバは、そ
の端面が互いに境を接した状態で対向した関係で配置さ
れる。この設計は、焦点合わせ要素を不要にし、角度許
容範囲を増加するが、スイッチの変換許容範囲は大幅に
減少する。On the other hand, a mechanical optical switch performs a switching function by physically moving an optical fiber element. The physical movement of the optical fiber within the mechanical optical switch is a lateral or rotational movement. One type of mechanical light switch uses a focusing element, such as a lens, to focus light from one fiber to another. The use of such an element increases the conversion error of the switch but significantly reduces the angular tolerance and increases the manufacturing cost. Other types of mechanical optical switches couple light from one optical fiber directly to another. The optical fibers are arranged facing each other with their end faces abutting each other. This design eliminates the focusing element and increases the angular tolerance, but significantly reduces the conversion tolerance of the switch.
【0004】米国特許第4401365号明細書には、
1対の対向する光伝送路取付部材が同一の回転軸上に配
置された回転式光スイッチが記載されている。一方の取
付部材はケースに固定的に取り付けられ、他方の部材は
中心軸上で回転する。他の方法では、シャフトは、この
シャフトの周りを回転する取付部材の一方に固定しても
よい。シャフト又は取付部材はモータに直接に接続され
るので、これらシャフト又は取付部材がモータにより回
転するため、一方の取付部材は、他方に対して回転可能
である。取付部材の夫々の平面は、互いに隣接して対向
している。各取付部材内の光ファイバの端面が取付部材
の回転軸に関して同心であり、同一半径の夫々見かけの
円上に存在するように、各取付部材内にて光ファイバが
固定される。[0004] US Patent No. 4,401,365 discloses that
A rotary optical switch in which a pair of opposing optical transmission path mounting members are arranged on the same rotation axis is described. One mounting member is fixedly mounted to the case, and the other member rotates on the central axis. Alternatively, the shaft may be secured to one of the mounting members that rotates about the shaft. Since the shaft or mounting member is directly connected to the motor, one mounting member is rotatable with respect to the other because the shaft or mounting member is rotated by the motor. The respective planes of the mounting members are adjacent to and face each other. The optical fibers are fixed in the respective mounting members such that the end faces of the optical fibers in the respective mounting members are concentric with respect to the rotation axis of the mounting members and exist on respective apparent circles of the same radius.
【0005】米国特許第5037176号明細書には、
軸上整列に保持され、回転軸の周りに相対的に回転可能
であって、対向するアレイ内のファイバの光結合又は非
結合を行う光ファイバの第1及び第2の同一アレイを含
む他の回転式光スイッチが記載されている。この光スイ
ッチは、光ファイバの第1及び第2同一アレイを受け入
れる円筒状スイッチ本体を有する。スイッチ本体は、ス
プリット・スリーブ結合器により同軸配置に保持され
る。管は、ファイバ・アレイを含むスリーブを囲み、O
リングは、スリーブ及び管の間に配置されて、後方反射
を防止するために屈折率整合液をスイッチ内に保持でき
るようにする。この米国特許に記載された光スイッチ
は、米国特許第5031994号明細書に記載された光
スイッチ組立体に使用されている。[0005] US Patent No. 5,037,176 discloses that
Others including first and second identical arrays of optical fibers that are held in axial alignment and are relatively rotatable about an axis of rotation for optical coupling or decoupling of the fibers in opposing arrays. A rotary optical switch is described. The optical switch has a cylindrical switch body that receives first and second identical arrays of optical fibers. The switch body is held in a coaxial arrangement by a split sleeve coupler. A tube surrounds the sleeve containing the fiber array,
A ring is placed between the sleeve and the tube to allow the index matching liquid to be retained within the switch to prevent back reflection. The optical switch described in this US patent is used in the optical switch assembly described in US Patent No. 5031994.
【0006】機械的ファイバ光スイッチ(MFOS)の
重要な要素は、スイッチ内の対向する光ファイバを正確
に整列させることである。現行では、このために、正確
な製造処理で極めて正確な公差でスイッチ部品を製造す
る必要がある。後述する様に、現行のMFOSでは、サ
イクルからサイクルへの反復性、長期間反復性及び対向
する光ファイバの絶対配列の点で難がある。A key element of mechanical fiber optic switches (MFOS) is the precise alignment of opposing optical fibers in the switch. Currently, this requires that the switch components be manufactured with precise manufacturing processes and very precise tolerances. As will be described later, the current MFOS has difficulties in terms of cycle-to-cycle repeatability, long-term repeatability, and absolute arrangement of opposing optical fibers.
【0007】機械的ファイバ光スイッチは、他種のアプ
リケーションでは見られない独特のベアリング条件を有
する。現行のMFOSがスイッチング・ファイバ間で適
切な整列が得られない理由を理解するために、これらの
特別の条件を調べる必要がある。シングル・モード光フ
ァイバ間の光結合のための配列許容誤差は周知であり、
本明細書では詳述しない。長さ又は傾きの調整誤差が無
く、入力ファイバ及び出力ファイバが等しいものである
と仮定すると、横方向の調整誤差を有する光ファイバ伝
送は、数1で表される。Mechanical fiber optic switches have unique bearing requirements not found in other types of applications. These special conditions need to be investigated to understand why current MFOSs do not provide proper alignment between switching fibers. Array tolerances for optical coupling between single mode optical fibers are well known,
It will not be detailed here. Assuming that there is no length or tilt adjustment error and the input and output fibers are equal, a fiber optic transmission with a lateral adjustment error is given by
【数1】 なお、xは横オフセット、wは光ファイバの基本モード
の放射度パターンの1/e^2半径である。(M^nは、
Mのn乗を意味する。)数1の導関数により、結合効率
の特定の変化に対する損失の変化が得られる。(Equation 1) Note that x is the lateral offset, and w is the 1 / e ^ 2 radius of the emissivity pattern of the fundamental mode of the optical fiber. (M ^ n is
It means M to the n-th power. ) The derivative of Equation 1 gives the change in loss for a particular change in coupling efficiency.
【数2】 横オフセット、基本ファイバ・モードの半径及び損失の
変化の関数としてのΔxに関して解くために数2を再整
理する。その結果は数3の様になる。(Equation 2) Reorder Equation 2 to solve for Δx as a function of lateral offset, fundamental fiber mode radius, and loss variation. The result is as shown in Equation 3.
【数3】 (Equation 3)
【0008】上述の数式を使用し、0.50dB未満の
通常の伝送損失であるサイクル間でスイッチの伝送効率
が0.01dB以内で反復可能でなければならないとす
ると、最大整列誤差は、サイクル間の反復性、長期間反
復性及び絶対整列に関して計算される。標準シングル・
モード・ファイバ内の基本モードの1/e^2半径は約
5.0ミクロン(μm)であるので、0.50dBの公称
損失は約1.7μmの横方向調整誤差に相当する(数1
に従う)。数3によれば、伝送変化がサイクル間で0.
01dB未満であると、1.7μmの調整誤差は、0.0
15μm、即ち15nmの範囲で繰り返される。数値の
許容範囲は、5.0μmのモード・フィールド直径を有
する光ファイバについて計算される。他の光ファイバ
は、例えば、5.1又は5.6μmの様なモード・フィー
ルド直径を有する。異なるモード・フィールド直径は、
数値許容範囲を大幅ではなく、僅かに変化させる。Using the above equations and assuming that the switch transmission efficiency must be repeatable within 0.01 dB between cycles with a normal transmission loss of less than 0.50 dB, the maximum alignment error is between cycles. Is calculated in terms of repeatability, long-term repeatability and absolute alignment. Standard single
Since the 1 / e ^ 2 radius of the fundamental mode in the mode fiber is about 5.0 microns (μm), a nominal loss of 0.50 dB corresponds to a lateral alignment error of about 1.7 μm (Equation 1
According to). According to equation (3), the transmission change is 0 between cycles.
If it is less than 01 dB, the adjustment error of 1.7 μm is 0.0
Repeated in the range of 15 μm, ie 15 nm. Numerical tolerances are calculated for optical fibers with a mode field diameter of 5.0 μm. Other optical fibers have mode field diameters such as 5.1 or 5.6 μm. The different mode field diameters are
Change the numerical tolerance range slightly, not significantly.
【0009】0.015μmの条件は、サイクル間反復
性に対してのみである。伝送効率が約100,000サ
イクルにわたり0.10dBを超えて変化してはいけな
い長期反復条件がある。数1及び数3を使用して同一の
解析を行うと、スイッチ内の対向するファイバの位置精
度は、長期で0.15μmの範囲、即ち可視光の波長の
約1/4で繰り返す必要がある。The condition of 0.015 μm is only for cycle-to-cycle repeatability. There are long-term cyclic conditions in which the transmission efficiency must not change by more than 0.10 dB over about 100,000 cycles. When the same analysis is performed using Equations 1 and 3, the positional accuracy of the opposing fibers in the switch needs to be repeated in the range of 0.15 μm for a long period of time, that is, about 1/4 of the wavelength of visible light. .
【0010】図2は、従来の機械的ファイバ光学スイッ
チに関する理想化した同軸配列と実際の同軸配列とを示
す。この内の図2Aは、スプリット・スリーブ12内の
円筒シャフト10の端面を示す。理想的には、シャフト
10は完全に丸く、その外径は、スプリット・スリーブ
12の完全に丸い内径と正確に一致し、シャフト10は
その周囲全体に沿ってスプリット・スリーブ12に接触
する。光ファイバを保持するためにシャフト10内に形
成された孔14は、完全に丸く、シャフト10及びスプ
リット・スリーブ12と同心円である。図2B及び図2
Cは、誇張した縮尺でシャフト10、スプリット・スリ
ーブ12及び孔14の形を実際の不完全な状態で示す。
要素10、12又は14は、いずれも完全に丸くない。
その代わり、シャフト10及びスプリット・スリーブ1
2を円筒表面に近似でき、局部領域では半径は僅かに大
きく、又は小さい。これは、図中で楕円で示す。図から
分かる様に、スプリット・スリーブ12及びシャフト1
0の間の接触点は、一方又は他方が回転するにつれ変化
し、又は、点線の楕円16で示す様に僅かな横方向のト
ルクがシャフト10に供給されると、シャフト内のファ
イバ(図示せず)は同心円を描かない。更に、接触点で
は、スプリット・スリーブ12の表面は、シャフト10
の表面に平行である。シャフト10がスプリット・スリ
ーブ12内に滑り込まないようにするための唯一の力
は、2つの表面間の摩擦力である。摩擦力では、必要な
ある程度のサイクル間又は長期間反復性を与えることが
できない。更に、円滑化の矛盾がある。軸受け面の寿命
を伸ばすために、それらを円滑化することが望ましい
が、この円滑化により2つの面の間の摩擦が減少する結
果、もっとぐらぐらになる。FIG. 2 shows an idealized coaxial array and an actual coaxial array for a conventional mechanical fiber optic switch. FIG. 2A therein shows the end face of the cylindrical shaft 10 within the split sleeve 12. Ideally, the shaft 10 is perfectly round, its outer diameter exactly matches the perfectly round inner diameter of the split sleeve 12, and the shaft 10 contacts the split sleeve 12 along its entire circumference. The hole 14 formed in the shaft 10 for holding the optical fiber is perfectly round and concentric with the shaft 10 and the split sleeve 12. 2B and 2
C shows, in exaggerated scale, the shape of shaft 10, split sleeve 12 and bore 14 in actual imperfections.
None of the elements 10, 12 or 14 are perfectly round.
Instead, shaft 10 and split sleeve 1
2 can be approximated to a cylindrical surface, with a slightly larger or smaller radius in the local area. This is indicated by an ellipse in the figure. As can be seen, the split sleeve 12 and shaft 1
The contact points between 0 vary as one or the other rotates, or when a slight lateral torque is applied to the shaft 10, as shown by the dotted ellipse 16, the fibers within the shaft (not shown). No) does not draw concentric circles. Furthermore, at the point of contact, the surface of the split sleeve 12 is
Parallel to the surface of. The only force that keeps the shaft 10 from slipping into the split sleeve 12 is the frictional force between the two surfaces. Friction forces cannot provide the required degree of cycle-to-cycle or long-term repeatability. Furthermore, there is a contradiction in facilitation. It is desirable to smooth them in order to extend the life of the bearing surfaces, but this smoothing results in less wobbling as a result of reduced friction between the two surfaces.
【0011】図2B及び図2Cは、別の問題も示してい
る。ファイバは、シャフト10の軸に沿ってあけられた
穴14を介してシャフト10に対して配列され、この穴
14は、それ自体の一組の許容誤差を有する。特に、穴
14は、シャフト10の外面に対して僅かに同心でな
く、シャフト10の外面と同様に僅かに丸ではなくな
る。2B and 2C also show another problem. The fibers are aligned with respect to the shaft 10 through holes 14 drilled along the axis of the shaft 10, which holes 14 have their own set of tolerances. In particular, the hole 14 is slightly concentric with the outer surface of the shaft 10 and is not as slightly round as the outer surface of the shaft 10.
【0012】スイッチの入力ファイバ及び出力ファイバ
が、正確に同心円である同一円上を回転すれば、厳密に
規定する必要がある複数の寸法上の許容誤差がある。確
実に調整しなければならない設計パラメータは、次の通
りである。 入力シャフトの外径の真円度 出力シャフトの外径の真円度 入力シャフトの内径の真円度 出力シャフトの内径の真円度 入力シャフトの内径及び外径の同心度 出力シャフトの内径及び外径の同心度 入力シャフトの外径 入力シャフトの内径 出力シャフトの外径 出力シャフトの外径 スプリット・スリーブの内径 スプリット・スリーブの内径の真円度 入力及び出力ファイバの直径 入力及び出力ファイバの同心度If the input and output fibers of the switch rotate on the same circle, which is exactly concentric, there are several dimensional tolerances that need to be precisely defined. The design parameters that must be reliably adjusted are as follows. Roundness of outer diameter of input shaft Roundness of outer diameter of output shaft Roundness of inner diameter of input shaft Roundness of inner diameter of output shaft Concentricity of inner diameter and outer diameter of input shaft Inner diameter and outer diameter of output shaft Diameter concentricity input shaft outer diameter input shaft inner diameter output shaft outer diameter output shaft outer diameter split sleeve inner diameter split sleeve inner diameter roundness input and output fiber diameter input and output fiber concentricity
【0013】挿入損失を0.50dBに維持するため
に、これら全ての許容誤差により加わる調整誤差を約
0.17μm未満にしなければならない。これは、かな
り困難な作業であり、これを達成するためには、個々の
要素(入力ファイバ、出力ファイバ、入力シャフト、出
力シャフト及びスプリット・スリーブ)の幾つかの寸法
許容誤差が、サブμmであることが必要である。これ
は、もちろん個々の部品のコストを最小にすることには
ならず、製造性の点からも手間がかかる。To keep the insertion loss at 0.50 dB, the adjustment error added by all these tolerances should be less than about 0.17 μm. This is a fairly difficult task, and to achieve this some dimensional tolerances of the individual elements (input fiber, output fiber, input shaft, output shaft and split sleeve) are sub-μm. It is necessary to be. This, of course, does not minimize the cost of the individual parts and is laborious in terms of manufacturability.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】機械的ファイバ光スイ
ッチ設計の他の問題はスイッチの反復性である。図3
は、図2B及び図2Cのシャフト10及びスリーブ12
の側面図であり、スリーブ12は断面で示されている。
スプリット・スリーブ12は、広げられないスリーブ1
2の内径よりもわずかに大きいシャフト10と共に働
く。スリーブ12には裂け目があるので、スリーブ12
は僅かに広がることができ、シャフト10(光ファイバ
を含むフェルール)が、直径のあそび無くスリーブの内
側に嵌合できる。直径のあそびは軸受け内に傾斜を生じ
させるので望ましくなく、サイクル間の反復性仕様を満
足するためには、対向するファイバ間の配列誤差の非反
復性を0.015μmより小さくする必要がある。Another problem with mechanical fiber optic switch design is switch repeatability. FIG.
Is the shaft 10 and sleeve 12 of FIGS. 2B and 2C.
Figure 12 is a side view of the sleeve 12 shown in cross section.
Split sleeve 12 is sleeve 1 that cannot be unfolded
Works with a shaft 10 that is slightly larger than the inner diameter of 2. Since the sleeve 12 has a tear, the sleeve 12
Allows the shaft 10 (the ferrule containing the optical fiber) to fit slightly inside the sleeve without play of the diameter. A play in diameter causes tilt in the bearing and is undesirable, and non-repeatability of alignment errors between opposing fibers must be less than 0.015 μm to meet cycle-to-cycle repeatability specifications.
【0015】図2B及び図2Cを参照して説明したよう
に、シャフト10の部分及びスリーブ12の真円度が十
分でないと、円ではない曲線を描いてファイバが動く。
しかし、軸受けの磨耗は別として、十分でない真円度は
悪影響を与えず、即ち、反復性が不足しない。十分でな
い真円度は、全体的結合効率に悪影響を与えるが、反復
性には悪影響を与えない。図3は、スリーブ12に対し
て締まりばめ(干渉はばり)を有するシャフト10を示
す。しかし、第2シャフト18は、製造中の避けられな
い許容誤差によりわずかに直径が異なり易い。第2シャ
フト18の直径が第1シャフトより大きいと、スプリッ
ト・スリーブ12が少し広がり、第1シャフト10では
なく、第2シャフト18に対する締まりばめとなる。こ
れで、第1シャフト10は、スプリット・スリーブ12
内に滑り込むことができる。第2シャフト18が第1シ
ャフトより直径が小さいと、ぐらぐらする。いずれの場
合にも、2本のシャフト10又は18の一方はスプリッ
ト・スリーブ12内でぐらぐらする。サイクル間反復性
条件を満足するために、ぐらつきは0.015μmより
小さい必要があり、そのために2本のシャフト10及び
18の直径は約0.008μmである必要がある。この
仕様は、極めて高価な部品を必要とする。しかし、すべ
ても実際的な目的のために、この仕様を満足することが
実現不可能である。As described with reference to FIGS. 2B and 2C, if the roundness of the portion of the shaft 10 and the sleeve 12 is not sufficient, the fiber moves in a non-circular curve.
However, apart from bearing wear, insufficient roundness has no adverse effect, ie, lack of repeatability. Insufficient roundness adversely affects overall binding efficiency but not repeatability. FIG. 3 shows the shaft 10 having an interference fit against the sleeve 12. However, the second shaft 18 tends to differ slightly in diameter due to unavoidable tolerances during manufacture. If the diameter of the second shaft 18 is larger than the first shaft, the split sleeve 12 expands slightly, providing an interference fit with the second shaft 18 rather than the first shaft 10. The first shaft 10 is now attached to the split sleeve 12
You can slip inside. If the second shaft 18 has a smaller diameter than the first shaft, it wobbles. In either case, one of the two shafts 10 or 18 wobbles within the split sleeve 12. To meet the cycle-to-cycle repeatability requirement, wobble must be less than 0.015 μm, and therefore the diameter of the two shafts 10 and 18 should be about 0.008 μm. This specification requires extremely expensive components. However, it is not feasible to meet this specification, all for practical purposes.
【0016】そこで、サイクル間反復性、長期間反復性
及び絶対的配列誤差の仕様を満足する高価でない機械的
ファイバ光スイッチが必要とされている。かかるスイッ
チは、許容誤差が大まかでいつでも購入できる部品を使
用し、スイッチ部品及びファイバを正確な配列を必要せ
ずに容易に組み立てられなければならない。更に、スイ
ッチは、軸受けの磨耗が最小で、部品の寸法の違いに敏
感でないファイバ取付装置を有する必要がある。更に、
スイッチは温度変化に対しても良好な安定性を有する必
要がある。Thus, there is a need for an inexpensive mechanical fiber optical switch that meets specifications for inter-cycle repeatability, long-term repeatability, and absolute alignment error. Such a switch must use easy-to-purchase off-the-shelf components and be readily assembled without the need for precise alignment of the switch components and fibers. In addition, the switch must have a fiber mounting device that minimizes bearing wear and is insensitive to component dimensional differences. Furthermore,
The switch must have good stability with respect to temperature changes.
【0017】したがって、本発明の目的は、サイクル間
反復性、長期間反復性及び絶対的配列誤差の仕様を満足
する安価な光ファイバ用の光スイッチの提供にある。Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive optical switch for optical fiber which satisfies the specifications of cycle-to-cycle repeatability, long-term repeatability and absolute array error.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の光スイ
ッチは、独立しオフセットされた(ずれた)第1回転軸
の周りで回転し、第1閉曲線上に位置決めされる少なく
とも1個の第1光伝送路と、独立しオフセットされた第
2回転軸の周りで回転し、第2閉曲線上に位置決めされ
た少なくとも1個の第2光伝送路とを有する。第1及び
第2光伝送路は、対向した関係であり、互いに横方向に
オフセットした光伝送路の閉曲線との光学的インタフェ
ースを形成して、閉曲線上に交差点を確立する。第1及
び第2取付部材を設けて、対応する第1及び第2光伝送
路を保持する。この際、第1取付部材は、独立しオフセ
ットされた第1回転軸と軸的に配列された回転軸を有
し、第2取付部材は、独立しオフセットされた第2回転
軸と軸的に配列された回転軸を有する。第1及び第2光
伝送路は、取付部材の夫々の回転軸からずれた位置にあ
る。第1及び第2光伝送路の夫々の第1及び第2閉曲線
の交差点を表す角度座標を蓄積する手段を設ける。閉曲
線上の交差点の1つにおいて、第1及び第2光伝送路を
軸的に配列して、測定機器をファイバ・リンクに結合す
る手段を設ける。これは、夫々の取付部材に結合した駆
動モータを用い、角度座標に応答して、夫々の独立しオ
フセットされた回転軸の周りで、互いに相対的に第1及
び第2光伝送路を選択的に回転させる。The optical switch of the present invention rotates about an independently offset (offset) first axis of rotation and is positioned on at least one first closed curve. It has one optical transmission line and at least one second optical transmission line which is rotated about an independently offset second rotation axis and is positioned on a second closed curve. The first and second optical transmission lines are in a facing relationship and form an optical interface with a closed curve of the optical transmission lines laterally offset from each other to establish an intersection on the closed curve. First and second mounting members are provided to hold the corresponding first and second optical transmission lines. At this time, the first mounting member has a rotating shaft that is axially arranged with the first rotating shaft that is independently offset, and the second mounting member is axially arranged with the second rotating shaft that is independently offset. It has an axis of rotation arranged. The first and second optical transmission lines are at positions displaced from the respective rotation axes of the mounting member. Means are provided for accumulating angular coordinates representing the intersections of the first and second closed curves of the first and second optical transmission lines, respectively. At one of the intersections on the closed curve, the first and second optical transmission lines are axially arranged to provide means for coupling the measuring instrument to the fiber link. It uses drive motors coupled to respective mounting members to selectively direct the first and second optical transmission lines relative to each other about respective independently offset axes of rotation in response to angular coordinates. Rotate to.
