JPS6059571B2 - light switch - Google Patents

light switch

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JPS6059571B2
JPS6059571B2 JP15539978A JP15539978A JPS6059571B2 JP S6059571 B2 JPS6059571 B2 JP S6059571B2 JP 15539978 A JP15539978 A JP 15539978A JP 15539978 A JP15539978 A JP 15539978A JP S6059571 B2 JPS6059571 B2 JP S6059571B2
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JP
Japan
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rod lens
optical
rod
fibers
lens
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JP15539978A
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博則 早田
勉 田中
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3524Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
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    • G02B6/3524Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
    • G02B6/3526Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive the optical element being a lens
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    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/35543D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバを用いた光通信や光情報処理システムの実用
化にあたつて、端末装置や伝送回線などの切り換えある
いは中継・交換のために低損失の光スイッチに対する要
求が高まつてきている。
[Detailed Description of the Invention] In the practical application of optical communication and optical information processing systems using optical fibers, there is a demand for low-loss optical switches for switching, relaying, and exchanging terminal equipment and transmission lines. It's increasing.

すでに伝送路や端末装置の障害時や保守点検時のバイパ
ス機能や伝送路切り換え機能を有する光スイッチが種々
提案されているが、これらの多くは、後述するように1
入力n出力、もしくはn入力1出力の光スイッチである
。本発明はn入力n出力の光スイッチを提供するもので
、低損失て漏話量を充分小さくすることを目的とする。
Various optical switches have already been proposed that have bypass functions and transmission line switching functions in the event of a failure or maintenance/inspection of a transmission line or terminal device, but most of these have 1 function as described below.
It is an optical switch with n inputs and n outputs, or n inputs and 1 output. The present invention provides an optical switch with n inputs and n outputs, and aims to achieve low loss and sufficiently reduce the amount of crosstalk.

従来提案されている一般的な1入力2出力の光スイッチ
について第1図にもとづいて説明する。
A general one-input, two-output optical switch that has been proposed in the past will be explained based on FIG. 1.

第1図において、1は入力光ファイバ、2、3は出力光
ファイバてある。4〜6は各々前記光ファイバ1〜3に
対し同一光軸で設けられた集束性のロッドレンズである
In FIG. 1, 1 is an input optical fiber, and 2 and 3 are output optical fibers. Numerals 4 to 6 are converging rod lenses provided on the same optical axis for the optical fibers 1 to 3, respectively.

前記ロッドレンズ4〜6は、屈折率が光軸上で最も高く
、その周辺に行くにつれて放物線状に低くなるレンズで
あり、周期長をLとした時、L/4の長さのものてある
。7は前記ロッドレンズ4と5の間に位置する4〜6と
同様な傾向の屈折率分布をもつたロッドレンズで、他の
ロッドレンズ4〜6より外径が大きく、L/2の長さの
ものである。
The rod lenses 4 to 6 are lenses whose refractive index is highest on the optical axis and decreases parabolically toward the periphery, and has a length of L/4 when the period length is L. . A rod lens 7 is located between the rod lenses 4 and 5 and has a refractive index distribution similar to that of 4 to 6, and has a larger outer diameter than the other rod lenses 4 to 6 and a length of L/2. belongs to.

ロッドレンズ4は、ロッドレンズ5、6の光軸間の中央
に位置し、ロッドレンズ7が矢印方向に移動することに
より、光路1から2へ或いは1から3へ切り換えるよう
にしたものである。以上のように従来用いられている光
スイチは1入力2出力あるいは2入力1出力のものてあ
り複数の入力に対し、複数の出力を必要とする場合に多
数の光スイッチを必要とし、形状が大きくなるヨことや
、価格が高くなる等の欠点を生じる。
The rod lens 4 is located at the center between the optical axes of the rod lenses 5 and 6, and is configured to switch the optical path from 1 to 2 or from 1 to 3 by moving the rod lens 7 in the direction of the arrow. As mentioned above, conventionally used optical switches are either 1 input and 2 outputs or 2 inputs and 1 output, and when multiple outputs are required for multiple inputs, a large number of optical switches are required and the shape is large. There are drawbacks such as increased size and higher price.

本発明は上記の欠点を除去するものであり、以下本発明
の一実施例を図面に基づいて説明する。第2図のA、B
に本発明の一実施例として2入力2出力の光スイッチを
示す。第2図のAは光スイッチ切り換え前の光路を示し
た図であり、同図のBは切り換え後の光路を示した図で
ある。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A and B in Figure 2
2 shows a two-input, two-output optical switch as an embodiment of the present invention. A in FIG. 2 shows the optical path before the optical switch is switched, and B in the same figure shows the optical path after the switch is switched.

