JPH09166757A - 光導波路の位置制御方法及びこの光導波路の位置制御方法を用いる光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で光導波路の位置を正確に制御でき、且
つ、光接続損失の小さい光導波路の位置制御方法及びこ
の位置制御方法を用いた光スイッチを提供すること。 【解決手段】 本発明の光導波路の位置制御方法は、固
定側光ファイバに対向する移動側光導波路の位置を制御
する光導波路の位置制御方法において、光導波路型回折
格子を内蔵する固定側光ファイバに移動側光導波路を対
向させ、この移動側光導波路を固定側光導波路の端面に
沿って移動させると共に移動側光導波路から固定側光フ
ァイバの端面に向けて、光導波路型回折格子にてブラッ
グ反射される波長の位置検出光を投射し、固定側光ファ
イバの光導波路型回折格子にてブラッグ反射される位置
検出光の反射光を移動側光導波路にて受光し、受光した
反射光の反射光量を測定し、反射光の反射光量に基づい
て移動側光導波路の位置を制御している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
おいて用いられる光導波路の位置制御方法およびこの光
導波路の位置制御方法を用いる光スイッチに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、光導波路の位置制御方法として以下
のものが知られている。

【０００３】すなわち、まず、ファイバ配列部材に配列
された固定側光ファイバに対向する移動側光ファイバを
パルスモータによって固定側光ファイバの端面に沿って
移動させながら、固定側光ファイバの一端面に向けて光
を投射させる。このとき、固定側光ファイバの他端から
出力される透過光量を固定側光ファイバの他端に接続さ
れたパワーメータによって測定し、透過光量が最大とな
る位置を、パルスモータに取り付けられたロータリエン
コーダからのパルス数として記憶する。このパルス数を
全ての固定側光ファイバについて記憶する。

【０００４】そして、記憶された固定側光ファイバの位
置すなわちパルス数と、実際に計測されるパルス数とに
基づいて、移動側光ファイバの位置を制御する。

【０００５】また、光スイッチにおいて、特開平７−７
２３９８号公報に示されるように、固定側光ファイバを
固定すると共に移動側光ファイバを位置決めする溝をも
つファイバ配列部材が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような位置制御方法では以下のような問題点があった。

【０００７】すなわち、光スイッチを長期間にわたって
使用する場合に、ファイバ配列部材と移動側光ファイバ
の駆動系との熱膨張係数の差異による環境温度変化や、
摩耗等による経時的な位置決め精度の劣化のため、記憶
された位置と実際に観測される位置とが異なってしま
い、移動側光ファイバは、所定の位置に正確に位置決め
されなくなる。

【０００８】また、固定側光ファイバの位置を記憶する
にあたって、上述のような透過方式では、固定側光ファ
イバに取り付けられた光コネクタと受光装置（光パワー
メータ）とを結合し１本づつ透過光の光量を測定する必
要があったため、作業に時間がかかるだけでなくコスト
高になるという問題があった。

【０００９】さらに、溝をもつファイバ配列部材を用い
た光スイッチでは、ファイバ配列部材自体が高価である
ため、光スイッチが高価なものとなってしまうという問
題点があった。また、１つの溝に１つの固定側光ファイ
バを固定させるという性質上、固定側光ファイバは１次
元でしか配列されないため、２次元に配列することがで
きず、固定側光ファイバの高密度化が図れないという問
題点があった。

【００１０】さらにまた、固定側光ファイバを固定する
溝の延長線上の溝に移動側光ファイバを位置決めし光結
合を行わせるため、溝に異物がたまると、移動側光ファ
イバおよび固定側光ファイバの中心軸線同士がずれ、光
接続損失が大きくなってしまうという問題点があった。

【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、安価で、光導波路の位置を正確に制御できる
と共に光接続損失の小さい光導波路の位置制御方法及び
この位置制御方法を用いた光スイッチを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による光導波路の
位置制御方法は、固定側光導波路に対向する移動側光導
波路の位置を制御する光導波路の位置制御方法におい
て、光導波路型回折格子を内蔵する前記固定側光導波路
に前記移動側光導波路を対向させ、この移動側光導波路
を前記固定側光導波路の端面に沿って移動させると共
に、前記移動側光導波路から前記固定側光導波路の端面
に向けて、前記光導波路型回折格子にてブラッグ反射さ
れる波長の位置検出光を投射し、前記固定側光導波路の
前記光導波路型回折格子にてブラッグ反射される前記位
置検出光の反射光を前記移動側光導波路にて受光し、受
光した前記反射光の反射光量を測定し、前記反射光の反
射光量に基づいて前記移動側光導波路の位置を制御する
ものである。

【００１３】上述の位置制御方法では、固定側光導波路
は、光導波路型回折格子を内蔵しており、移動側光導波
路は、固定側光導波路の端面に対向した状態で、固定側
光導波路の端面に沿って移動される。このとき、移動側
光導波路からは、光導波路型回折格子でブラッグ反射さ
れる波長の位置検出光が投射されると共に、光導波路型
回折格子にてブラッグ反射される波長の位置検出光の反
射光が移動側光導波路にて受光され、この反射光の反射
光量が測定される。反射光量は、固定側光導波路と移動
側光導波路との相対位置によって異なり、特に、固定側
光導波路のコアの中心軸線と移動側光導波路のコアの中
心軸線とが一致した場合に最大となる。従って、この反
射光量に基づいて移動側光導波路の位置を制御すること
が可能となる。

【００１４】また、本発明による光スイッチは、固定側
光導波路に対向する移動側光導波路の位置を制御するこ
とにより、前記固定側光導波路と前記移動側光導波路と
を突き合せて光結合させる光スイッチにおいて、固定側
光導波路には光導波路型回折格子を内蔵すると共に、前
記移動側光導波路は、前記固定側光導波路に対向され
て、前記固定側光導波路の端面に向けて前記光導波路型
回折格子にてブラッグ反射される波長の位置検出光と前
記光導波路型回折格子にてブラッグ反射されない波長の
光結合光とを選択的に投射すると共に前記固定側光導波
路の前記光導波路型回折格子にて反射される前記位置検
出光の反射光を受光するよう構成し、前記移動側光導波
路にて受光した前記位置検出光の反射光の反射光量を測
定する光量測定手段と、前記移動側光導波路を前記固定
側光導波路の端面に沿って移動させる移動手段と、前記
反射光の反射光量に基づいて前記移動手段を制御する制
御手段とを更に備える構成とした。

【００１５】上述の光スイッチでは、固定側光導波路
は、光導波路型回折格子を内蔵しており、移動側光導波
路は、固定側光導波路の端面に対向した状態で、固定側
光導波路の端面に沿って移動される。このとき、移動側
光導波路の端面からは、光導波路型回折格子にてブラッ
グ反射される波長の位置検出光が投射されると共に光導
波路型回折格子にてブラッグ反射される波長の位置検出
光の反射光が移動側光導波路にて受光され、この反射光
の反射光量が測定される。反射光量は、固定側光導波路
と移動側光導波路との相対位置によって異なり、特に、
固定側光導波路のコアの中心軸線と移動側光導波路のコ
アの中心軸線とが一致した場合に最大となる。そして、
反射光量に基づき、制御手段によって移動手段が制御さ
れ、移動手段に取り付けられた移動側光導波路の位置が
制御される。移動側光導波路が制御されて所定の固定側
光導波路に対向する位置に配置されたならば、光導波路
型回折格子にてブラッグ反射されない光結合光が移動側
光導波路の端面から投射され、この光結合光が固定側光
導波路に入射され、光結合が完了する。

【００１６】さらに別の実施態様として、前記移動側光
導波路を、所定方向に配列された前記固定側光導波路の
第１の固定側光導波路の端面に向けて前記位置検出光を
投射すると共に前記第１の固定側光導波路の前記光導波
路型回折格子にてブラッグ反射される前記位置検出光の
反射光を受光する第１の移動側光導波路と、前記固定側
光導波路の第２の固定側光導波路の端面に向けて前記光
結合光を投射する第２の移動側光導波路とに分割し、前
記第１の移動側光導波路と前記第２の移動側光導波路と
を、前記第１の固定側光導波路と前記第２の固定側光導
波路との間隔とほぼ等しい間隔で前記固定側光導波路の
配列方向と平行な方向に配置する構成とした。