【0019】また、本発明によれば、保持部材は、個々
の運動学的に設計されたオフセット・ホルダ構体内に配
置される。好適な実施例では、各々の保持部材を受け入
れるV字状空洞を形成し、頂点及び角度が広がる側壁を
有するV溝構造体が、動的な取り付けを行う。ばね留め
具は、保持部材を3点空洞に固定するためにV字状空洞
の上に配置される。V溝構造体は、保持部材とほぼ同じ
又はそれより上の硬度を有する材料で形成されるか、又
は、保持部材とほぼ同じ又はそれより上の硬度を有する
V溝構造体の側壁及びばね留め具に固定される挿入物を
有する。保持部材及びV溝構造体は、好適には、ほうけ
い酸塩、即ちセラミック材料である。挿入物は、好適に
は、セラミック又はサファイアの如き硬い材料である。Also in accordance with the present invention, the retaining members are disposed within individual kinematically designed offset holder assemblies. In the preferred embodiment, a V-groove structure that forms a V-shaped cavity to receive each retaining member and that has apex and angled sidewalls provides dynamic attachment. A spring fastener is positioned over the V-shaped cavity to secure the retaining member to the three-point cavity. The V-groove structure is formed of a material having a hardness about the same as or higher than that of the holding member, or a sidewall and a spring clamp of the V-groove structure having a hardness of about the same as or higher than the holding member. It has an insert fixed to the tool. The retaining member and V-groove structure are preferably borosilicate, a ceramic material. The insert is preferably a hard material such as ceramic or sapphire.
【0020】好適な実施例では、保持部材は第1及び第
2フェルールであり、各フェルールは、このフェルール
が周りを回転する中心に位置する長軸と、外径と、第1
及び第2光ファイバを収容する中心穴とを有する。閉曲
線上を動かないフェルールの略回転軸上にいずれか1本
の光ファイバが存在するように、光ファイバをフェルー
ル内に装填する。さらに、フェルールの光インタフェー
ス端部は、セラミック材料のスリーブ部材を有し、磨く
と、第1及び第2光ファイバ間に分離ができる。代わり
に、内部光ファイバよりも硬いセラミック材料でフェル
ールを作ってもよい。In a preferred embodiment, the retaining members are first and second ferrules, each ferrule having a major axis centered about which the ferrule rotates, an outer diameter, and a first ferrule.
And a central hole for accommodating the second optical fiber. The optical fiber is loaded into the ferrule such that any one of the optical fibers exists on the rotation axis of the ferrule that does not move on the closed curve. In addition, the optical interface end of the ferrule has a sleeve member of ceramic material that, when polished, allows separation between the first and second optical fibers. Alternatively, the ferrule may be made of a ceramic material that is harder than the inner optical fiber.
【0021】軸方向配列手段は、第1及び第2光伝送路
をそれらの夫々の独立し且つずれた回転軸に対して選択
的に互いに相対的に回転させる。第1及び第2光伝送路
の夫々の第1及び第2閉曲線の交差点を表す角度座標を
蓄積する手段を設ける。回転手段は、回転運動を夫々の
第1及び第2光伝送路に結合するために、第1及び第2
閉曲線の交差点の一方の角度座標に応答する高分解能の
第1及び第2ステッパ・モータ又はDCモータを含む。
各々のステッパ・モータ又はDCモータに取付られる平
歯車は、回転運動を回転シャフトに取り付けられた第2
平歯車を介して回転シャフトに伝達する。回転シャフト
は、夫々の光伝送路の保持部材に結合される。回転シャ
フトは、夫々第1及び第2光伝送路を収容する中心穴を
有する第1シャフト要素と、第1駆動シャフト要素を各
々の光伝送路の保持部材に接続するための柔軟駆動シャ
フトとを含む。回転駆動シャフトの第1シャフト要素を
受け入れるための中心穴を有する第1及び第2軸受けも
含まれる。これに代わって、回転手段は、回転運動を各
々の第1及び第2光伝送路に伝達するために結合される
手動回転減速ギア組立体であってもよい。Axial arranging means selectively rotates the first and second optical transmission lines relative to one another with respect to their respective independent and offset axes of rotation. Means are provided for accumulating angular coordinates representing the intersections of the first and second closed curves of the first and second optical transmission lines, respectively. The rotating means includes first and second rotating means for coupling the rotating movement to the respective first and second optical transmission lines.
Includes high resolution first and second stepper motors or DC motors responsive to the angular coordinates of one of the intersections of the closed curve.
A spur gear attached to each stepper motor or DC motor has a second rotational movement attached to a rotating shaft.
It is transmitted to the rotating shaft via a spur gear. The rotating shaft is coupled to a holding member of each optical transmission line. The rotating shaft includes a first shaft element having a central hole for accommodating the first and second optical transmission lines, respectively, and a flexible drive shaft for connecting the first drive shaft element to a holding member of each optical transmission line. Including. Also included are first and second bearings having a central bore for receiving the first shaft element of the rotary drive shaft. Alternatively, the rotating means may be a manual rotary reduction gear assembly that is coupled to transmit rotary motion to each of the first and second optical transmission paths.
【0022】光スイッチの対向した光伝送路を軸合わせ
する(軸的に配列する)方法は、第1閉曲線上の交差点
にて第1光伝送路の位置を表す角度座標に応答して、第
1閉曲線上の第1光伝送路を交差点の1つに回転させる
ステップ(1)と、第2閉曲線上の交差点にて第2光伝
送路の位置を表す角度座標に応答して、ステップ(1)
での交差点に対応する交差点に第2閉曲線上の第2光伝
送路を回転するステップ(2)とから成る。好適な方法
においては、これらのステップを同時に実行する。対向
する光伝送路を配列する付加的なステップは、第1及び
第2光伝送路を選択した交差点に回転する前に、光伝送
路に最も近い閉曲線上の交差点を選択することである。
対向した光伝送路を配列する他の1組のステップは、選
択した交差点の後に第1及び第2光伝送路の夫々を同じ
量だけ回転させるステップ(1)と、第1及び第2光伝
送路を同時に逆回転し、交差点にて同時点に光伝送路を
停止させるステップ(2)とである。独立しオフセット
された回転軸の一方又は両方の周りで回転する複数の光
伝送路を有する光スイッチにおいて、付加的なステップ
は、複数の光伝送路から、これら複数の光伝送路の1つ
を選択することである。The method of axially aligning (arranging axially) the optical transmission lines facing each other of the optical switch is a method of responding to the angular coordinate representing the position of the first optical transmission line at the intersection on the first closed curve. Step (1) of rotating the first optical transmission line on one closed curve to one of the intersections, and step (1) in response to the angular coordinate representing the position of the second optical transmission line at the intersection on the second closed curve. )
The step (2) of rotating the second optical transmission line on the second closed curve at the intersection corresponding to the intersection at. In the preferred method, these steps are performed simultaneously. An additional step in arranging the opposing optical transmission lines is to select the intersection on the closed curve closest to the optical transmission line before rotating the first and second optical transmission lines to the selected intersection.
Another set of steps for arranging the opposed optical transmission lines is the step (1) of rotating each of the first and second optical transmission lines by the same amount after the selected intersection and the first and second optical transmission lines. And (2) stopping the optical transmission line at the same point at the intersection by reversely rotating the lines at the same time. In an optical switch having a plurality of optical transmission lines that rotate about one or both independently offset axes of rotation, an additional step is to extract one of the optical transmission lines from the plurality of optical transmission lines. Is to choose.
【0023】光スイッチを破壊できるある条件が生じる
かもしれない。更に行うステップは、駆動モータが各ホ
ーム位置(原点位置)を過ぎたときに、各駆動モータを
停止させる各割り込み信号を発生し、この状態が生じる
とユーザにエラー・コードを発生する。複数の光伝送路
の1つの光伝送路を選択したときに、付加的な確認ステ
ップを実行する。選択した光伝送路は、複数の光伝送路
における光伝送路の数により得た選択制限内としなけれ
ばならない。複数の光伝送路から選択した光伝送路が選
択制限の外のときに、ユーザ・エラー・コードを発生す
る。別のステップを含めて、現在の光伝送路交差点の角
度座標と、光伝送路の新たに選択した角度座標とを加算
して、これら加算した角度座標が最大範囲値を越えたか
を判断する。この状態が生じると、ユーザ・エラー・コ
ードを発生する。Certain conditions may occur in which the optical switch can be destroyed. A further step is to generate an interrupt signal for stopping each drive motor when the drive motor passes each home position (origin position), and generate an error code to the user when this state occurs. An additional confirmation step is performed when one of the plurality of optical transmission lines is selected. The selected optical transmission line must be within the selection limit obtained by the number of optical transmission lines in the plurality of optical transmission lines. A user error code is generated when the optical transmission line selected from the plurality of optical transmission lines is out of the selection limit. Including another step, the angle coordinate of the current optical transmission line intersection and the newly selected angular coordinate of the optical transmission line are added to determine whether the added angular coordinate exceeds the maximum range value. When this happens, a user error code is generated.
【0024】この光スイッチは、遠隔ファイバ試験シス
テムに利用可能である。このファイバ試験システムは、
光伝送ファイバを有する光ファイバ・リンクを試験する
少なくとも1個の第1測定試験機器と、光試験ファイバ
と、測定試験機器を光ファイバ・リンクの一端に遠隔的
に接続する少なくとも1個の第1光スイッチとを具えて
いる。この光スイッチは、独立しオフセットされた第1
回転軸の周りで回転し、第1閉曲線上で第1光伝送路を
位置決めして、測定試験器器に結合される少なくとも1
個の第1光伝送路と、独立しオフセットされた第2回転
軸の周りで回転し、第2閉曲線上で第2光伝送路を位置
決めして、光ファイバ・リンクに結合される少なくとも
1個の第2光伝送路とを含んでいる。これら第1及び第
2光伝送路は、光インタフェースを形成する対向した関
係であり、光伝送路の閉曲線は、互いに横にずれてお
り、閉曲線上で交差点を作る。第1及び第2取付部材
は、夫々の第1及び第2光伝送路を維持する。なお、第
1取付部材は、独立しオフセットされた第1回転軸と軸
合わせされた回転軸を有し、第2取付部材は、独立しオ
フセットされた第2回転軸と軸合わせされた回転軸を有
する。第1及び第2光伝送路は、取付部材の夫々の回転
軸からずれて位置決めされる。夫々の第1及び第2光伝
送路の第1及び第2閉曲線の交差点を表す角度座標を蓄
積する手段を設ける。閉曲線上の交差点の1つにて、第
1及び第2光伝送路を軸合わせし、各取付部材に結合し
た駆動モータを用い、角度座標に応じて、独立しオフセ
ットされた回転軸の周りで第1及び第2光伝送路を互い
に選択的に回転して、測定試験器器を光ファイバ・リン
クに結合する手段を設ける。波長分割マルチプレックサ
の如き光結合器が、第2光伝送路を光試験ファイバに結
合する。測定試験器器は、光タイム・ドメイン・リフレ
クトメータ、光パワー・メータ、SDH/SONET試
験セットなどでもよい。遠隔ファイバ試験システムの光
スイッチを設けて、独立しオフセットされた回転軸の一
方又は両方の周りで複数の光伝送路を回転させて、多数
の測定試験機器を多数の光ファイバ・リンクに結合す
る。The optical switch can be used in remote fiber test systems. This fiber test system
At least one first measurement test device for testing an optical fiber link having an optical transmission fiber; an optical test fiber; and at least one first connection for remotely connecting the measurement test device to one end of the optical fiber link. It has an optical switch. This optical switch has an independently offset first
At least one that rotates about an axis of rotation and positions the first optical transmission line on the first closed curve and is coupled to the measurement tester;
At least one first optical transmission line and at least one that is rotated about an independently offset second rotation axis to position the second optical transmission line on a second closed curve and couple to the optical fiber link. Second optical transmission line of These first and second optical transmission lines are in a facing relationship forming an optical interface, and the closed curves of the optical transmission lines are laterally offset from each other and make an intersection on the closed curve. The first and second mounting members maintain the respective first and second optical transmission lines. The first mounting member has a rotating shaft that is axially aligned with the independently offset first rotating shaft, and the second mounting member is a rotating shaft that is axially aligned with the independently offset second rotating shaft. Have. The first and second optical transmission lines are positioned so as to deviate from the respective rotation axes of the mounting member. Means are provided for accumulating angular coordinates representing the intersections of the first and second closed curves of the respective first and second optical transmission lines. At one of the intersections on the closed curve, the first and second optical transmission lines are aligned and a drive motor coupled to each mounting member is used to rotate independently around an axis of rotation that is offset according to angular coordinates. Means are provided for selectively rotating the first and second optical transmission lines with respect to each other to couple the measurement tester to the fiber optic link. An optical coupler, such as a wavelength division multiplexer, couples the second optical transmission line to the optical test fiber. The measurement tester may be an optical time domain reflectometer, optical power meter, SDH / SONET test set, or the like. An optical switch for a remote fiber test system is provided to rotate multiple optical transmission lines around one or both independently offset axes of rotation to couple multiple measurement test instruments to multiple fiber optic links. .
【0025】本発明のその他の目的、利点及び新規な特
徴は、特許請求の範囲及び添付図を参照した以下の詳細
な説明から理解できよう。Other objects, advantages and novel features of the present invention will be understood from the following detailed description with reference to the claims and the accompanying drawings.
【0026】[0026]
【実施例】図1は、本発明による機械的な光スイッチ2
0の拡大斜視図を示す。スイッチ20は、例えば、遠隔
ファイバ試験装置で使用される。この装置では、スイッ
チ20は、オプティカル・タイム・ドメイン・リフレク
トメータ、光パワー・メータ等の遠隔試験装置を種々の
光ファイバに接続して、これらファイバを評価する。他
の使用例は、発信ラインが故障しているとき、電話信号
を異なる光ファイバに再方向付けるための中央オフィス
電話スイッチに関連したものである。1 shows a mechanical optical switch 2 according to the invention.
0 shows an enlarged perspective view of 0. The switch 20 is used, for example, in a remote fiber test device. In this device, switch 20 connects remote test equipment, such as an optical time domain reflectometer, optical power meter, etc., to various optical fibers and evaluates these fibers. Another example of use is in connection with a central office telephone switch for redirecting telephone signals to different optical fibers when the transmission line is down.
【0027】スイッチ20は、部分的な空洞を形成する
基部24、端部壁26、28及び側部壁30から成るハ
ウジング22を有する。空洞32内では、中央台部34
及び軸受け支持部36は、基部24から立ち上がってい
る。軸受け支持部36は、中央台部34及び端部壁2
6、28間に配置される。着脱可能側部壁38及び頂部
板40は、ハウジング空洞を囲むために設けられる。ス
イッチ20用の電子回路を含む回路基板42は、ハウジ
ング22の頂部に取り付けられる。この電子回路は、単
一又は複数の蓄積素子を有し、2つの対向する光ファイ
バ間の閉曲線上の交差点に関連した角度座標を保持す
る。この電子回路は、スイッチへの要求及び機能を有効
にすると共に、スイッチ機能を停止する割り込み命令及
びユーザ・エラー・コードを発生するロジック回路も含
んでいる。ステッパ・モータ取付具(ブラケット)44
は、端部壁26及び28に隣接してハウジング22の外
側に固定される。ステッパ・モータ46は、各取付具4
4に固定される。平歯車48が固定されたシャフトは、
各ステッパ・モータ46から延びている。光検出器取付
具(ブラケット)50は、各端部壁26及び28の外側
に取り付けられる。発光素子及び受光素子を有する光検
出器52は、各取付具に取り付けられる。The switch 20 has a housing 22 consisting of a base 24, end walls 26, 28 and side walls 30 forming a partial cavity. Within the cavity 32, a central platform 34
And the bearing support portion 36 stands up from the base portion 24. The bearing support 36 includes the center base 34 and the end wall 2.
It is arranged between 6, 28. Removable side walls 38 and top plate 40 are provided to surround the housing cavity. A circuit board 42 containing the electronic circuitry for the switch 20 is mounted on top of the housing 22. The electronic circuit has a single or multiple storage elements and holds the angular coordinates associated with the intersection point on the closed curve between two opposing optical fibers. The electronic circuitry also includes logic circuitry that enables requests and functions to the switch, and generates interrupt instructions and user error codes to deactivate the switch function. Stepper / motor mount (bracket) 44
Is secured to the outside of housing 22 adjacent end walls 26 and 28. The stepper motor 46 is attached to each fixture 4
Fixed to 4. The shaft to which the spur gear 48 is fixed is
Extending from each stepper motor 46. A photodetector fixture (bracket) 50 is attached to the outside of each end wall 26 and 28. A light detector 52 having a light emitting element and a light receiving element is attached to each fixture.
【0028】穴54は、各端部壁26及び28に形成さ
れる。軸受け56は、端部壁26及び28の空洞32側
から各穴54に圧入される。軸受け58は、軸受け支持
体36に圧入される。フランジ・シャフト・シール(こ
の図では見えない)は、空洞32の外側から各穴54内
に取り付けられ、各端部壁26及び28の外側に取り付
けられたシール板60により所定位置に保持される。入
力及び出力光ファイバ66及び67を収容する中心穴6
4を有する回転可能駆動シャフト62は、シール板6
0、フランジ・シャフト・シール及び軸受け56及び5
8を介して延びる。スリット70を有する細長い穴(ス
ロット)あき回転体68は、各駆動シャフト62に取り
付けられる。各穴あき回転体68の一部は、光検出器5
2の発光素子及び受光素子間の間隙に配置される。ステ
ッパ・モータ46の夫々の平歯車に係合する駆動シャフ
ト平歯車72は、回転可能駆動シャフト62に取り付け
られる。柔軟性駆動シャフト結合器74は、駆動シャフ
ト62の各々の一端に固定される。スイッチ20の光フ
ァイバ66及び67を保持する取付部材(この図では見
えない)は、柔軟性結合器74の他端内にある。ばね留
め具(クランプ)76は、中央台部34に形成されオフ
セットされたV溝(オフセットV溝)内に取付部材を保
持するために、台部34に取り付けられる。ばね留め具
76及びオフセットV溝は、後述する取付部材に対する
保持構体を形成する。囲まれた空洞32は、入力ファイ
バ及び出力ファイバ間を通過する入力光の後方反射を減
少させるために、適切な屈折率整合液が充填される。屈
折率整合液は、V溝及び軸受け58用の潤滑剤としての
役割もする。A hole 54 is formed in each end wall 26 and 28. The bearing 56 is press-fitted into each hole 54 from the cavity 32 side of the end walls 26 and 28. The bearing 58 is pressed into the bearing support 36. A flange shaft seal (not visible in this view) is mounted in each hole 54 from outside cavity 32 and held in place by a seal plate 60 mounted outside each end wall 26 and 28. . Central hole 6 for accommodating input and output optical fibers 66 and 67
A rotatable drive shaft 62 having a sealing plate 6
0, flange shaft seal and bearings 56 and 5
Extends through 8. A slotted rotor 68 having a slit 70 is attached to each drive shaft 62. Part of each perforated rotor 68 is the photodetector 5
The two light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a gap. A drive shaft spur gear 72 that engages each spur gear of the stepper motor 46 is mounted on the rotatable drive shaft 62. Flexible drive shaft coupler 74 is secured to one end of each drive shaft 62. The mounting member (not visible in this view) that holds the optical fibers 66 and 67 of the switch 20 is in the other end of the flexible coupler 74. A spring clamp 76 is attached to the pedestal 34 to retain the attachment member in an offset V-groove formed in the central pedestal 34. The spring fastener 76 and the offset V-groove form a holding structure for a mounting member described below. The enclosed cavity 32 is filled with a suitable index matching liquid to reduce back reflection of the input light passing between the input and output fibers. The refractive index matching liquid also serves as a lubricant for the V groove and the bearing 58.
【0029】ハウジング22、着脱可能側部壁38及び
頂部板40は、加工アルミニウム、ステンレス鋼、又は
成形プラスチックの様な材料で作られる。現行の設計で
は、これら部品は、加工アルミニウムである。ステッパ
・モータ46である回転手段は、0.14度の回転精度
で、高価でなく、比較的に小電力であり、小型であるこ
とが必要とされる。この様なステッパ・モータ46の一
例が、米国コネティカット州ワタバリーのHSI社によ
り部品番号HSA33700として製造販売されてい
る。この特定のステッパ・モータは、0.09度の角度
制御仕様を有する。このステッパ・モータは、バックラ
ッシュが大きいので、ホーム位置指示器が光検出器52
及び穴あき回転体68と共に設けられる。光検出器52
は、光が発光素子から受光素子に伝達すると電気信号を
発生するものであり、シャープ(株)で製造販売される
GP1L01F型の様な普通に市販されている光検出器
でよい。穴あき回転体68は、適切な剛性を有し、それ
に狭い穴を形成できる適当な材料で作ってもよい。好適
な実施例では、穴あき回転体68は、0.001インチ
(0.0254ミリメートル)のスロット(スリット)
70を有する1ミル(2.54/1000センチメート
ル)のポリカーボネート・フィルムから形成する。この
フィルムを積層して、アルミニウム硬化板にする。ステ
ッパ・モータ46の代わりに、高分解能エンコーダを有
する直流モータを使用してもよい。フェルール駆動シャ
フト62は、十分に硬く、耐磨耗性の適当な材料で形成
してよい。好適な実施例では、回転駆動シャフト62は
外径が4分の1インチ(6.35mm)のステンレス鋼
の棒である。中心穴64の直径は、10分の1インチ
(2.54mm)である。The housing 22, removable side wall 38 and top plate 40 are made of a material such as machined aluminum, stainless steel, or molded plastic. In the current design, these parts are machined aluminum. The rotating means, which is the stepper motor 46, is required to have a rotation accuracy of 0.14 degrees, be inexpensive, have relatively low power, and be small. An example of such a stepper motor 46 is manufactured and sold under the part number HSA33700 by HSI, Inc. of Watterbury, Connecticut, USA. This particular stepper motor has an angle control specification of 0.09 degrees. Since this stepper motor has a large backlash, the home position indicator is the photodetector 52.
And a perforated rotating body 68. Photo detector 52
Is an electric signal that is generated when light is transmitted from a light emitting element to a light receiving element, and may be a commercially available photodetector such as GP1L01F type manufactured and sold by Sharp Corporation. The perforated rotor 68 may be made of any suitable material that has suitable rigidity and is capable of forming a narrow hole therein. In the preferred embodiment, the perforated rotor 68 has 0.001 inch (0.0254 millimeter) slots (slits).
It is formed from a 1 mil (2.54 / 1000 centimeter) polycarbonate film with 70. The films are laminated to form an aluminum hardened plate. Instead of the stepper motor 46, a DC motor having a high resolution encoder may be used. The ferrule drive shaft 62 may be formed of any suitable hard and abrasion resistant material. In the preferred embodiment, rotary drive shaft 62 is a quarter inch (6.35 mm) outer diameter stainless steel rod. The diameter of the central hole 64 is 1/10 inch (2.54 mm).