第2図のA,Bにおいて、11,12は入力光ファイバ
13,14は出力光ファイバである。15〜18は各々
前記入出光ファイバ11〜14に対し同一光軸で設けら
れたロッドレンズである。
In A and B of FIG. 2, 11 and 12 are input optical fibers, and 13 and 14 are output optical fibers. Reference numerals 15 to 18 are rod lenses provided on the same optical axis for the input and output optical fibers 11 to 14, respectively.

前記ロッドレンズ15〜18は、屈折率が光軸上で最も
高く、その周辺に行くにつれて放物線状に低くなるよう
なレンズであり、周期長をLとした時、L/4の長さの
ものである。以下全てロッドレンズは同様な形式のもの
とする。19,20はそれぞれ前記ロッドレンズ16,
16と17,18間に配置されたロッドレンズで、15
〜18と同様な屈折率分布の傾向を有したものである。
The rod lenses 15 to 18 are lenses whose refractive index is highest on the optical axis and decreases parabolically toward the periphery, and has a length of L/4, where L is the period length. It is. All rod lenses described below are of the same type. 19 and 20 are the rod lenses 16 and 20, respectively.
15 with a rod lens placed between 16, 17, and 18.
-18 had the same tendency of refractive index distribution.

19のロッドレンズは、他のロッドレンズ15,16お
よび17,18を並設した寸法より大きな径を有し、L
/2の周期でカットされた長さのものである。
The rod lens 19 has a diameter larger than the size of the other rod lenses 15, 16 and 17, 18 arranged side by side, and
The length is cut at a cycle of /2.

同様に20のロッドレンズは、Lの周期てカットされた
長さのものである。しかしながら、19,20のロッド
レンズを同一屈折率分布のレンズを用いると、レンズ長
が異なる為に切り換え時人力ファイバ11,12と出力
ファイバ13,14の間隔を変える必要が生じる。その
対策として、20のロッドレンズを19のロッドレンズ
と同一の長さで、周期が19に対し2倍になる様な屈折
率分布のものを使用する。次に各部品の配置関係を述べ
る。
Similarly, 20 rod lenses have a length cut with a period of L. However, if rod lenses 19 and 20 have the same refractive index distribution, the distance between the human power fibers 11 and 12 and the output fibers 13 and 14 must be changed at the time of switching because the lens lengths are different. As a countermeasure, the rod lens 20 is of the same length as the rod lens 19, and the refractive index distribution is used so that the period is twice that of the rod lens 19. Next, the arrangement of each part will be described.

ロッドレンズ15,17と16,18は各々同一光軸上
に設けると共に的ンドレンズ19,20の火軸が、ロッ
ドレンズ15,16の光軸間中心に位置するように移動
する構造を持つている。今人力ファイバ11,12の出
射光路考えると.第2図のAては、ますL/4の長さを
つたロッドレンズ15,16により平行ビームに変換さ
れる。
The rod lenses 15, 17 and 16, 18 are provided on the same optical axis, and have a structure in which the fire axes of the target lenses 19, 20 are moved to the center between the optical axes of the rod lenses 15, 16. . Now considering the output optical path of the human-powered fibers 11 and 12. A in FIG. 2 is converted into a parallel beam by rod lenses 15 and 16 each having a length of L/4.

つぎにL/2の長さを持つたロッドレンズ19に平行ビ
ームで入射した光はレンズ内で実線と破線て示したよう
な経路を通りロッドレンズ15からの出射光は18のロ
ッドレンズに平行光として入射し、出力ファイバ14へ
と伝搬される。同様にロッドレンズ16からの出射光は
、入力ファイバ13へと伝搬される。次に適当な切り換
え機構により、第2のBに示一すロッドレンズ20に切
り換えると、第2図Aと同様にして、ロッドレンズ15
より出射した平行ビームはロッドレンズ20内の実線で
示したような経路を通りロッドレンズ17に平行光とし
て入射し、出力ファイバ13へと伝搬される。
Next, the light that enters the rod lens 19 having a length of L/2 as a parallel beam passes through the lens as shown by the solid line and the broken line, and the light emitted from the rod lens 15 is parallel to the rod lens 18. The light enters as light and is propagated to the output fiber 14. Similarly, the light emitted from the rod lens 16 is propagated to the input fiber 13. Next, when switching to the second rod lens 20 shown in B using an appropriate switching mechanism, the rod lens 15 is switched to the second rod lens 20 shown in FIG.
The parallel beam emitted from the rod lens 20 passes through a path as shown by the solid line, enters the rod lens 17 as parallel light, and is propagated to the output fiber 13.

