WO2024028940A1 - 光クロスコネクト装置 - Google Patents

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WO2024028940A1
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optical
ferrule
optical fiber
connect device
switch
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Inventor
宜輝 阿部
千里 深井
和典 片山
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日本電信電話株式会社
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means

Definitions

  • This invention relates to an optical cross-connect device.
  • a multi-stage loop network configuration has been proposed as one form of optical access network configuration (see Non-Patent Document 1).
  • a multi-stage loop network configuration since the optical access network is configured with a plurality of loops, there is an advantage that redundant paths can be easily secured.
  • a fiber switching function that switches the optical fiber route at the point where multiple loops meet in the multi-stage loop network. has been done.
  • the fiber switching function can be realized by an optical cross-connect device that switches the signal path.
  • an optical cross-connect device in a multistage loop network, there is a configuration in which a plurality of optical switches that can switch optical paths without converting an optical signal into an electrical signal are used, and the optical switches are connected using optical fibers.
  • Various methods have been proposed for all-optical switches that switch optical signals as they are, but mechanical optical switches that control the alignment of optical fibers or optical connectors with robot arms, motors, etc. It is superior to other methods in terms of low loss, low wavelength dependence, multi-portability, and self-holding function that maintains the switching state when the power is turned off.
  • Non-Patent Document 2 a mechanical optical switch that uses a motor to rotate a cylindrical ferrule used in single-fiber optical connectors has been proposed, with the aim of realizing a fiber switching function in an outdoor environment with a multi-stage loop network configuration.
  • This mechanical optical switch can drive a motor by optical power supply without using commercial power.
  • the optical cross-connect device is provided at a point where two or more loops touch each other in a multi-stage loop network configuration, it is possible to mutually switch the connections of optical fiber core wires in an even number of routes of four or more. is required.
  • This invention is proposed in view of the above-mentioned circumstances, and is provided at a point where two or more loops touch each other in a multi-stage loop network configuration, and is used to mutually connect optical fibers in four or more routes.
  • the purpose of the present invention is to provide an optical cross-connect device that can switch between
  • an optical cross-connect device that switches connections between optical fiber cores of an even number of routes of four or more
  • the optical switch includes an optical switch connected to each optical fiber core wire of each route, and an optical fiber connected between the optical switches, and the optical switch has a ferrule arranged so that the optical fiber core wire is exposed on the end surface.
  • the ferrule includes a second ferrule, and a sleeve that supports the end surfaces of the first ferrule and the second ferrule so that the end surfaces thereof are internally opposed and rotatable relative to each other along an inner wall.
  • an optical cross-connect device that is installed at a point where two or more loops meet in a multi-stage loop network configuration and is capable of mutually switching connections between optical fibers in four or more directions. I can do it.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical cross-connect device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first optical switch.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first optical switch. It is a figure explaining operation of a 1st optical switch.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first connection state in the optical cross-connect device. It is a figure which shows the 2nd connection state in an optical cross-connect device.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the optical cross-connect device in a second connection state.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first optical switch in a second connected state.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first optical switch in a second connected state.
  • optical cross-connect device of this embodiment assumes that optical fiber core wires in four directions can be mutually switched at a point where two loops meet in a multi-stage loop network configuration. However, if there are an even number of 4 or more directions at a point where two or more loops touch, it is not limited to four directions of optical fiber at a point where two loops touch, but optical fibers can be mutually connected. Switchable configurations can be implemented as well.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical cross-connect device according to this embodiment.
  • the first to fourth optical fiber cores 10 1 to 10 4 of the four routes D1 to D4 are connected to the first to fourth optical switches 20 1 to 20, respectively. It is connected to the input side of 4 .
  • the first optical fiber 10 1 of the first route D1 is connected to the first optical switch 20 1
  • the second optical fiber 10 2 of the second route D2 is connected to the second optical switch 20 2
  • the third optical fiber 10 1 is connected to the first optical switch 20 1
  • the third optical fiber 10 3 in the path D3 is connected to the third optical switch 20 3
  • the fourth optical fiber 10 4 in the fourth path D4 is connected to the fourth optical switch 20 4 .
  • the output sides of the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 are connected to each other by an optical fiber 10.
  • the first optical switch 20 1 is connected to the second optical switch 20 2 by an optical fiber 10 12 , to the third optical switch 20 3 by an optical fiber 10 13 , and to the fourth optical switch 20 4 by an optical fiber 10 14 .
  • the second optical switch 202 is connected to a third optical switch 203 by an optical fiber 1023 and to a fourth optical switch 204 by an optical fiber 1024 .
  • the third optical switch 20 3 is connected to the fourth optical switch 20 4 by an optical fiber 10 34 .
  • the first ferrule 21 on the input side to which the first optical fiber core 101 is connected is connected to the three optical fibers 1012 to 1014 connected to other optical switches.
  • a second ferrule 24 on the output side is inserted into the sleeve 25 from both ends thereof so that the end surfaces thereof face each other. Inside the sleeve 25, the end surface 21a of the first ferrule 21 and the end surface 24a of the second ferrule 24 may be butted against each other and in contact with each other, or may be separated so that a predetermined gap is formed. good.
  • the ferrules constituting the first ferrule 21 and the second ferrule 24 include a cylindrical side surface and an end surface perpendicular to the side surface formed at the end of the side surface, and are arranged so that the optical fiber core wire is exposed on the end surface. ing. The end face may be polished together with the optical fiber core.
  • the ferrule may be made of resin, metal, or other material.
  • FIG. 2A and 2B are cross-sectional views of the first optical switch 201.
