JPS6385522A - 光フアイバスイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は低損失で組立ての容易な光ファイバスイッチに
関するものである。

（従来の技術） 光ファイバを用いた伝送システムにおいては、伝送路及
び伝送装置の障害時や保守点検等に伝送路を確保するた
め、１人力、２出力間切替用の１×λ形を基本とした光
フアイバスイッチが不可欠である。低損失で実用的な光
フアイバスイッチとしては、突合せ接続した光ファイバ
の一方を機械的に移動させて光路を切替える方式のスイ
ッチが有望である。この方式のスイッチは、光フフ？イ
バ自身を直接駆動Ｊる方式のものと、光ファイバを位置
決めし固定したプラグを駆動する方式のちのに大別され
る。このうち前者は脆性材料である光フアイバ自身を直
接反復移動するため、長期的な信頼性の確保が困難であ
る。また極めて細径の光フアイバ自身をスイッチの部品
として取扱うためスイッチの組立て作業性が劣るという
欠点を有する。後者は、前者に比べ、光ファイバをプラ
グ内に保護する構造であることから、信頼性の確保が容
易である。またスイッチの組立て作業性、量産性の向上
が期待できる。このプラグ駆動方式のスイッチにおいて
、低損失な特性を実現するための技術的ポイントは、ま
ず、光ファイバをプラグに精密に位置決めすること、次
にそのプラグ同土間を切替前後の二つの状態において精
密に位置決めすることである。位置決め精度はミクロン
・メートルのオーダが要求される。

従来のプラグ駆動方式の光フアイバスイッチの代表的な
例を第２図に示す。光ファイバ１と２は中心間隔ｄで移
動プラグ３に固定され、これに対向して光ファイバ１−
と２′が同じく中心間隔ｄで固定プラグ３′に固定され
ている。光ファイバのプラグへの固定方法は、プラグ部
品として基板上面に中心間隔ｄなる２本の平行した■溝
を形成したｖｉａ板を用い、この■溝に光ファイバを収
納固定することにより行っている。移動プラグ３の移動
方向の一側面には磁性体４が取付けられ、該磁性体４が
電磁石５に吸引された状態の場合、光ファイバ１と２と
及び光ファイバ１−と２−がそれぞれ対向し、光路が構
成される。障害時に電磁石５の電流が切られると、固定
ビン６に取付けたスプリング７により移動プラグ３と共
に光ファイバ１と２が図に向って下方に引かれ、距１１
ｄだけ下方に配置された一対のストッパ８まで互いの突
合せ面と平行に移動し、光ファイバ１と２′が対向して
光路が切替えられる。

このようなプラグ駆動方式の光フアイバスイッチにおい
て、光ファイバのプラグへの位置決めは、たとえば広く
知られているシリコンＶＸ基板を用いた光フアイバ接続
器と同様に、シリコン基板上に化学エツチングで形成し
た■溝に光ファイバを収納して行われ、無調整でミクロ
ン・メートルのオーダの精度が得られる。しかるに、光
ファイバスイッチに固有な課題である切替前後における
プラグ同土間の位置決めは、ミクロン・メートルのオー
ダの精度で精密微調整して設定する必要があった。これ
はプラグ自身に切替前後でプラグ同土間を精密に位置決
めする適切な機構が具備されていないことによる。従っ
て、光フアイバスイッチの組立て作業性が劣り、Ｒ産に
適さない欠点を有していた。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来のプラグ駆動方式の光ファイバス
イッチが有づる上記の欠点を解決するため、切替前後の
プラグ同土間の精密かつ簡易な位置決め機構をプラグ自
身に形成し、低損失で組立ての容易な光フアイバスイッ
チを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、一方のプラグは光フ
ァイバの両側に一対の外径りなる円形穴を有し、この円
形穴には穴に内接する一対の円形ガイドピンを挿入した
構造と°し、他方のプラグには前記光ファイバに切替接
続される第１と第２の光ファイバを中心間隔Ｐで配列し
、これらの光ファイバの両側に一対の矩形状穴を形成し
、この矩形状穴の中心間隔は前記円形穴の中心間隔と等
しく、かつ矩形状穴の長辺の方向は第１と第２の光ファ
イバの並び方向に一致させ、かつ矩形状穴の長辺の良さ
はＤ＋Ｐ、短辺の長さはＤとしたことを特徴とする。

（作用〉 本発明によれば、一方のプラグの円形穴に円形ガイドピ
ンを挿入し、円形穴から突出した円形ガイドピンの一端
を他方のプラグの矩形状穴に挿入して両プラグを突合せ
ることにより、組立てが完了し、矩形状穴内を円形ガイ
ドピンがスライドすることによって切替えが行なわれる
。