【0030】図4は、機械的光スイッチ20の取付部材
駆動装置の斜視図である。この駆動装置は、取付部材内
の光ファイバの位置決め以外は同一である入力部80及
び出力部82を有し、これらについてはフェルール86
と関係して詳述する。出力部82の構成要素は、入力部
80と実質的に同じである。出力部82は、穴あき回転
体68及び駆動シャフト平歯車72に取り付けられた回
転駆動シャフト62を有する。駆動シャフト62は、シ
ール板60、フランジ・シャフト・シール94及び軸受
け56、58を通る。柔軟性駆動シャフト結合器74
は、駆動シャフト62の一端に取り付けられる。柔軟性
結合器74は、回転運動の間にフェルール86に与えら
れる横方向のトルクを減少させるために設けられる。こ
のトルクは、スイッチ20内の光ファイバの配列誤差を
生じさせる。適切な柔軟性結合器は、米国ニュージャー
ジ州セダー・グローブのサーボメータ社により部品番号
FC−9として販売されている。フェルール構体88内
に含まれるフェルール86は、柔軟性結合器74の反対
側の端部に固定される。互いに密着して対向する関係で
あるスイッチ20の光ファイバ66及び67は、各フェ
ルール86内に固定される。この関係を維持するため
に、留め襟部96は、内部軸受け部58のいずれかの側
でフェルール駆動シャフト62に取り付けられて、柔軟
性結合器74を構成し、フェルール86の端部面を圧縮
状態に維持する。FIG. 4 is a perspective view of a mounting member driving device for the mechanical optical switch 20. This drive has an input 80 and an output 82 that are identical except for the positioning of the optical fiber within the mounting member, and for these ferrules 86
It will be described in detail in connection with. The components of the output unit 82 are substantially the same as those of the input unit 80. The output section 82 has a rotary drive shaft 62 attached to the perforated rotating body 68 and the drive shaft spur gear 72. Drive shaft 62 passes through seal plate 60, flange shaft seal 94 and bearings 56, 58. Flexible drive shaft coupler 74
Is attached to one end of the drive shaft 62. Flexible coupler 74 is provided to reduce the lateral torque applied to ferrule 86 during rotational movement. This torque causes an optical fiber alignment error in the switch 20. A suitable flexible coupler is sold as part number FC-9 by the Servometer Company of Cedar Grove, NJ, USA. The ferrule 86 contained within the ferrule structure 88 is secured to the opposite end of the flexible coupler 74. The optical fibers 66 and 67 of the switch 20, which are in close contact and opposed to each other, are fixed in each ferrule 86. To maintain this relationship, a retaining collar 96 is attached to the ferrule drive shaft 62 on either side of the inner bearing 58 to form a flexible coupler 74 and compress the end face of the ferrule 86. Keep in the state.
【0031】図5は、取付部材駆動構体の分解斜視図で
ある。この図において、図1及び図4と同一構成要素に
は、同じ参照番号で示す。フェルール構体88は、フェ
ルール結合器90及びフェルール86から成る。好適な
実施例では、フェルール結合器90はステンレス鋼で形
成されるが、他の適切な材料であってもよい。他の方法
では、フェルールの歪み解放部92は、フェルール結合
器90内に固定される。代表的なフェルール解放部92
は、米国ニューヨーク州ベイポートのシンプトン社から
部品番号A3215として販売されている。フェルール
86は、フェルール結合器90内に固定される。フェル
ール86は、ほうけい酸塩工業用光学ガラスで形成され
る。代表的なフェルールは、米国イリノイ州デス・プレ
インズのニッポン・エレクトリック・グラス社からHC
型として製造販売されている。特定のフェルールは、外
径許容誤差±5μm、真円仕様からのずれ(真円度)±
1μm及び内径許容誤差±2μmである。上述した様
に、従来の光スイッチでこれらの許容誤差を有するフェ
ルールを使用すると、使用可能な機械的光スイッチに要
求されるサイクル間反復性、長期間反復性、絶対的配列
を得ることができない。しかし、本発明の機械的光スイ
ッチ20は、従来の様に単一軸に対しフェルールを同軸
に配列し回転させる代わりに、別々の軸に対して回転す
るようにフェルール86をずらすことにより、従来の機
械的光スイッチの機械的許容誤差の問題を解決する。FIG. 5 is an exploded perspective view of the mounting member drive assembly. In this figure, the same components as those in FIGS. 1 and 4 are designated by the same reference numerals. The ferrule structure 88 includes a ferrule coupler 90 and a ferrule 86. In the preferred embodiment, ferrule coupler 90 is formed of stainless steel, but other suitable materials may be used. Alternatively, the ferrule strain relief 92 is secured within the ferrule coupler 90. Representative ferrule release unit 92
Is sold as part number A3215 by Sympton Corp. of Bayport, NY, USA. The ferrule 86 is fixed in the ferrule coupler 90. The ferrule 86 is formed of borosilicate industrial optical glass. A representative ferrule is HC from Nippon Electric Glass, Inc. of Death Plains, Illinois, USA.
It is manufactured and sold as a mold. Specified ferrule has an outer diameter tolerance of ± 5 μm, deviation from roundness specifications (roundness) ±
It is 1 μm and the inner diameter tolerance is ± 2 μm. As mentioned above, the use of ferrules with these tolerances in conventional optical switches does not provide the cycle-to-cycle repeatability, long-term repeatability, and absolute alignment required of usable mechanical optical switches. . However, in the mechanical optical switch 20 of the present invention, instead of arranging and rotating the ferrules coaxially with respect to a single axis as in the conventional case, by shifting the ferrule 86 so as to rotate with respect to the separate axes, the conventional optical switch 20 is provided. The problem of mechanical tolerance of mechanical optical switch is solved.
【0032】図6は、独立した軸104及び106につ
いて回転する対向する2つのフェルール100及び10
2を示し、これらフェルール100及び102は光伝送
路として働く光ファイバ108及び110を夫々含む。
好適な実施例では、光ファイバは、コアの直径が約10
μm、外径125μmのシングル・モード・ファイバで
ある。本発明の要旨を逸脱することなく、マルチモード
光ファイバの様な他の光伝送路を使用してもよい。対向
する光ファイバ108及び110は、フェルール100
及び102が回転するにつれ、閉曲線に沿って移動する
ように配置される。閉曲線112及び114は、夫々の
曲線上の点116及び118で交差する。閉曲線112
及び114は、フェルール100及び102の360度
の回転角度を通して閉じているとすると、交差点116
及び118は安定し、2つの対向するファイバ108及
び110に対して、正確に最適の配列位置を表す。FIG. 6 shows two opposing ferrules 100 and 10 rotating about independent axes 104 and 106.
2, the ferrules 100 and 102 include optical fibers 108 and 110, respectively, which serve as optical transmission lines.
In a preferred embodiment, the optical fiber has a core diameter of about 10
It is a single mode fiber having a diameter of 125 μm and an outer diameter of 125 μm. Other optical transmission lines, such as multimode optical fibers, may be used without departing from the spirit of the invention. Opposing optical fibers 108 and 110 are the ferrules 100.
And 102 are arranged to move along a closed curve as they rotate. The closed curves 112 and 114 intersect at points 116 and 118 on the respective curves. Closed curve 112
And 114 are closed through the 360 degree rotation of ferrules 100 and 102, and intersection 116
And 118 are stable and represent exactly the optimal alignment position for the two opposing fibers 108 and 110.
【0033】図7A及び図7Bは、機械的光スイッチ2
0の台部34に形成され、又は取り付けられた2つのオ
フセット・ホルダ構体120の一方を示す。各ホルダ構
体120は、V溝空洞130を形成する頂点124及び
角度が広がる側壁126、128を有するV溝構造体1
22を有する。側壁126及び128には、ガラス、セ
ラミック等の耐磨耗性材料の薄片(ストリップ)132
及び134が接着してある。この方法で、ホルダ構体1
20を構成することにより、V溝構造体122をアルミ
ニウム、プラスチック等の安価な材料で形成することが
でき、同時に、極めて耐久性のある軸受けが得られる。
より高価となるが、設計可能なものは、耐磨耗材料から
直接作成したV溝を利用することである。7A and 7B show a mechanical optical switch 2
0 shows one of two offset holder structures 120 formed or attached to the base 34. Each holder structure 120 includes a V-groove structure 1 having vertices 124 forming V-groove cavities 130 and angled side walls 126, 128.
22. The sidewalls 126 and 128 have strips 132 of wear resistant material such as glass or ceramic.
And 134 are glued together. In this way, the holder structure 1
By configuring 20, the V-groove structure 122 can be formed of an inexpensive material such as aluminum or plastic, and at the same time, an extremely durable bearing can be obtained.
A more expensive but designable option is to utilize V-grooves made directly from wear resistant material.
【0034】図示の目的のために示されたかなり真円か
ら外れたフェルール86は、台部34上に形成されたV
溝空洞130の各々内に夫々受入られる。ばね留め具7
6は、V溝構造体122内にフェルール86を固定する
ために空洞130上に配置される。各V溝構造体122
の側壁126及び128は、フェルール86に対し2つ
の接点を有し、ばね留め具76に対して3番目の接点を
有する。この3点設置は、運動学的に正しい。本明細書
にて用いる運動学的な取付は、同時点により分解された
総ての力により取り付けることを意味する。保持面、即
ち側面126、128及びばね留め具76は、フェルー
ル86の面に対する接線であり、その結果、フェルール
86が完全に円でなくとも、極めて安定した最小エネル
ギー構造となる。これは、接点の数が分からず、回転の
間でさえスイッチ間で接点数が変化する従来のスイッチ
と比較すると次のようになる。各ホルダ構体内120内
のばね留め具76は、容易に小さく動くことができ、フ
ェルール86の熱膨脹又は円からの外れに対して、フェ
ルール自体のスロップ(不規則な動き)をすることなく
適応することができる。フェルール86がかなり真円か
ら外れている場合であっても、フェルール内のファイバ
は、依然として閉曲線をたどる。これにより、従来の機
械的な光スイッチに見られた、フェルール間の寸法の違
いにより生じるいずれのぐらつきも除去できる。本発明
の実施は、V溝構造体及び留め具構成に厳密に限定され
るものではなく、他の運動学的に正確なホルダ構体も、
本発明の要旨を逸脱することなく使用できる。The substantially out-of-round ferrule 86 shown for purposes of illustration is a V formed on the pedestal 34.
Each is received in each of the groove cavities 130. Spring fastener 7
6 is located on cavity 130 to secure ferrule 86 in V-groove structure 122. Each V-groove structure 122
The sidewalls 126 and 128 of the have two contacts to the ferrule 86 and a third contact to the spring fastener 76. This three-point installation is kinematically correct. Kinematic attachment as used herein means attachment by all forces resolved by simultaneous points. The retaining surfaces or sides 126, 128 and spring fasteners 76 are tangent to the surface of ferrule 86, resulting in a very stable minimum energy structure, even if ferrule 86 is not perfectly circular. This is as follows when compared to conventional switches where the number of contacts is unknown and the number of contacts changes between switches even during rotation. The spring fasteners 76 within each holder assembly 120 can be easily moved in small increments to accommodate thermal expansion of the ferrule 86 or deviation from the circle without sloping the ferrule itself. be able to. Even if the ferrule 86 is significantly out of round, the fiber in the ferrule will still follow a closed curve. This eliminates any wobble found in conventional mechanical optical switches due to dimensional differences between ferrules. The practice of the present invention is not strictly limited to V-groove structures and fastener configurations; other kinematically accurate holder structures are also
It can be used without departing from the spirit of the invention.
【0035】軸受けの磨耗は、いずれの機械的光スイッ
チ20でも重要な問題である。V溝構造体122の軸受
け磨耗は、各側壁126及び128の面上の微小に細い
線に沿ってのみ生じる。しかし、フェルール86の磨耗
は、その面全体に沿って生じる。磨耗により除去される
材料の厚さが軸受けの面積に逆比例すると、V溝構造体
122の磨耗速度は、フェルール86のそれより数百又
は数千倍大きい。耐磨耗薄片132及び134を側壁1
26及び128に接着すると、V溝構造体122の磨耗
が減少する。更に、スイッチの制御は、平均的に両方の
フェルール86が何れの100,000サイクルの間に
も同じ角度回転するように設計されている。これは、理
論上では、両方のV溝軸受けに関し等しい磨耗速度にな
り、フェルール86は同じ量だけ夫々のV溝構造体12
2に据え置かれ、それらの相対的配列を維持する。Bearing wear is an important issue in any mechanical optical switch 20. Bearing wear of the V-groove structure 122 occurs only along a fine line on the surface of each sidewall 126 and 128. However, wear of the ferrule 86 occurs along its entire surface. The wear rate of the V-groove structure 122 is hundreds or thousands of times greater than that of the ferrule 86 when the thickness of the material removed by wear is inversely proportional to the area of the bearing. Wear the wear-resistant flakes 132 and 134 on the side wall 1
Adhering to 26 and 128 reduces wear of V-groove structure 122. Further, the control of the switch is designed so that on average both ferrules 86 rotate the same angle during any 100,000 cycles. This would, in theory, result in equal wear rates for both V-groove bearings, and the ferrule 86 would have the same amount in each V-groove structure 12
2 to maintain their relative alignment.
【0036】図8は、機械的光スイッチ20の台部34
上に形成されたオフセットV溝ホルダ構体120を示す
斜視図である。入力及び出力光ファイバ・アレイ148
及び150を含む入力及び出力フェルール144及び1
46は、V溝140及び142内に取り付けられる。各
ファイバ・アレイ148及び150は、単一の光ファイ
バ152又は複数の光ファイバで形成される。フェルー
ル144及び146の外壁と、ばね留め具76とは、図
を見易くするために図示されていない。耐磨耗性薄片1
32及び134は、個別の耐磨耗性薄片がV溝140の
側壁126及び128の対向する端部に接着されて、フ
ェルール144及び146用の2重端部軸受けを形成す
る現行の好適な構成で示されている。図1に示す様なば
ね留め具76は、フェルール144及び146をV溝空
洞130内に固定するための耐磨耗性細片の各組上に配
置される第1及び第2ばね留め具部材を形成するために
細長い穴(スロット)が開けられる。その代わりに、耐
磨耗性薄片132及び134は、V溝140の全部の側
壁を一列にするように構成される。図示する様に、入力
フェルール144は、出力フェルール146からわずか
にずらされる。各フェルール144及び146は、運動
学的に正確なホルダ構体120内に抑制されるので、入
力ファイバ・アレイ148の各ファイバ152は、入力
フェルール144が回転するときに閉曲線を追跡する。
これらの曲線は略円であるが、曲線の実際の形状は重要
ではない。曲線は、楕円又は任意の類似した形状の閉曲
線であってもよい。同じことが、出力ファイバ・アレイ
150の光ファイバ152についてもいえる。図6を参
照して説明した様に、入力及び出力ファイバ・アレイ1
48及び150内の光ファイバ152の閉曲線は、同心
円ではない。すなわち、入力ファイバ148内の閉曲線
上を動くように配置されたいずれの光ファイバ152
も、出力ファイバ・アレイ150内の閉曲線上を動くた
めに配置されたいずれの光ファイバ152とも対称的で
はない。V溝140及び142は、入力光ファイバの閉
曲線及び出力光ファイバの閉曲線を同心状でなくするた
めに意図的にずらされる。FIG. 8 shows the base portion 34 of the mechanical optical switch 20.
It is a perspective view which shows the offset V-groove holder structure 120 formed above. Input and output fiber optic arrays 148
And 150 including input and output ferrules 144 and 1
46 is mounted in V-grooves 140 and 142. Each fiber array 148 and 150 is formed from a single optical fiber 152 or multiple optical fibers. The outer walls of ferrules 144 and 146 and spring fasteners 76 are not shown for clarity. Abrasion resistant flakes 1
32 and 134 are presently preferred configurations in which separate wear resistant flakes are adhered to opposite ends of the sidewalls 126 and 128 of the V-groove 140 to form a dual end bearing for ferrules 144 and 146. Indicated by. A spring fastener 76, such as that shown in FIG. 1, includes first and second spring fastener members disposed on each set of wear resistant strips for securing ferrules 144 and 146 within V-groove cavity 130. An elongated hole (slot) is drilled to form the. Instead, the wear resistant flakes 132 and 134 are configured to align all sidewalls of the V-groove 140. As shown, the input ferrule 144 is slightly offset from the output ferrule 146. Since each ferrule 144 and 146 is constrained within the kinematically accurate holder assembly 120, each fiber 152 of the input fiber array 148 follows a closed curve as the input ferrule 144 rotates.
Although these curves are approximately circular, the actual shape of the curves is not important. The curve may be an ellipse or a closed curve of any similar shape. The same is true for optical fiber 152 of output fiber array 150. Input and output fiber array 1 as described with reference to FIG.
The closed curves of the optical fiber 152 in 48 and 150 are not concentric. That is, any optical fiber 152 arranged to move on a closed curve within the input fiber 148.
Is not symmetrical with any optical fiber 152 arranged to move on a closed curve in the output fiber array 150. The V-grooves 140 and 142 are purposely offset to make the closed curves of the input and output optical fibers non-concentric.
【0037】入力及び出力光ファイバ・アレイ148及
び150の閉曲線は同心状ではないので、これらは2点
で交差する。このことにより、入力光ファイバ・アレイ
148の光ファイバ152及び出力光ファイバ・アレイ
150の出力ファイバ152間で完全な配列が行われ
る。フェルール軸受けである運動学的に正確なホルダ構
体120には、ぐらつき又はスロップがないので、曲線
が実際に閉じられ、更に、それらが閉じているので、交
差点の角度座標は安定している。これは、入力及び出力
フェルール144及び146の幾つかの角度座標に関し
て、入力ファイバ・アレイ148の光ファイバ152
は、交差点で出力ファイバ・アレイ150の光ファイバ
152と完全に直線上に並ぶことを意味する。曲線は閉
じているので、角度座標は安定している。これらは、極
端な精度で何度も繰り返す。動的に、位相空間座標系の
軌跡が閉じていると、その軌跡は安定し、周期的で、予
想可能である。しかし、軌跡が閉じていなければ、座標
系は無秩序になる。Since the closed curves of input and output fiber optic arrays 148 and 150 are not concentric, they intersect at two points. This results in a perfect alignment between the optical fibers 152 of the input optical fiber array 148 and the output fibers 152 of the output optical fiber array 150. The kinematically correct holder structure 120, which is a ferrule bearing, has no wobble or slop, so the curves are actually closed, and since they are closed, the angular coordinates of the intersection are stable. This is because, for some angular coordinates of the input and output ferrules 144 and 146, the optical fibers 152 of the input fiber array 148
Means perfectly aligned with the optical fiber 152 of the output fiber array 150 at the intersection. Since the curve is closed, the angular coordinates are stable. These repeat many times with extreme accuracy. Dynamically, when the trajectory of the phase space coordinate system is closed, the trajectory is stable, periodic, and predictable. But if the trajectory is not closed, the coordinate system becomes chaotic.
【0038】重要な利点は、独立した別個の回転軸の周
りを回転するように、入力及び出力フェルールをオフセ
ットすることにより得られる。各フェルール144及び
146には、任意の数のファイバ152が装填されても
よい。ファイバ152の幾つかは、フェルール144及
び146の内径の端部の周りに配置され、幾つかは中心
に向かって配置される。フェルール144及び146を
ずらすことにより、フェルール144の端部に沿って入
力ファイバにより描かれた閉曲線は、それらが更に中心
に向かって配置されても、フェルール146の出力ファ
イバの全てと交差するようにできる。これを行うために
は、公称的には、入力ファイバが追跡する閉曲線が1/
2ファイバ直径の許容範囲内で出力フェルールの中心と
交差するように、2つのフェルール144及び146の
間がずれるようにする。従来の設計では、中心付近に配
置された出力ファイバは、端部にある入力ファイバに接
続することができない。これは、N×Nスイッチが、従
来の機械的光スイッチで可能なよりも、中心に向かって
集中されたそのファイバの数を増やして構成できること
を意味する。ファイバがフェルールの中心から更に動く
につれて、特定の配列を行うために必要な角度許容誤差
が減少するので、これは本発明の重要な利点及び目的で
ある。したがって、ファイバがフェルールの中心から離
れているときに、フェルールを回転させる装置の更に正
確な角度分解能が必要とされる。これは、例えば、従来
の設計での高価なステッパ・モータ46の使用を必要と
し、一方、本発明では、高精度でない、即ち安価なステ
ッパ・モータ46を使用可能である。An important advantage is obtained by offsetting the input and output ferrules so that they rotate about independent and distinct axes of rotation. Each ferrule 144 and 146 may be loaded with any number of fibers 152. Some of the fibers 152 are positioned around the inside diameter ends of ferrules 144 and 146, and some are positioned toward the center. By offsetting the ferrules 144 and 146, the closed curve drawn by the input fibers along the ends of the ferrule 144 will intersect all of the output fibers of the ferrule 146 even though they are further centered. it can. To do this, nominally the closed curve tracked by the input fiber is 1 /
The two ferrules 144 and 146 are offset so that they intersect the center of the output ferrule within the tolerance of the two fiber diameters. In conventional designs, an output fiber located near the center cannot be connected to an input fiber at the end. This means that an N × N switch can be configured with a larger number of its fibers concentrated towards the center than is possible with a conventional mechanical optical switch. This is an important advantage and objective of the present invention, as the fiber moves further from the center of the ferrule, and the angular tolerance required to perform a particular alignment decreases. Therefore, a more accurate angular resolution of the device that rotates the ferrule when the fiber is off center of the ferrule is needed. This requires, for example, the use of expensive stepper motors 46 in conventional designs, while the present invention allows the use of less precise or inexpensive stepper motors 46.
【0039】本発明の他の利点及び目的は、入力及び出
力ファイバ・アレイ148及び150内の光ファイバ1
52は、入力及び出力フェルール144及び146内で
不規則(ランダム)に構成してもよい。すなわち、アレ
イ148及び150内のファイバ152を整然とした小
さなパターンで配列する必要がない。各ファイバは、そ
れ自体の閉曲線に追従できる。入力ファイバ・アレイ1
48の全ての入力ファイバ152の閉曲線が、出力ファ
イバ・アレイ150の全ての出力ファイバ152の閉曲
線に交差する限り、スイッチの操作に異なるところはな
い。この設計は、フェルールの内径の表面に対してファ
イバを保持する又は同心円上にファイバを位置決めする
ために何かが必要である従来のものに匹敵する。更に、
その従来の何かは極めて正確に寸法付けされる必要があ
るが、ファイバがしっかりと保持されないと、これは同
心度、直径及び円の真円度に悪影響を与え、これらのフ
ァイバが移動してしまう。Another advantage and object of the present invention is to provide optical fiber 1 in input and output fiber arrays 148 and 150.
52 may be randomly configured within the input and output ferrules 144 and 146. That is, the fibers 152 in the arrays 148 and 150 need not be arranged in an orderly small pattern. Each fiber can follow its own closed curve. Input fiber array 1
As long as the closed curves of all 48 input fibers 152 intersect the closed curves of all output fibers 152 of the output fiber array 150, there is no difference in the operation of the switch. This design is comparable to the conventional one where something is needed to hold or position the fiber against the inner surface of the ferrule. Furthermore,
Something that traditional needs to be very accurately dimensioned, but if the fibers are not held tightly, this will adversely affect the concentricity, diameter and roundness of the circle, causing these fibers to move. I will end up.
【0040】本発明の目的は、製造が簡単な機械的光ス
イッチ20を提供することである。上述した様に、スイ
ッチ20の入力及び出力フェルール144及び146内
で入力及び出力ファイバ・アレイ148及び150の個
々のファイバ152を正確に位置決めする必要がない。
本発明のスイッチ20は、単一の入力ポート及び複数の
出力ポートを有する1個の1×Nスイッチで構成しても
よく、又は、スイッ20は複数の入力ポート及び複数の
出力ポートを有する1個のN×N又はN×Mスイッチで
構成してもよい。何れの構成であっても、光ファイバ1
52の位置決めは同様である。1×Nスイッチにおい
て、入力フェルール144は、光ファイバ152に装填
される。エポキシ樹脂をフェルール144に追加して、
複数のファイル152間の隙間を埋める。次に、光ファ
イバ152の1本を除く全部が、単一の光ファイバ15
2を光ポートとするフェルール144の端部で切断され
る。切断されるファイバ152の数が少なかったり、全
く無かったりする例外はあるが、同一の処理が、N×N
及びN×M光スイッチに使用される。同様に、同一の処
理がスイッチ20の出力ポートを形成するために使用さ
れる。ここで重要なことは、フェルール144内のファ
イバ152の正確な位置決めは必要ないということであ
る。これは、実質的にスイッチ20の製造コストを低減
する。It is an object of the present invention to provide a mechanical optical switch 20 which is easy to manufacture. As described above, there is no need to accurately position the individual fibers 152 of the input and output fiber arrays 148 and 150 within the input and output ferrules 144 and 146 of the switch 20.