  • FIG. These cross-sectional views are cross-sections of the first optical switch 201 taken along a cutting line passing between the end face 21a of the first ferrule 21 and the end face 24a of the second ferrule 24 that face each other inside the sleeve 25 in FIG. This shows that.
  • FIG. 2A shows an end surface 21a of the first ferrule 21.
  • the first ferrule 21 has a cylindrical side surface, and an end surface 21a is formed at an end of the side surface to be perpendicular to the side surface.
  • the end face 21a has a circumferentially symmetrical position on a circumference 21d of a predetermined diameter within the end face 21a that is concentric with a circumference 21c formed on the periphery intersecting the side surface, that is, a position that is equal in the circumferential direction.
  • Three holes 21b are formed at spaced apart positions. The three holes 21b have a predetermined diameter, penetrate the first ferrule 21, and open to the end surface 21a.
  • the first optical fiber core 101 is inserted into one of the holes 21b from the back side through the first ferrule 21 toward the end surface 21a, so that the end surface of the first optical fiber core 101 is exposed. is fixed with adhesive.
  • the first optical fiber 10 1 is composed of a core 10 1 a and a cladding 10 1 b.
  • FIG. 2B shows an end surface 24a of the second ferrule 24.
  • the second ferrule 24 has a cylindrical side surface, and an end surface 24a is formed at an end of the side surface to be perpendicular to the side surface.
  • the end face 24a has three holes 24b at circumferentially symmetrical positions on a circumference 24d of a predetermined diameter within the end face 24a, concentric with a circumference 24c formed on the periphery intersecting the side surface.
  • Three holes 24b are formed, each having a predetermined diameter, penetrating the second ferrule 24 and opening at the end surface 24a.
  • the optical fiber 10 12 connected to the second optical switch 20 2 , the optical fiber 10 13 connected to the third optical switch 20 3 , and the optical fiber 10 14 connected to the fourth optical switch 20 4 are inserted into these three holes 24b . They are arranged in clockwise order.
  • the predetermined diameter of the circumference 24d in which the three holes 24b are formed in the end face 24a corresponds to the predetermined diameter of the circumference 21d of the first ferrule 21.
  • the three optical fibers 10 12 to 10 14 are inserted into the holes 24b from the back side toward the end surface 24a through the second ferrule 24, so that the end surfaces of the core wires of the optical fibers 10 12 to 10 14 are exposed. is fixed with adhesive.
  • the three optical fibers 10 12 to 10 14 each include a core 10 12 a to 10 14 a and a cladding 10 12 b to 10 14 b.
  • the sleeve 25 has an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the side surfaces of the first ferrule 21 and the second ferrule 24.
  • the sleeve 25 supports the first ferrule 21 and the second ferrule 24 inserted from both ends thereof so as to be rotatable with respect to each other along the inner wall.
  • the second ferrule 24 may be fixed in the rotational direction along the inner wall of the sleeve 25.
  • the sleeve 25 may be made of resin, metal, or other material.
  • the motor 22 is provided coaxially with the first ferrule 21 and facing the end surface 21a of the first ferrule 21 with the first ferrule 21 in between.
  • the motor 22 has a cylindrical side surface having approximately the same diameter as the sleeve 25, and a flange 23 that surrounds the base of the first ferrule 21 and extends toward the sleeve 25 at the end of the side surface facing the first ferrule 21. It is formed.
  • the motor 22 rotationally drives the first ferrule 21 via a rotational drive device for the flange 23 .
  • the rotation drive device may rotate the first ferrule 21 by directly connecting the flange 23 and the motor 22 and transmitting the rotation of the motor 22 directly to the flange 23, or by connecting a gear between the flange 23 and the motor 22.
  • the first ferrule 21 may be rotated by indirectly transmitting the rotation of the motor 22 to the flange 23 by interposing the rotation of the motor 22.
  • the motor 22 may be driven by optically supplied power.
  • the motor 22 rotates the first ferrule 21 to switch connections between the first optical fiber core 10 1 and the three optical fibers 10 12 to 10 14 .
  • the motor 22 rotates the coaxial first ferrule 21 along the inner wall of the sleeve 25 so that the end surface 21a of the first ferrule 21 rotates relative to the end surface 24a of the second ferrule 24. .
  • the first optical fiber core wire 10 1 is connected to any one of the three optical fibers 10 12 to 10 14 by butting them together.
  • the first optical fiber core 10 1 and the optical fiber 10 13 connected to the third optical switch 20 3 are butted and connected.
  • the optical cross-connect device is supported by a suitable substrate.
  • the fibers 10 12 to 10 34 may be fixed to the surface of a substrate made of resin such as polyimide with an adhesive and further covered with a sheet made of resin. Alternatively, it may be embedded in a resin sheet-like substrate.
  • the optical cross-connect device may have flexibility together with the substrate to which it is fixed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the first optical switch 201 .
  • the first optical switch 201 constitutes a 1 ⁇ 3 optical switch having one port on the input side and three ports on the output side.
  • the first optical fiber core 101 of the first path D1 is connected to port 1 on the input side
  • the first optical fiber 101 of the first route D1 is connected to port 1 on the input side
  • the Three optical fibers 10 12 , 10 14 , and 10 13 are connected to the two optical switch 20 2 , the fourth optical switch 20 4 , and the third optical switch 20 3 .
  • the order in which the optical fibers 10 12 , 10 14 , and 10 13 are connected to the ports on the output side is based on FIG. 4, which will be described later.