（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例の基本となる一組のプラ
グの構造を示す斜視図であり、第３図（ａ）及び第４図
（ａ）はそのプラグを突合せたときの横断面図、第３図
（ｂ）、第４図（ｂ）は同じく第３図（ａ）、第４図（
ａ）のＡ−Δ線矢視方向の縦断面図であり、第３図（ａ
）（ｂ）は切替前の状態を、第４図（ａ）（ｂ）は切替
後の状態をそれぞれ示している。なお、図中従来例と同
一構成部分は同一符号をもって表ねＪ０１は入力側の光
ファイバ、１′と２′は中心間隔Ｐで配列した出力側の
光ファイバ、９は入力側のプラグ、１０は出力側のプラ
グ、１１は光ファイバ１の両側に形成した外径りの円形
穴−，１２は円形穴１１に内接する円形ガイドピンで、
−６Ｈは外部に所定長さ突出している。１３は光ファイ
バ１−と２−の両側に形成した長辺の良さＤ　＋　Ｐ、
短辺の長さＤの矩形状穴である。入力側プラグ９にＪ３
いて、一対の円形穴１１の中心間隔はｌ−であり、その
中点の位置に光ファイバ１が配列されている。また出力
側プラグ１０にＪ３いて、一対の矩形状穴１３の中心間
隔は同じくＬであり、その中点の位置から両側に距離Ｐ
／２の位置に光ファイバ１′と２′が配列されている。

なお、９ａ。

１０ａは１す記ガイド用基板のガイド突部が嵌合する切
欠部である。

上記の一組のプラグ９，１０を用いてスイッチとして動
作するには、第３図（ａ）、第４図（ａ）に示すように
、入力側のプラグ９のガイドピン１２の突出部を出力側
のプラグ１０の矩形状穴１３に挿入して入力側、出力側
のプラグ９，１０を突合せ、入力側プラグ９を固定し、
出力側プラグ１０を図に向って上方あるいは下方に押圧
すればよい。第３図（ａ）において、出力側プラグ１０
を上方に押圧した場合、出力側プラグ１０は矩形状穴１
３の下方の側壁が円形ガイドピン１２に接する位置まで
移動し、この位置で安定状態となる。このとき、入カブ
ラグ９の一対の円形穴１１の間に配列された光ファイバ
１は、出力側プラグ１０の一対の矩形状穴１３の間に配
列された光ファイバ１′と自動的に軸合せされ、光路が
構成される。次に第４図（ａ）において、出力側プラグ
１０を下方に押圧した場合、出力側プラグ１０は矩形状
穴１３の上方の側壁が円形ガイドピン１２に接する位置
まで移動し、安定状態となる。

このときの出力側プラグ１０の移動量は矩形状穴１３の
長辺の長さくＤ＋Ｐ）と円形ガイドピン１２の外径りと
の差、叩ちＰであり、中心間隔Ｐで配列された光ファイ
バ１−と２′も距ＩＰだけ下方に移動する。従って出力
側プラグ１０の移動と共に光ファイバ２−は光ファイバ
１′の位置に移動し、入力側プラグ９の光ファイバ１と
自動的に軸合せされて光路が切替えられる。

第５図（ａ）、（ｂ）は第１図、第３図（ａ）（ｂ）及
び第４図（ａ）（ｂ）に示した一組のプラグ９．１０を
組込んだ本発明の第一の実施例の構造を示す図であって
、第５図（ａ）は一部切欠さ斜視図、第５図（ｂ）は一
部横断平面図である。

１４は横長方形筒状の板ばねで、長手方向の両側の下部
には光ファイバ１．１”、２−を通す切欠きｌ　４　ａ
が設けられている。１５は入力側プラグ９を固定し、出
力側プラグ１０を移動させるときの長方形状のガイド用
基扱で、中央の幅方向にはガイド突部１５ａを有する。

１６は磁性体、１７は電磁石、Ｃは上部を間口したｒｚ
体である。

入力側プラグつと出力側プラグ１０は突合せた状態で、
板ばね１４の内側にはめ入れ、両プラグ９．１０の後方
の端面を板ばね１４とは固定している。このとぎ板ばね
１４の−Ｌ方の長辺部分はプラグ軸と平行とし、下方の
長辺部分はプラグ軸より斜め下方に変位した状態で固定
している。根ばね１４で把持した１組のプラグ９，１０
はガイド基板１５の上に設置し、切欠部９ａ、１０ａを
ガイド突部１５ａに嵌合し、入力側プラグ９の後方の下
面はガイド基板１５に固定している。板ばね１４の下方
の長辺部分には磁性体１６を取付ＧＪ、その下方に距Ｍ
Ｐ以上離れた位置に電磁石１７を設置している。なお、
ガイド基板１５及び電磁石１７は筺体Ｃの底板上に固定
している。