【００１７】上記光スイッチにおいて、第１の移動側光
導波路から、所定方向に配列された固定側光導波路の第
１の固定側光導波路の端面に向けて位置検出光を投射す
ると、位置検出光は、第１の固定側光導波路の内部の光
導波路型回折格子に入射され、光導波路型回折格子にて
ブラッグ反射され、ブラッグ反射された位置検出光の反
射光は、第１の移動側光導波路にて受光される。そし
て、受光した反射光の反射光量を光量反射手段にて測定
し、この反射光量に基づいて第１の移動側光導波路の位
置を制御し、第１の移動側光導波路を所定の固定側光導
波路に対向する適切な位置に配置する。このとき、第２
の移動側光導波路は、所定方向に配列された固定側光導
波路の内、前記の第２の固定側光導波路の端面に対向す
る位置に配置され、この位置で第２の移動側光導波路の
端面から第２の固定側光導波路に向けて光結合光が投射
され、光結合が完了する。

【００１８】さらに詳細には、前記固定側光導波路の内
部において、光導波路型回折格子を、光軸に対して直交
する第１の光導波路型回折格子と、前記光軸に対して斜
めの角度を有する第２の光導波路型回折格子とから構成
し、前記第２の光導波路型回折格子を前記第１の光導波
路型回折格子の後方に配置する構成とした。

【００１９】上記構成の光スイッチでは、固定側光導波
路の端面に向けて位置検出光を投射させると、位置検出
光は第１の光導波路型回折格子で大部分がブラッグ反射
されるが、光導波路型回折格子における乱反射等により
位置検出光の一部は透過する。透過した位置検出光は、
第１の光導波路型回折格子の後方に配置された第２の光
導波路型回折格子にて固定側光導波路のクラッドの方向
に反射される。

【００２０】さらに別の実施態様として、前記固定側光
導波路を、前記光導波路型回折格子を内蔵する第１の固
定側光導波路と前記光導波路型回折格子を内蔵しない第
２の固定側光導波路とから構成し、前記移動側光導波路
を、前記第１の固定側光導波路の端面に向けて前記位置
検出光を投射すると共に前記第１の固定側光導波路の前
記光導波路型回折格子にてブラッグ反射される前記位置
検出光の反射光を受光する第１の移動側光導波路と、前
記第２の固定側光導波路の端面に向けて前記光結合光を
投射する第２の移動側光導波路とに分割し、前記第１の
移動側光導波路と前記第２の移動側光導波路とを、第１
の固定側光導波路と前記第２の固定側光導波路との間隔
とほぼ等しい間隔で前記第１の固定側光導波路と前記第
２の固定側光導波路とを結ぶ方向と平行な方向に配置す
る構成とした。

【００２１】上記光スイッチにおいて、第１の移動側光
導波路から、光導波路型回折格子を内蔵する第１の固定
側光導波路の端面に向けて位置検出光を投射すると、位
置検出光は、第１の固定側光導波路の内部の光導波路型
回折格子に入射し、光導波路型回折格子にて反射され、
反射された位置検出光の反射光は、第１の移動側光導波
路にて受光される。そして、受光した反射光の反射光量
を光量反射手段にて測定し、この反射光量に基づいて第
１の移動側光導波路の位置を制御し、第１の移動側光導
波路を所定の第１の固定側光導波路に対向する適切な位
置に配置する。このとき、第２の移動側光導波路は、光
導波路型回折格子を内蔵しない第２の固定側光導波路に
対向して配置されており、この位置で第２の移動側光導
波路から、第２の固定側光導波路の端面に向けて光結合
光を投射して、光結合が完了する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による光
導波路の位置制御方法の実施形態、およびこの位置制御
方法を用いた光スイッチの第１ないし第３実施形態につ
いて説明する。

【００２３】（光導波路の位置制御方法の実施形態）ま
ず、光導波路の位置制御方法の実施形態について図１と
共に説明する。

【００２４】図１（ａ）において、符号１で示すもの
は、内部に光導波路型回折格子２（以下、光回折格子）
を内蔵する固定側光ファイバであり、固定側光ファイバ
１の端面に対向する位置に移動側光ファイバ４が配置さ
れている。移動側光ファイバ４は、光導波路型回折格子
２にてブラッグ反射される波長を有する位置検出光を固
定側光ファイバ１の端面に向けて投射すると共に、固定
側光ファイバ１の端面に沿って移動されるようになって
いる。なお、移動側光ファイバ４および固定側光ファイ
バ１の端面の間にはマッチングオイルが充填されてい
る。

【００２５】図１（ａ）に示すように移動側光ファイバ
４を固定側光ファイバ１の端面に沿って移動させると共
に、移動側光ファイバ４の端面から固定側光ファイバ１
の端面に向けて位置検出光を投射する。

【００２６】投射された位置検出光は、固定側光ファイ
バ１の端面に向かい、固定側光ファイバ１の内部に入射
する。入射された位置検出光は、導波されて光回折格子
２に達し、光回折格子２にてブラッグ反射される。この
ブラッグ反射された位置検出光の反射光は、固定側光フ
ァイバ１の端面から出射された後、移動側光ファイバ４
の端面にて受光され、その受光された反射光の反射光量
が測定される。

【００２７】位置検出光を移動側光ファイバ４の端面か
ら投射するにあたって、位置検出光が固定側光ファイバ
１のクラッド５の端面に入射する場合、位置検出光は、
クラッド５の内部では全反射による導波がされず、固定
側光ファイバ１の端面の乱反射や、クラッド５の外すな
わち隣接する媒質への放射などにより減衰される。この
ため、位置検出光は、光回折格子２にほとんど入射する
ことはなく、クラッド５の光回折格子２にて反射される
位置検出光の反射光の光量は小さいものとなる。従っ
て、位置検出光の反射光は移動側光ファイバ４の端面に
てほとんど受光されることはない。

【００２８】また、位置検出光が固定側光ファイバ１の
コア６ａの端面に入射する場合、位置検出光は、固定側
光ファイバ１の端面にて乱反射はされるが、コア６ａの
内部にて全反射による導波がなされるため、クラッド５
の外すなわち隣接する媒質への放射などによりほとんど
減衰されない。このため、光回折格子２に入射する位置
検出光の光量は多くなると共に、光回折格子２にてブラ
ッグ反射されるため、固定側光ファイバ１の端面から出
射される位置検出光の反射光の光量は多くなる。従っ
て、移動側光ファイバ４にて受光される反射光の反射光
量も多くなる。特に、移動側光ファイバ４のコア６ｂの
中心軸線７および固定側光ファイバ１のコア６ａの中心
軸線８が一致する場合には、移動側光ファイバ４にて受
光される反射光の反射光量は最大となる。

【００２９】上述の原理に基づいて、測定された反射光
の反射光量から、移動側光ファイバ４および固定側光フ
ァイバ１の中心軸線同士の間隔すなわち軸ずれ量ｄに対
して反射光損失を算出すると、反射光損失は、軸ずれ量
ｄに対して図１（ｂ）に示されるような分布になる。特
に、軸ずれ量がゼロすなわち移動側光ファイバ４のコア
６ｂのおよび固定側光ファイバ１のコア６ａの中心軸線
同士が一致するときに、反射光損失は最小となる。これ
は、測定される反射光量が最大となることを意味してい
る。

【００３０】なお、入射光量は、移動側光ファイバ４か
ら投射される位置検出光の光量を意味し、反射光損失
は、−１０＊ｌｏｇ（反射光量／入射光量）の式にて算
出される。