  • the first optical switch 20 1 by rotationally driving the first ferrule 21 by the motor 22 , the first optical fiber core 10 1 arranged on the end face 21 a of the first ferrule 21 and the end face 24 a of the second ferrule 24 are connected to each other. and one of the three optical fibers 10 12 to 10 14 arranged in the. Then, the first optical fiber core wire 10 1 and any one of the three optical fibers 10 12 to 10 14 are connected. In the figure, port 1 on the input side and ports 1-3 on the output side are connected, and the first optical fiber core 101 and the optical fiber 1013 connected to the third optical switch 203 are connected. It has been shown that Such connection control may be in accordance with a control signal sent to the first optical switch 201 .
  • the first optical switch 201 of the optical cross-connect device has been described in FIGS. 2A, 2B, and 3, the same applies to the other second to fourth optical switches 202 to 204 . That is, in the second optical switch 202 , the second optical fiber core wire 102 can be connected to any one of the three optical fibers 1012 , 1023 , and 1024 . Further, the third optical switch 203 can connect the third optical fiber core wire 103 to any one of the three optical fibers 10 13 , 10 23 , 10 34 , and the fourth optical fiber The switch 20 4 can connect the fourth optical fiber core 10 4 to any one of the three optical fibers 10 14 , 10 24 , and 10 34 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a first connection state in the optical cross-connect device.
  • the first route D1 and the third route D3, the second route D2 and the fourth route D4 are respectively connected.
  • the first optical switch 201 the first optical fiber core 101 from the first path D1 connected to the input port 1 is connected to the third optical fiber 101 connected to the output side port 1-3. It is connected to the optical fiber 1013 from the optical switch 203 .
  • the third optical fiber core 103 from the third route D3 connected to the input port 3 is connected to the first optical switch 203 connected to the output side port 3-1.
  • the optical fiber 10 from 1 is connected to 13 . Therefore, the first route D1 and the third route D3 include the first optical fiber coated wire 10 1 , the first optical switch 20 1 , the optical fiber 10 13 , the third optical switch 20 3 , and the third optical fiber coated wire 10 Connected through 3 .
  • the second optical fiber core 102 from the second path D2 connected to the input port 2 is connected to the fourth optical fiber connected to the output side port 2-1. It is connected to optical fiber 10 24 from switch 20 4 .
  • the fourth optical fiber core 104 from the fourth path D4 connected to the input side port 4 is connected to the second optical switch 204 connected to the output side port 4-3.
  • the optical fiber 10 from 2 is connected to 24 . Therefore, the second route D2 and the fourth route D4 include the second optical fiber coated wire 10 2 , the second optical switch 20 2 , the optical fiber 10 24 , the fourth optical switch 20 4 , and the fourth optical fiber coated wire 10 Connected through 4 .
  • the connection states of the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 are indicated by dashed-dotted lines.
  • the first route D1 and the third route D3 include a first optical fiber core 10 1 , a first optical switch 20 1 , an optical fiber 10 13 , a third optical switch 20 3 and a third optical fiber It is confirmed that the connection is made through the core wire 103 .
  • the second route D2 and the fourth route D4 include the second optical fiber coated wire 10 2 , the second optical switch 20 2 , the optical fiber 10 24 , the fourth optical switch 20 4 and the fourth optical fiber coated wire 10 It is confirmed that the connection is made through 4 .
  • the setting of the first connection state may be based on control signals sent to the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 . Moreover, the settings in the first optical switch 201 to the fourth optical switch 204 may be performed by driving the motor 22 with optically supplied power.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second connection state in the optical cross-connect device.
  • the first route D1 and the fourth route D4, and the second route D2 and the third route D3 are connected, respectively.
  • the first optical switch 201 the first optical fiber core 101 from the first route D1 connected to the input side port 1 is connected to the fourth optical fiber core 101 connected to the output side port 1-2. It is connected to the optical fiber 10 14 from the optical switch 20 4 .
  • the fourth optical fiber core 104 from the fourth route D4 connected to the input side port 4 is connected to the first optical switch 204 connected to the output side port 4-2. 1 is connected to the optical fiber 10 14 from 1 . Therefore, the first route D1 and the fourth route D4 include the first optical fiber coated wire 10 1 , the first optical switch 20 1 , the optical fiber 10 14 , the fourth optical switch 20 4 , and the fourth optical fiber coated wire 10 Connected through 4 .
  • the second optical fiber core 102 from the second path D2 connected to the input port 2 is connected to the third optical fiber connected to the output side port 2-2. It is connected to the optical fiber 10 23 from the switch 20 3 .
  • the third optical fiber core 103 from the third route D3 connected to the input side port 3 is connected to the second optical switch 203 connected to the output side port 3-2.
  • the optical fiber 10 from 2 is connected to 23 . Therefore, the second route D2 and the third route D3 include the second optical fiber coated wire 10 2 , the second optical switch 20 2 , the optical fiber 10 23 , the third optical switch 20 3 , and the third optical fiber coated wire 10 Connected through 3 .
  • Such switching to the second connection state may be performed in accordance with control signals sent to the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 , similarly to the switching to the first connection state. Furthermore, switching between the first optical switch 201 and the fourth optical switch 204 may be performed by driving a motor using optically supplied power.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the optical cross-connect device in the second connection state.
  • the second connection state of the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 is indicated by a dashed line.
  • the first route D1 and the fourth route D4 include the first optical fiber core 10 1 , the first optical switch 20 1 , the optical fiber 10 14 , the fourth optical switch 20 4 and the fourth optical fiber. It is connected through a core wire 104 .
  • the second route D2 and the third route D2 include the second optical fiber coated wire 10 2 , the second optical switch 20 2 , the optical fiber 10 23 , the third optical switch 20 3 and the third optical fiber coated wire 10 Connected through 3 .