板ばね１４の下方の長辺部分には変位を与えていること
から、その復元力によって出力側プラグ１０は第３図（
ａ）に示す如く上方に押圧され、矩形状穴１３の下方の
側壁が円形ガイドピン１２に接する位置で安定状態とな
る。このとき光ファイバ１と光ファイバ１−とは自動的
に軸が一致し、光路が構成される。

次に障害時あるいは保守点検時に電磁石１７に電流を流
した場合、板ばね１４に取付けた磁性体１６が電磁石１
７に吸引され、板ばね１４が下方に変位すると共に出力
側プラグ１０を下方に移動し、矩形状孔１３の上方の側
壁が円形ガイドピン１２と接する位置で安定状態となる
。このとき出力側プラグ１０の光ファイバ２−は光ファ
イバ１′の位置まで移動して、光ファイバ１と自動的に
軸が一致し、光路が切替えられる。次に電磁石１７の電
流を切れば、変位した板ばね１４の復元力によって出力
側プラグ１０が上方に押圧され、初期の状態に復帰する
。

本実施例の光フアイバスイッチは、切替前後のプラグ同
土間の位置決め手段として、プラグ自身に形成した一対
の円形ガイドピン挿入用の円形穴と矩形状穴を活用して
いることから、従来技術に比べ精密かつ簡易にスイッチ
を組立てでき、しかも的確に動作できる利点を有する。

上記の利点を確認するため第１図〜第５図に示した構造
の光フアイバスイッチを試作した。光ファイバにはグレ
ーデッド形光ファイバ心線（コア型５０μｍ、ファイバ
外径１２５μｍ１被覆外径０．２５５１Ｉｌ＋）を用い
た。プラグの外寸は巾６Ｎ、厚さ３ｔｍ、ｌさ１０＃ｌ
Ｎとした。入力側プラグの一対の円形穴の外径は０．７
ｒｔｎ、その中心間隔は３．６Ｍとし、出力側プラグの
２心の光フアイバ配列間隔は０．２５ｍｍとした、矩形
状穴の長辺の長さは０．９５ｍ、短辺の長さは０．７ａ
ｍである。

プラグの製法には５心−括コネクタのプラグ（文献：佐
竹、長沢、捕鳥「プラスチック成形光ファイバ多心コネ
クタ野設計と特性」、電子通信学会誌Ｖｏ１．Ｊ−６８
−Ｂ、　Ｎｏ、３、Ｐ、４２７〜４３４．１９８５　）
の製法を活用し、エポキシ樹脂のトランスファ成形によ
りプラグを成形した。成形用金型として、光フアイバ位
置決め用孔及びその両側にガイドピン位置決め用の円形
孔あるいは矩形状孔を配置した金型を用いた。プラグの
作成は次のとおりである。まず金型のプラグ成形用キャ
ビティ内から光ファイバを金型の光フアイバ位置決め用
孔に挿入するとともに、円形ビンあるいは矩形状ビンを
金型のガイドピン位置決め用の円形孔あるいは矩形状孔
に挿入する。次にこの配列状態をトランスファ成形によ
り樹脂で固定し、樹脂の硬化後に円形ビンあるいは矩形
状ビンを抜取ってプラグを成形する。最後に成形したプ
ラグの端面を研磨してプラグの作成が完了する。

試作したプラグの光ファイバの設計位置からのずれ、一
対の円形穴及び矩形状穴の中心間隔の設計値のずれは、
顕微鏡による寸法測定の結果、３μｍ以下であり、５心
−括コネクタのプラグと同様に、高精度に成形できるこ
とを確認した。

次に試作した一組のプラグを用いて第５図（ａ＞に示し
た４ＭＭの光フアイバスイッチを組立てた。

スイッチの組立ては次のとおりである。まず入力側プラ
グ９の一対の円形穴１１にガイドピン１２を挿入し、こ
のプラグ９，１０の端面の中央に厚さ１０〜２０μｍの
厚みゲージをはさんで出力側プラグ１０と突合せる。次
に鉄片を取付けたリン青銅製の板ばね１４により突合せ
たプラグ９゜１０を把持固定した後、厚みゲージを抜取
る。この厚みゲージの抜取りによりプラグ間９，１０に
微小なすき間が形成され、切台時のプラグ移動による光
フアイバ同士の端面接触が防止できる。次に突合せプラ
グ９，１０をガイド基板１５上に設置し、入力側プラグ
９の後方の下面を基板１５と固定する。最後に板ばね１
４に取付けた鉄片１６に厚さ２５０〜２６０μｍの厚み
ゲージをはさんで電磁石１７を設置し、スイッチ筐体１
８に固定した後、厚みゲージを抜取ってスイッチの組立
ては完了する。