【００３１】また、図１（ｃ）に示すように、光回折格
子２を内蔵しない固定側光ファイバ９を、光回折格子２
を内蔵する固定側光ファイバ１に代えて用いる場合、移
動側光ファイバ４の端面から投射される光は、固定側光
ファイバ９の一端に入射されて固定側光ファイバ９の他
端から出射され、出射された透過光の光量が測定され
る。このとき、移動側光ファイバ４と固定側光ファイバ
９との間の接続損失は、軸ずれ量ｄに対して図１（ｄ）
に示すような分布になる。

【００３２】なお、入射光量は、移動側光ファイバ４か
ら投射される位置検出光の光量を意味し、接続損失は、
−１０＊ｌｏｇ（透過光量／入射光量）の式にて算出さ
れる。

【００３３】図１（ｂ）および図１（ｄ）から、図１
（ｂ）の損失の方が軸ずれ量ｄに対して急激に変化す
る、すなわち敏感に変化することが分かる。光ファイバ
のコアといった非常に小さい部分（光通信用のシングル
モード光ファイバでは、クラッド径：１２５μｍに対し
てコア径：数μｍ程度）を検出する場合、僅かな軸ずれ
量に対して物理量が敏感に変化する方が適しているた
め、上述した反射光の反射光量を測定する方がより効果
的である。

【００３４】このため、移動側光ファイバ４の側で位置
検出光の反射光の反射光量を測定すれば、軸ずれ量ｄに
対する反射光損失の分布が分かるので、軸ずれ量、すな
わち移動側光ファイバ４および固定側光ファイバ１の相
対的な位置関係が認識されることになる。

【００３５】さらに、反射光の反射光量に基づいて移動
側光ファイバ４の移動方向または移動量を制御するよう
にすれば、移動側光ファイバ４は、固定側光ファイバ１
に対して任意の位置に配置される。

【００３６】特に、移動側光ファイバ４が停止される位
置を、反射光損失が最小となる位置、すなわち反射光の
反射光量が最大となる位置とすれば、移動側光ファイバ
４のコア６ｂおよび固定側光ファイバ１のコア６ａの中
心軸線同士が高精度に一致することになり、より高精度
な光結合が可能となる。

【００３７】（光スイッチの第１実施形態）次に、上述
した光導波路の位置制御方法を用いた光スイッチの第１
実施形態について説明する。なお、以下の説明におい
て、便宜上ＸＹＺ座標軸を導入し、この座標軸を用いて
説明を行うこととする。

【００３８】図２において、光スイッチはベース１０を
備え、ベース１０上には、移動手段１１としてのＸＹ粗
動ステージ１２を備えている。ＸＹ粗動ステージ１２
は、Ｘ軸粗動ステージ１３およびＹ軸粗動ステージ１４
からなり、Ｘ軸又はＹ軸方向に後述の可動ヘッド１５を
移動させる。Ｘ軸粗動ステージ１３は、Ｘ軸ＤＣサーボ
モータ１６、Ｘ軸ボールネジ１７、一対のＸ軸粗動案内
ガイド１８を備えており、Ｙ軸粗動ステージ１４は、ロ
ータリエンコーダ（図示せず）が取り付けられたＹ軸Ｄ
Ｃサーボモータ１９、Ｙ軸ボールネジ２０、一対のＹ軸
粗動案内ガイド２１を備えている。このような構成にす
ることで、後述の移動側光ファイバ２２は、２次元的に
粗動可能になっている。

【００３９】更に、この光スイッチは、移動手段１１と
して、Ｘ軸方向に微動するＸ軸微動機構２３と、Ｙ軸方
向に微動するＹ軸微動機構２４とを備えている。

【００４０】Ｘ軸微動機構２３は、Ｘ軸微動テーブル２
５、Ｙ軸粗動ステージ１４上にＸ軸方向に固定された２
本のＸ軸微動案内ガイド２６、Ｘ軸方向に微動するため
のＸ軸圧電アクチュエータ２７とから構成されている。
Ｘ軸微動テーブル２２は、２本のＸ軸微動案内ガイド２
６に移動可能に取り付けられており、Ｘ軸圧電アクチュ
エータ２７は、Ｙ軸粗動ステージ１４とＸ軸微動テーブ
ル２５との間に介在させられており、印加電圧を調整す
ることによりＸ軸方向に伸縮され、Ｘ軸方向に微動され
る。

【００４１】Ｙ軸微動機構２４は、Ｘ軸微動テーブル２
２上においてＹ軸方向に固定された２本のＹ軸微動案内
ガイド２８と、Ｙ軸微動案内ガイド２８上に取り付けら
れた角柱部材２９と、角柱部材２９の先端に取り付けら
れたブロック状の可動ヘッド１５と、Ｘ軸微動テーブル
２５と角柱部材２９との間に介在させられると共に角柱
部材２９をＹ軸方向に微動させるＹ軸圧電アクチュエー
タ３０とから構成されている。

【００４２】また、可動ヘッド１５には、先端がベース
１０の方を向くように、すなわち図２の紙面に垂直な方
向（Ｚ軸方向）に向くように移動側光ファイバ２２が取
り付けられている。

【００４３】また、図３において、移動側光ファイバ２
２の基端部は、第１光カップラ３１に接続され、第１光
カップラ３１には、第１光ファイバ３２を介して第２光
カップラ３３が接続されている。第２光カップラ３３に
は、光アイソレータ３４をもった第２光ファイバ３５を
介して、位置検出光λ₂ を発する位置検出用光源３６が
接続され、光アイソレータ３５ａ，３５ｂをもった２本
の第３光ファイバ３６ａ，第４光ファイバ３６ｂを介し
て、光結合光λ₁ 、λ₃ を発する光結合用光源３７ａ，
３７ｂがそれぞれ接続されている。このため、位置検出
光と光結合光とが、１本の移動側光ファイバ２２から選
択的に投射される。なお、位置検出光λ₂ は、後述する
固定側光ファイバ３８に内蔵された光回折格子３９にて
ブラッグ反射される波長を有しており、光結合光λ₁ 、
λ₃ は、光回折格子３９にてブラッグ反射されない波長
を有している。

【００４４】また、第１光カップラ３１には、光アイソ
レータ４０をもった第５光ファイバ４１を介して光量測
定手段としてのパワーメータ４２が接続されている。パ
ワーメータ４２は、後述する固定側光ファイバ３８の光
回折格子３９にて反射される位置検出光λ₂ の反射光量
を測定する。

【００４５】また、固定側光ファイバ３８の基端部に
は、第４光カップラ（図示せず）が接続され、この第４
光カップラに、第７光ファイバ、第８光ファイバ（図示
せず）を介して、固定側光ファイバ３８の一端から入射
された光結合光λ₁ 、λ₃ の透過光を受光すると共に、
受光した透過光の透過光量を測定するためのパワーメー
タ（図示せず）がそれぞれ接続されるようになってい
る。

【００４６】なお、図３において、実線は位置検出光λ
₂ の流れを示しており、破線は、固定側光ファイバ３８
に設けられた光回折格子３９でブラッグ反射された位置
検出光の反射光の流れを示している。一点鎖線は光結合
光の流れを示している。

【００４７】また、図４において、パワーメータ４２
は、第１コンパレータ４３に接続されている。

【００４８】第１コンパレータ４３は、パワーメータ４
２にて測定された反射光の反射光量の出力信号Ｖ_P を２
つの基準電圧値Ｖ₁ 、Ｖ₂ と比較し、その比較した比較
信号を出力した後、比較信号をＡＮＤ回路４３ａにて論
理演算してその結果を出力するものであり、中央演算処
理装置４４（以下、ＣＰＵ）に接続されている。また、
ＣＰＵ４４には動作制御回路４５（制御手段）が接続さ
れている。

【００４９】動作制御回路４５は、ＣＰＵ４４からの信
号に基づいて、Ｘ軸ＤＣサーボモータ１６、Ｙ軸ＤＣサ
ーボモータ１９を制御する制御信号を送出すると共に、
Ｘ軸圧電アクチュエータ２７、Ｙ軸圧電アクチュエータ
３０を制御する制御信号を送出するものである。これら
の制御信号に基づいて、Ｘ軸ＤＣサーボモータ１６、Ｙ
軸ＤＣサーボモータ２７、Ｘ軸圧電アクチュエータ２７
およびＹ軸圧電アクチュエータ３０の移動量や移動方向
が調整される。