  • 7A and 7B are cross-sectional views of the first optical switch 201 in the second connected state.
  • 7A and 7B show a cutting line passing between the end surface 21a of the first ferrule 21 and the end surface 24a of the second ferrule 24 that face each other inside the sleeve 25 in the first optical switch 201 of FIG. It shows a cross section of the switch 201 .
  • 7A shows the end surface 21a of the first ferrule 21
  • FIG. 7B shows the end surface 24a of the second ferrule 24.
  • the first optical fiber core 101 and the optical fiber 1014 connected to the fourth optical switch 204 are butted and connected.
  • the first ferrule 21 is rotationally driven by the motor 22, and the first optical fiber core 101 placed on the end face 21a of the first ferrule 21 and the three optical fibers placed on the end face 24a of the second ferrule 24 are rotated.
  • the optical fibers 10 12 to 10 14 the optical fibers 10 14 connected to the fourth optical switch 20 4 are butted against each other. Since the end surface 21a of the first ferrule 21 shown in FIG. 7A was rotationally driven by the motor 22, it is recognized that the end surface 21a of the first ferrule 21 shown in FIG. 2A rotates over 120 degrees from the end surface 21a of the first ferrule 21 shown in FIG. 2A.
  • the optical cross-connect device can also be switched to a third connection state in which the first route D1, the second route D2, the third route D3, and the fourth route D4 are respectively connected.
  • the third connection state can also be switched by appropriately setting the connection states of the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 .
  • the first optical switch 201 from the first connection state shown in FIGS. 2A and 2B or the second connection state shown in FIGS. 7A and 7B, the first ferrule 21 is moved in an appropriate direction over 120 degrees. Just rotate it.
  • the other second to fourth optical switches 20 2 to 20 4 Similar to the switching to the first and second connection states, this switching to the third connection state may also be based on control signals sent to the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 .
  • the first ferrule 21 is rotationally driven by the motor 22 via the flange 23, but the present invention is not limited to this.
  • the first ferrule 21 may be manually rotated without providing the motor 22 and the flange 23.
  • the second ferrule 24 is fixed in the rotational direction along the inner wall of the sleeve 25, if the motor 22 or the like is not provided, the second ferrule 24 can be made rotatable along the inner wall of the sleeve 25.
  • at least one of the first ferrule 21 and the second ferrule 24 may be rotated manually.
  • first ferrule 21 and the second ferrule 24 of this embodiment have cylindrical side surfaces as shown in FIGS. 2A and 2B, the present invention is not limited to this.
  • the side surfaces of the first ferrule 21 and the second ferrule 24 may be prismatic, such as a square prism or a hexagonal prism, or may have other shapes.
  • the sleeve 25 is formed of a flexible material such as resin or rubber, and the inner wall of the sleeve is formed on the side surface of the first ferrule 21 and the second ferrule 24. It may be formed into a shape corresponding to a prism.
  • the mutual rotation angles are set to a predetermined angle.
  • the rotation angle between the first ferrule 21 and the second ferrule 24 can be easily set.
  • the first to fourth optical switches 20 1 to 20 4 switch the optical signals from the four routes D1 to D4.
  • Only the first ferrule 21 to which the first to fourth optical fiber core wires 10 1 to 10 4 of ⁇ D4 are connected is rotationally driven as a movable part.
  • the second ferrule 24 remains stationary even when the first ferrule 21 is rotationally driven. Therefore, due to the rotational drive of the first ferrule 21, the optical fibers 10 12 to 10 34 connected to the second ferrule 24 may be entangled or disconnected, or optical loss may fluctuate. It will not be affected. Therefore, the reliability of communication through the optical fibers 10 12 to 10 34 is guaranteed, and a highly reliable optical cross-connect device with little loss fluctuation can be provided.
  • the motor 22 can be driven by optical power supply. Therefore, even when the optical cross-connect device is installed outdoors where there is no commercial power supply, it can be operated by the power of light transmitted from the communication station.