The switch 20 of the present invention may be comprised of a single 1 × N switch having a single input port and multiple output ports, or the switch 20 may have a single input port and multiple output ports. It may be composed of N × N or N × M switches. Regardless of the configuration, the optical fiber 1
The positioning of 52 is similar. In the 1 × N switch, the input ferrule 144 is loaded into the optical fiber 152. Add epoxy resin to ferrule 144,
Fill the gaps between the plurality of files 152. Then, all but one of the optical fibers 152 is a single optical fiber 15
It is cut at the end of the ferrule 144 whose optical port is 2. With the exception that the number of fibers 152 to be cut is small or not at all, the same processing is performed by N × N.
And N × M optical switch. Similarly, the same process is used to form the output ports of switch 20. What is important here is that precise positioning of the fiber 152 within the ferrule 144 is not required. This substantially reduces the manufacturing cost of the switch 20.
【0041】他の方法としては、スイッチ20の光ポー
トを形成する際に、プラグ・デバイスを使用してもよ
い。プラグはフェルール144及び146内に位置決め
され、ファイバ152はプラグ及びフェルールの側壁間
に位置決めされる。エポキシ樹脂を用いて、フェルール
144及び146に充填する。何れの処理でも、ファイ
バ152を含むフェルール144及び146の端部は、
擦られ、且つ磨かれる。Alternatively, a plug device may be used in forming the optical port of the switch 20. The plug is positioned in ferrules 144 and 146, and fiber 152 is positioned between the plug and the side wall of the ferrule. The epoxy resin is used to fill the ferrules 144 and 146. In either process, the ends of ferrules 144 and 146, including fiber 152,
Rubbed and polished.
【0042】入力及び出力フェルールは、スイッチ20
のホルダ構体120内に取り付けられ、フェルール駆動
シャフト62の中央穴64を通る入力及び出力ファイバ
66及び67(図1)と共に、フェルール駆動装置の柔
軟性結合器74に接続される。スイッチの機械的構成要
素の構体が、入力及び出力フェルール144及び146
内の光ファイバ152の位置と独立していることは重要
ではない。例として、穴のあいた回転体68は、フェル
ール144及び146内のファイバ152の位置に関係
なく、フェルール駆動シャフト62上に取り付けられ
る。回転体68の穴(スロット)70を光検出器52に
対して位置決めすることにより、夫々のフェルール14
4及び146内のファイバ152に対する開始基準点が
決まる。側壁38はハウジング144に固定され、空洞
32は適当な屈折率整合液が充填される。頂部板40は
ハウジングに固定され、スイッチ20は、配列処理の準
備が整う。The input and output ferrules are the switch 20.
Mounted in the holder assembly 120 of the ferrule drive shaft 62 and connected to the ferrule drive flexible coupler 74 with the input and output fibers 66 and 67 (FIG. 1) through the central bore 64 of the ferrule drive shaft 62. The structure of the mechanical components of the switch is based on the input and output ferrules 144 and 146.
Independence from the position of the optical fiber 152 within is not critical. As an example, the perforated rotor 68 is mounted on the ferrule drive shaft 62 regardless of the position of the fiber 152 within the ferrules 144 and 146. By positioning the hole (slot) 70 of the rotating body 68 with respect to the photodetector 52, each ferrule 14
A starting reference point is determined for fibers 152 in 4 and 146. Sidewall 38 is secured to housing 144 and cavity 32 is filled with a suitable index matching liquid. The top plate 40 is secured to the housing and the switch 20 is ready for alignment processing.
【0043】図9は、出力光ファイバの閉曲線と入力光
ファイバの閉曲線との交差点を求めるための代表的な配
列(軸合わせ)用調整装置である。フェルール144又
は146の何れかの回転軸上に実質的に存在する何れの
ファイバ152も、閉曲線上を移動せず、点として作用
することに留意されたい。この理由で、フェルール14
4及び146の何れかの回転の軸上の何れかのファイバ
152は、光ポートとしては使用されない。配列用調整
装置は、コンピュータの様な制御器160と、1310
nm又は1550nmの何れかのレーザ源162と、単
一モード結合器164と、2つの光パワー・メータ16
6及び168と、電子スイッチ170と、一群の光ダイ
オード172とを有する。コンピュータ160は、光ス
イッチ20及び電子スイッチ170の両方を制御し、パ
ワー・メータ166及び168からのアナログ信号を記
録する。コンピュータは、図10及び図11に示すフロ
ーチャートにより例示される手順に従うことにより、光
スイッチ20上の各ポートの角度配列座標を決める。使
用するレーザ光源、使用する光ダイオードの種類、用い
るパワー・メータの種類に基づいて、この手順に用いる
しきい(スレッショルド)値は、装置毎に異なることが
あるので、この手順内のスレッショルド値は特定されな
い。FIG. 9 shows a typical alignment (axis alignment) adjusting device for obtaining the intersection of the closed curve of the output optical fiber and the closed curve of the input optical fiber. Note that virtually any fiber 152 residing on the axis of rotation of either ferrule 144 or 146 does not move on the closed curve and acts as a point. For this reason, ferrule 14
Any fiber 152 on the axis of rotation of either 4 or 146 is not used as an optical port. The array adjusting device includes a controller 160 such as a computer and a controller 1310.
nm or 1550 nm laser source 162, single mode coupler 164, and two optical power meters 16
6 and 168, an electronic switch 170, and a group of photodiodes 172. Computer 160 controls both optical switch 20 and electronic switch 170 and records the analog signals from power meters 166 and 168. The computer determines the angular array coordinates of each port on the optical switch 20 by following the procedure illustrated by the flowcharts shown in FIGS. The threshold values used in this procedure may vary from device to device, depending on the laser source used, the type of photodiode used, and the type of power meter used. Not specified.
【0044】基本的は配列手順は、2つの配列誤差のあ
るガウシャン・ビーム間を結合するための数学的モデル
を使用する。このモデルは、配列誤差のあるシングル・
モード・ファイバ間の光伝送に対して良好に近似されて
いる。それは、これらのファイバの基本モードがガウシ
ャンに近いからである。このモデルでは、2本の光ファ
イバが正確に同一であり、それらの間に長さ誤差又は角
度誤差が無いものと仮定する。フェルール144及び1
46は、スイッチ20内に組み込まれる前に擦られ且つ
磨かれ、また、フェルール144及び146を対向して
接触する状態に維持するために止め襟部96が使用され
るので、上述の仮定は有効である。数学的モデルは、上
述において、Tが光伝達率であり、xが2本ファイバ間
の横オフセットであり、wが基本モードの放射度プロフ
ィールの1/e^2である数1に示されている。図12
は、対数スケールに対してプロットされたこの関数を示
す。この関数では、2本の光ファイバが正確に同軸状で
あるときに得られる単一の最大値を有する。この手順で
は、第1ファイバを移動することによりこの最大値を求
め、次に第2には、スイッチの光伝送を最大にするよう
にする。The basic alignment procedure uses a mathematical model to couple between two alignment errored Gaussian beams. This model is a single
It is a good approximation for optical transmission between mode fibers. That is because the fundamental mode of these fibers is close to Gaussian. This model assumes that the two optical fibers are exactly the same, with no length or angle error between them. Ferrules 144 and 1
46 is rubbed and polished before being incorporated into the switch 20, and the stop collar 96 is used to keep the ferrules 144 and 146 in opposite contact, so the above assumption is valid. Is. The mathematical model is shown above in Equation 1 where T is the optical transmissivity, x is the lateral offset between the two fibers, and w is 1 / e ^ 2 of the fundamental mode emissivity profile. There is. FIG.
Shows this function plotted against a logarithmic scale. This function has a single maximum obtained when the two optical fibers are exactly coaxial. In this procedure, the maximum value is determined by moving the first fiber, and secondly, the optical transmission of the switch is maximized.
【0045】図12に示す滑らかな曲線では、図10及
び図11の対話的な手順は着実に最大に近づき、2本の
ファイバは正確に配列される。しかし、実際上は、曲線
は特定のレベル以下で荒くなり、低光レベルでは、曲線
は手順を変更する局部最大値を有する。これらの局部最
大値は、全体的な最大値より20〜30dBだけ大幅に
低く、この手順はそれらに合わせる必要がなく、又はス
イッチの挿入損失は高くなる。これは、伝達率がある所
定の局部最大スレッショルド、即ち、LMTと呼ばれる
スレッショルド以下であるときに、手順が大きなステッ
プ(時計回り又は反時計回りのいずれ)を有するからで
ある。これらの小さな局部最大値は、通常、数度広いだ
けであり、5又は10度ステップで検索することによ
り、手順はそれらを回避し、通常は全体的最大値の5度
の範囲内で、LMTの上の方で見付ける。For the smooth curve shown in FIG. 12, the interactive procedure of FIGS. 10 and 11 steadily approaches the maximum and the two fibers are correctly aligned. However, in practice, the curve becomes rough below a certain level and at low light levels the curve has a local maximum that changes the procedure. These local maxima are significantly lower by 20-30 dB than the global maxima, and the procedure does not need to be adapted to them or the switch insertion loss is high. This is because the procedure has large steps (either clockwise or counterclockwise) when the transmissivity is below a certain local maximum threshold, the threshold called LMT. These small local maxima are usually only a few degrees wide, and by searching in 5 or 10 degree steps, the procedure avoids them, usually within 5 degrees of the global maximum, the LMT. Find it at the top of.
【0046】大きなステップでの予備的な検索は、不注
意にスイッチを局部最大値に配列する危険性を減少させ
るが、手順は極めて簡単という訳にはいかない。特別な
用心として、手順は、ポートが適切に配列されているか
どうかを決める以前に、伝送された絶対パワーを調べ
る。絶対パワーが低すぎるが、2つのモータを(最小の
増分で)調整することにより改善できないと、何れかの
スイッチは欠陥要素を有し、又は局部最大値に配列され
ている。この状態が生じると、手順は図10及び図11
の流れ図でラベル1が付けられたサブルーチンを解く特
別のプログラムを使用する。Preliminary searches in large steps reduce the risk of inadvertently arranging the switches to local maxima, but the procedure is not very simple. As a special precaution, the procedure looks at the absolute power transmitted before determining if the ports are properly aligned. If the absolute power is too low but cannot be improved by adjusting the two motors (in the smallest increments), either switch has a defective element or is aligned to a local maximum. When this situation occurs, the procedure is as shown in FIGS.
Use a special program that solves the subroutine labeled 1 in the flowchart.
【0047】問題解決サブルーチンは、ステッパ・モー
タの最小ステップよりも大きく、10度よりも小さい増
分を使用して他の検索を行うために、伝送効率がどれだ
け悪いかについての情報を使用する。手順が他のポート
に並ぶことを簡単に試みた場合のように、問題が極めて
希であり、経験のある操作者にとっても困難であるとき
は、LMTは調整可能であると考えられている。The problem solving subroutine uses the information about how bad the transmission efficiency is to perform other searches using increments greater than the minimum stepper motor step and less than 10 degrees. The LMT is considered to be adjustable when the problem is extremely rare and difficult for experienced operators, such as when the procedure simply attempts to line up with other ports.
【0048】スイッチを多数のポートと位置合わせする
とき、ポートを順番に位置合わせすせしようとすること
は実際的でない。その代わりに、フォトダイオードの各
々で光パワーを測定することで何れが入力ポートに最も
近いかを調べことにより、各出力ポートの各々を調べる
ことは簡単であり、それを最初に配列する。第1ポート
を配列した後、この手順では、次に近いポートを配列す
る。通常、この手順では、出力ポートは順番には配列し
ないが、しかし、その方が速い。そして、この手順は、
常に、配列手順を完了した後にポートに、再び番号を付
ける。When aligning a switch with multiple ports, it is impractical to try to align the ports in sequence. Instead, it is straightforward to look at each of the output ports by measuring the light power at each of the photodiodes to see which is closest to the input port, and arrange it first. After arranging the first port, this procedure arranges the next closest port. Normally, this procedure does not arrange the output ports in order, but it is faster. And this procedure is
Always renumber the ports after completing the sequencing procedure.
【0049】この手順は、制御器160により、入力及
び出力フェルール駆動シャフト62をこれらの原点位置
に回転させることから始まる。これらの原点位置は、穴
空き回転体68のスロット70が、光検出器52の発光
素子及び受光素子間に光を通過させるときの光検出器5
2からの電気信号に対応する。この手順は、ステップ1
80で、電子スイッチ170をポート1にセットし、入
力フェルール144を回転させて、ポート1のフォトダ
イオード172における光信号を最大限にする。次に、
出力フェルール146を回転させて、光信号を最大にす
る(ステップ182)。この光信号がスレッショルドよ
り大きければ(ステップ184)、最小ステップの増分
を用いて入力及び出力フェルール144及び146用の
ステッパ・モータ46を順次回転させることにより、光
信号を再び最大にする(ステップ186及び188)。
これらのステップは、光信号が増加しなくなるまで繰り
返される(ステップ190)。挿入損失は、仕様の範囲
内であるなら(ステップ192)、ポートは配列された
ことになる。各ステッパ・モータ46が夫々の原点位置
から調整され角度の値は、スイッチ20に取り付けられ
た回路基板42上に配置されたメモリに蓄積される。電
子スイッチ170は次のポートに設定され、フェルール
144及び146は原点位置に設定され(ステップ19
4)、この処理は次のポートに対しても繰り返される
(ステップ180)。The procedure begins with the controller 160 rotating the input and output ferrule drive shafts 62 to their home position. These origin positions are the photodetector 5 when the slot 70 of the perforated rotary body 68 allows light to pass between the light emitting element and the light receiving element of the photodetector 52.
Corresponding to the electric signal from 2. This procedure is step 1
At 80, electronic switch 170 is set to port 1 and input ferrule 144 is rotated to maximize the optical signal at photodiode 172 of port 1. next,
The output ferrule 146 is rotated to maximize the optical signal (step 182). If the optical signal is greater than the threshold (step 184), the optical signal is maximized again by sequentially rotating the stepper motor 46 for the input and output ferrules 144 and 146 using the smallest step increments (step 186). And 188).
These steps are repeated until the optical signal stops increasing (step 190). If the insertion loss is within specifications (step 192), then the ports are aligned. Each stepper motor 46 is adjusted from its respective origin position and the angle value is stored in a memory arranged on the circuit board 42 attached to the switch 20. Electronic switch 170 is set to the next port and ferrules 144 and 146 are set to their home position (step 19).
4) This process is repeated for the next port (step 180).
【0050】最初のモータ回転の後に、光信号がスレッ
ショルド以下であれば(ステップ184)、この手順
は、モータ1を10度の範囲内で時計回り(時計回転方
向)に回転させ、モータ2を回転させることにより光信
号を最大にする(ステップ196)。光信号が改善しな
ければ、モータ1は反時計回り(反時計回転方向)に2
0度の範囲内で反時計回りに回転され、モータ2は光信
号を最大にするように回転される(ステップ200)。
モータ1が時計回りに約10度又は反時計回りに約20
度回転し、モータ2を回転させることにより光信号を最
大にした後、光信号が改善すれば(ステップ198及び
202)、このルーチンは、モータ2で光信号を最大に
し、適切な方向で持続する(ステップ204及び20
6)。この処理の後、光信号がスレッショルドより大き
ければ、ルーチンは、モータ1及び2が最小増分を使用
して調整された手順の部分にジャンプする(ステップ1
86及び188)。光信号が挿入損失より大きければ
(ステップ192)、ポートが整列され(ステップ19
4)、そうでなければ、ルーチンは特別な問題を解決す
るルーチンにジャンプする(ステップ186)。モータ
の時計回り及び反時計回りの回転の後、光信号がスレッ
ショルドよりも小さければ(ステップ210)、ルーチ
ンは特殊な問題を解決するルーチンにジャンプする(ス
テップ186)。After the first motor rotation, if the optical signal is below the threshold (step 184), this procedure causes motor 1 to rotate clockwise (clockwise) within 10 degrees and motor 2 to rotate. The rotation maximizes the optical signal (step 196). If the optical signal does not improve, the motor 1 moves counterclockwise (counterclockwise direction) 2
Rotated counterclockwise within the range of 0 degrees, motor 2 is rotated to maximize the optical signal (step 200).
The motor 1 rotates about 10 degrees clockwise or about 20 degrees counterclockwise.
Once the optical signal improves (steps 198 and 202) after maximizing the optical signal by rotating the motor 2 by rotating the motor 2 (steps 198 and 202), this routine maximizes the optical signal on the motor 2 and continues in the proper direction. Yes (steps 204 and 20)
6). After this process, if the optical signal is above the threshold, the routine jumps to the portion of the procedure where motors 1 and 2 were adjusted using the minimum increment (step 1).
86 and 188). If the optical signal is greater than the insertion loss (step 192), the ports are aligned (step 19).
4) Otherwise, the routine jumps to a routine that solves the particular problem (step 186). After clockwise and counterclockwise rotation of the motor, if the light signal is less than the threshold (step 210), the routine jumps to a routine that solves the special problem (step 186).
【0051】図10及び図11の手順は、光ポートを形
成する入力及び出力光ファイバの閉曲線上の2つの交差
点の一方を見付けるために設計されている。この手順
は、2つの交差点を見付けるために容易に変更可能であ
る。これは、光スイッチ20のポート間を更に速く切り
替えるために都合がよく、指定されたポートの最も近い
交差点が更に速くアクセスされる。更に、直前に述べた
手順は、フェルール144及び146内のファイバ15
2の位置について何も分からないブラインド・サーチを
仮定している。フェルール144及び146内にファイ
バを整列する改良された装置及び方法を図13〜21に
示す。整列装置は、図13に示す分析ステーション22
0と、図14に示す測定整列ステーション230とを具
える。分析ステーション220は、艶消しフロレスセン
ト(frosted florescent)光の如き光源221と、ブエ
ラー(Buehler )社製でファイバ光コネクタのフェルー
ルを試験するのに用いる光学顕微鏡222とを含んでい
る。本発明により整列を行うには、この顕微鏡を5倍の
対物レンズと共に用いる。入力及び出力フェルール14
4及び146内のファイバ152の数に応じて、対物レ
ンズの倍率は5倍よりも大きくても小さくてもよい。例
えば、ポート数の少ない機械的光スイッチ20用には、
10倍又は20倍の対物レンズを用い、ポート数の多い
機械的光スイッチ20用には、2倍の対物レンズを用い
る。日立電子株式会社製KP−M1型の如き白黒CCD
カメラ223を、顕微鏡222に結合する。CCDカメ
ラ223の出力は、ビデオ・モニタ224に結合する。
このモニタは、日立電子株式会社製VM920/VM9
21型でもよい。このビデオ・モニタ224の出力を、
コンピュータ・アイスルプト(EYESLPT )社製CAT−
100型の如きフレーム・グラバー225に結合する。
このフレーム・グラバー225の出力を、コンピュータ
226に結合する。このコンピュータには、コンピュー
タ・アイスルプト社製フレーム・グラバー・ソフトウェ
アが動作する。測定整列ステーション230は、電気通
信伝送装置で用いる1310nm又は1550nmのレ
ーザの如きソリッド・ステート・レーザ231と、テク
トロニクス社製TFC200型光パワー・メータの如き
パワー・メータと、コンピュータ234とを具えてい
る。コンピュータ226及び234の各々は、ネットワ
ークを介して接続されてもよいし、両方のステーション
が単一のコンピュータを共用してもよい。個々のコンピ
ュータ226及び234の構成に関係なく、測定整列ス
テーション230が分析ステーション220のデータ出
力を用いて、フェルール144及び146内の対向する
ファイバ152を整列する。The procedure of FIGS. 10 and 11 is designed to find one of two intersections on the closed curve of the input and output optical fibers forming the optical port. This procedure can be easily modified to find two intersections. This is convenient for switching between the ports of the optical switch 20 more quickly, so that the closest intersection of the designated port is accessed more quickly. Further, the procedure just described is for the fiber 15 in ferrules 144 and 146.
We assume a blind search where we do not know anything about the position of 2. An improved apparatus and method for aligning fibers within ferrules 144 and 146 is shown in FIGS. The alignment device is the analysis station 22 shown in FIG.
0 and the measurement alignment station 230 shown in FIG. The analysis station 220 includes a light source 221 such as frosted florescent light and an optical microscope 222 manufactured by Buehler and used to test the ferrules of fiber optic connectors. This microscope is used with a 5 × objective for alignment in accordance with the invention. Input and output ferrule 14
Depending on the number of fibers 152 in 4 and 146, the magnification of the objective lens may be greater than or less than 5 times. For example, for a mechanical optical switch 20 with a small number of ports,
A 10 × or 20 × objective lens is used, and for the mechanical optical switch 20 having a large number of ports, a 2 × objective lens is used. Monochrome CCD such as KP-M1 manufactured by Hitachi Electronics Co., Ltd.
The camera 223 is coupled to the microscope 222. The output of CCD camera 223 couples to a video monitor 224.
This monitor is a VM920 / VM9 manufactured by Hitachi Electronics Co., Ltd.
Type 21 may be used. The output of this video monitor 224 is
CAT-made by Computer Eisult (EYESLPT)
It attaches to a frame grabber 225 such as a 100 model.
The output of this frame grabber 225 is coupled to computer 226. The computer runs Frame Grabber software from Computer Aisult. The measurement alignment station 230 comprises a solid state laser 231, such as a 1310 nm or 1550 nm laser for use in telecommunications transmission equipment, a power meter such as a Tektronix TFC200 optical power meter, and a computer 234. . Each of the computers 226 and 234 may be connected via a network, or both stations may share a single computer. Regardless of the configuration of the individual computers 226 and 234, the measurement alignment station 230 uses the data output of the analysis station 220 to align the opposing fibers 152 within the ferrules 144 and 146.
【0052】分析ステーション220は、光ファイバ・
アレイ148及び150を含む入力及び出力フェルール
144及び146の夫々の端面の画像を取り込んで、フ
ェルール144及び146内の各ファイバ152の中心
と、各フェルール144及び146の回転軸と、各フェ
ルール内の基準点に対する各フェルール内の各ファイバ
152の角度整列座標とを求める。各フェルールに対す
る基準点は、取り込んだ画像内で認識可能なフェルール
内の固定点である。整列手順の好適実施例において、基
準点は、マルチモード・ファイバであり、以下、基準ポ
ートという。このマルチモード・ファイバは、シングル
・モード・ファイバよりも直径が充分に大きく、フェル
ール144及び146の画像となった端部面にて容易に
識別可能なので、マルチモード・ファイバを選んだ。こ
れにより、シングル・モード・ファイバの場合よりも、
基準ポートを容易に見つけられ、確実に識別できる。フ
ァイバ152のコアを輝度が横切って、その画像が、フ
ェルール144及び146を作る手順に悪影響を与えた
としても、上述により矛盾がなくなる。入力及び出力フ
ェルール144及び146の両方に対して、同じファイ
バ・アレイ、即ち束235を用いて、ファイバ束235
の対向面にてフェルールを図13に示す如く配置する。
これにより、対向フェルールを散乱光源221に向かう
ように単に指示することにより、ファイバ152のコア
に輝度が容易に得られる。フェルールの画像をコンピュ
ータに走査した後、ファイバ束235を中間で切断し
て、2つのフェルール構体に分離する。ファイバ束23
5は、多くのシングル・モード・ファイバと、マルチモ
ード基準ファイバとから成る。1×N光スイッチにおい
て、シングル・モード・ファイバの1個を除いた総てを
入力フェルール144にて切断する。プログラム制御の
下に動作している測定整列ステーション230は、組み
立てたスイッチの入力及び出力フェルールを選択的に回
転させて、入力光ファイバ・アレイ148の単一又は複
数のファイバ152を、出力光ファイバ・アレイ150
のファイバに対して適切に整列させる。The analysis station 220 comprises an optical fiber
Images of the respective end faces of the input and output ferrules 144 and 146, including the arrays 148 and 150, are captured to determine the center of each fiber 152 in the ferrules 144 and 146, the axis of rotation of each ferrule 144 and 146, and the inside of each ferrule. The angular alignment coordinates of each fiber 152 in each ferrule with respect to the reference point are determined. The reference point for each ferrule is a fixed point within the ferrule that is recognizable in the captured image. In the preferred embodiment of the alignment procedure, the reference point is the multimode fiber, hereafter referred to as the reference port. This multimode fiber was chosen because it has a much larger diameter than the single mode fiber and is easily identifiable by the imaged end faces of the ferrules 144 and 146. This makes it easier than single-mode fiber
The reference port is easy to find and can be reliably identified. Even if the intensity traverses the core of the fiber 152 and its image adversely affects the procedure for making the ferrules 144 and 146, the above is consistent. The same fiber array or bundle 235 is used for both the input and output ferrules 144 and 146 to provide the fiber bundle 235.