【００５０】一方、図２において、ベース１０上には、
移動側光ファイバ２２の先端に対面するように固定側光
ファイバ３８の先端面が並設されている。移動側光ファ
イバの端面２２と、固定側光ファイバ３８の端面とは互
いに接触することなく、わずかに離隔して配置されてい
る。このため、位置決めによる破損等を生じることはな
く、また、この破損等に伴って起こっていた接続損失の
突発的な増加も起こることはない。

【００５１】また、固定側光ファイバ３８は、図５に示
すように、ファイバ配列部材８０により互いに接触する
ように２次元状に配列されており、固定側光ファイバ３
８の高密度化が図られている。このような高密度配列の
固定側光ファイバ３８は、外径、構造が規格に沿って統
一された製造バラツキ等のない光ファイバを、エポキシ
樹脂等を含む接着剤を用いて積み重ねることにより容易
に製造される。

【００５２】なお、固定側光ファイバ３８は、図５にお
いて、間隔を開けないで配置されているが、固定側光フ
ァイバ３８同士の間隔を開けて、固定側光ファイバ３８
の間の材質を、位置検出光λ₂ に対して反射光量が僅か
な材質としてもよいし、固定側光ファイバ３８の存在を
確認した光量レベルにて固定側光ファイバ３８の間隔の
存在が確認できる程度の反射光量をもつ材質としてもよ
い。

【００５３】また、各固定側光ファイバ３８の内部に
は、図６に示すように、光回折格子３９が形成されてお
り、光回折格子３９は光軸４６に対して直交して形成さ
れた第１の光回折格子４７ａと、光軸４６に対して斜め
の角度で形成された第２の光回折格子４７ｂとからな
る。第２の光回折格子４７ｂは、第１の光回折格子４７
ａの後方、すなわち位置検出光λ₂ の透過方向の下流側
に配置されている。

【００５４】上述のような構成のため、光回折格子３９
に位置検出光λ₂ が投射された場合、位置検出光λ
₂ は、第１の光回折格子４７ａで大部分がブラッグ反射
されるが、第１の光回折格子４７ａにおける乱反射等の
ため、一部は透過して第２の光回折格子４７ｂに入射す
る。入射された位置検出光λ₂ の透過光は、第２の光回
折格子４７ｂにて固定側光ファイバ３８のクラッド４８
の方向に反射される。このため、位置検出光λ₂ は、固
定側光ファイバ３８の基端部に接続された機器類（図示
せず）に入射することがない。従って、固定側光ファイ
バ３８の基端部に接続された機器類において、位置検出
光λ₂ が、光通信用の光信号と誤認されることがなく、
高効率の光スイッチが可能となる。

【００５５】なお、光回折格子３９は、任意の周期で空
間的に屈折率変化を形成する方法、例えば、２光束干渉
法、位相格子干渉法、プリズム干渉法などを用いて、Ｇ
ｅをドーピングした石英ガラスからなる固定側光ファイ
バ３８の側面から紫外線干渉パターンを投影することに
より形成される。

【００５６】次に、本発明による位置制御方法を用いた
移動側光ファイバ２２の位置決め・光結合作業について
図７のフローチャートを参照して説明する。ここで、
「位置決め」とは、移動側光ファイバ２２及び固定側光
ファイバ３８のコアの中心軸線同士を精度良く一致させ
ることを意味し、「粗動位置決め」とは、単に移動側光
ファイバ２２および固定側光ファイバ３８の端面同士を
対向させることを意味する。

【００５７】まず、各固定側光ファイバの存在位置を事
前に決定しておく。すなわち、ある原点位置を決め、こ
の原点位置から固定側光ファイバ３８の配列方向（Ｙ軸
方向）に沿って移動側光ファイバ２２を移動させ、移動
側光ファイバ２２と固定側光ファイバ３８とがほぼ対向
する位置を目視で確認した後、この原点位置から各固定
側光ファイバ３８の存在位置までの距離を、ロータリエ
ンコーダから出力されるパルス数にて記憶することによ
り各固定側光ファイバ３８の存在位置を決定する。

【００５８】そして、移動側光ファイバ２２を、記憶し
たパルス数に基づいて、所定の固定側光ファイバ３８に
粗動位置決めする（Ｓ１００）。

【００５９】次に、移動側光ファイバ２２の端面から固
定側光ファイバ３８の端面に向けて位置検出光λ₂ を投
射する（Ｓ１０１）。

【００６０】このとき、位置検出光λ₂ は、位置検出用
光源を点灯して、光アイソレータ３４をもった第３光フ
ァイバ３５へ向けて位置検出光λ₂ を発し、さらに、第
２光カップラ３３、第２光ファイバ３２、第１光カップ
ラ３１を通過させて移動側光ファイバ２２の基端部に入
射させ、移動側光ファイバ２２の遊端部の端面から固定
側光ファイバ３８の遊端部の端面に向けて投射させる。

【００６１】投射された位置検出光λ₂ は、固定側光フ
ァイバ３８の遊端部の端面に向かい、固定側光ファイバ
３８の内部に入射する。入射された位置検出光λ₂ は、
導波されて第１光回折格子４７ａに達し、第１光回折格
子４７ａにてブラッグ反射される。このブラッグ反射さ
れた位置検出光λ₂ の反射光は、固定側光ファイバ３８
の遊端部の端面から出射された後、移動側光ファイバ２
２の遊端部の端面にて受光される（Ｓ１０２）。

【００６２】移動側光ファイバ２２にて受光された反射
光は移動側光ファイバ２２の内部を通り、第１光カップ
ラ３１を通過しパワーメータ４２に導かれ、パワーメー
タ４２にて反射光が電気信号として出力信号Ｖ_P に変換
され、反射光の反射光量が測定される（Ｓ１０３）。

【００６３】上述のようにして反射光の反射光量が測定
されると、反射光の反射光量の出力信号Ｖ_P は、移動側
光ファイバ２２のコアの中心軸線の変位量に対して図８
に示すような波形の電気信号として出力される。

【００６４】電気信号として出力された反射光量の出力
信号Ｖ_P は、第１コンパレータ４３にて２つの基準電圧
信号Ｖ₁ 、Ｖ₂ （Ｖ₁ ＜Ｖ₂ ）に対して、Ｖ₁ ＜Ｖ_P ＜
Ｖ₂を満たすかどうかが判定される（Ｓ１０４）。

【００６５】ここで、２つの基準電圧信号レベルＶ₁ 、
Ｖ₂ は目的に応じて任意に設定することができるが、光
スイッチの実施形態では、２つの基準電圧信号レベルＶ
₁ 、Ｖ₂ をそれぞれ、反射光の出力信号Ｖ_P の最大値付
近の信号レベルに設定する。このように設定すること
で、移動側光ファイバ２２を、出力信号Ｖ_P がほぼ最大
となる位置、すなわち移動側光ファイバ２２および固定
側光ファイバ３８のコアの中心軸線同士がほぼ一致する
位置に配置させることが可能になる。

【００６６】出力信号Ｖ_P は、２つの基準電圧信号
Ｖ₁ 、Ｖ₂ と比較され、それぞれに対して比較された２
つの比較信号がＡＮＤ回路４３ａにて論理演算される。
ＡＮＤ回路４３ａでは、「０」か「１」の信号が出力さ
れ、この信号がＣＰＵ４４に入力され、ＣＰＵ４４にて
「０」か「１」の信号かどうかが判断される。

【００６７】出力信号Ｖ_P がＶ₁ ＜Ｖ_P ＜Ｖ₂ を満たさ
ない場合には、ＡＮＤ回路４３ａにて「０」が出力さ
れ、ＣＰＵ４４を介してＹ軸方向の位置決めを継続する
よう動作制御回路４５に制御信号が送出された後、動作
制御回路４５からＹ軸圧電アクチュエータ３０に駆動信
号が送出される。この結果、Ｙ軸圧電アクチュエータ３
０に電圧が印加されＹ軸方向に伸長されて、角柱部材２
９が移動される。これにより、角柱部材２９の先端の可
動ヘッド１５に取り付けられた移動側光ファイバ２２が
固定側光ファイバ３８の配列方向（Ｙ軸方向）に微動さ
れる。