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Abstract

本発明の光クロスコネクト装置は、４方路（Ｄ１～Ｄ４）の第１～第４光ファイバ心線（１０１～１０４）に接続する第１～第４光スイッチ（２０１～２０４）と、光スイッチ（２０１～２０４）の間をそれぞれ接続する光ファイバ（１０１２，１０１３，１０１４，１０２３，１０２４，１０３４）とを含み、光スイッチ（２０１～２０４）は、端面に光ファイバ心線（１０１～１０４）が露出するように配置されたフェルールであって、方路の光ファイバ心線が配置された第１フェルール（２１）と、フェルールであって、光スイッチ（２０１～２０４）の間を接続する光ファイバ心線が配置された第２フェルール（２４）と、第１フェルール（２１）及び第２フェルール（２４）の端面が内部で対向するとともに、内壁に沿って互いに回転できるように支持するスリーブ（２５）とを有している。

Description

光クロスコネクト装置
　この発明は、光クロスコネクト装置に関する。
　光アクセス網構成の一形態として多段ループ網構成が提案されている（非特許文献１を参照）。多段ループ網構成においては、光アクセス網は複数のループで構成されているため、冗長経路の確保が容易になるという利益が得られる。多段ループ網構成においては、予測が困難な光ファイバ心線の需要に対応するため、多段ループ網内で複数のループが接する地点に光ファイバの経路を切替える心線切替機能を設置することが提案されている。
　心線切替機能は、信号の経路を切り替える光クロスコネクト装置によって実現することができる。多段ループ網における光クロスコネクト装置の構成として、光信号を電気信号へ変換することなく光路を切り替えることができる光スイッチを複数台用いて、光スイッチ間を光ファイバで接続した形態がある。光信号を光信号のままで経路切替を行う全光スイッチには様々な方式が提案されているが、光ファイバまたは光コネクタ同士の突合せをロボットアームやモータ等で制御する機械式光スイッチは、低損失、低波長依存性、多ポート性、電源断時に切替状態を保持する自己保持機能の具備などの点で他方式よりも優れている。
　機械式光スイッチとしては、多段ループ網構成の屋外環境で心線切替機能を実現することを目的として、単心系光コネクタで使用する円筒形フェルールをモータで回転する機械式光スイッチが提案されている（非特許文献２を参照）。この機械式光スイッチは商用電源を使用せずに、光給電によってモータを駆動することができる。
大野槙悟，鬼頭千尋，戸毛邦弘，鉄谷成且，古城祥一，"多段ループ型配線トポロジーに基づく光アクセス網構成法"，電子情報通信学会論文誌B Vol. J104-B No. 11 pp. 929-937, 2021 深井千里，阿部宜輝，片山和典，"遠隔光路切替ノードの心線切替におけるマルチコアファイバ回転機構の検討"，電子情報通信学会総合大会B-13-18, 2021年
　ところで、光クロスコネクト装置は、多段ループ網構成において２個以上のループが接する地点に設けられるため、４個以上の偶数個の方路の光ファイバ心線の接続を相互に切替可能とすることが求められる。
　この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、多段ループ網構成において２個以上のループが接する地点に設けられ、４個以上の方路の光ファイバ心線の接続を相互に切替可能である光クロスコネクト装置を提供することを目的とする。
　上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光クロスコネクト装置は、４個以上の偶数個の方路の光ファイバ心線の間で接続を切り替える光クロスコネクト装置であって、各方路の光ファイバ心線にそれぞれ接続する光スイッチと、前記光スイッチの間をそれぞれ接続する光ファイバとを含み、光スイッチは、端面に光ファイバ心線が露出するように配置されたフェルールであって、前記光スイッチに接続する方路の光ファイバ心線が配置された第１フェルールと、前記フェルールであって、前記光スイッチに接続する光スイッチの間を接続する光ファイバが配置された第２フェルールと、第１フェルール及び第２フェルールの前記端面が内部で対向するとともに、内壁に沿って互いに回転できるように支持するスリーブとを含むものである。
　この発明によると、多段ループ網構成において２個以上のループが接する地点に設けられ、４個以上の方路の光ファイバ心線の接続を相互に切替可能である光クロスコネクト装置を提供することができる。
光クロスコネクト装置の概略的な構成を示す図である。 第１光スイッチの断面図である。 第１光スイッチの断面図である。 第１光スイッチの動作を説明する図である。 光クロスコネクト装置における第１接続状態を示す図である。 光クロスコネクト装置における第２接続状態を示す図である。 第２接続状態における光クロスコネクト装置の概略的な構成を示す図である。 第２接続状態における第１光スイッチの断面図である。 第２接続状態における第１光スイッチの断面図である。
　以下、光クロスコネクト装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の光クロスコネクト装置は、多段ループ網構成において２個のループが接する地点において４方路の光ファイバ心線を相互に切替可能であることを想定している。しかしながら、２個以上のループが接する地点における４個以上の偶数個の方路であれば、２個のループが接する地点における４方路の光ファイバ心線に限らず光ファイバ心線を相互に切替可能な構成を同様に実現することができる。