同様に、ロッドレンズ16からの出射光は、出力ファイ
バ18へと伝搬される。第3図には2入力2出力の光ス
イチの他の実施例を示す。
Similarly, the light emitted from the rod lens 16 is propagated to the output fiber 18. FIG. 3 shows another embodiment of an optical switch with two inputs and two outputs.

第3図で21,22は入力光ファイバ、23,24は出
力光ファイバである。25,26はロッドレンズでL/
4の長さのものである。
In FIG. 3, 21 and 22 are input optical fibers, and 23 and 24 are output optical fibers. 25 and 26 are rod lenses L/
4 in length.

27はロッドレンズL/2の長さのもので、周期がLの
長さで実長は27のロッドレンズと同a−となるよう構
成したロッドレンズ28と切り換えられるようになつて
いる。
27 is a rod lens with a length of L/2, which can be switched with a rod lens 28 having a period of length L and an actual length of a-, which is the same as the rod lens 27.

入出力のファイバ21〜24は各々ロッドレンズ25,
26の光軸に対し近い位置で、光軸に点対称の位置に配
設する。
The input and output fibers 21 to 24 are each connected to a rod lens 25,
It is arranged at a position close to the optical axis of No. 26 and at a point symmetrical to the optical axis.

そうすることにより、ロッドレンズ25の出射光はほぼ
平行線となり、ロッドレンズ27を経て、ロッドレンズ
26に入射し、レンズからの出射光が各々23,24の
光ファイバに伝搬される。ここで、25〜27のロッド
レンズの光軸関係は同一がもしくは、ロッドレンズ27
の光軸に対し、ロッドレンズ25,26が点対称の位置
になければならないが、このように配置することにより
、第2図の実施例と同様の光ファイバの切り換え動作が
可能となる。第4図〜第6図に6入力6出力の光スイチ
の一実施例を示して説明する。
By doing so, the light emitted from the rod lens 25 becomes a substantially parallel line, passes through the rod lens 27, enters the rod lens 26, and the light emitted from the lens is propagated to optical fibers 23 and 24, respectively. Here, the optical axis relationship of the rod lenses 25 to 27 is the same, or the rod lenses 27
Although the rod lenses 25 and 26 must be located point-symmetrically with respect to the optical axis, by arranging them in this manner, it is possible to perform the same optical fiber switching operation as in the embodiment shown in FIG. An embodiment of an optical switch with 6 inputs and 6 outputs is shown and explained in FIGS. 4 to 6.

第4図、第5図において、31〜36が入力ファイバ、
41〜46が出力ファイバ、51〜56が入力ファイバ
31〜36の各々に光軸を合わせて設けられたL/4の
ロッドレンズ、61〜66が出力ファイバ41〜46に
対し、同様に設けられたL/4のロッドレンズである。
37はL/2のロッドレンズ、38は同期して実長はL
/2のものと同一になるよう構成したロッドレンズであ
る。
In FIGS. 4 and 5, 31 to 36 are input fibers,
41 to 46 are output fibers, 51 to 56 are L/4 rod lenses provided with their optical axes aligned with each of the input fibers 31 to 36, and 61 to 66 are similarly provided to the output fibers 41 to 46. It is a L/4 rod lens.
37 is a rod lens of L/2, 38 is synchronized and the actual length is L
This is a rod lens configured to be the same as that of the /2.

39はロッドレンズ37,38と同軸に設けられた円筒
バイブである。
39 is a cylindrical vibrator provided coaxially with the rod lenses 37 and 38.

この円筒バイブは位置決めのためのものであるが、光フ
ァイバを用いてもよい。第4図、第5図の切り換え状態
を第6図に模式的に示す。
Although this cylindrical vibrator is used for positioning, an optical fiber may also be used. The switching states of FIGS. 4 and 5 are schematically shown in FIG. 6.

ロッドレンズ37を用いた場合は、実線に示す如く、同
軸の相対するファイバ間例えば31と41が接続される
When the rod lens 37 is used, coaxial opposing fibers, for example 31 and 41, are connected as shown by the solid line.