The ferrules are arranged on the opposing surfaces of as shown in FIG.
Thereby, brightness is readily obtained in the core of the fiber 152 by simply pointing the opposing ferrule towards the scattered light source 221. After scanning the image of the ferrule on the computer, the fiber bundle 235 is cut in the middle to separate it into two ferrule assemblies. Fiber bundle 23
5 consists of many single mode fibers and a multimode reference fiber. In the 1 × N optical switch, all but one of the single mode fibers are cut by the input ferrule 144. The measurement alignment station 230, operating under program control, selectively rotates the input and output ferrules of the assembled switch to move the single or multiple fibers 152 of the input optical fiber array 148 to the output optical fibers. Array 150
Align properly with the fiber.
【0053】図15及び図16は、入力及び出力フェル
ール144及び146内に配置された入力及び出力光フ
ァイバ・アレイ148及び150のファイバ152を整
列させて、出力ファイバと整列させた各入力ファイバの
角度座標を求める流れ図を示す。この手順の第1ステッ
プ245は、スイッチのV溝構体を顕微鏡222上に取
り付けた後に、簡単な取り付け具にフェルールの1つを
配置する。説明のため、出力フェルール146について
以下に述べる。FIGS. 15 and 16 show the alignment of the fibers 152 of the input and output fiber optic arrays 148 and 150 disposed within the input and output ferrules 144 and 146, with each input fiber aligned with the output fiber. The flowchart which calculates | requires an angular coordinate is shown. The first step 245 of this procedure is to place one of the ferrules in a simple fixture after mounting the switch V-groove structure on the microscope 222. For purposes of explanation, output ferrule 146 is described below.
【0054】次のステップ246では、フェルールの3
つの画像を取り込むが、各画像は以前の画像の位置から
約120度回転したものである。これら画像をデジタル
化して、解析のためにコンピュータ226内に蓄積す
る。例えば、出力フェルール146の画像を3つの方向
で取り込むが、この際、入力フェルール144は光源2
21により照明され、顕微鏡222の光源はオフにす
る。取り込んだ画像は、ほぼ2進であり、これは、黒背
景上にファイバ152の照明されたコアから成る。画像
の2進の特性により、ファイバ・コアを比較的容易に見
つけられ、正確に探せる。典型的な位置エラーは、1ピ
クセルの2分の1のオーダーか、顕微鏡222に.5倍
の対物レンズを用いると、約1μmである。図17は、
出力フェルール146における照明したファイバ152
の反転画像である。小さなスポット260は、シングル
・モード・ファイバの照明されたコアであり、単一の大
きなスポット262は、マルチモード基準ポート、即ち
マルチモード・ファイバの照明されたコアである。N×
N機械的光スイッチ20用の入力フェルール144の対
応画像は、出力フェルール146の画像に類似してい
る。1×N機械的光スイッチ20内の入力フェルール1
44の画像は、単一の入力ファイバ用の単一の小さなス
ポットを示す。フェルールの内側及び外側が同心でなく
ても、フェルール内でファイバの1つの回転した画像を
用いて、回転軸を見つける。入力及び出力フェルールに
対する幾何学的条件は、外側範囲が実質的に円であるこ
とである。In the next step 246, the ferrule 3
Two images are captured, each image rotated approximately 120 degrees from the position of the previous image. These images are digitized and stored in computer 226 for analysis. For example, the image of the output ferrule 146 is captured in three directions.
Illuminated by 21, the light source of microscope 222 is turned off. The captured image is almost binary, which consists of an illuminated core of fiber 152 on a black background. The binary nature of the image allows the fiber core to be found and searched with relative ease. Typical position errors are on the order of one-half a pixel, or on the microscope 222. With a 5 × objective lens, it is about 1 μm. FIG.
Illuminated fiber 152 at output ferrule 146
Is a reverse image of. The small spot 260 is the illuminated core of single mode fiber and the single large spot 262 is the illuminated core of the multimode reference port or multimode fiber. N ×
The corresponding image of the input ferrule 144 for the N mechanical optical switch 20 is similar to the image of the output ferrule 146. Input ferrule 1 in 1 × N mechanical optical switch 20
The 44 images show a single small spot for a single input fiber. One rotated image of the fiber within the ferrule is used to find the axis of rotation, even if the inside and outside of the ferrule are not concentric. The geometric requirement for the input and output ferrules is that the outer range be substantially circular.
【0055】次の2つのステップ247及び248によ
り、各ファイバの中心及びフェルールの回転中心の座標
を探す。整列手順は、フェルールの蓄積した画像の1つ
を分析して、各フェルールの中心を探す。この手順は、
各蓄積されたピクセルをしきい値と比較する。このしき
い値よりも大きい任意のピクセル値を、それに隣接する
8個のピクセル値と比較して、これら8個の隣接ピクセ
ルのいかなるものよりも大きいかを判断する。大きけれ
ば、輝度の平均中心を、ファイバ・コアの大きさに等し
いピクセルの周囲の領域とする。しきい値より高い各局
部最大値に対する輝度の平均中心を、ファイバ152の
座標として蓄積する。整列手順は、異なる回転方向にて
フェルールを分析して、出力フェルール146の回転の
真の軸を決定する。出力フェルール146内のマルチモ
ード基準ポート262の中心を、3個の画像の各々に対
して決定し、以下の3つの同時式を解いて、回転の中心
及び半径を求める。The next two steps 247 and 248 find the coordinates of the center of each fiber and the center of rotation of the ferrule. The alignment procedure analyzes one of the ferrule accumulated images to find the center of each ferrule. This step is
Compare each accumulated pixel to a threshold. Any pixel value greater than this threshold is compared to its eight neighboring pixel values to determine if any of these eight neighboring pixels are greater. If so, let the average center of brightness be the area around the pixel equal to the size of the fiber core. The average center of brightness for each local maximum above the threshold is stored as the coordinates of the fiber 152. The alignment procedure analyzes the ferrule in different directions of rotation to determine the true axis of rotation of the output ferrule 146. The center of the multi-mode reference port 262 in the output ferrule 146 is determined for each of the three images and the following three simultaneous equations are solved to find the center and radius of rotation.
【数4】 (Equation 4)
【数5】 (Equation 5)
【数6】 (Equation 6)
【0056】これらの式において、(x1、y1)、
(x2、y2)及び(x3、y3)は、3つの画像における
ファイバ・コアの座標であり、(a、b)は、回転の中
心の座標であり、rは、回転の半径である。この開放は
次のようになる。In these equations, (x1, y1),
(X2, y2) and (x3, y3) are the coordinates of the fiber core in the three images, (a, b) are the coordinates of the center of rotation, and r is the radius of rotation. This opening is as follows.
【数7】 (Equation 7)
【数8】 (Equation 8)
【数9】 (Equation 9)
【0057】上述の式は、フェルール146用の回転軸
の座標を探し、画像分析が、出力ファイバ・アレイ15
0用の顕微鏡の座標系内での各ファイバ152の位置を
決める。座標変換は、フェルールの回転軸上で探した座
標系における出力フェルール146内の各ファイバ15
2の位置を求める。xli及びyliを、一般的な研究室で
の基準フレーム内のi番目のファイバの座標とする。な
お、xfi及びyfiは、フェルール軸上が中心とされた座
標系内の位置を表す。両座標系は、デカルト(直交)座
標系であり、両座標系のx及びy軸は並行である。座標
変換式は、次のようになる。The above equation finds the coordinates of the axis of rotation for the ferrule 146, and the image analysis shows the output fiber array 15
Determine the position of each fiber 152 in the coordinate system of the 0 microscope. Coordinate conversion is performed for each fiber 15 in the output ferrule 146 in the coordinate system searched on the rotation axis of the ferrule.
Find the position of 2. Let xli and yli be the coordinates of the i-th fiber in the standard laboratory frame of reference. Note that xfi and yfi represent positions in a coordinate system centered on the ferrule axis. Both coordinate systems are Cartesian coordinate systems, the x and y axes of which are parallel. The coordinate conversion formula is as follows.
【数10】 (Equation 10)
【数11】 ここで、a及びbは、顕微鏡の研究室基準フレームにお
けるフェルールの中心のx及びy座標を表す。[Equation 11] Here, a and b represent the x and y coordinates of the center of the ferrule in the laboratory reference frame of the microscope.
【0058】次のステップ249は、顕微鏡22の取付
具内に入力フェルール144を配置する。入力フェルー
ルの端面の3つの画像を3つの異なる回転方向で取り込
んで、これら3つの同時式を(a,b)及びrについて
解く。機械的光スイッチがN×N型スイッチならば、マ
ルチモード基準ファイバ262を用い、また、スイッチ
20が1×N型スイッチならば、シングル・モード入力
ファイバを用いて、回転のフェルール軸の座標を求め
る。複数の入力ファイバ又は単一のファイバの追跡半
径、又は入力フェルール144の回転軸から入力ファイ
バのコアまでの距離を求める。The next step 249 is to place the input ferrule 144 in the fixture of the microscope 22. Acquire three images of the end face of the input ferrule in three different directions of rotation and solve these three simultaneous equations for (a, b) and r. If the mechanical optical switch is an N × N type switch, a multimode reference fiber 262 is used, and if the switch 20 is a 1 × N type switch, a single mode input fiber is used to determine the coordinates of the ferrule axis of rotation. Ask. The tracking radius of multiple input fibers or a single fiber, or the distance from the axis of rotation of the input ferrule 144 to the core of the input fiber is determined.
【0059】次のステップ250では、フェルール14
6の中心に対する各ファイバ・コア260のラジアル
(半径)座標を計算し、基準ファイバ262に対する各
ファイバ用の整列座標における相対変化を計算する。次
には、フェルールのオフセット距離であるV溝のオフセ
ット距離をスイッチの規格から実質的に求めるか、又
は、顕微鏡により直接測定する。さらに、フェルールの
正及び負の回転に対する取り決めを定義する。正回転
は、何れかのフェルールの光インタフェースにて見たと
きに、反時計回りとして定義する。負回転は、時計回り
として定義する。正x軸及びy軸は、出力フェルールの
中心にてそれらの原点を有し、x軸は右に延び、y軸は
xじくに90度の上に延びる。この取り決めにおいて、
両フェルールがそれ自体の座標系内の正角度に回転して
いるとき、これらは反対方向に向くので、これらは、光
インクにて反対回転をする。In the next step 250, the ferrule 14
Calculate the radial coordinates of each fiber core 260 with respect to the center of 6 and the relative change in alignment coordinates for each fiber with respect to the reference fiber 262. Next, the offset distance of the V groove, which is the offset distance of the ferrule, is substantially obtained from the standard of the switch, or directly measured by a microscope. In addition, the rules for positive and negative rotation of the ferrule are defined. Forward rotation is defined as counterclockwise when viewed at the optical interface of either ferrule. Negative rotation is defined as clockwise. The positive x-axis and y-axis have their origin at the center of the output ferrule, the x-axis extends to the right and the y-axis extends to x degrees 90 degrees above. In this arrangement,
When both ferrules are rotated to an equiangular angle within their own coordinate system, they point in opposite directions so that they counter-rotate with the light ink.
【0060】出力ファイバの各々が回転する軌跡の半径
と、各ファイバがx軸に線結合する間の角度とを、次式
(角度は度)により求める。The radius of the locus of rotation of each output fiber and the angle during which each fiber is linearly coupled to the x-axis are determined by the following equation (angle is in degrees).
【数12】 xi>0及びyi>0(点は最初の90度の範囲)なら
ば、(Equation 12) If xi> 0 and yi> 0 (the point is the first 90 degree range),
【数13】 xi<0及びyi>0(点は第2の90度の範囲)なら
ば、(Equation 13) If xi <0 and yi> 0 (the point is the second 90 degree range),
【数14】 xi<0及びyi<0(点は第3の90度の範囲)なら
ば、[Equation 14] If xi <0 and yi <0 (the point is the third 90 degree range),
【数15】 xi>0及びyi<0(点は第4の90度の範囲)なら
ば、(Equation 15) If xi> 0 and yi <0 (the point is the fourth 90 degree range),
【数16】 出力ファイバの座標の更なる回転変換を実行するので、
マルチモード基準ファイバ又はポートを正x軸に位置決
めする。総ての出力シングル・モード・ファイバのx−
y座標を、この新たな基準フレームにて計算する。同じ
手順を、N×N機械的光スイッチにおける入力ファイバ
にも用いる。(Equation 16) Performs a further rotational transformation of the output fiber coordinates, so
Position the multimode reference fiber or port on the positive x-axis. X-of all output single mode fibers
The y coordinate is calculated in this new reference frame. The same procedure is used for the input fiber in NxN mechanical optical switches.
【0061】次のステップ251は、フェルール・オフ
セットの概算値を用いて、基準マルチモード・ポートか
らの相対スイッチ座標を計算する。図18は、任意の入
力ファイバ用の整列状態を示す。2つのフェルールの中
心間の距離は、これらフェルールが同じ外径ならば、V
溝オフセットdである。本発明の要旨を逸脱することな
く、直径が等しくないフェルールを用いてもよい。点2
64及び265は、夫々出力フェルールの中心及び入力
フェルールの中心である。点266は、入力ファイバの
閉曲線が出力ファイバと交差する点である。三角形の幾
何学から、次式が得られる。The next step, step 251 is to calculate the relative switch coordinates from the reference multimode port using the estimated ferrule offset. FIG. 18 shows the alignment for any input fiber. The distance between the centers of two ferrules is V if the ferrules have the same outer diameter.
The groove offset d. Ferrules with unequal diameters may be used without departing from the spirit of the invention. Point 2
64 and 265 are the center of the output ferrule and the center of the input ferrule, respectively. Point 266 is the point where the closed curve of the input fiber intersects the output fiber. From the geometry of the triangle, we have
【数17】 [Equation 17]
【数18】 数17及び18を解くと、(Equation 18) Solving equations 17 and 18,
【数19】 [Equation 19]
【数20】 数19及び20は、正x軸に対する各ファイバ用の整列
条件を与える。各ファイバ極座標は既知であるので、任
意の他のファイバの整列座標に対する各ファイバ用の整
列座標を計算できる。相対スイッチ座標は、測定整列ス
テーション230に通り、これらがコンピュータ234
に蓄積され、開始点として用いられて、複数の入力ファ
イバ又は単一の入力ファイバと出力ファイバとの整列を
最高点にまで上げる(ピーキングする)。(Equation 20) Equations 19 and 20 give the alignment conditions for each fiber with respect to the positive x-axis. Since each fiber polar coordinate is known, the alignment coordinates for each fiber can be calculated relative to the alignment coordinates of any other fiber. The relative switch coordinates are passed to the measurement alignment station 230, where they are computer 234.
And is used as a starting point to bring the alignment of multiple input fibers or a single input fiber to the output fiber to a peak (peaking).
【0062】上述の如く、ファイバ束235は、各端部
に配置された入力及び出力フェルール144及び146
を有しており、シングル・モード・ファイバ及びマルチ
モード基準ファイバも含んでおり、整列ステーション・
ステップの後に、半分に切断される。フェルールを機械
的光スイッチ20の取り付け部材内に固定し、スイッチ
20の駆動モータに接続する。組み立てたスイッチをス
テップ252で測定整列ステーション230に接続し、
レーザ源231を図14に示すように入力シングル・モ
ード・ファイバ235に結合する。シングル・モード・
ファイバ束236及び基準ファイバ237を夫々パワー
・メータ232及び233に接続する。パワー・メータ
制御ケーブル238及び239は、これらパワー・メー
タをコンピュータ234に接続する。スイッチ制御ケー
ブル240は、光スイッチ20をコンピュータ234に
接続する。ステップ252は、図19に示す如きブライ
ンド検索ルーチン(ブラインド整列アルゴリズム)を用
いて、マルチモード基準ポート、即ちファイバ入力シン
グル・モード・ファイバに整列させる。As mentioned above, the fiber bundle 235 includes input and output ferrules 144 and 146 located at each end.
, Including single mode fiber and multimode reference fiber,
After the step, it is cut in half. The ferrule is fixed in the mounting member of the mechanical optical switch 20 and connected to the drive motor of the switch 20. Connect the assembled switch to the measurement alignment station 230 in step 252,
Laser source 231 is coupled to input single mode fiber 235 as shown in FIG. Single mode
Fiber bundle 236 and reference fiber 237 are connected to power meters 232 and 233, respectively. Power meter control cables 238 and 239 connect these power meters to computer 234. The switch control cable 240 connects the optical switch 20 to the computer 234. Step 252 aligns to the multimode reference port, fiber input single mode fiber, using a blind search routine (blind alignment algorithm) as shown in FIG.
【0063】スイッチ20のホーム位置センサー(光検
出器)52への入力ファイバ及び基準ポート262の位
置を無視して、機械的光スイッチ20内に入力及び出力
フェルール144及び146を組み立てる。機械的光ス
イッチ20の初期パワー・アップにより、駆動モータ4
6は、各フェルール回転を、センサー52が定義するホ
ーム位置に結合する。この点で、ブラインド検索ルーチ
ンをホーム・アエイ・フロム・ホーム(Home-Away-From
-Home :以下、HAHという)位置に初期化する。この
位置は、ホーム位置から180度である。このルーチン
は、操作者が同じ90度内で入力シングル・モード・フ
ァイバ及び基準ファイバの位置にモータが回転するよう
に手動制御する際の検索を高速にする。ブラインド検索
ルーチンが開始すると、入力フェルール144及び出力
フェルール146が任意の開始位置(ASP)又はHA
H位置にある(ステップ270)。このブラインド検索
ルーチンの後述において、各ステップにおける回転の度
数を示すが、いくつかのステップでは、経験的指示とし
て調整してもよい。さらに、回転の度数は、出力フェル
ール146内のシングル・モード・ファイバの数の関数
である。また、このルーチンは、回転の度数について述
べているが、整列されたファイバの角度座標用にセーブ
された実際のデータはモータ・ステップ内にある。ステ
ップ271にて、出力フェルールを回転の5〜15度に
わたって回転させ、ステップ272で、基準ファイバか
らの出力光パワーを測定し、しきい値と比較する。光パ
ワー出力がしきい値を超しておらず、ステップ273で
出力フェルールがASP又はHAM位置からの回転が3
60度を超していなければ、このルーチンは、ステップ
271に戻り、出力フェルールを別の5〜15度だけ回
転させる。出力フェルールの回転が360度を超してい
れば、ステップ274に示すように、出力フェルールを
ASP又はHAH位置にリセットして、入力フェルール
を5〜15度だけ回転させて、ステップ271で、出力
フェルールを再び5〜15度だけ回転させる。光パワー
・メータで測定した出力パワーがしきい値を超すまで、
入力及び出力フェルールを回転させて、ステップ275
で、ピーキング・ルーチン(アルゴリズム)を実行す
る。Assemble the input and output ferrules 144 and 146 in the mechanical optical switch 20, ignoring the position of the input fiber to the home position sensor (photodetector) 52 of the switch 20 and the reference port 262. The initial power-up of the mechanical optical switch 20 causes the drive motor 4
6 couples each ferrule rotation to the home position defined by sensor 52. In this regard, the blind search routines are called Home-Away-From (Home-Away-From
-Home: Initialized to the position of HAH. This position is 180 degrees from the home position. This routine speeds the search when the operator manually controls the motor to rotate to the positions of the input single mode fiber and the reference fiber within the same 90 degrees. When the blind search routine starts, the input ferrule 144 and the output ferrule 146 will be at any start position (ASP) or HA.
It is in the H position (step 270). Although the degree of rotation at each step is shown below in this blind search routine, some steps may be adjusted as an empirical instruction. Further, the degree of rotation is a function of the number of single mode fibers in the output ferrule 146. Also, although this routine refers to the degree of rotation, the actual data saved for the angular coordinates of the aligned fibers is in the motor step. At step 271, the output ferrule is rotated for 5 to 15 degrees of rotation, and at step 272 the output optical power from the reference fiber is measured and compared to a threshold. The optical power output does not exceed the threshold value, and the output ferrule rotates 3 times from the ASP or HAM position in step 273.
If it is not over 60 degrees, the routine returns to step 271 to rotate the output ferrule another 5 to 15 degrees. If the rotation of the output ferrule exceeds 360 degrees, as shown in step 274, the output ferrule is reset to the ASP or HAH position, the input ferrule is rotated by 5 to 15 degrees, and output in step 271. Rotate the ferrule again 5 to 15 degrees. Until the output power measured by the optical power meter exceeds the threshold,
Rotate the input and output ferrules, step 275
Then, the peaking routine (algorithm) is executed.
【0064】図20及び図21に示すピーキング・ルー
チンは、ステップ281及び282に示すように、入力
フェルールに1、時計回りを1に定義することにより、
開始する。ステップ283にて、現在のステッパ・モー
タ座標を最良座標として定義する。この仮定は、入力フ
ァイバから出力ファイバに結合する光が存在することで
ある。ステップ284に示すように、現在のステッパ・
モータ座標を最終(即ち、最新)の最良座標として定義
し、変数Nを0に設定することにより、このルーチンを
初期化する。このルーチンは、ステップ285で、フェ
ルールをマイナス1に、回転をマイナス1に初期化す
る。すなわち、出力フェルールが、第1ピーキング・パ
スで反時計回りに回転される。このルーチンは、出力フ
ェルールを反時計回りに回転させて開始し、入力ファイ
バから出力ファイバに結合された光パワーが最大量の座
標を求める。この座標を最良座標としてセーブする。こ
れらステップを、ステップ286〜289に示す。この
ルーチンは、ステップ290にて、2ステップ以上にわ
たて最良座標を通過し、ステップ291及び292に
て、Nを1に、回転をマイナス1に設定して、出力フェ
ルールを時計回りに回転させる。このルーチンは、出力
フェルールの時計方向回転期間中に出力ファイバに結合
した光パワーが最大値の座標を求め、これら座標を最良
座標としてセーブし、ステップ286〜289を繰り返
す。Nが1に等しいと、このルーチンは、ステップ29
3で最良座標に進み、ステップ294で、この最良座標
を最終の最良座標と比較する。これらが両モータ上で同
じでなければ、このルーチンはステップ283及び28
4に戻り、現在のステッパ・モータ座標を最良座標とし
て再定義すると共に、現在のステッパ・モータ座標を最
終最良座標に再定義し、Nを1にリセットする。座標で
変化したものは、出力フェルールのステッパ・モータ座
標である。ステップ285で、フェルールを正1(−1
×−1=1)に設定して、このルーチンを入力フェルー
ルに切り換える。入力フェルールを反時計回り及び時計
回りの両方で回転させて、入力フェルール用の最良座標
を求めて、ステップ286〜292を繰り返す。入力フ
ェルール用の最良座標が求まった後、このルーチンは、
ステップ294で、最良座標を最終の最良座標と比較し
て、これらが両モータ上で等しいかを判断する。その結
果がイエスならば、このルーチンは、ステップ295
で、両方のモータが循環したか(繰り返したか)を判断
する。その結果がイエスならば、ステップ296で、最
良座標を入力ファイバ及び選択した出力ファイバ用の最
適整列位置としてセーブする。次に、このルーチンは、
ブラインド検索ルーチン、即ち、呼び出したルーチンに
戻る。このブラインド検索ルーチンは、次に整列ルーチ
ンに戻る。各ステッパ・モータのホーム位置から整列点
までのステップ数を、交差点座標としてセーブする。The peaking routine shown in FIGS. 20 and 21 defines the input ferrule as 1 and the clockwise direction as 1 as shown in steps 281 and 282.