　図１は、本実施の形態の光クロスコネクト装置の概略的な構成を示す図である。光クロスコネクト装置において、第１方路Ｄ１～第４方路Ｄ４の４方路の第１～第４光ファイバ心線１０１～１０４は、それぞれ第１～第４光スイッチ２０１～２０４の入力側に接続されている。詳しくは、第１方路Ｄ１の第１光ファイバ心線１０１は第１光スイッチ２０１、第２方路Ｄ２の第２光ファイバ心線１０２は第２光スイッチ２０２、第３方路Ｄ３の第３光ファイバ心線１０３は第３光スイッチ２０３、第４方路Ｄ４の第４光ファイバ心線１０４は第４光スイッチ２０４に接続されている。
　第１～第４光スイッチ２０１～２０４の出力側は、光ファイバ１０によって互いに接続されている。詳しくは、第１光スイッチ２０１は、光ファイバ１０１２によって第２光スイッチ２０２に、光ファイバ１０１３によって第３光スイッチ２０３に、光ファイバ１０１４によって第４光スイッチ２０４に接続されている。第２光スイッチ２０２は、光ファイバ１０２３によって第３光スイッチ２０３に、光ファイバ１０２４によって第４光スイッチ２０４に接続されている。第３光スイッチ２０３は、光ファイバ１０３４によって第４光スイッチ２０４に接続されている。
　第１光スイッチ２０１においては、第１光ファイバ心線１０１が接続された入力側の第１フェルール２１と、他の光スイッチに接続された３本の光ファイバ１０１２～１０１４が接続された出力側の第２フェルール２４とが、スリーブ２５の両端から端面が互いに対向するように内部に差し込まれている。スリーブ２５の内部において、第１フェルール２１の端面２１ａと、第２フェルール２４の端面２４ａとは、互いに突き合わされて接していてもよいし、所定の間隙が形成されるように離間されていてもよい。第１フェルール２１及び第２フェルール２４を構成するフェルールは、円筒状の側面と側面の端部に形成された側面に直交する端面とを含み、端面に光ファイバ心線が露出するように配置されている。端面は、光ファイバ心線とともに研磨されていてもよい。フェルールは、樹脂によって構成されてもよいし、金属又はその他の材料によって構成されてもよい。
　図２Ａ及び図２Ｂは、第１光スイッチ２０１の断面図である。これらの断面図は、図１において、スリーブ２５の内部で対向する第１フェルール２１の端面２１ａと第２フェルール２４の端面２４ａとの間を通る切断線で第１光スイッチ２０１を切断した断面を示すものである。図２Ａには第１フェルール２１の端面２１ａが示されている。第１フェルール２１は、円筒状の側面を有し、端面２１ａは側面の端部で側面に直交するように形成されている。端面２１ａには、側面と交差して周縁に形成された円周２１ｃと同心で端面２１ａ内にある所定径の円周２１ｄ上であって円周方向に対称な位置、すなわち円周方向に等間隔な位置に３個の孔２１ｂが形成されている。３個の孔２１ｂは、所定の径を有し、第１フェルール２１を貫通して端面２１ａに開口している。第１光ファイバ心線１０１はその内の１個の孔２１ｂに裏側から第１フェルール２１を通って端面２１ａに向かうように差し込まれ、第１光ファイバ心線１０１の端面が露出するように接着剤で固定されている。第１光ファイバ心線１０１は、コア１０１ａ及びクラッド１０１ｂから構成されている。
　図２Ｂには第２フェルール２４の端面２４ａが示されている。第２フェルール２４は、円筒状の側面を有し、端面２４ａは側面の端部で側面に直交するように形成されている。端面２４ａには、側面と交差して周縁に形成された円周２４ｃと同心で端面２４ａ内にある所定径の円周２４ｄ上であって円周方向に対称な位置に３個の孔２４ｂが形成され、３個の孔２４ｂは、所定の径を有し、第２フェルール２４を貫通して端面２４ａに開口している。これら３個の孔２４ｂに第２光スイッチ２０２に接続する光ファイバ１０１２、第３光スイッチ２０３に接続する光ファイバ１０１３、第４光スイッチ２０４に接続する光ファイバ１０１４が反時計周りの順に配置されている。端面２４ａにおいて３個の孔２４ｂが形成された円周２４ｄの所定の径は、第１フェルール２１の円周２１ｄの所定の径に対応するものである。３本の光ファイバ１０１２～１０１４は、第２フェルール２４を通って端面２４ａに向かうように裏側から孔２４ｂにそれぞれ差し込まれ、光ファイバ１０１２～１０１４の心線の端面が露出するように接着剤で固定されている。３本の光ファイバ１０１２～１０１４は、それぞれコア１０１２ａ～１０１４ａ及びクラッド１０１２ｂ～１０１４ｂから構成されている。
　スリーブ２５は、第１フェルール２１及び第２フェルール２４の側面の外径よりも僅かに大きな内径を有している。スリーブ２５は、両端からそれぞれ差し込まれた第１フェルール２１及び第２フェルール２４が内壁に沿って互いに回転可能なように支持している。なお、第２フェルール２４は、スリーブ２５の内壁に沿った回転方向について固定されてもよい。スリーブ２５は、樹脂によって構成されてもよいし、金属又はその他の材料によって構成されてもよい。
　再び図１を参照すると、モータ２２は、第１フェルール２１と同軸上であって、第１フェルール２１を挟んで第１フェルール２１の端面２１ａに対向するように設けられている。モータ２２は、スリーブ２５と略同じ径の円筒状の側面を有し、第１フェルール２１に対向する側面の端部には第１フェルール２１の基部を取り囲んでスリーブ２５に向かって延びるフランジ２３が形成されている。モータ２２は、フランジ２３の回転駆動装置を介して第１フェルール２１を回転駆動する。回転駆動装置は、フランジ２３とモータ２２を直接に接続してモータ２２の回転を直接にフランジ２３に伝えることで第１フェルール２１を回転させてもよいし、フランジ２３とモータ２２の間にギヤを介在させることでモータ２２の回転を間接的にフランジ２３に伝えることで第１フェルール２１を回転させてもよい。モータ２２は、光給電された電力によって駆動されてもよい。