【００６８】ここで、移動側光ファイバ２２の端面から
固定側光ファイバ３８の端面に向けて位置検出光λ₂ を
投射したままにする。このため、移動側光ファイバ２２
を微動させるにあたっても、投射された位置検出光λ₂
は、上述したように、固定側光ファイバ３８に内蔵され
た第１光回折格子４７ａにてブラッグ反射され、この反
射光が移動側光ファイバ２２の端面にて受光され（Ｓ１
０２）、パワーメータ４２にて電気信号として反射光の
反射光量（出力信号Ｖ_P ）が測定されることになる（Ｓ
１０３）。

【００６９】一方、出力信号Ｖ_P がＶ₁ ＜Ｖ_P ＜Ｖ₂ を
満たす場合には、ＡＮＤ回路４３ａにて「１」が出力さ
れ、ＣＰＵ４４を介してＹ軸方向の位置決めを停止する
よう動作制御回路４５に制御信号が送出された後、動作
制御回路４５からＹ軸圧電アクチュエータ３０に停止信
号が送出される。この結果、Ｙ軸圧電アクチュエータ３
０に印加する電圧は一定に保たれ、移動側光ファイバ２
２は、出力信号Ｖ_P がＶ₁ ＜Ｖ_P ＜Ｖ₂ を満たす位置に
停止される（Ｓ１０５）。

【００７０】なお、Ｙ軸方向の反射光の反射光量の最大
値を算出した後、パワーメータ４２で測定された反射光
の反射光量の出力信号Ｖ_P に基づいてＸ軸圧電アクチュ
エータ２７を作動させて、Ｘ軸方向について反射光の反
射光量の最大値を算出するのがさらに好適である。この
ような動作を行えば、固定側光ファイバ３８の第１光回
折格子４７ａにて反射される位置検出光λ₂ の反射光の
反射光量はさらに多くなり、固定側光ファイバ３８と移
動側光ファイバ２２との光結合をさらに高精度に行うこ
とができる。

【００７１】移動側光ファイバ２２が停止されたなら
ば、位置検出光λ₂ を消灯する（Ｓ１０７）。続いて、
光回折格子５０にてブラッグ反射されない波長の光結合
光λ₁、λ₃ を発する光結合用光源３７ａ，３７ｂの
内、どちらか１つの光結合光用光源を選択し、光結合用
光源３７ａ（または３７ｂ）を点灯して、選択された光
結合光を移動側光ファイバ２２の端面から投射して、固
定側光ファイバ３８の端面に入射させ、光結合を完了す
る（Ｓ１０８）。

【００７２】なお、移動側光ファイバ２２を位置決めさ
せるにあたって、図４（ａ）に示されるような第１コン
パレータ４３を用いた電気回路を構成したが、第１コン
パレータ４３に代えてＡ／Ｄコンバータ４８を用いた図
４（ｂ）に示される電気回路を構成してもよい。

【００７３】上述の電気回路を用いた場合、電気信号と
して出力された反射光量の出力信号Ｖ_P は、Ａ／Ｄコン
バータ４８にてデジタル信号に変換され、このデジタル
信号がＣＰＵ４４に送出された後、ＣＰＵ４４にて、ソ
フトウェアによりデジタル信号の最大値を算出する演算
が行われる。ＣＰＵ４４からは動作制御回路４５に制御
信号が送出され、動作制御回路４５にてＸＹ軸圧電アク
チュエータ２７，３０の移動方向および移動量が制御さ
れ、反射光量の出力信号Ｖ_P の最大値が算出されたとき
に、移動側光ファイバ２２は位置決めされる。

【００７４】また、移動側光ファイバ２２を粗動位置決
めさせる作業（Ｓ１００）にあたって、本発明による光
導波路の位置制御方法を利用することが可能である。

【００７５】上記のことを実現させるためには、図４
（ａ）または図４（ｂ）において、パワーメータ４２と
ＣＰＵ４４との間に、第１コンパレータ４３とは別の第
２コンパレータ（図示せず）を第１コンパレータ４３ま
たはＡ／Ｄコンバータ４８と並列に配置させる。かかる
場合、第２コンパレータを主に用いて粗動位置決めが行
われるため、ＤＣサーボモータに取り付けられたロータ
リエンコーダは不要になる。

【００７６】以下、第２コンパレータを用いた移動側光
ファイバ２２の粗動位置決め作業について図９のフロー
チャート、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して
説明する。

【００７７】まず、移動側光ファイバ２２が現在対向し
ている固定側光ファイバ３８の配置番号を、原点となる
固定側光ファイバ３８からＮ０番目とし、この配置番号
Ｎ０を確認する（Ｓ２００）。

【００７８】配置番号Ｎ０を確認するにあたっては、移
動側光ファイバ２２の端面から固定側光ファイバ３８の
端面に向けて位置検出光を投射する（Ｓ２０１）。

【００７９】位置検出光は、固定側光ファイバ３８に入
射して、固定側光ファイバ３８に内蔵された第１光回折
格子４７ａにてブラッグ反射された後、その反射光が移
動側光ファイバ２２の端面にて受光され、受光された反
射光の反射光量がパワーメータ４２にて測定される。

【００８０】反射光量は、パワーメータ４２にて電気信
号として出力され、出力された出力信号Ｖ_P は、図１０
（ａ）に示すような波形となって、第２コンパレータに
入力される。

【００８１】第２コンパレータでは、出力信号Ｖ_P が予
め決められた基準信号Ｖ₃ より大きい場合すなわち移動
側光ファイバ２２および固定側光ファイバ３８がほぼ対
向する位置関係にある場合には、出力信号Ｖ_P は、基準
信号Ｖ₃ より大きい一定の信号レベルに変換される。

【００８２】出力信号Ｖ_P が予め決められた基準信号Ｖ
₃ より小さい場合、すなわち移動側光ファイバ２２およ
び固定側光ファイバ３８がほぼ対向する位置関係にない
場合には、出力信号Ｖ_P は、ゼロ信号レベルに変換され
る。

【００８３】この結果、移動側光ファイバ２２の中心軸
線の位置に対して、出力信号Ｖ_P は、図１０（ｂ）に示
されるような２値化された比較出力信号Ｖ_C に変換され
る。

【００８４】２値化された比較出力信号Ｖ_C が基準信号
Ｖ₃ より大きい場合にのみ固定側光ファイバ３８が存在
することが確認される。

【００８５】次に、Ｙ軸ＤＣサーボモータ１９を駆動さ
せることにより、Ｙ軸ボールネジ２０を回転させ、Ｙ軸
粗動ステージ１４を一対のＹ軸案内ガイド２１に沿って
Ｙ軸方向に移動させる。これにより、移動側光ファイバ
２２を、指令配置番号Ｎｔ（すなわち原点となる固定側
光ファイバ３８からＮｔ番目）の固定側光ファイバ３８
の配列方向（Ｙ軸方向）に向けて移動させる（Ｓ２０
２）。

【００８６】移動側光ファイバ２２を移動させる際、移
動側光ファイバ２２が１本の固定側光ファイバ３８と対
向するたびに反射光量の出力信号Ｖ_P は基準信号Ｖ₃ よ
り大きくなり、第２コンパレータにて比較出力信号Ｖ_C
に変換される。比較出力信号Ｖ_C は、高レベルの信号の
みによって固定側光ファイバ３８が存在することを確認
するが、この比較出力信号Ｖ_C が第２コンパレータから
ＣＰＵ４４へ送出され、この高レベルの信号の数Ｎがカ
ウントされる（Ｓ２０３）。なお、このカウント数Ｎ
は、Ｎ＝｜Ｎｔ−Ｎ０｜により算出される。