Start. At step 283, the current stepper motor coordinates are defined as the best coordinates. The assumption is that there is light coupling from the input fiber to the output fiber. As shown in step 284, the current stepper
Initialize this routine by defining the motor coordinates as the final (ie, latest) best coordinates and setting the variable N to zero. This routine initializes the ferrule to minus one and the rotation to minus one in step 285. That is, the output ferrule is rotated counterclockwise in the first peaking pass. The routine starts by rotating the output ferrule counterclockwise to determine the coordinates of the maximum amount of optical power coupled from the input fiber to the output fiber. Save this coordinate as the best coordinate. These steps are shown in steps 286-289. This routine passes the best coordinate for more than two steps in step 290, and sets N to 1 and rotation to minus 1 in steps 291 and 292 to rotate the output ferrule clockwise. . This routine finds the coordinates of the maximum optical power coupled into the output fiber during the clockwise rotation of the output ferrule, saves these coordinates as the best coordinates, and repeats steps 286-289. If N equals 1, the routine returns to step 29.
Proceed to the best coordinate at 3 and compare this best coordinate with the final best coordinate at step 294. If they are not the same on both motors, the routine returns to steps 283 and 28.
Returning to 4, redefine the current stepper motor coordinates as the best coordinates, redefine the current stepper motor coordinates to the final best coordinates, and reset N to 1. What changed in coordinates are the stepper motor coordinates of the output ferrule. In step 285, the ferrule is set to positive 1 (-1
X-1 = 1) to switch this routine to an input ferrule. Rotate the input ferrule both counterclockwise and clockwise to find the best coordinates for the input ferrule and repeat steps 286-292. After finding the best coordinates for the input ferrule, this routine
At step 294, the best coordinates are compared to the final best coordinates to determine if they are equal on both motors. If the result is yes, this routine returns to step 295.
Then, it is determined whether both motors circulate (repeated). If the result is yes, then in step 296 the best coordinates are saved as the optimum alignment position for the input fiber and the selected output fiber. Then this routine
Return to the blind search routine, i.e., the calling routine. The blind search routine then returns to the alignment routine. The number of steps from the home position of each stepper motor to the alignment point is saved as the intersection coordinates.
【0065】整列ルーチンは、ステップ253で、第1
シングル・モード・ファイバであるポート番号2用の座
標に移り、上述のピーキング・ルーチンを用いて、入力
ファイバから出力ファイバへの最大光スループット用の
適切な座標を求める。このルーチンは、ステップ254
で、ポート2からの整列データを用いて、フェルール・
オフセットを再計算する。数19は、r、d及びRの関
数として、θ1を与える。θ1は既知ではないが、θ1
の変化は、ピーキング・ルーチンを用いて、ポート2を
整列させる関数である。θ1の変化は、ポート2用の計
算した角度座標と、ピーキング・ルーチンを用いて見つ
けた整列座標との間の差である。エラーがオフセットd
の概算により生じ、数19の導関数を用いてこのオフセ
ットの補正係数を概算できると仮定する。この補正係数
を用いると、オフセットdの値を変更して、新たな整列
座標をファイバ用に再計算できる。整列座標の変化が、
あるプリセットしきい値未満になるまで、新たなポート
を整列する毎に、この手順を行う。The alignment routine proceeds to step 253 where the first
Moving to the coordinates for port number 2 which is a single mode fiber, the peaking routine described above is used to find the appropriate coordinates for maximum light throughput from the input fiber to the output fiber. This routine returns to step 254.
Then, using the alignment data from port 2,
Recalculate the offset. Equation 19 gives θ1 as a function of r, d and R. θ1 is not known, but θ1
Is a function that aligns port 2 using the peaking routine. The change in θ1 is the difference between the calculated angular coordinate for port 2 and the aligned coordinate found using the peaking routine. Error is offset d
It is assumed that the correction factor for this offset can be estimated using the derivative of Eq. Using this correction factor, the value of offset d can be changed and new alignment coordinates can be recalculated for the fiber. The change of alignment coordinates
Perform this procedure each time you align a new port until it is below a certain preset threshold.
【0066】dに関する数15の導関数を求め、再配列
し、デルタの差を与えると、次式のようになる。When the derivative of equation 15 with respect to d is obtained, rearranged, and the difference in delta is given, the following equation is obtained.
【数21】 (Equation 21)
【数22】 このルーチンは、ステップ255で、ポート3用の計算
した座標に進み、ピーキング・ルーチンを用いて、ポー
トを入力ファイバに整列させる。このルーチンは、ステ
ップ256で、ポート3整列座標を用いてフェルールの
オフセットを再計算し、ポート3に対する他の総てのポ
ート用の相対整列座標を再計算する。このルーチンは、
ステップ257で、次のポート及びその後の各ポートに
進み、ピーキング・ルーチンを用いてファイバを整列さ
せる。ステップ258にて、ポートが整列される各時点
毎に、このルーチンは、それが最終ポートかを判断す
る。最終ポートが整列されると、ステップ259で、こ
のルーチンが停止する。整列したポートの各々に対して
蓄積した最良座標をスイッチのメモリ回路内に読み出し
て、蓄積する。これで、スイッチ20は、使用の準備が
完了する。(Equation 22) The routine proceeds to the calculated coordinates for port 3 at step 255 and uses the peaking routine to align the port with the input fiber. The routine recalculates the ferrule offset using the port 3 aligned coordinates in step 256 and the relative aligned coordinates for all other ports relative to port 3. This routine
At step 257, proceed to the next port and each subsequent port to align the fiber using a peaking routine. At step 258, each time the port is aligned, the routine determines if it is the last port. When the final port is aligned, then in step 259 the routine stops. The best coordinates stored for each of the aligned ports are read and stored in the switch memory circuit. The switch 20 is now ready for use.
【0067】上述の如く、本発明の機械的光スイッチ
は、任意の数の入力及び出力ファイバ、即ちポートで構
成できる。このスイッチの基本的な動作は、第2光ファ
イバの交差点と一致する交差点にて、ファイバの位置を
表す角度座標に応答して、その閉曲線上の2つの交差点
の1つに、その閉曲線上の入力、即ち、第1ファイバを
回転させる。交差点での第2ファイバの位置を表す角度
座標に応答して、出力、即ち第2ファイバを、その閉曲
線上で、第1ファイバの交差点に対応する交差点まで回
転させる。これら回転移動は、連続的に実行できるが、
好適な実施例においては、これらを同時に実行できる。
オフセットされた閉曲線は2つのユニークな点で交差す
るので、ファイバを回転する前に、入力及び出力ファイ
バに最も近い交差点を選択して、スイッチ速度を増加で
きる。As mentioned above, the mechanical optical switch of the present invention can be configured with any number of input and output fibers, or ports. The basic operation of this switch is, at an intersection coincident with the intersection of the second optical fiber, in response to the angular coordinates representing the position of the fiber, at one of the two intersections on the closed curve, on the closed curve. The input, ie the first fiber, is rotated. In response to the angular coordinates representing the position of the second fiber at the intersection, the output, ie the second fiber, is rotated on its closed curve to the intersection corresponding to the intersection of the first fiber. These rotational movements can be performed continuously,
In the preferred embodiment, these can be done simultaneously.
Since the offset closed curve intersects at two unique points, one can choose the intersection closest to the input and output fibers before rotating the fiber to increase the switch speed.
【0068】1つのフェルールが他と同じ感覚で回転す
るとき、他のフェルールが回転を停止した後、1つのフ
ェルールが他を動かすことが、試験で判った。この問題
を解決するには、各ファイバを同じ量だけ、選択した交
差点を通過して回転させ、両方を同時に反時計回りに回
転させて、交差点で同時に停止させる。また、ファイバ
が破損するか、又はモータが失速するまで、スイッチの
入力又は出力回転部分の一方又は両方が、それらの駆動
ラインを連続的に回転させることも、試験で判った。各
ホーム位置から2以上又は1及び2分の1倍だけ、モー
タのいずれかが駆動ライン構体を駆動する際に、割り込
み信号が発生するように、このスイッチが構成されてい
る。各駆動ライン構体に取り付けられた反射器又は穴
(スロット)あき回転板は、ホーム位置の各検出器に光
を通過させる。この状態が生じ、モータが停止すると、
ユーザ・エラー・コードが発生する。Tests have shown that when one ferrule spins in the same sense as another, one ferrule moves the other after the other ferrule stops spinning. To solve this problem, each fiber is rotated an equal amount past the selected intersection, both are rotated counterclockwise simultaneously and stopped at the intersection at the same time. Tests have also shown that one or both of the input or output rotating parts of the switch continuously rotate their drive lines until the fiber breaks or the motor stalls. The switch is configured such that an interrupt signal is generated when any of the motors drives the drive line assembly by more than one or one and one half times from each home position. A reflector or perforated rotating plate attached to each drive line assembly allows light to pass to each detector at the home position. If this happens and the motor stops,
User error code occurs.
【0069】スイッチに対して、無効ファイバ又はポー
ト要求を発行できる。この理由により、スイッチの入力
又は出力部分が回転する前は、各入力及び出力ファイバ
又はポート選択が有効である。各部分におけるファイバ
の数に基づいた入力及び出力部分に対して、最大限界を
設定する。ファイバ又はポート要求が最大限界を超える
と、ユーザ・エラー・コードが発生し、これらの部分が
静止する。An invalid fiber or port request can be issued to the switch. For this reason, each input and output fiber or port selection is valid before the input or output portion of the switch is rotated. Maximum limits are set for the input and output sections based on the number of fibers in each section. When the fiber or port demand exceeds the maximum limit, a user error code is generated and these parts are quiesced.
【0070】入力及び出力部分が複数のファイバ、即ち
ポートであるスイッチ構成において、これらの部分を回
転する前に、入力又は出力部分のいずれかに対して個々
のファイバを選択する。最大ファイバ位置、即ちポート
位置用の新たなファイバ、即ちポートを選択する際に、
超過が可能である。スイッチを破壊させるこの状態を防
ぐには、新たな選択したファイバ、又はポートの交差点
への角度座標を、以前に選択したファイバ又はポートの
交差点の角度座標と加算する。加算した角度座標値を最
大範囲値と比較して、加算した角度座標が最大範囲値を
超したときに、ユーザ・エラー・コードを発生する。好
適な実施例における角度座標をステッパ・モータのステ
ップ毎に蓄積する。In switch configurations in which the input and output sections are multiple fibers, or ports, individual fibers are selected for either the input or output section before rotating these sections. When selecting a new fiber or port for maximum fiber position or port position,
It is possible to exceed. To prevent this condition from destroying the switch, the angular coordinates of the new selected fiber or port to the intersection are added to the angular coordinates of the previously selected fiber or port intersection. The added angle coordinate value is compared with the maximum range value, and when the added angle coordinate exceeds the maximum range value, a user error code is generated. The angular coordinates in the preferred embodiment are stored for each stepper motor step.
【0071】図22は、本発明により改善した機械的フ
ァイバ光スイッチ300の斜視図を示す。このスイッチ
300は、基部303、端部壁304、306及び側部
壁308、310を有し、空洞312を形成するハウジ
ング302を具えている。空洞312内に、図1の台座
34と類似の中央台座314を設ける。図7のホルダ構
体と類似のホルダ構体を台座314内に形成する。この
ホルダ構体は、オフセットV溝及びばね留め具(スプリ
ング・クランプ)を具えており、取り付け部材350
(図23)を保持する。凹部(リセス)316をハウジ
ング302の頂部に形成して、ガスケット(図示せず)
を受ける。このガスケットを上面(図示せず)により凹
部316に固定する。この上面は、図1の上面40に類
似している。図1のスイッチ20と同様に、電子回路を
有する回路基板(図示せず)をスイッチ・ハウジング3
02上に取り付ける。空洞314は、上面により包囲さ
れ、適切な屈折率整合液で満たして、入力ファイバ31
5及び出力ファイバ317間を通過する入力光の戻り反
射を減少させる。FIG. 22 shows a perspective view of a mechanical fiber optic switch 300 improved by the present invention. The switch 300 comprises a housing 302 having a base 303, end walls 304, 306 and side walls 308, 310 and forming a cavity 312. Within cavity 312 is provided a central pedestal 314 similar to pedestal 34 of FIG. A holder structure similar to the holder structure of FIG. 7 is formed in the pedestal 314. The holder assembly includes an offset V-groove and a spring clamp (spring clamp), and the mounting member 350.
(FIG. 23) is retained. A recess (316) is formed on the top of the housing 302 and a gasket (not shown) is formed.
Receive. The gasket is fixed to the recess 316 by the upper surface (not shown). This top surface is similar to the top surface 40 of FIG. Similar to the switch 20 of FIG. 1, a circuit board (not shown) having an electronic circuit is attached to the switch housing 3.
Install on 02. Cavity 314 is surrounded by the top surface and is filled with a suitable index matching liquid to provide input fiber 31
5 and the return reflection of the input light passing through the output fiber 317.
【0072】ステッパ・モータ又はエンコーダ付き直流
モータの如き駆動モータ318及び320をモータ・ク
ランプ322及び324により側壁310に固定する。
歯車クランプ326及び328は、平歯車330及び3
32を駆動モータ318及び320のシャフトに固定す
る。穴(ボア)334及び336(穴336は見える)
を各端部壁304及び306に形成して、取り付け部材
駆動ライン構体338及び340を受ける。基部303
に取り付けたのは、検出ブラケット342及び344で
あり、反射センサー346及び348を取り付ける。こ
れら反射センサーは、米国ミネソタ州ミネアポリスのハ
ネウエル社製HOA1160型でもよい。Drive motors 318 and 320, such as stepper motors or DC motors with encoders, are secured to the sidewalls 310 by motor clamps 322 and 324.
Gear clamps 326 and 328 are spur gears 330 and 3 respectively.
32 is fixed to the shafts of drive motors 318 and 320. Holes (bore) 334 and 336 (hole 336 is visible)
Are formed in each end wall 304 and 306 to receive mounting member drive line assemblies 338 and 340. Base 303
Attached to is the detection brackets 342 and 344, to which the reflection sensors 346 and 348 are attached. These reflective sensors may be HOA1160 manufactured by Honeywell of Minneapolis, Minn., USA.
【0073】ハウジング302、上面、モータ・クラン
プ及び検出クランプは、図1のハウジング22と同じ材
料で作ってもよい。改良した設計においては、これら部
品は、加工した又は形成したアルミニウムである。駆動
モータ318及び320は、米国コネティカット州ワタ
バリーのエッチ・エス・アイ社製33755−01型の
如きステッパ・モータである。現在の設計で用いている
歯車クランプ326及び328は、米国ニューヨーク州
イースト・ロックウエイのダブリュ・エム・バーグ社製
CG1−25−A型である。平歯車は、米国コネティカ
ット州ミドルバリーのピアイシー・プレシジョン・イン
ダストリアル・コンポーネント社製H47−72型であ
る。The housing 302, top surface, motor clamp and sense clamp may be made of the same material as the housing 22 of FIG. In the improved design, these parts are machined or formed aluminum. Drive motors 318 and 320 are stepper motors such as the Model 33755-01 from HTS I Inc., Watterbury, Conn., USA. The gear clamps 326 and 328 used in the current design are CG1-25-A manufactured by W. M. Berg Co., East Rockway, NY, USA. The spur gears are model H47-72 manufactured by Piracy Precision Industrial Components, Inc., Middlebury, Connecticut, USA.
【0074】図23は、対向した取り付け部材と、2個
の同様に設計した取り付け部材駆動ライン338及び3
40の一方との平面図である。この取り付け部材駆動ラ
インは、歪解放結合器352に結合された端部を有する
フェルールの如き取り付け部材350を有している。取
り付け部材350の他端は、そこに固定されたスリーブ
部材354であり、その目的は詳細に後述する。歪解放
結合器352の他端には、米国ニュージャージ州セダー
・グローブのサーボメータ社製FC−1型柔軟蛇腹の如
き柔軟な駆動シャフト結合器356が結合している。こ
の設計の機械的ファイバ光スイッチに用いるには、蛇腹
のストック結合器を配置して、内部穴を広げる。柔軟駆
動シャフト結合器356の一端は、歪解放結合器352
の一端に一致し、他端は駆動シャフト358上に一致す
る。駆動シャフトは、ステンレス・スチール部品であ
り、米国コネティカット州ミドルバリーのピアイシー・
プレシジョン・インダストリアル・コンポーネント社製
A3−23型か、米国ニューヨーク州イースト・ロック
ウエイのダブリュ・エム・バーグ社製S4−23型であ
る。駆動シャフト358上には、保持リング360を取
り付けるが、これは、ダブリュ・エム・バーグ社製Q7
−25型である。駆動シャフト358上に保持リング3
60の次に内部レース・リング360を取り付けるが、
これは、ダブリュ・エム・バーグ社製SS2−32型で
ある。ダブリュ・エム・バーグ社製B1−31−Q3型
の如き軸受け364及び366を、駆動シャフト358
上でスペーサ362の次に取り付ける。軸受け364及
び366の間の位置には、ダブリュ・エム・バーグ社製
SS2−65型の如き軸受けスペーサ368を配置す
る。駆動シャフト358上で軸受け366の近傍位置に
は、ダブリュ・エム・バーグ社製SS3−13型の如き
外側レース・スペーサ370を設け、続いて、ダブリュ
・エム・バーグ社製Q4−50型の如き他の解放リング
372を設ける。米国カリフォルニア州サンタ・アナの
バル・シール・エンジニアリング社製R315LB−2
02−SP−45の如きシール374を解放リング37
2の近傍に位置決めする。解放リング372に対向する
シール374の端部は、フランジ376を有し、これ
は、端部壁304及び306の外面に形成された凹部内
に適合し、開口334及び336を囲む。シール・カバ
ー378及び外側レース・スペーサ380をシール37
4に対して位置決めする。このシール・カバー及び外側
レース・スペーサ380は、そこに形成され同一の広が
りをもつ開口を有し、ネジなどを受ける。シール・カバ
ー378及び外側レース・スペーサ380を端部壁30
4及び306の外面に固定し、ネジでシール374をハ
ウジング302に固定する。外側レース・スペーサ38
0の近傍で駆動シャフト358上には、ダブリュ・エム
・バーグ社製B1−31−Q3型の如き軸受け382
と、ダブリュ・エム・バーグ社製SS2−30型の如き
他の内側レース・スペーサ384を設ける。歯車330
及び332に類似した平歯車386を駆動シャフト35
8上に取り付け、歯車クランプ326及び328に類似
した歯車クランプ388でそこに固定する。反射器コー
ド車390を、反射センサー346及び348の一方と
一線になるように、駆動シャフト358の端部に取り付
ける。改良し簡略化した駆動ラインは、図4及び図5の
駆動ラインと比較して少ない数の結合ジョイントを有す
る。さらに、総ての結合器は、TRAボンドBA−F2
30エポキシ又はエポ・テック253NDエポキシの如
きエポキシ樹脂により互いに接着されるか、スプリット
・ハブ解放器によりその場所にクランプされる。FIG. 23 shows opposing mounting members and two similarly designed mounting member drive lines 338 and 3.
It is a top view with one of 40. The mounting member drive line has a mounting member 350, such as a ferrule, having an end coupled to a strain relief coupler 352. The other end of the mounting member 350 is a sleeve member 354 fixed thereto, the purpose of which will be described later in detail. To the other end of strain relief coupler 352 is coupled a flexible drive shaft coupler 356, such as the FC-1 Flexible Bellows from Servometer, Cedar Grove, NJ, USA. For use in a mechanical fiber optic switch of this design, a bellows stock coupler is placed to widen the inner hole. One end of the flexible drive shaft coupler 356 has a strain relief coupler 352.
At one end and the other end on the drive shaft 358. The drive shaft is a stainless steel component and is used by Piracy Inc., Middlebury, Connecticut, USA.
It is either Precision Industrial Component's A3-23 type or Double M-Berg's S4-23 type of East Rockway, NY, USA. A retaining ring 360 is mounted on the drive shaft 358, which is a W. M. Q7.
-25 type. Retaining ring 3 on drive shaft 358
Install the inner race ring 360 next to 60,
This is an SS2-32 type manufactured by W. M. Berg. The bearings 364 and 366 such as type B1-31-Q3 manufactured by W.M.B.
Attached next to spacer 362 above. Positioned between the bearings 364 and 366 is a bearing spacer 368, such as the SS-65 model from Double M. Berg. On the drive shaft 358 near the bearing 366, an outer race spacer 370 such as a W.M.B.SS3-13 type is provided, followed by a W.M.B.Q4-50 type. Another release ring 372 is provided. R315LB-2 made by Val Seal Engineering of Santa Ana, California, USA
A seal 374 such as 02-SP-45 releases the ring 37
Position near 2. The end of the seal 374 opposite the release ring 372 has a flange 376 which fits within a recess formed in the outer surface of the end walls 304 and 306 and surrounds the openings 334 and 336. The seal cover 378 and outer race spacer 380 seal 37
Position with respect to 4. The seal cover and outer race spacer 380 have coextensive openings formed therein to receive screws or the like. The seal cover 378 and the outer race spacer 380 are attached to the end wall 30.
4 and 306, and the seal 374 is fixed to the housing 302 with screws. Outer race spacer 38
On the drive shaft 358 in the vicinity of 0, there is a bearing 382 such as a model of B1-31-Q3 manufactured by W. M. Berg.
And another inner race spacer 384, such as the SS2-30 model from Double M. Berg. Gear 330
, 332 and a spur gear 386 similar to drive shaft 35
8 and fixed there with a gear clamp 388 similar to gear clamps 326 and 328. A reflector cord wheel 390 is attached to the end of the drive shaft 358 in line with one of the reflection sensors 346 and 348. The improved and simplified drive line has a reduced number of coupling joints compared to the drive lines of FIGS. Furthermore, all couplers are TRA Bond BA-F2.
Either glued together with an epoxy such as 30 epoxy or Epo Tech 253ND epoxy, or clamped in place with a split hub releaser.