　モータ２２は、第１フェルール２１を回転駆動することによって第１光ファイバ心線１０１と、３本の光ファイバ１０１２～１０１４との間の接続を切り替える。モータ２２は、同軸上にある第１フェルール２１をスリーブ２５の内壁に沿って回転駆動し、第１フェルール２１の端面２１ａが第２フェルール２４の端面２４ａに対して相対的に回転するようにする。そして、第１フェルール２１の端面２１ａに配置された第１光ファイバ心線１０１と、第２フェルール２４の端面２４ａに配置された３本の光ファイバ１０１２～１０１４のいずれか１本とを突き合わせることにより、第１光ファイバ心線１０１と３本の光ファイバ１０１２～１０１４のいずれか１本とを接続するようにする。図２Ａ及び図２Ｂにおいては、第１光ファイバ心線１０１と第３光スイッチ２０３に接続する光ファイバ１０１３とが突き合わされて接続されている。
　光クロスコネクト装置は、適切な基板によって支持されている。光クロスコネクト装置を構成する第１～第４方路Ｄ１～Ｄ４の第１～第４光ファイバ心線１０１～１０４の一部、第１～第４光スイッチ２０１～２０４、光ファイバ１０１２～１０３４は、ポリイミド等の樹脂製の基板の表面に粘着剤で固定し、さらに樹脂によるシートで覆ってもよい。また、樹脂製のシート状の基板に埋め込んでもよい。光クロスコネクト装置は、固定する基板とともに可撓性を有していてもよい。
　図３は、第１光スイッチ２０１の動作を説明する図である。第１光スイッチ２０１は、入力側に１ポート、出力側に３ポートを有する１×３光スイッチを構成している。第１光スイッチ２０１においては、入力側のポート１に第１方路Ｄ１の第１光ファイバ心線１０１が接続され、出力側のポート１－１、１－２、１－３に第２光スイッチ２０２、第４光スイッチ２０４、第３光スイッチ２０３に接続する光ファイバ１０１２、１０１４、１０１３の３本がそれぞれ接続されている。なお、出力側のポートに光ファイバ１０１２、１０１４、１０１３を接続する順序は、後述する図４に準拠するものである。
　第１光スイッチ２０１においては、モータ２２によって第１フェルール２１を回転駆動することで第１フェルール２１の端面２１ａに配置された第１光ファイバ心線１０１と、第２フェルール２４の端面２４ａに配置された３本の光ファイバ１０１２～１０１４のいずれか１本とを突き合わせる。そして、第１光ファイバ心線１０１と３本の光ファイバ１０１２～１０１４のいずれか１本とを接続する。図中では、入力側のポート１と出力側のポート１－３とが接続され、第１光ファイバ心線１０１と第３光スイッチ２０３に接続する光ファイバ１０１３とが接続していることが示されている。このような接続の制御は、第１光スイッチ２０１に送られた制御信号に従うものでもよい。
　図２Ａ及び図２Ｂ並びに図３において、光クロスコネクト装置の第１光スイッチ２０１について説明したが、他の第２～第４光スイッチ２０２～２０４についても同様である。すなわち、第２光スイッチ２０２においては、第２光ファイバ心線１０２と３本の光ファイバ１０１２、１０２３、１０２４のいずれか１本とを接続するようにすることができる。また、第３光スイッチ２０３は第３光ファイバ心線１０３と３本の光ファイバ１０１３、１０２３、１０３４のいずれか１本とを接続するようにすることができ、第４光スイッチ２０４は第４光ファイバ心線１０４と３本の光ファイバ１０１４、１０２４、１０３４のいずれか１本とを接続するようにすることができる。
　図４は、光クロスコネクト装置における第１接続状態を示す図である。第１接続状態においては、第１方路Ｄ１及び第３方路Ｄ３、第２方路Ｄ２及び第４方路Ｄ４がそれぞれ接続される。詳しくは、第１光スイッチ２０１において、入力側のポート１に接続された第１方路Ｄ１からの第１光ファイバ心線１０１は、出力側のポート１－３に接続された第３光スイッチ２０３からの光ファイバ１０１３に接続される。第３光スイッチ２０３において、入力側のポート３に接続された第３方路Ｄ３からの第３光ファイバ心線１０３は、出力側のポート３－１に接続された第１光スイッチ２０１からの光ファイバ１０１３に接続される。したがって、第１方路Ｄ１及び第３方路Ｄ３は、第１光ファイバ心線１０１、第１光スイッチ２０１、光ファイバ１０１３、第３光スイッチ２０３、第３光ファイバ心線１０３を通じて接続される。
　また、第２光スイッチ２０２において、入力側のポート２に接続された第２方路Ｄ２からの第２光ファイバ心線１０２は、出力側のポート２－１に接続された第４光スイッチ２０４からの光ファイバ１０２４に接続される。第４光スイッチ２０４において、入力側のポート４に接続された第４方路Ｄ４からの第４光ファイバ心線１０４は、出力側のポート４－３に接続された第２光スイッチ２０２からの光ファイバ１０２４に接続される。したがって、第２方路Ｄ２及び第４方路Ｄ４は、第２光ファイバ心線１０２、第２光スイッチ２０２、光ファイバ１０２４、第４光スイッチ２０４、第４光ファイバ心線１０４を通じて接続される。
　なお、図１に示した光クロスコネクト装置において、第１～第４光スイッチ２０１～２０４における接続状態が一点鎖線で示されている。図１においては、第１方路Ｄ１及び第３方路Ｄ３が、第１光ファイバ心線１０１、第１光スイッチ２０１、光ファイバ１０１３、第３光スイッチ２０３及び第３光ファイバ心線１０３を通じて接続されていることが確認される。また、第２方路Ｄ２及び第４方路Ｄ４が、第２光ファイバ心線１０２、第２光スイッチ２０２、光ファイバ１０２４、第４光スイッチ２０４及び第４光ファイバ心線１０４を通じて接続されていることが確認される。
　このような第１接続状態の設定は、第１～第４光スイッチ２０１～２０４に送られた制御信号に従うものでもよい。また、第１光スイッチ２０１から第４光スイッチ２０４における設定は、光給電された電力によってモータ２２を駆動することにより行なってもよい。