【００８７】そして、カウント数Ｎがゼロでない、すな
わち移動側光ファイバ２２が粗動位置決めされていない
場合には、移動側光ファイバ２２は、さらに固定側光フ
ァイバ３８の配列方向（Ｙ軸方向）に沿って移動され
る。カウント数Ｎがゼロ、すなわち移動側光ファイバ２
２が、粗動位置決めされる場合には、移動側光ファイバ
２２は停止される（Ｓ２０４）。

【００８８】さらに、移動側光ファイバ２２の位置決め
が必要ならば、図６に示すＳ１０１以降の操作を行う。

【００８９】また、上述した光スイッチを用いて本発明
の光導波路の位置制御方法を評価した。

【００９０】位置制御方法の評価を行うために、エンコ
ーダなどを用いて固定側光ファイバ３８の位置を特定し
て記憶した後、この記憶した位置に移動側光ファイバ２
２を移動させる制御方法を比較の対象とした。

【００９１】上記比較対象の制御方法では、Ｘ軸微動テ
ーブル２５と、角柱部材２９とにそれぞれリニアエンコ
ーダ（図示せず）を取り付け、固定側光ファイバ３８お
よび移動側光ファイバ２２のコアの中心軸線同士が精度
良く一致する移動側光ファイバ２２の位置をリニアエン
コーダから出力されるパルス数によって記憶した後、移
動側光ファイバ２２を、この記憶した移動側光ファイバ
２２の位置に移動させ停止させることにより位置決めが
行われた。

【００９２】そして、移動側光ファイバ２２の位置決め
が完了した後は、本発明による位置制御方法および比較
対象の制御方法において、移動側光ファイバ２２の端面
から光結合光λ₁ あるいは光結合光λ₃ を投射して固定
側光ファイバ３８の一端に入射させ、固定側光ファイバ
３８の基端部にて受光される光結合光の透過光の透過光
量を測定した。

【００９３】この透過光の透過光量は、常温環境温度お
よび５０℃の環境温度下で測定され、各温度における透
過光量が、本発明による位置制御方法とこの比較対象と
なる制御方法との両者で比較された。

【００９４】両者の比較の結果、本発明による位置制御
方法では、常温環境温度下と５０℃とで透過光量はほぼ
同じであったが、比較対象となる制御方法では、５０℃
における透過光量は、常温環境温度下における透過光量
の半分近く下がった。

【００９５】結局、本発明による位置制御方法では、移
動側光ファイバ２２は、反射光量が最大となる移動側光
ファイバ２２の位置に位置決めされるために、環境温度
変化による位置ずれには関係せず、正確な位置決めが達
成されているのである。従って、本発明による位置制御
方法により移動側光ファイバ２２の位置決めを行えば、
より高精度な光結合が可能となる。

【００９６】（光スイッチの第２実施形態）次に、光ス
イッチの第２実施形態について説明する。なお、光スイ
ッチの第１実施形態と同一又は相当部分には同一の符号
を付し、同一又は相当部分の説明と重複する説明につい
ては省略する。

【００９７】図１１において、各固定側光ファイバ３８
は互いに、ほぼ同じ間隔で一定方向（Ｙ軸方向）に沿っ
て配列されている。各固定側光ファイバ３８の内部には
光回折格子３９が形成されている。

【００９８】また、固定側光ファイバ３８の端面に対向
するように、２本の移動側光ファイバ２２が、可動ヘッ
ド１５に取り付けられている。２本の移動側光ファイバ
２２は、可動ヘッド１５において、互いに隣接する固定
側光ファイバ３８の間隔と同じ間隔で固定側光ファイバ
の配列方向（Ｙ軸方向）と平行な方向に並設されてい
る。

【００９９】２本の移動側光ファイバ２２の内、一方
は、固定側光ファイバの端面に向けて位置検出光のみを
投射すると共に固定側光ファイバ３８の内部に形成され
た光回折格子３９に入射してブラッグ反射された位置検
出光の反射光を受光する位置検出用の移動側光ファイバ
５０（第１の移動側光導波路）である。位置検出光は、
固定側光ファイバ３８の内部に形成された光回折格子３
９にてブラッグ反射される波長を有している。また、他
方は、光結合光のみを投射する光結合用の移動側光ファ
イバ４９（第２の移動側光導波路）であり、光結合光
は、位置検出に用いられる固定側光ファイバに隣接する
別個の固定側光ファイバの端面に向けて投射される。光
結合光は、固定側光ファイバ３８の内部に形成された光
回折格子３９にてブラッグ反射されない波長を有するも
のである。

【０１００】また、図１２に示すように、位置検出用の
移動側光ファイバ５０の基端部は、光カップラ５１に接
続され、光カップラ５１には、光アイソレータ５２をも
った第１光ファイバ５３を介して、固定側光ファイバ３
８の光回折格子３９にてブラッグ反射される波長の位置
検出光を発する位置検出用光源５４が接続されていると
共に、光アイソレータ５５をもった第２光ファイバ５６
を介して、固定側光ファイバ３８の光回折格子３９にて
ブラッグ反射される位置検出光の反射光量を測定するパ
ワーメータ５７が接続されている。

【０１０１】光結合用の移動側光ファイバ４９の基端部
は、光回折格子３９にてブラッグ反射されない波長の光
結合光を発する光結合用光源５８に接続されている。

【０１０２】上述のように、移動側光ファイバ２２を位
置検出用の移動側光ファイバ５０と光結合用の移動側光
ファイバ４９とに分割したため、光結合光は、光カップ
ラ５１を介さずに、光結合用の移動側光ファイバ５８の
端面から固定側光ファイバ３８の端面に向けて投射され
ることになる。このため、より強度の大きい光結合光が
固定側光ファイバ３８に送り込まれる。

【０１０３】次に、移動側光ファイバ２２の位置決め・
光結合作業について光スイッチの第１実施形態と相異す
る点を説明する。以下の説明において、位置検出される
固定側光ファイバ３８のことを「被検出固定側光ファイ
バ３８ａ」と呼び、移動側光ファイバ２２と光結合され
る固定側光ファイバ３８のことを「光結合固定側光ファ
イバ３８ｂ」と呼ぶ。

【０１０４】光スイッチの第１実施形態では、位置決め
作業にあたっては、１本の移動側光ファイバ２２で所定
の固定側光ファイバ３８の位置が検出されると同時に、
この移動側光ファイバ２２は所定の固定側光ファイバ３
８に対向する位置に位置決めされる。光結合にあたって
は、同一の移動側光ファイバ２２の端面から被検出固定
側光ファイバ３８の端面に向けて光結合光が投射され
る。

【０１０５】これに対し、光スイッチの第２実施形態で
は、位置決め作業にあたっては、位置検出用の移動側光
ファイバ５０で被検出固定側光ファイバ３８ａの位置が
検出される。このとき、互いに隣接する固定側光ファイ
バ３８の間隔は、位置検出用の移動側光ファイバ５０と
光結合用の移動側光ファイバ４９との間の間隔と等しい
ため、光結合用の移動側光ファイバ４９は、被検出固定
側光ファイバ３８ａに隣接する光結合固定側光ファイバ
３８ｂに対向する位置に位置決めされる。光結合作業に
あたっては、光結合用の移動側光ファイバ４９の端面か
ら光結合固定側光ファイバ３８ｂの端面に向けて光結合
光が投射される。

【０１０６】なお、光スイッチの第２実施形態におい
て、光結合用の移動側光ファイバ４９および位置検出用
の移動側光ファイバ５０の位置関係は互いに逆であって
もよい。

【０１０７】また、光結合用の移動側光ファイバ５０お
よび位置検出用の移動側光ファイバの間隔を、互いに隣
接する固定側光ファイバの間隔と等しくなるようにした
が、互いに隣接する固定側光ファイバの間隔の整数倍の
間隔とすることも可能である。

【０１０８】（光スイッチの第３実施形態）次に、光ス
イッチの第３実施形態について説明する。なお、光スイ
ッチの第１および第２実施形態と同一又は相当部分には
同一の符号を付し、同一又は相当部分の説明と重複する
説明については省略する。