【0075】取り付け部材フェルール86に関して上述
した如く、取り付け部材フェルール350をホウ珪酸塩
ガラスで形成してもよい。本発明の機械的ファイバ光ス
イッチの拡張した試験により、ガラス・フェルール35
0の端面が互いに磨耗することが判った。時々、ファイ
バは、磨耗粒子により汚染される。この問題は、徐々に
現れるが、時々、スイッチの挿入損失において、不規則
であり、増加する。図23の線A−A’に沿う図24の
断面図は、セラミック・スリーブ354を用いてこの問
題をどのように解決したかを示す。米国カリフォルニア
州ランチョ・クカモンガのマインドラム・プレシジョン
・プロダクト社製の如きセラミック・スリーブ354を
ガラス・フェルール350の端面にエポキシ樹脂で接着
する。光ファイバと共に配置したフェルールと、スリー
ブ354とを、モノシリック部品として仕上げる。セラ
ミックはガラスよりも非常に堅いので、これは、よりゆ
っくりと磨かれる。この結果、下側擦れ面392とな
り、ガラスの表面は、大ざっぱに、セラミック表面未満
の11〜15μmである。よって、図24に示すよう
に、ガラス・フェルールは、全く丈夫ではない。セラミ
ック・スリーブは、フェルールを約25μmだけ分離す
る。さらに、セラミック磨耗は、ガラスよりも一層良好
なので、汚染の問題を起こす磨耗粒子はわずかである。
ガラス・フェルールを有するセラミック・スリーブを用
いる代わりに、このガラス・スリーブをセラミック・フ
ェルールと交換する。かかるセラミック・フェルール
は、例えば、米国カリフォルニア州クペンチノのリケイ
・オブ・アメリカ社製である。セラミック・フェルール
と共に、ファイバの擦れは少ないが、これには、長手方
向の整列誤差が少ないことにより、挿入誤差をわずかに
減少させることができるという利点がある。セラミック
・スリーブ354及びセラミック・フェルールを形成す
るのに用いる好適な材料は、破裂強度が8MPa*m^
(1/2)の酸化ジルコニウムである。As described above with respect to mounting member ferrule 86, mounting member ferrule 350 may be formed of borosilicate glass. Expanded testing of the mechanical fiber optic switch of the present invention showed that glass ferrule 35
It was found that the 0 end faces wear together. At times, the fibers are contaminated with wear particles. This problem appears gradually, but sometimes it is irregular and increases in the insertion loss of the switch. The cross-sectional view of FIG. 24 along line AA ′ of FIG. 23 shows how a ceramic sleeve 354 was used to solve this problem. A ceramic sleeve 354, such as that made by Mine Drum Precision Products, Inc., Rancho Cucamonga, CA, is glued to the end of glass ferrule 350 with epoxy. The ferrule arranged with the optical fiber and the sleeve 354 are finished as a monolithic part. This is polished more slowly, as ceramic is much harder than glass. As a result, the lower rubbing surface 392 is formed, and the surface of the glass is roughly 11 to 15 μm, which is smaller than the ceramic surface. Therefore, as shown in FIG. 24, the glass ferrule is not strong at all. The ceramic sleeve separates the ferrules by about 25 μm. In addition, ceramic wear is better than glass, so few wear particles cause contamination problems.
Instead of using a ceramic sleeve with a glass ferrule, replace this glass sleeve with a ceramic ferrule. Such a ceramic ferrule is, for example, manufactured by Riquey of America, Inc. of Cupentino, California, USA. With ceramic ferrules, there is less rubbing of the fiber, but this has the advantage that insertion error can be slightly reduced due to less longitudinal alignment error. The preferred material used to form the ceramic sleeve 354 and ceramic ferrule has a burst strength of 8 MPa * m ^.
It is (1/2) zirconium oxide.
【0076】本発明の機械的ファイバ光スイッチの拡張
試験中に発見した別の問題は、フェルールがV溝で素早
く差別的に磨耗して、スイッチが整列から外れてしまう
ことである。この問題は、損失の逐次的増加として現
れ、挿入損失の形状変化により、時々強調される。この
問題の解決するには、V溝及びばね留め具をライニング
し、酸化ジルコニウムの耐磨耗セラミック・インサート
をセラミック・スリーブ364及びフェルール350に
合成することである。この問題を解決するのに、ガラス
・フェルールと共に用いるサファイア・インサートを用
いてもよい。Another problem found during expansion testing of the mechanical fiber optic switch of the present invention is that the ferrule quickly and differentially wears in the V-groove, causing the switch to be out of alignment. This problem manifests itself as a progressive increase in loss, sometimes accentuated by the changing shape of the insertion loss. A solution to this problem is to line the V-groove and spring fasteners and composite zirconium oxide wear resistant ceramic inserts into the ceramic sleeve 364 and ferrule 350. Sapphire inserts for use with glass ferrules may be used to solve this problem.
【0077】別の問題は、V溝に耐磨耗結晶インサート
を接着することである。エポキシ樹脂の如き堅く頑丈な
接着剤により、インサートが曲がる。エポキシ樹脂がイ
ンサートを曲げるのを防ぐために、インサートの厚さを
0.062インチ(約1.57mm)にまで増やす。こ
れにより、曲がりの量を大幅に減らせる。Another problem is to bond the wear resistant crystal insert to the V-groove. A tough, sturdy adhesive such as an epoxy resin bends the insert. To prevent the epoxy resin from bending the insert, increase the thickness of the insert to 0.062 inches (about 1.57 mm). This greatly reduces the amount of bending.
【0078】機械的光スイッチ20の他の実施例では、
入力及び出力ファイバ・アレイ148及び150間のイ
ンタフェースの近くで、スイッチ20内にフォトダイオ
ードを追加している。フォトダイオードは、アレイ14
8及び150間の光インタフェースの近くに拡散される
光量を監視し、スイッチ20の異なるポートの配置誤差
に関係して電気出力を発生する。フォトダイオードから
の最小電気信号は、選択された入力及び出力ポート間の
最大整列を示す。機械的光スイッチ20にフォトダイオ
ードを含むことは、それが使用された後にポートの能動
的な整列を可能にする。これは、スイッチ20の使用寿
命を延ばす。In another embodiment of the mechanical optical switch 20,
A photodiode is added in switch 20 near the interface between input and output fiber arrays 148 and 150. Photodiode array 14
The amount of light diffused near the optical interface between 8 and 150 is monitored and an electrical output is generated in relation to the placement error of the different ports of switch 20. The minimum electrical signal from the photodiode indicates the maximum alignment between the selected input and output ports. Including a photodiode in the mechanical optical switch 20 allows active alignment of the ports after it has been used. This extends the useful life of the switch 20.
【0079】スイッチ20のポートを整列すると、スイ
ッチ20は遠隔ファイバ試験装置内で使用可能になる。
この様な装置は、図25に代表的に示すように、電気通
信会社の中央オフィス・システムの一部である。中央オ
フィス400は、光ファイバ・リンク404、406及
び408に結合した中央オフィス・スイッチ402を有
しており、これら光ファイバ・リンクは、遠隔中央オフ
ィス416、418及び420内の他の中央オフィス・
スイッチ410、412及び414に接続される。光フ
ァイバ・リンク404、406及び408は、光通信を
行う光伝送ファイバと、業界で「ダーク・ファイバ」と
呼ばれる光試験ファイバとを具えている。本発明の光ス
イッチ422は、遠隔ファイバ試験システムの一部とし
て中央オフィス・スイッチ402に結合されている。こ
の試験システムは、スイッチ422の入力ポート、即ち
ファイバに結合された光タイム・ドメイン・リフレクト
メータ(OTDR)、光パワー・メータ、SDH/SO
NET試験セットの如き1台の測定試験機器424を含
んでいる。スイッチ422の出力ファイバ、即ちポート
は、光結合器426、428及び430を介して光ファ
イバ・リンク404、406及び408に結合してい
る。これら結合器426、428及び430は、波長分
割マルチプレクサ(WDM)でもよい。Aligning the ports of switch 20 allows switch 20 to be used in remote fiber test equipment.
Such a device is part of a telecommunications company's central office system, as is typically shown in FIG. The central office 400 has a central office switch 402 coupled to fiber optic links 404, 406 and 408, which are the other central offices within remote central offices 416, 418 and 420.
Connected to switches 410, 412 and 414. The fiber optic links 404, 406 and 408 comprise optical transmission fibers for optical communication and optical test fibers referred to in the industry as "dark fibers." The optical switch 422 of the present invention is coupled to the central office switch 402 as part of a remote fiber test system. This test system consists of an optical time domain reflectometer (OTDR), optical power meter, SDH / SO coupled to the input port of switch 422, ie fiber.
It includes a single measurement test instrument 424, such as a NET test set. The output fiber or port of switch 422 is coupled to fiber optic links 404, 406 and 408 via optical couplers 426, 428 and 430. These combiners 426, 428 and 430 may be wavelength division multiplexers (WDM).
【0080】あるアプリケーションにおいて、WDM4
26、428及び430を光ファイバ・リンク404、
406及び408内の「ダーク・ファイバ」に結合し、
測定試験機器424をOTDRとする。中央オフィス・
コンピュータは、バスを介してスイッチ20にコマンド
を渡して、特定の入力ポートを特定の出力ポートに接続
する。スイッチ20上の電子回路は、このコマンドを解
釈して、選択したポート用に蓄積した座標位置をアクセ
スして、各ポートを、これらポートの閉曲線上の交差点
に回転させる。コマンドを光スイッチ422に送って、
特定の出力ファイバ、即ち、ポートを、OTDR424
に結合した入力ファイバ、即ちポートに整列させる。例
えば、スイッチ424の出力ポート1を、WDM426
を介して、光ファイバ・リンク404の「ダーク・ファ
イバ」に結合してもよい。OTDR424は、光パルス
を「ダーク・ファイバ」に発射する。戻り反射光散乱信
号は、WDM426及び光スイッチ422を介してOT
DR424に結合する。OTDR424は、この戻り光
信号を処理して、反射、損失などのファイバの異常の存
在を示す表示や表を発生する。付加的なコマンドを光ス
イッチ422に送って、他の出力ファイバ、即ちポート
を入力ファイバ、即ちポートに整列させて、他の光リン
クにおける他の「ダーク・ファイバ」を試験できる。さ
らに、付加的な1組の測定試験機器を、光スイッチ42
2の付加的な入力ファイバ、即ちポートに結合してもよ
い。In one application, WDM4
26, 428 and 430 through fiber optic links 404,
Coupled to the "dark fiber" in 406 and 408,
Let the measurement test equipment 424 be OTDR. Central office
The computer passes commands to the switch 20 via the bus to connect a particular input port to a particular output port. Electronic circuitry on the switch 20 interprets this command to access the stored coordinate position for the selected ports and rotate each port to the intersection on the closed curve of those ports. Send a command to the optical switch 422,
A specific output fiber, or port, can be
To the input fiber or port coupled to the. For example, switch the output port 1 of the switch 424 to the WDM 426
May be coupled to the “dark fiber” of fiber optic link 404 via. The OTDR 424 fires a light pulse into a "dark fiber". The return reflected light scattering signal is transmitted through the WDM 426 and the optical switch 422 to the OT.
It binds to DR424. The OTDR 424 processes this return optical signal to generate an indication or table indicating the presence of fiber anomalies such as reflections and losses. Additional commands can be sent to the optical switch 422 to align other output fibers or ports with input fibers or ports to test other "dark fibers" in other optical links. In addition, an additional set of measurement and test equipment may be added to the optical switch 42.
It may be coupled to two additional input fibers or ports.
【0081】光スイッチの出力ファイバ、即ちポート
を、光リンクの光通信ファイバに、これらファイバに接
続されたWDMを介して、接続することもできる。OT
DRによりアクティブの伝送ファイバを試験する際、O
TDR424の光出力の波長は、伝送ファイバにわたっ
て、アクティブの光伝送の波長と異なっている。例え
ば、伝送リンクが1310nm波長で動作していれば、
OTDR424は、1550nmで動作して、リンクの
伝送ファイバを試験する。これら試験を実行する一方、
アクティブ伝送をファイバ内で行う。It is also possible to connect the output fiber of the optical switch, that is, the port, to the optical communication fiber of the optical link via the WDM connected to these fibers. OT
When testing active transmission fiber by DR
The wavelength of the optical output of the TDR 424 differs from the wavelength of active optical transmission over the transmission fiber. For example, if the transmission link is operating at 1310 nm wavelength,
The OTDR 424 operates at 1550 nm to test the transmission fiber of the link. While running these tests,
Active transmission is performed in the fiber.
【0082】遠隔ファイバ試験システム用の他のアプリ
ケーションは、SDH/SONET試験セットを用いて
SDH/SONET性能を試験することである。かかる
試験セットは、一端に送信機器を有し、他端に受信機器
を有する。例として、光スイッチ422の入力ファイ
バ、即ちポートは、中央オフィス400において、OT
DRの代わりにSDH/SONET送信機器に結合され
る。中央オフィス416は、光スイッチ434の入力フ
ァイバ、即ちポートに結合されたSDH/SONET受
信機器432を有する。光スイッチの出力ポートは、W
DM436を介して光リンク404に接続する。コマン
ドを光スイッチ422及び434に送って、これらの入
力及び出力ポートを、光リンク404内の光伝送ファイ
バの1つを介して、SDH/SONET送信機器及び受
信機器に互いに結合する。光リンクの各光伝送ファイバ
を、WDMを介して、光スイッチの各出力ファイバ、即
ちポートに結合して、このリンクにおける伝送ファイバ
の総てをSDH/SONET試験できる。Another application for remote fiber test systems is to test SDH / SONET performance using the SDH / SONET test set. Such a test set has a transmitter at one end and a receiver at the other end. As an example, the input fiber or port of the optical switch 422 may be the OT at the central office 400.
It is coupled to SDH / SONET transmitting equipment instead of DR. Central office 416 has SDH / SONET receiver equipment 432 coupled to the input fiber, or port, of optical switch 434. The output port of the optical switch is W
It is connected to the optical link 404 via the DM 436. Commands are sent to the optical switches 422 and 434 to couple their input and output ports to one another through one of the optical transmission fibers in the optical link 404 to SDH / SONET transmitter and receiver equipment. Each optical transmission fiber of the optical link can be coupled via WDM to each output fiber, or port, of the optical switch to perform SDH / SONET testing of all transmission fibers in this link.
【0083】本発明の機械的光スイッチ20は、スイッ
チ内の入力及び出力光ポートを表す入力及び出力光ファ
イバ・アレイ148及び150内の光ファイバ152を
整列(位置合わせ)するために、入力及び出力フェルー
ル144及び146を回転させる電気的ステッパ・モー
タ46を使用して説明した。入力及び出力ポートを整列
する手動手段を使用して、本発明を実施することも可能
である。この様なスイッチで、ステッパ・モータ46及
び平歯車48は、減速歯車組立体で置換してもよい。か
かる減速歯車組立体は、フェルール駆動シャフト62上
のフェルール駆動シャフト平歯車72に係合する。ノブ
は、手動で歯車組立体を回転させ、ひいてはスイッチ2
0内のフェルール144及び146を回転させるために
設けられる。戻り止め(ディテント)は、入力及び出力
ポートの整列位置を示すために歯車組立体と共に設けら
れる。その代わりに、最大光信号用の適切な出力ポート
を監視することにより、整列を行ってもよい。The mechanical optical switch 20 of the present invention provides input and output optical fiber arrays 148 and 150 that represent the input and output optical ports in the switch to align input and output optical fibers 152. It has been described using an electric stepper motor 46 that rotates the output ferrules 144 and 146. It is also possible to implement the invention using manual means to align the input and output ports. With such a switch, the stepper motor 46 and spur gear 48 may be replaced by a reduction gear assembly. Such a reduction gear assembly engages the ferrule drive shaft spur gear 72 on the ferrule drive shaft 62. The knob manually turns the gear assembly, which in turn causes the switch 2
Provided to rotate ferrules 144 and 146 in 0. A detent is provided with the gear assembly to indicate the aligned position of the input and output ports. Alternatively, the alignment may be done by monitoring the appropriate output port for the maximum optical signal.
【0084】機械的光スイッチは、サイクル間反復性、
長期間反復性及び絶対配置誤差仕様を満足する。このス
イッチは、製造コストが低く、製造が簡単である。この
スイッチは、Vブロックの様な別々の3点の運動学的に
正確な台内に独立して保持されているフェルールと共
に、独立した軸に対して回転する互いにずれたフェルー
ルを有する。Vブロックは、ガラス又はセラミックの様
な耐磨耗性材料と一線に並べられ、屈折率整合液で滑ら
かにされる。フェルールを互いにずらし、次に運動学的
に正確な台に取り付けることにより、フェルール内に保
持されたファイバが、出力フェルール内のファイバの閉
曲線と交差する入力フェルール内のファイバの閉曲線を
有する閉曲線を追跡する。入力フェルール及び出力フェ
ルールには、いっぱいにファイバが装填され、フェルー
ルの軸に中心が合わせられたファイバを除いて、全ての
ファイバはポートとしてアクセス可能である。さらに、
セラミック・スリーブを用いて、光インタフェースにお
ける磨耗を減らすことにより、入力及び出力ファイバ間
の経時的な挿入損失を減少できる。また、遠隔試験シス
テムにこの光スイッチを利用可能であり、光測定試験機
器を用いて、光ファイバ・リンク上の試験を実行でき
る。本発明の上述及びその他の概念は、特許請求の範囲
に記載されている。Mechanical optical switches have cycle-cycle repeatability,
Meets long-term repeatability and absolute placement error specifications. This switch has a low manufacturing cost and is simple to manufacture. The switch has offset ferrules that rotate about independent axes, with ferrules held independently in separate three-point kinematically accurate tables, such as V-blocks. The V-block is lined with an abrasion resistant material such as glass or ceramic and lubricated with an index matching liquid. By displacing the ferrules from each other and then mounting on a kinematically accurate table, the fiber held in the ferrule tracks a closed curve with the closed curve of the fiber in the input ferrule that intersects the closed curve of the fiber in the output ferrule I do. The input and output ferrules are fully loaded with fibers, and all fibers are accessible as ports, except for fibers centered on the axis of the ferrule. further,
Ceramic sleeves can be used to reduce wear at the optical interface, thereby reducing insertion loss over time between the input and output fibers. The optical switch can also be used in remote test systems and optical metrology test equipment can be used to perform tests on fiber optic links. The above and other concepts of the invention are set forth in the following claims.
【0085】[0085]
【発明の効果】本発明の光スイッチによれば、サイクル
間反復性、長期間反復性及び絶対的整列誤差の仕様を満
足する製造が安価且つ簡単な光ファイバ用の光スイッチ
が得られる。また、その入力ファイバ及び出力ファイバ
間の整列も確実に行える。According to the optical switch of the present invention, an optical switch for an optical fiber which satisfies the specifications of cycle-to-cycle repeatability, long-term repeatability and absolute alignment error and is inexpensive and simple to manufacture is obtained. Further, the alignment between the input fiber and the output fiber can be surely performed.
【図1】本発明による機械的光スイッチを示す分解斜視
図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a mechanical optical switch according to the present invention.
【図2】従来の機械的ファイバ光スイッチの同軸整列に
おける理想的な状態及び実際の状態を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing an ideal state and an actual state in coaxial alignment of a conventional mechanical fiber optical switch.
【図3】従来の機械的ファイバ光スイッチの側面図であ
る。FIG. 3 is a side view of a conventional mechanical fiber optic switch.
【図4】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ール駆動構体の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a ferrule driving structure in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図5】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ール駆動構体の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of a ferrule driving structure in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図6】本発明による機械的光スイッチにおけるフェル
ールのずれを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a ferrule shift in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図7】本発明による機械的光スイッチおける運動学的
に正確なホルダ構体を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a kinematically accurate holder structure in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図8】本発明による機械的光スイッチの互いにずれた
入力フェルール及び出力フェルールを示す簡略化した斜
視図である。FIG. 8 is a simplified perspective view showing a staggered input ferrule and output ferrule of a mechanical optical switch according to the present invention.
【図9】本発明による機械的光スイッチにおける入力ポ
ートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して整
列するための代表的整列フィクスチャを示す図である。FIG. 9 illustrates an exemplary alignment fixture for aligning an input port optical fiber with an output port optical fiber in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図10】本発明による機械的光スイッチのおける入力
ポートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して
整列させるための手順を示す代表的な流れ図の一部分で
ある。FIG. 10 is a portion of an exemplary flow chart illustrating a procedure for aligning an input port optical fiber with an output port optical fiber in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図11】本発明による機械的光スイッチのおける入力
ポートの光ファイバを出力ポートの光ファイバに対して
整列させるための手順を示す代表的な流れ図の他の部分
である。FIG. 11 is another part of an exemplary flow chart illustrating a procedure for aligning an input port optical fiber with an output port optical fiber in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図12】本発明による機械的光スイッチにおける光ポ
ートを整列させる手順に用いる整列誤差を有する2本の
光ファイバ間を結合するための数学的モデルを表すグラ
フ図である。FIG. 12 is a graph showing a mathematical model for coupling between two optical fibers having an alignment error used in a procedure for aligning optical ports in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図13】本発明による機械的光スイッチを校正するた
めに用いる整列装置の分析ステーションを示す図であ
る。FIG. 13 shows an analysis station of an alignment device used to calibrate a mechanical optical switch according to the present invention.
【図14】本発明による機械的光スイッチを校正するた
めに用いる整列装置の機械的整列ステーションを示す図
である。FIG. 14 shows a mechanical alignment station of an alignment device used to calibrate a mechanical optical switch according to the present invention.
【図15】本発明による機械的光スイッチにおける入力
ポート及び出力ポートの対向する光ファイバの交差点の
角度座標を求める手順の流れ図の一部である。FIG. 15 is a part of a flowchart of a procedure for obtaining the angular coordinates of the intersection of the optical fibers facing each other of the input port and the output port in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図16】本発明による機械的光スイッチにおける入力
ポート及び出力ポートの対向する光ファイバの交差点の
角度座標を求める手順の流れ図の他の部分である。FIG. 16 is another part of the flowchart of the procedure for obtaining the angular coordinates of the intersection of the optical fibers facing each other of the input port and the output port in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図17】本発明による機械的光スイッチにおける出力
フェルールの出力ファイバの反転画像を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an inverted image of the output fiber of the output ferrule in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図18】本発明による機械的光スイッチにおける任意
の入力ファイバの整列状態を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an alignment state of arbitrary input fibers in the mechanical optical switch according to the present invention.
【図19】本発明による機械的光スイッチにおける基準
ファイバを探すブラインド検索ルーチンの流れ図であ
る。FIG. 19 is a flow chart of a blind search routine for finding a reference fiber in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図20】本発明による機械的光スイッチにおいて、入
力ポート及び出力ポートの対向するファイバの整列を最
適にし、その角度座標を戻すピーキング・ルーチンのな
がら図の一部である。FIG. 20 is part of a diagram illustrating a peaking routine for optimizing the alignment of opposing fibers at input and output ports and returning their angular coordinates in a mechanical optical switch according to the present invention.
【図21】本発明による機械的光スイッチにおいて、入
力ポート及び出力ポートの対向するファイバの整列を最
適にし、その角度座標を戻すピーキング・ルーチンのな
がら図の他の部分である。FIG. 21 is another part of the figure while in a mechanical optical switch according to the present invention, a peaking routine that optimizes the alignment of opposing fibers at the input and output ports and returns their angular coordinates.
【図22】本発明による改良した機械的光スイッチの斜
視図である。FIG. 22 is a perspective view of an improved mechanical optical switch according to the present invention.
【図23】本発明による改良した機械的光スイッチの取
り付け部材駆動ライン構体の平面図である。FIG. 23 is a plan view of a mounting member drive line assembly of an improved mechanical optical switch according to the present invention.
【図24】本発明による改良した機械的光スイッチの取
り付け部材の図23における線A−A’に沿った断面図
である。FIG. 24 is a cross-sectional view of the mounting member of the improved mechanical optical switch according to the present invention, taken along line AA ′ in FIG. 23.
【図25】本発明による機械的光スイッチを用いた遠隔
ファイバ試験システムの簡略化した図である。FIG. 25 is a simplified diagram of a remote fiber test system using a mechanical optical switch according to the present invention.