こうして組立てたスイッチの切替実験を行い、切替前後
の挿入損失を測定した。光源にはＬＥＤ（波長０．８５
μｍ）を用い、定常モード励振により測定した。挿入損
失は切替前及び切替後ともに平均的０．５ｄＢであり。

１００回切替時の挿入損失変動量は士Ｑ、ｉｄＢ以下で
あり、低損失で安定した切替再現性が得られることを確
認した。切替時間は約１０ｍｓであった。

（実施例２） 第６図（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施例であって、
第１の実施例を応用発展した２心−括切替用光ファイバ
スイッチのプラグ突合せ部分の横断面図及びＡ−Ａ線矢
視方向断面図である。

１８．１９は入力側の光ファイバ、１８′。

１９＝、２０．２１は出力側の光ファイバ、２２は入力
側のプラグ、２３は出力側のプラグ、２４は円形穴、２
５は円形ガイドピン、２６は矩形状穴である。入力側プ
ラグ２２には、光ファイバ１８と１９を中心間隔Ｐで配
列し、その両側に外径りの円形孔２４を形成し、この穴
に内接する円形ガイドピン２５を挿入している。また出
力側プラグ２３には、光ファイバ１８−．１９−．２０
゜２１を中心間隔Ｐで配列し、その両側に長辺の長さく
Ｄ＋２Ｐ）、短辺の長さＤの矩形状穴を形成している。

両プラグを突合せた状態で、入力側プラグを固定し、出
力側プラグを上方あるいは下方に押圧すると、上方の押
圧の場合、光ファイバ１８と１９は光ファイバ１８′と
１９′とそれぞ軸が一致した状態で安定状態となる。ま
た下方の押圧の場合、光ファイバ１８と１９は光ファイ
バ２０と２１にそれぞれ軸が一致した状態で安定状態と
なる。従って第一の実施例と同様に、簡易な組立てによ
り精密な２心−括切替用光ファイバスイッヂを実現でき
る。

（実施例３） 第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の第３の実施例であ
って、第１の実施例を応用発展した５心ファイバリボン
−括切替用スイッヂのプラグ突合せ部の横断面図である
。２７は入力側の５心フアイバリボン、２７′と２８は
出力側の５心フアイバリボン、２９は入力側のプラグ、
３０は出力側のプラグ、３１は円形穴、３２は円形ガイ
ドピン、３３は矩形状穴である。入力側プラグ２９には
、５心フアイバリボン２７の各光ファイバをリボン内の
配列間隔Ｐと等しい間隔で配列し、その両側に外径りの
円形穴３１を形成し、この穴３１に内接する円形ガイド
ピン３２を挿入している。また、出力側プラグ３０に−
は、２木の５心フアイバリボン２７′と２８をプラグの
厚み方向に中心間隔Ｐａで配列し、その両側に長辺の長
さくＤ＋ＰＯ）、短辺の長さＤの矩形状穴３３を形成し
ている。両プラグ２９．３０を突合せた状態で、入力側
プラグ２９を固定し、出力側プラグ３０をプラグ厚み方
向に押圧すると、一方の方向ではリボン２７とリボン２
７′の各光ファイバの軸が一致し、反対の方向ではリボ
ン２７とリボン２８の各光ファイバの軸が一致した状態
で安定状態となる。従って第一の実施例と同様に、簡単
な組立てにより精密な５心ファイバリボン−括切替用ス
イツヂを実現できる。

（実施例４） 第８図（ａ＞（ｂ）は本発明の第４の実施例であって、
第１の実施例を応用発展した加入老先線路試験システム
用スイッチのプラグ突合せ部の断面図である。３４は入
力側プラグ、３５は出力側プラグである。第一の実施例
に比べ、入力側プラグ３４には光ファイバ１に加えて光
ファイバ２を中心間隔Ｐで、出力側の光ファイバの配列
方向とは逆の方向に配列した点が異なる。これらのプラ
グ３４．３５を用いて第５図に示したスイッチを組立て
たとき、通常は光ファイバ１と１′との間で光路が構成
された状態で安定状態である。電磁石に電流を流した場
合、光ファイバ１と２−どの間の光路に切替えられると
同時に、光ファイバ２と１′との間で新たに光路が構成
される。その他の構成は第１の実施例と同様である。