ロッドレンズ38に切り換えると、破線に示す如く、ロ
ッドレンズの光軸に対し点対称の位置のファイバ同志、
例えば31と44,32と45が接続される。上記実施
例では、6本の入力ファイバから6本の出力ファイバへ
同時に切り換えが可能で、しかも実際の大きさは、切り
換え用のロッドレンズの直径を比較すれば明らかなよう
に第2図に示したものとほとんど変わらない小型の光ス
イッチを得ることができる。
When switching to the rod lens 38, as shown by the broken line, the fibers are positioned symmetrically with respect to the optical axis of the rod lens,
For example, 31 and 44, and 32 and 45 are connected. In the above embodiment, it is possible to switch from six input fibers to six output fibers at the same time, and the actual size is shown in Fig. 2, as can be seen by comparing the diameters of the switching rod lenses. It is possible to obtain a compact optical switch that is almost the same as the conventional one.

また切り換え機構についても、集束形のロッドレンズの
特性を利用しているため、ファイバとファイバの端面程
度の面積を突き合わせる従来の光スイッチに比べ、厳し
い機械的精度を要求されず、コスト的にも有利である。
なお上記実施例では、切り換え用のロッドレンズ19,
27,37をL/2としたが、これは一般にはRll.
/2でよいことはもちろんである。同様にロッドレンズ
20,28,38も(n+1)L/2(nはいずれも整
数)でよい。以上のように本発明によると、1個の光ス
イッチにおいて偶数本の光ファイバを同時に切り換える
ことが可能であり、レンズにて拡大しているため機械精
度が比較的緩くでき、また低損失伝送が可能である。
Furthermore, since the switching mechanism utilizes the characteristics of a converging rod lens, it does not require strict mechanical precision and is cost effective compared to conventional optical switches that match fibers with an area about the same size as the end faces of the fibers. is also advantageous.
In the above embodiment, the switching rod lens 19,
27, 37 was defined as L/2, which is generally Rll.
Of course, /2 is sufficient. Similarly, the rod lenses 20, 28, and 38 may also be (n+1)L/2 (n is an integer). As described above, according to the present invention, it is possible to switch an even number of optical fibers at the same time with one optical switch, and because the lens is used for magnification, mechanical precision can be relatively relaxed, and low-loss transmission can be achieved. It is possible.

さらに光ファイバの本数が多くても光スイッチ全体を小
型に構成でき、その構造も簡単て保守等が容易であるな
ど、工業的にも価値の高い光スイッチを提供するもので
ある。
Furthermore, even if the number of optical fibers is large, the entire optical switch can be made compact, and its structure is simple and maintenance is easy, thereby providing an optical switch of high industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の光スイッチを示す構成図、第2図は本発
明の光スイッチの一実施例を示す構成図で、同図Aは切
換前の状態図、同図のBは切換後の状態図、第3図は他
の実施例を示す構成図、第4図は6入力6出力の実施例
を示す斜視図、第5図は第4図の実施例の右側面図、第
6図は伝送路の接続切換え状態を示した説明図である。
Fig. 1 is a block diagram showing a conventional optical switch, and Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the optical switch of the present invention. Fig. 3 is a configuration diagram showing another embodiment, Fig. 4 is a perspective view showing an embodiment with 6 inputs and 6 outputs, Fig. 5 is a right side view of the embodiment shown in Fig. 4, and Fig. 6 is a state diagram. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a connection switching state of a transmission line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 相対する偶数本の光ファイバの間に、屈折率が軸上
で最も高くその周辺に行くにつれて放物線状に低くなる
集束性のロッドレンズを、L/4、nL/2、L/4(
ただしLは周期長、nは整数)の長さで順に配置し、n
L/2の長さのロッドレンズを(n+1)L/2の長さ
のロッドレンズと切り換えることを特徴とした光スイッ
チ。 2 nL/2のロッドレンズと(n+1)L/2のロッ
ドレンズのレンズ長が実寸で等しくなる様に屈折率分布
を異ならせたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の光スイッチ。
[Claims] 1 A converging rod lens having a refractive index that is highest on the axis and decreases parabolically toward the periphery is installed between the even number of opposing optical fibers, with L/4, nL/2 , L/4(
However, L is the period length, n is an integer), and n
An optical switch characterized in that a rod lens having a length of L/2 is switched to a rod lens having a length of (n+1)L/2. 2. The optical switch according to claim 1, wherein the refractive index distributions of the 2 nL/2 rod lens and the (n+1)L/2 rod lens are made to be different so that the lens lengths are equal in actual size. .
JP15539978A 1978-12-13 1978-12-13 light switch Expired JPS6059571B2 (en)

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JPS5581307A JPS5581307A (en) 1980-06-19
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