20 光スイッチ 22 ハウジング 24 基部 26、28 端部壁 34 中央台部 38 着脱可能側部壁 40 頂部板 42 回路基板 46 回転駆動手段 48 平歯車 50 光検出器取付具 52 光検出器 56、58 軸受け 60 シール板 62 フェルール駆動シャフト 66、67 光ファイバ 68 穴空き回転体 70 スロット 72 フェルール駆動シャフト平歯車 74 柔軟性駆動シャフト結合器 76 ばね留め具 80 入力部 82 出力部 86 筒状保持部材 100、102 フェルール 108、110 光ファイバ 112、114 閉曲線 120 オフセット・ホルダ構体 122 V溝構造体 126、128 側壁 130 V溝空洞 132、134 耐磨耗性薄片 140、142 V溝 144、146 フェルール 148 入力光ファイバ・アレイ 150 出力光ファイバ・アレイ 152 光伝送路 160 制御手段 220 分析ステーション 221 散乱光源 222 顕微鏡 224 ビデオ・モニタ 230 測定整列ステーション 231 レーザ源 232、233 パワー・メータ 235 入力シングル・モード・ファイバ 236 シングル・モード・ファイバ束 237 基準ファイバ 260 ファイバ・コア 262 マルチモード基準ファイバ 300 光スイッチ 315 入力ファイバ 317 出力ファイバ 338、340 取り付け部材駆動ライン 350 フェルール 354 スリーブ部材 356 柔軟駆動シャフト結合器 422、434 光スイッチ 20 Optical Switch 22 Housing 24 Base 26, 28 End Wall 34 Center Stand 38 Detachable Side Wall 40 Top Plate 42 Circuit Board 46 Rotation Drive Means 48 Spur Gear 50 Photo Detector Fixture 52 Photo Detector 56, 58 Bearing 60 seal plate 62 ferrule drive shaft 66, 67 optical fiber 68 holed rotating body 70 slot 72 ferrule drive shaft spur gear 74 flexible drive shaft coupler 76 spring fastener 80 input portion 82 output portion 86 tubular holding member 100, 102 Ferrule 108, 110 Optical fiber 112, 114 Closed curve 120 Offset holder structure 122 V-groove structure 126, 128 Side wall 130 V-groove cavity 132, 134 Abrasion resistant flakes 140, 142 V-groove 144, 146 Ferrule 148 Input optical fiber Array 150 Optical fiber array 152 Optical transmission line 160 Control means 220 Analysis station 221 Scattering light source 222 Microscope 224 Video monitor 230 Measurement alignment station 231 Laser source 232, 233 Power meter 235 Input single mode fiber 236 Single mode fiber Bundle 237 Reference fiber 260 Fiber core 262 Multimode reference fiber 300 Optical switch 315 Input fiber 317 Output fiber 338, 340 Mounting member drive line 350 Ferrule 354 Sleeve member 356 Flexible drive shaft coupler 422, 434 Optical switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴ・ユウ・レインホールド アメリカ合衆国 オレゴン州 97756レッ ドモンド リムロック・ウェイ 244 ナ ンバ7 (72)発明者 ロリマー・エル・ツイッグ アメリカ合衆国 オレゴン州 97759シス ターズ フォークト・ホーン 17478 (72)発明者 マーク・ディー・マリネアウ アメリカ合衆国 オレゴン州 97756レッ ドモンド ノース・ウエスト リムロック 1209 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Steve Yu Rainhold, Oregon, USA 97756 Redmond Rimrock Way 244 Namba 7 (72) Inventor Lorimar El Twig, Oregon, USA 97759 Cisters Vogt Horn 17478 (72) Inventor Mark Dee Marineau USA Oregon 97756 Redmond North West Rimrock 1209
Claims (36)
1フェルール内に配置され、第1閉曲線上を移動する少
なくとも1個の第1光ファイバと、 独立し上記第1回転軸から横にずれた第2回転軸の周り
で回転する第2フェルール内に配置され、上記第1閉曲
線からずれて上記第1閉曲線と交差点を有する第2閉曲
線上を移動し、上記第1光ファイバと対向関係で光イン
タフェースを形成する少なくとも1個の第2光ファイバ
と、 上記光インタフェースにて上記第1及び第2フェルール
を夫々保持し、上記フェルール及び上記光ファイバより
も堅く、上記光インタフェースにて上記フェルールに擦
れ解放端面領域を夫々形成する第1及び第2スリーブ部
材と、 頂部及び角度的に広がった側壁によりV形空洞を形成し
て上記第1及び第2フェルールを夫々受ける運動学的V
溝構体、上記V形空洞を覆うように配置されて上記空洞
内に上記フェルールを保持する第1及び第2ばね留め具
部材を有するばね留め具を夫々含み、上記V溝構体の側
壁及び上記バネ留め具が上記V溝構体の側壁及び上記バ
ネ留め具に固定され堅さが上記フェルール以上の耐磨耗
インサートを有する第1及び第2オフセット・ホルダ構
体と、 上記第1光ファイバの上記閉曲線及び上記第2光ファイ
バの上記閉曲線間の交差点を表す角度座標を蓄積する手
段と、 夫々の独立しずらされた回転軸の周りで互いに相対関係
で上記第1及び第2光ファイバを選択的に回転させて、
上記閉曲線上の上記交差点の1つで上記第1及び第2光
ファイバを軸的に整列させる手段とを具えた光スイッ
チ。1. At least one first optical fiber disposed in a first ferrule rotating about an independent first axis of rotation and moving on a first closed curve, and independently from the first axis of rotation. Is disposed in a second ferrule that rotates about a second rotation axis that is deviated from, and moves on a second closed curve having an intersection with the first closed curve deviating from the first closed curve and facing the first optical fiber Relationship between at least one second optical fiber forming the optical interface, and the optical interface holding the first and second ferrules, respectively, and being stiffer than the ferrule and the optical fiber, The first and second sleeve members forming a V-shaped cavity by the first and second sleeve members, which rub against the ferrule to form open end face regions, respectively, and the top and angularly widened side walls. Kinematics V to receive each
A groove assembly, each including spring fasteners having first and second spring fastener members disposed over the V-shaped cavity to retain the ferrule within the cavity, the sidewall of the V-groove assembly and the spring. First and second offset holder assemblies having fasteners secured to the sidewalls of the V-groove assembly and the spring fasteners and having wear resistant inserts having a hardness greater than or equal to the ferrule; and the closed curve of the first optical fiber and Means for accumulating angular coordinates representing the intersection between the closed curves of the second optical fiber, and selectively rotating the first and second optical fibers in relative relation to each other about respective independently staggered axes of rotation. Let me
An optical switch comprising means for axially aligning the first and second optical fibers at one of the intersections on the closed curve.
の光ファイバを更に有し、該複数の光ファイバが上記独
立した第2回転軸の周りで回転して、上記第2フェルー
ル内に配置された上記複数の光ファイバの上記閉曲線の
各々と上記第1フェルール内に配置された上記光ファイ
バの上記閉曲線の間に少なくとも1個の交差点を形成す
ることを特徴とする請求項1の光スイッチ。2. The optical fiber further comprises a plurality of optical fibers arranged in the second ferrule, the plurality of optical fibers rotating about the independent second rotation axis and arranged in the second ferrule. The optical switch according to claim 1, wherein at least one cross point is formed between each of the closed curves of the plurality of optical fibers and the closed curves of the optical fibers disposed in the first ferrule. .
ールを完全に埋めることを特徴とする請求項2の光スイ
ッチ。3. The optical switch according to claim 2, wherein the plurality of optical fibers completely fills the second ferrule.
の光ファイバを更に有し、該複数の光ファイバが上記独
立した第1回転軸の周りで回転して、上記第1フェルー
ル内に配置された上記複数の光ファイバの上記閉曲線の
各々と上記第2フェルール内に配置された上記光ファイ
バの上記閉曲線の間に少なくとも1個の交差点を形成す
ることを特徴とする請求項1の光スイッチ。4. The optical fiber further comprises a plurality of optical fibers arranged in the first ferrule, the plurality of optical fibers being rotated about the independent first rotation axis and arranged in the first ferrule. 2. An optical switch according to claim 1, wherein at least one cross point is formed between each of the closed curves of the plurality of optical fibers that have been closed and the closed curve of the optical fibers that are arranged in the second ferrule. .
ァイバが上記第1フェルールを完全に埋めることを特徴
とする請求項4の光スイッチ。5. The optical switch according to claim 4, wherein the plurality of optical fibers in the first ferrule completely fill the first ferrule.
置された複数の第1光ファイバ及び複数の第2光ファイ
バを更に有し、上記複数の第1光ファイバが上記独立し
た第1回転軸の周りで回転し、上記複数の第2光ファイ
バが上記独立した第2回転軸の周りで回転して、上記第
1フェルール内に配置された上記複数の第1光ファイバ
の複数の上記閉曲線と上記第2フェルール内に配置され
た上記複数の第2光ファイバの複数の上記閉曲線の間に
少なくとも1個の交差点を形成することを特徴とする請
求項1の光スイッチ。6. The apparatus further comprises a plurality of first optical fibers and a plurality of second optical fibers arranged in the first and second ferrules, respectively, wherein the plurality of first optical fibers are the independent first rotations. A plurality of closed curves of the plurality of first optical fibers disposed within the first ferrule, the plurality of second optical fibers rotating about an axis and the plurality of second optical fibers rotating about the independent second rotation axis. The optical switch according to claim 1, wherein at least one intersection is formed between the closed curves of the second optical fibers arranged in the second ferrule.
光ファイバ及び上記第2フェルール内の上記複数の第2
光ファイバが上記第1及び第2フェルールを夫々完全に
埋めることを特徴とする請求項6の光スイッチ。7. The plurality of first ferrules in the first ferrule.
An optical fiber and the plurality of second ferrules in the second ferrule
7. The optical switch according to claim 6, wherein an optical fiber completely fills each of the first and second ferrules.
端部に接着された耐磨耗薄片を有し、上記第1及び第2
フェルール用の2重端部軸受けを形成することを特徴と
する請求項1の光スイッチ。8. The V-groove insert has wear resistant flakes adhered to opposite ends of the sidewalls, the first and second V-groove inserts comprising:
The optical switch of claim 1, wherein a double end bearing for a ferrule is formed.
記2重端部軸受けの各軸受けに配置されて、上記第1及
び第2フェルールを上記V形空洞に納めることを特徴と
する請求項8の光スイッチ。9. The first and second spring fastener members are disposed on respective bearings of the double end bearing to house the first and second ferrules in the V-shaped cavity. The optical switch according to claim 8.
珪酸塩材料を具えることを特徴とする請求項1の光スイ
ッチ。10. The optical switch of claim 1, wherein the first and second ferrules comprise a borosilicate material.
ラミック材料を具えることを特徴とする請求項1の光ス
イッチ。11. The optical switch of claim 1, wherein the first and second sleeve members comprise a ceramic material.
ウムを具えることを特徴とする請求項11の光スイッ
チ。12. The optical switch of claim 11, wherein the ceramic material comprises zirconium oxide.
磨耗ばねインサートは、サファイアを具えることを特徴
とする請求項1の光スイッチ。13. The optical switch of claim 1, wherein the wear resistant V-groove insert and the wear resistant spring insert comprise sapphire.
耐磨耗V溝インサート及び上記耐磨耗ばねインサート
は、セラミック材料を具えることを特徴とする請求項1
の光スイッチ。14. The first and second sleeve members, the wear resistant V-groove insert and the wear resistant spring insert comprise a ceramic material.
Light switch.
ウムを具えることを特徴とする請求項14の光スイッ
チ。15. The optical switch of claim 14, wherein the ceramic material comprises zirconium oxide.
曲線の上記交差点の1つの角度座標に応答して、上記第
1及び第2光ファイバを回転させるように結合した第1
及び第2ステッパ・モータを具えることを特徴とする請
求項1の光スイッチ。16. The rotating means is responsive to one angular coordinate of the intersection of the first and second closed curves to rotate the first and second optical fibers to couple the first and second optical fibers.
The optical switch of claim 1, further comprising a second stepper motor.
曲線の上記交差点の1つの角度座標に応答して、上記第
1及び第2光ファイバを回転させるように結合され、高
分解能のエンコーダを有する第1及び第2直流モータを
具えることを特徴とする請求項1の光スイッチ。17. The high resolution encoder coupled to rotate the first and second optical fibers in response to one angular coordinate of the intersection of the first and second closed curves. 2. The optical switch according to claim 1, further comprising first and second DC motors having a.
々に結合された回転可能なシャフトを有し、該回転可能
なシャフトの各々は、上記回転手段に取り付けられた第
1平歯車とかみ合った第2平歯車を有することを特徴と
する請求項1の光スイッチ。18. The rotating means includes a rotatable shaft coupled to each of the ferrules, each rotatable shaft engaging a first spur gear mounted on the rotating means. The optical switch according to claim 1, further comprising two spur gears.
転可能シャフトを受ける中央穴を有することを特徴とす
る請求項18の光スイッチ。19. The optical switch of claim 18, wherein the first and second bearings have a central hole for receiving each rotatable shaft.
第1及び第2光ファイバの一方を受ける中央穴を有する
第1シャフトと、該第1シャフトを対応するフェルール
に接続するように結合された柔軟駆動シャフトとを具え
たことを特徴とする請求項19の光スイッチ。20. Each of the rotatable shafts is coupled to a first shaft having a central bore for receiving one of the first and second optical fibers, and connecting the first shaft to a corresponding ferrule. 20. The optical switch of claim 19, comprising a flexible drive shaft.
ファイバよりも堅い第1フェルール内に配置され、第1
閉曲線上を移動し、上記フェルールに擦れ解放端面領域
を形成する少なくとも1個の第1光ファイバと、 独立し上記第1回転軸から横にずれた第2回転軸の周り
で回転し光ファイバよりも堅い第2フェルール内に配置
され、上記第1閉曲線からずれて上記第1閉曲線と交差
点を有する第2閉曲線上を移動し、上記フェルールに擦
れ解放端面領域を形成し、上記第1光ファイバと対向関
係で上記フェルールの上記擦れ解放端面領域に光インタ
フェースを形成する少なくとも1個の第2光ファイバ
と、 頂部及び角度的に広がった側壁によりV形空洞を形成し
て上記第1及び第2フェルールを夫々受ける運動学的V
溝構体、上記V形空洞を覆うように配置されて上記空洞
内に上記フェルールを保持する第1及び第2ばね留め具
部材を有するばね留め具を夫々含み、上記V溝構体の側
壁及び上記バネ留め具が上記V溝構体の側壁及び上記バ
ネ留め具に固定され堅さが上記フェルール以上の耐磨耗
インサートを有する第1及び第2オフセット・ホルダ構
体と、 上記第1光ファイバの上記閉曲線及び上記第2光ファイ
バの上記閉曲線間の交差点を表す角度座標を蓄積する手
段と、 夫々の独立しずらされた回転軸の周りで互いに相対関係
で上記第1及び第2光ファイバを選択的に回転させて、
上記閉曲線上の上記交差点の1つで上記第1及び第2光
ファイバを軸的に整列させる手段とを具えた光スイッ
チ。21. A first ferrule that rotates about an independent first axis of rotation and is stiffer than an optical fiber;
At least one first optical fiber that moves on a closed curve and rubs against the ferrule to form an open end surface region, and independently rotates around a second rotation axis that is laterally displaced from the first rotation axis Is located in the rigid second ferrule, is displaced from the first closed curve and moves on a second closed curve having an intersection with the first closed curve, forms a rubbing release end face region on the ferrule, and forms the first optical fiber with the first optical fiber. At least one second optical fiber forming an optical interface in the rubbing release endface region of the ferrule in opposed relation, and a V-shaped cavity formed by the top and angularly widened sidewalls Kinematic V
A groove assembly, each including spring fasteners having first and second spring fastener members disposed over the V-shaped cavity to retain the ferrule within the cavity, the sidewall of the V-groove assembly and the spring. First and second offset holder assemblies having fasteners secured to the sidewalls of the V-groove assembly and the spring fasteners and having wear resistant inserts having a hardness greater than or equal to the ferrule; and the closed curve of the first optical fiber and Means for accumulating angular coordinates representing the intersection between the closed curves of the second optical fiber, and selectively rotating the first and second optical fibers in relative relation to each other about respective independently staggered axes of rotation. Let me
An optical switch comprising means for axially aligning the first and second optical fibers at one of the intersections on the closed curve.
数の光ファイバを更に有し、該複数の光ファイバが上記
独立した第2回転軸の周りで回転して、上記第2フェル
ール内に配置された上記複数の光ファイバの上記閉曲線
の各々と上記第1フェルール内に配置された上記光ファ
イバの上記閉曲線の間に少なくとも1個の交差点を形成
することを特徴とする請求項21の光スイッチ。22. The optical fiber further comprises a plurality of optical fibers arranged in the second ferrule, the plurality of optical fibers rotating around the independent second rotation axis and arranged in the second ferrule. 22. The optical switch of claim 21, wherein at least one cross point is formed between each of the closed curves of the plurality of optical fibers that have been closed and the closed curve of the optical fibers that are disposed in the first ferrule. .
ルールを完全に埋めることを特徴とする請求項22の光
スイッチ。23. The optical switch of claim 22, wherein the plurality of optical fibers completely fills the second ferrule.
数の光ファイバを更に有し、該複数の光ファイバが上記
独立した第1回転軸の周りで回転して、上記第1フェル
ール内に配置された上記複数の光ファイバの上記閉曲線
の各々と上記第2フェルール内に配置された上記光ファ
イバの上記閉曲線の間に少なくとも1個の交差点を形成
することを特徴とする請求項21の光スイッチ。24. Further comprising a plurality of optical fibers disposed within said first ferrule, said plurality of optical fibers being rotatable about said independent first axis of rotation and disposed within said first ferrule. 22. The optical switch of claim 21, wherein at least one cross point is formed between each of the closed curves of the plurality of optical fibers that have been closed and the closed curve of the optical fibers that are disposed in the second ferrule. .
ファイバが上記第1フェルールを完全に埋めることを特
徴とする請求項24の光スイッチ。25. The optical switch of claim 24, wherein the plurality of optical fibers in the first ferrule completely fill the first ferrule.
配置された複数の第1光ファイバ及び複数の第2光ファ
イバを更に有し、上記複数の第1光ファイバが上記独立
した第1回転軸の周りで回転し、上記複数の第2光ファ
イバが上記独立した第2回転軸の周りで回転して、上記
第1フェルール内に配置された上記複数の第1光ファイ
バの複数の上記閉曲線と上記第2フェルール内に配置さ
れた上記複数の第2光ファイバの複数の上記閉曲線の間
に少なくとも1個の交差点を形成することを特徴とする
請求項21の光スイッチ。26. The apparatus further comprises a plurality of first optical fibers and a plurality of second optical fibers arranged in the first and second ferrules, respectively, wherein the plurality of first optical fibers are the independent first rotations. A plurality of closed curves of the plurality of first optical fibers disposed within the first ferrule, the plurality of second optical fibers rotating about an axis and the plurality of second optical fibers rotating about the independent second rotation axis. 22. The optical switch according to claim 21, wherein at least one intersection is formed between the closed curves of the second optical fibers arranged in the second ferrule.
1光ファイバ及び上記第2フェルール内の上記複数の第
2光ファイバが上記第1及び第2フェルールを夫々完全
に埋めることを特徴とする請求項26の光スイッチ。27. The first optical fibers in the first ferrule and the second optical fibers in the second ferrule completely fill the first and second ferrules, respectively. The optical switch according to claim 26.
向端部に接着された耐磨耗薄片を有し、上記第1及び第
2フェルール用の2重端部軸受けを形成することを特徴
とする請求項21の光スイッチ。28. The V-groove insert has wear resistant flakes bonded to opposite ends of the sidewalls to form a double end bearing for the first and second ferrules. The optical switch according to claim 21.
上記2重端部軸受けの各軸受けに配置されて、上記第1
及び第2フェルールを上記V形空洞に納めることを特徴
とする請求項28の光スイッチ。29. The first and second spring fastener members include:
The first end of each of the double end bearings is disposed on each bearing.
29. The optical switch according to claim 28, wherein the second ferrule is housed in the V-shaped cavity.
磨耗V溝インサート及び上記耐磨耗ばねインサートは、
セラミック材料を具えることを特徴とする請求項21の
光スイッチ。30. The first and second ferrules, the wear resistant V-groove insert and the wear resistant spring insert,
22. The optical switch according to claim 21, comprising a ceramic material.
ウムを具えることを特徴とする請求項30の光スイッ
チ。31. The optical switch of claim 30, wherein the ceramic material comprises zirconium oxide.
曲線の上記交差点の1つの角度座標に応答して、上記第
1及び第2光ファイバを回転させるように結合した第1
及び第2ステッパ・モータを具えることを特徴とする請
求項21の光スイッチ。32. The rotating means is responsive to one angular coordinate of the intersection of the first and second closed curves to rotate the first and second optical fibers to couple the first and second optical fibers.
22. The optical switch of claim 21, further comprising a second stepper motor.
曲線の上記交差点の1つの角度座標に応答して、上記第
1及び第2光ファイバを回転させるように結合され、高
分解能のエンコーダを有する第1及び第2直流モータを
具えることを特徴とする請求項21の光スイッチ。33. The high resolution encoder coupled to rotate the first and second optical fibers in response to an angular coordinate of one of the intersections of the first and second closed curves. 22. The optical switch of claim 21, comprising first and second DC motors having a.
々に結合された回転可能なシャフトを有し、該回転可能
なシャフトの各々は、上記回転手段に取り付けられた第
1平歯車とかみ合った第2平歯車を有することを特徴と
する請求項21の光スイッチ。34. The rotating means includes rotatable shafts coupled to each of the ferrules, each rotatable shaft engaging a first spur gear mounted on the rotating means. 22. The optical switch according to claim 21, having two spur gears.
転可能シャフトを受ける中央穴を有することを特徴とす
る請求項34の光スイッチ。35. The optical switch of claim 34, wherein the first and second bearings have a central hole for receiving each rotatable shaft.
第1及び第2光ファイバの一方を受ける中央穴を有する
第1シャフトと、該第1シャフトを対応するフェルール
に接続するように結合された柔軟駆動シャフトとを具え
たことを特徴とする請求項35の光スイッチ。36. Each of the rotatable shafts is coupled to connect a first shaft having a central bore for receiving one of the first and second optical fibers to the corresponding ferrule. The optical switch of claim 35, further comprising a flexible drive shaft.
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---|---|---|---|
US08/484,222 | 1995-06-07 | ||
US08/484,222 US5559909A (en) | 1994-04-05 | 1995-06-07 | Mechanical optical switch |
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008114438A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Fujitsu Limited | Transmission line monitoring method and device |
CN108761661A (en) * | 2018-06-22 | 2018-11-06 | 南京光金通信科技有限公司 | A kind of optical fiber connecting flange and take optical module |
WO2023281744A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical node, rotation angle deviation compensation system, and rotation angle deviation compensation method |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP6014496A patent/JP2867122B2/en not_active Expired - Lifetime
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US8326144B2 (en) | 2007-03-20 | 2012-12-04 | Fujitsu Limited | Transmission path monitoring method and device |
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CN108761661B (en) * | 2018-06-22 | 2024-05-10 | 江苏安昌光讯科技股份有限公司 | Optical fiber connecting flange and light taking module |
WO2023281744A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical node, rotation angle deviation compensation system, and rotation angle deviation compensation method |
Also Published As
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JP2867122B2 (en) | 1999-03-08 |
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