【０１０９】図１３において、上下、すなわちＸ軸方向
に配列されている固定側光ファイバアレイの内、上、す
なわちＸ座標軸の負側に配列されているものを第１ファ
イバアレイ５９とする。第１ファイバアレイ５９は斜線
で示されている。また、上下に配列されている固定側光
ファイバアレイの内、下、すなわちＸ座標軸の正側に配
列されているものを第２ファイバアレイ６０とする。第
２ファイバアレイは斜線で示されていないものである。
第１ファイバアレイ５９および第２ファイバアレイ６０
は互いに一定の間隔を保ちながらそれぞれＹ軸方向に沿
って配列されている。

【０１１０】第１ファイバアレイ５９の各固定側光ファ
イバ５９ａ（以下、被検出固定側光ファイバ）の内部に
は光軸に対して直交して形成された第１光回折格子４７
ａのみが形成されている。また、第２ファイバアレイ６
０の各固定側光ファイバ５９ｂ（以下、光結合固定側光
ファイバ）の内部には、光回折格子３９は形成されてい
ない。

【０１１１】また、被検出固定側光ファイバ５９ａ（第
１の固定側光ファイバ），光結合固定側光ファイバ５９
ｂ（第２の固定側光ファイバ）の端面に対向するよう
に、２本の移動側光ファイバ２２が可動ヘッド１５に取
り付けられている。２本の移動側光ファイバ２２は、可
動ヘッド１５において、第１ファイバアレイ５９および
第２ファイバアレイ６０の間隔と同じ一定の間隔で、光
結合固定側光ファイバ６０ａと、この光結合固定側光フ
ァイバ６０ａに最も近接する被検出固定側光ファイバ５
９ａとを結ぶ方向に並設されている。

【０１１２】２本の移動側光ファイバ２２の内、Ｘ座標
軸の正側、すなわち角柱部材２９側にあるものは、光結
合光のみを投射する光結合用の移動側光ファイバ４９
（第２の移動側光導波路）である。光結合光の波長は、
任意の波長でよく、位置検出光の波長と同じ波長の光を
用いることも可能である。また、Ｘ座標軸の負側、すな
わち角柱部材２９から離隔した位置にあるものは、位置
検出光のみを投射すると共に第１ファイバアレイ５９の
被検出固定側光ファイバ５９ａの内部に形成された光回
折格子３９に入射して反射された位置検出光の反射光を
受光する位置検出用の移動側光ファイバ５０（第１の移
動側光導波路）である。位置検出光は、第１ファイバア
レイ５９の被検出固定側光ファイバ５９ａの内部に形成
された光回折格子３９にてブラッグ反射される波長を有
している。

【０１１３】なお、光スイッチの第３実施形態におい
て、可動ヘッド１５において、光結合用の移動側光ファ
イバ４９と、位置検出用の移動側光ファイバ５０との位
置関係は互いに逆であってもよい。このように位置関係
を逆にさせた場合、位置決め・光結合作業を行うにあた
って、第１ファイバアレイ５９と第２ファイバアレイ６
０との位置関係も逆にする必要がある。

【０１１４】また、光スイッチの第３実施形態において
は、光結合用の移動側光ファイバ４９の基端部にのみ光
通信用の機器が接続されるため、第１および第２実施形
態のように、固定側光ファイバ３８の基端部に接続され
た光通信用の機器において、位置検出光が、光通信用の
光信号と誤認されることがない。従って、高効率の光ス
イッチが可能となる。

【０１１５】次に、移動側光ファイバ２２の位置決め・
光結合作業について光スイッチの第１実施形態と相異す
る点を説明する。

【０１１６】光スイッチの第１実施形態では、位置決め
作業にあたっては、１本の移動側光ファイバ２２で被検
出固定側光ファイバ３８ａの位置が検出されると同時
に、この移動側光ファイバ２２は被検出固定側光ファイ
バ３８ａに対向する位置に位置決めされる。光結合にあ
たっては、同一の移動側光ファイバ２２の端面から被検
出固定側光ファイバ３８ａの端面に向けて光結合光が投
射される。

【０１１７】これに対し、光スイッチの第３実施形態で
は、位置決め作業にあたっては、位置検出用の移動側光
ファイバ２２で被検出固定側光ファイバ５９ａの位置が
検出される。このとき、位置検出用の移動側光ファイバ
５０と光結合用の移動側光ファイバ４９とは、第１ファ
イバアレイ５９および第２ファイバアレイ６０の間隔と
等しく、さらに、被検出固定側光ファイバ５９ａと、こ
の被検出固定側光ファイバ５９ａに最も近接する光結合
固定側光ファイバ６０ａとを結ぶ方向と平行な方向に並
設されているため、光結合用の移動側光ファイバ４９
は、被検出固定側光ファイバ５９ａに最も近接する光結
合固定側光ファイバ６０ａに対向する位置に位置決めさ
れる。光結合作業にあたっては、光結合用の移動側光フ
ァイバ４９の端面から、光結合固定側光ファイバ６０ａ
の端面に向けて光結合光が投射される。

【０１１８】なお、光スイッチの第１実施形態では、光
結合作業にあたって、位置検出用光源３６を消灯させて
いたが、光スイッチの第３実施形態では、位置検出光が
投射される被検出固定側光ファイバ５９ａには、光通信
用の機器類は接続されていないため、位置検出用光源５
４は消灯される必要はない。

【０１１９】以上、本発明による光導波路の位置制御方
法と、この位置制御方法を用いた光スイッチの種々の実
施形態についてそれぞれ説明したが、本発明は、前述し
た各実施形態に限られない。

【０１２０】例えば、光スイッチの実施形態では、２次
元状に配列された固定側光ファイバ３８が用いられてい
るが、１列に配列させたものであってもよい。また、１
本の固定側光ファイバ３８のみを配置させたものであっ
てもよい。

【０１２１】さらに、光結合用光源は、１つ以上であれ
ばその数に限定されない。

【０１２２】さらにまた、光量測定手段としてパワーメ
ータ４２，５７を用いたが、これに限定されるものでは
ない。例えば、光電子増倍管であってもよい。

【０１２３】また、第１ファイバアレイ５９と第２ファ
イバアレイ６０とからなる１対のファイバアレイのみが
示されているが、複数対のファイバアレイがＸ軸方向に
向けて並べられてもよい。

【０１２４】さらに、移動手段１１としての圧電アクチ
ュエータ２７，３０は、微動させることが可能であれ
ば、モータ等であってもよい。

【０１２５】また、上記光スイッチの実施形態におい
て、移動側光導波路として移動側光ファイバ２２が用い
られたが、図１４に示すような光学系により移動側光導
波路２００を構成してもよい。

【０１２６】図１４において、符号１００で示すもの
は、任意の波長の光を発する光源であり、この光源の光
投射方向に対して対称に、回折格子１０１、ビームスプ
リッタ１０２、コリメータレンズ１０３および集光レン
ズ１０４が光源の側から順に配置されている。回折格子
１０１は、固定側光ファイバ３８の内部に形成される第
１光導波路型回折格子４７ａと同じ周期間隔を有するも
のである。

【０１２７】また、集光レンズ１０４側からビームスプ
リッタ１０２に光が入射されると、ビームスプリッタ１
０２にて光は反射されるが、この光の反射光の方向に
は、ビームスプリッタ１０２側から順に受光レンズ１０
５、受光部１０６が配置されている。