このスイッチを加入老兄線路試験システムに適用するに
は、局内主配線架において、このスイッチの第１の入力
側光ファイバ１を伝送装置側の光ファイバと接続し、第
１の出力側光ファイバ１−を線路側の光ファイバと接続
する。さらに第２の入力側光ファイバ２を光パルス試験
装置側の光ファイバと接続し、第２の出力側光ファイバ
２′を応急復旧光ケーブル内の光ファイバと接続する。

上記の構成によれば、通常、伝送装置と線路どの間で光
路が構成されている。線路の障害時あるいは保守点検時
、電磁石に電流を流した場合、伝送装置と応急復旧光ケ
ーブルとの間の光路に切替えられると同時に、光パルス
試験装置と線路との間の光路が新たに構成され、線路上
の障害地点の探索等が実行できる状態となる。障害の修
理や保守点検が完了し、電磁石の電流を切つｌζ場合、
初ＩＦの状態に復帰する。従って本発明は、第１の光フ
ァイバから第２の光ファイバへの切替えと同時に、切替
えられた第１の光ファイバへのアクセスも可能なスイッ
チへ容易に応用発展づることができる。

〈発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ファイバスイヂは切替
前後の二つの状態におけるプラグ同土間の位置決めを、
円形ガイドピンとプラグ自身に形成した円形ガイドピン
挿入内の円形穴と矩形状穴とより実現していることから
、簡易な組立てにより精密なスイッチを実現できる利点
がある。さらに、単心切替用スイッチのみならず、多心
−括切替用スイッチも容易に実現できる利点がある。こ
の利点は各種の単心ファイバ集合光ケーブル及びファイ
バリボン集合光ケーブルから構成される加入者光伝送シ
ステムにおいて有効に発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の基本となる一組のプラ
グの分解斜視図、第２図は従来のプラグ駆動方式の光フ
アイバスイッチの構成図、第３図（ａ）は本発明の特徴
を最も良く表わしている第１の実施例の基本となるプラ
グ突合せ部の横断面図、同図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ
−Ａ線矢視方向断面図、第４図（ａ）はプラグ突合せ部
の切替後の状態における横断面図、同図（ｂ）は第４図
（ａ）のＡ−Ａ線矢視方向の断面図、第５図（ａ）は本
発明の第１の実施例の全体構造を示す一部切欠き斜視図
、同図（ｂ）は横断面図、第６図（ａ）は本発明の第２
の実施例のプラグ突合せ部の横断面図、同図（ｂ）は第
６図（ａ）のＡ−Ａ線矢視方向の断面図、第７図（ａ）
は本発明の第３の実施例のプラグ突合せ部の横断面図、
第７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ線矢祝方向の縦断
面図、同図（Ｃ）は第７図（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視
方向の断面図、第８図（ａ＞は本発明の第４の実施例の
プラグ突合せ部の横断面図、同図（ｂ）は第８図（ａ）
の八−へ線矢視方向の断面図である。 １．１−．２．２”・・・光ファイバ、９・・・入力側
のプラグ、１０・・・出力側のプラグ、１１・・・光フ
ァイバ１の両側に形成した外径りの円形穴、１２・・・
１１の穴に内接する円形ガイドピン、１３・・・光ファ
イバ１−と２′の両側に形成した長辺の長さＤ＋Ｐ、短
辺の艮ざＤの矩形状穴、１４・・・板ばね、１５・・・
入力側プラグを固定し、出力側プラグを移動させるとさ
のガイド用基板、１６・・・磁性体、１７・・・電磁石
、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバを位置決めし固定した二つのプラグを突合せ
   接続し、そのうちの一方のプラグを他方のプラグに対し
   て互いの突合せ面において平行移動させて光路を切替え
   る光ファイバスイッチにおいて、一方のプラグは光ファ
   イバとこの両側に一対の外径Ｄなる円形穴を有し、この
   円形穴には穴に内接する一対の円形ガイドピンを挿入し
   、他方のプラグには前記光ファイバに切替接続される第
   一と第二の光ファイバを中心間隔Ｐで配列し、これらの
   光ファイバの両側には一対の矩形状穴を形成し、この矩
   形状穴の中心間隔は前記円形穴の中心間隔と等しく、か
   つ矩形状穴の長辺の方向は第１と第２の光ファイバの並
   び方向に一致させ、かつ矩形状穴の長辺の長さはＤ＋Ｐ
   、短辺の長さはＤとしたことを特徴とする光ファイバス
   イッチ。