【０１２８】一方、上記構成の移動側光導波路２００
と、光導波路型回折格子４７ａを内蔵する固定側光ファ
イバ３８とは互いに対向する位置関係に配置されてい
る。

【０１２９】上述した構成の移動側光導波路２００にお
いて光源１００から種々の波長を有する光を発すると、
この光は、回折格子１０１にて固定側光ファイバ３８の
内部に形成される光導波路型回折格子４７ａにてブラッ
グ反射される特定の波長の位置検出光が選択される。こ
の位置検出光は、ビームスプリッタ１０２を通過して、
コリメータレンズ１０３にてほぼ平行にされ、集光レン
ズ１０４にて集光され、固定側光ファイバ３８の端面に
向けて投射される。投射された位置検出光は、固定側光
ファイバ３８の端面に入射され、固定側光ファイバ３８
に内蔵された光導波路型回折格子４７ａに入射する。位
置検出光は、上述の位置制御方法において述べたよう
に、光導波路型回折格子４７ａにてブラッグ反射され、
この反射光は、固定側光ファイバ３８の端面から出射さ
れ、移動側光導波路２００の集光レンズ１０４に入射す
る。集光レンズ１０４に入射された反射光は、コリメー
タレンズ１０３を通過してビームスプリッタ１０２に入
射され、ビームスプリッタ１０２にて反射される。この
反射光は、受光レンズ１０５を通過して受光部１０６に
達し、反射光の光量が測定される。これ以降、移動側光
導波路２００は、上述した位置制御方法と全く同様に制
御される。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
の位置制御方法によれば、移動側光導波路から固定側光
導波路の内部に位置検出光を入射させ、固定側光導波路
の内部に形成された光導波路型回折格子にてブラッグ反
射される位置検出光の反射光の反射光量を測定し、この
反射光量に基づいて、移動側光導波路及び位置決めすべ
き固定側光導波路のコアの中心軸線同士を精度良く一致
させることができるため、光スイッチを精度良く行うこ
とができる。

【０１３１】また、光導波路の位置制御方法を用いた光
スイッチでは、移動側光導波路から固定側光導波路の内
部に位置検出光を入射させ、固定側光導波路に内蔵され
た光導波路型回折格子にてブラッグ反射される位置検出
光の反射光を検出する方式を採用しているため、複数の
光量測定手段を必要とせず、移動側光導波路に１つの光
量測定手段を取り付けるだけで済む。従って、光スイッ
チを安価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光導波路の位置制御方法の概念を
示す概略図である。

【図２】第１実施形態の光スイッチの平面図である。

【図３】移動側光ファイバの基端部に接続された光源お
よび光量測定手段の構成を示す概略図である。

【図４】パワーメータにて測定される反射光の反射光量
を測定・制御する電気回路の構成を示す概略図である。

【図５】第１実施形態の光スイッチの主要部を示す斜視
図である。

【図６】固定側光ファイバの中心軸線方向の断面図であ
る。

【図７】光スイッチにおける位置決め・光結合作業の流
れを示すフローチャートである。

【図８】移動側光ファイバの中心軸線の位置に対する反
射光の反射光量の出力信号を示すグラフ図である。

【図９】本発明の位置制御方法を利用した粗動位置決め
作業の流れを示すフローチャートである。

【図１０】移動側光ファイバの中心軸線の位置に対する
反射光の比較出力信号を示すグラフ図である。

【図１１】第２実施形態の光スイッチの主要部を示す斜
視図である。

【図１２】第２および第３実施形態の光スイッチにおけ
る移動側光ファイバの基端部に接続された光源および光
量測定手段の構成を示す概略図である。

【図１３】第３実施形態の光スイッチの主要部を示す斜
視図である。

【図１４】移動側光導波路の変形例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１，３８…固定側光ファイバ、１１〜３０…移動手段、
２２，２００…移動側光導波路（移動側光ファイバ）、
３８ａ…被検出固定側光ファイバ（第１の固定側光ファ
イバ）、３８ｂ…光結合固定側光ファイバ（第２の固定
側光ファイバ）、３９…光導波路型回折格子、４２，５
７…光量測定手段（パワーメータ）、４５…制御部（動
作制御回路）、４７ａ…第１光導波路型回折格子、４７
ｂ…第２光導波路型回折格子、４９…第２移動側光導波
路（光結合用の移動側光ファイバ）、５０…第１移動側
光導波路（位置検出用の移動側光ファイバ）、５９ａ…
第１の固定側光ファイバ（被検出固定側光ファイバ）、
６０ａ…第２の固定側光ファイバ（光結合固定側光ファ
イバ）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側光導波路に対向する移動側光導波
   路の位置を制御する光導波路の位置制御方法において、 光導波路型回折格子を内蔵する前記固定側光導波路に前
   記移動側光導波路を対向させ、この移動側光導波路を前
   記固定側光導波路の端面に沿って移動させると共に、前
   記移動側光導波路から前記固定側光導波路の端面に向け
   て、前記光導波路型回折格子にてブラッグ反射される波
   長の位置検出光を投射し、前記固定側光導波路の前記光
   導波路型回折格子にてブラッグ反射された前記位置検出
   光の反射光を前記移動側光導波路にて受光し、受光した
   前記反射光の反射光量を測定し、前記反射光の反射光量
   に基づいて前記移動側光導波路の位置を制御することを
   特徴とする光導波路の位置制御方法。
2. 【請求項２】 固定側光導波路に対向する移動側光導波
   路の位置を制御することにより、前記固定側光導波路と
   前記移動側光導波路とを突き合せて光結合させる光スイ
   ッチにおいて、 前記固定側光導波路には光導波路型回折格子を内蔵する
   と共に、 前記移動側光導波路は、前記固定側光導波路に対向され
   て、前記固定側光導波路の端面に向けて前記光導波路型
   回折格子にてブラッグ反射される波長の位置検出光と前
   記光導波路型回折格子にてブラッグ反射されない波長の
   光結合光とを選択的に投射すると共に、前記固定側光導
   波路の前記光導波路型回折格子にてブラッグ反射される
   前記位置検出光の反射光を受光するよう構成し、 前記移動側光導波路にて受光した前記位置検出光の反射
   光の反射光量を測定する光量測定手段と、 前記移動側光導波路を前記固定側光導波路の端面に沿っ
   て移動させる移動手段と、 前記反射光の反射光量に基づいて前記移動手段を制御す
   る制御手段と、を更に備えたことを特徴とする光スイッ
   チ。
3. 【請求項３】 前記移動側光導波路を、所定方向に配列
   された前記固定側光導波路の第１の固定側光導波路の端
   面に向けて前記位置検出光を投射すると共に前記第１の
   固定側光導波路の前記光導波路型回折格子にてブラッグ
   反射される前記位置検出光の反射光を受光する第１の移
   動側光導波路と、前記固定側光導波路の第２の固定側光
   導波路の端面に向けて前記光結合光を投射する第２の移
   動側光導波路とに分割し、 前記第１の移動側光導波路と前記第２の移動側光導波路
   とを、前記第１の固定側光導波路と前記第２の固定側光
   導波路との間隔とほぼ等しい間隔で前記固定側光導波路
   の配列方向と平行な方向に配置したことを特徴とする請
   求項２記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】 前記固定側光導波路を、前記光導波路型
   回折格子を内蔵する第１の固定側光導波路と前記光導波
   路型回折格子を内蔵しない第２の固定側光導波路とから
   構成し、 前記移動側光導波路を、前記第１の固定側光導波路の端
   面に向けて前記位置検出光を投射すると共に前記第１の
   固定側光導波路の前記光導波路型回折格子にてブラッグ
   反射される前記位置検出光の反射光を受光する第１の移
   動側光導波路と、前記第２の固定側光導波路の端面に向
   けて前記光結合光を投射する第２の移動側光導波路とに
   分割し、 前記第１の移動側光導波路と前記第２の移動側光導波路
   とを、前記第１の固定側光導波路と前記第２の固定側光
   導波路との間隔とほぼ等しい間隔で前記第１の固定側光
   導波路と前記第２の固定側光導波路とを結ぶ方向と平行
   な方向に配置したことを特徴とする請求項２記載の光ス
   イッチ。
5. 【請求項５】 前記固定側光導波路の内部において、前
   記光導波路型回折格子を、光軸に対して直交する第１の
   光導波路型回折格子と、光軸に対して斜めの角度を有す
   る第２の光導波路型回折格子とから構成し、前記第２の
   光導波路型回折格子を前記第１の光導波路型回折格子の
   後方に配置したことを特徴とする請求項２又は３記載の
   光スイッチ。