　図５は、光クロスコネクト装置における第２接続状態を示す図である。第２接続状態においては、第１方路Ｄ１及び第４方路Ｄ４、第２方路Ｄ２及び第３方路Ｄ３がそれぞれ接続される。詳しくは、第１光スイッチ２０１において、入力側のポート１に接続された第１方路Ｄ１からの第１光ファイバ心線１０１は、出力側のポート１－２に接続された第４光スイッチ２０４からの光ファイバ１０１４に接続される。第４光スイッチ２０４において、入力側のポート４に接続された第４方路Ｄ４からの第４光ファイバ心線１０４は、出力側のポート４－２に接続された第１光スイッチ２０１からの光ファイバ１０１４に接続される。したがって、第１方路Ｄ１及び第４方路Ｄ４は、第１光ファイバ心線１０１、第１光スイッチ２０１、光ファイバ１０１４、第４光スイッチ２０４、第４光ファイバ心線１０４を通じて接続されている。
　また、第２光スイッチ２０２において、入力側のポート２に接続された第２方路Ｄ２からの第２光ファイバ心線１０２は、出力側のポート２－２に接続された第３光スイッチ２０３からの光ファイバ１０２３に接続している。第３光スイッチ２０３において、入力側のポート３に接続された第３方路Ｄ３からの第３光ファイバ心線１０３は、出力側のポート３－２に接続された第２光スイッチ２０２からの光ファイバ１０２３に接続している。したがって、第２方路Ｄ２及び第３方路Ｄ３は、第２光ファイバ心線１０２、第２光スイッチ２０２、光ファイバ１０２３、第３光スイッチ２０３、第３光ファイバ心線１０３を通じて接続されている。
　このような第２接続状態への切り替えは、第１接続状態への切り替えと同様に、第１～第４光スイッチ２０１～２０４に送られた制御信号に従うものでもよい。また、第１光スイッチ２０１から第４光スイッチ２０４における切り換えは、光給電された電力によってモータを駆動することにより行なってもよい。
　図６は、第２接続状態における光クロスコネクト装置の概略的な構成を示す図である。図６において、第１～第４光スイッチ２０１～２０４における第２接続状態は一点鎖線で示されている。図６においては、第１方路Ｄ１及び第４方路Ｄ４が、第１光ファイバ心線１０１、第１光スイッチ２０１、光ファイバ１０１４、第４光スイッチ２０４及び第４光ファイバ心線１０４を通じて接続されている。また、第２方路Ｄ２及び第３方路Ｄ２が、第２光ファイバ心線１０２、第２光スイッチ２０２、光ファイバ１０２３、第３光スイッチ２０３及び第３光ファイバ心線１０３を通じて接続されている。
　図７Ａ及び図７Ｂは、第２接続状態における第１光スイッチ２０１の断面図である。図７Ａ及び図７Ｂは、図６の第１光スイッチ２０１においてスリーブ２５の内部で対向する第１フェルール２１の端面２１ａと第２フェルール２４の端面２４ａとの間を通る切断線で第１光スイッチ２０１を切断した断面を示すものである。図７Ａには第１フェルール２１の端面２１ａが示され、図７Ｂには第２フェルール２４の端面２４ａが示されている。
　第１フェルール２１においては、第１光ファイバ心線１０１と第４光スイッチ２０４に接続する光ファイバ１０１４とが突き合わされて接続されている。この場合は、モータ２２によって第１フェルール２１を回転駆動し、第１フェルール２１の端面２１ａに配置された第１光ファイバ心線１０１と、第２フェルール２４の端面２４ａに配置された３本の光ファイバ１０１２～１０１４の内で第４光スイッチ２０４に接続する光ファイバ１０１４とが、互いに突き合わされる。図７Ａに示された第１フェルール２１の端面２１ａは、モータ２２によって回転駆動されたため、図２Ａに示した第１フェルール２１の端面２１ａから１２０度にわたって回転していることが認められる。
　なお、光クロスコネクト装置は、第１方路Ｄ１及び第２方路Ｄ２、第３方路Ｄ３及び第４方路Ｄ４がそれぞれ接続される第３接続状態に切り替えることも可能である。第３接続状態も、第１接続状態及び第２接続状態と同様に、第１～第４光スイッチ２０１～２０４における接続状態を適切に設定することにより切り換えられる。例えば第１光スイッチ２０１においては、図２Ａ及び図２Ｂに示した第１接続状態、又は、図７Ａ及び図７Ｂに示した第２接続状態から、第１フェルール２１を１２０度にわたって適切な方向に回転させればよい。他の第２～第４光スイッチ２０２～２０４においても同様である。このような第３接続状態への切り替えも、第１及び第２接続状態への切り替えと同様に、第１～第４光スイッチ２０１～２０４に送られた制御信号に従うものでもよい。
　本実施の光クロスコネクト装置において、第１フェルール２１はフランジ２３を介してモータ２２によって回転駆動していたが、これに限らない。モータ２２及びフランジ２３を設けずに、第１フェルール２１を手動で回転するようにしてもよい。また、第２フェルール２４はスリーブ２５の内壁に沿った回転方向について固定されているとしていたが、モータ２２等を設けない場合には、第２フェルール２４をスリーブ２５の内壁に沿って回転可能としてもよく、第１フェルール２１及び第２フェルール２４の少なくとも一方を手動で回転するようにしてもよい。
　本実施の形態の第１フェルール２１及び第２フェルール２４は図２Ａ及び図２Ｂに示したように円筒状の側面を有していたが、これに限らない。第１フェルール２１及び第２フェルール２４の側面は、例えば四角柱や六角柱のような角柱であってもよいし、他の形状であってもよい。第１フェルール２１及び第２フェルール２４の側面が角柱である場合、スリーブ２５を樹脂やゴムのような可撓性の材料で形成し、スリーブの内壁を第１フェルール２１及び第２フェルール２４の側面の角柱に対応する形状に形成してもよい。この場合、第１フェルール２１及び第２フェルール２４とスリーブ２５との嵌合により互いの回転角度が所定の角度に設定されるようになる。モータを設けずに第１フェルール２１及び第２フェルール２４の少なくとも一方を手動で回転する場合には、第１フェルール２１と第２フェルール２４との間の回転角度の設定が容易になる。
　上述のように、本実施の形態の光クロスコネクト装置において、４方路Ｄ１～Ｄ４からの光信号を相互に切り替えるときには、第１～第４光スイッチ２０１～２０４において、４方路Ｄ１～Ｄ４の第１～第４光ファイバ心線１０１～１０４が接続された第１フェルール２１のみを可動部として回転駆動する。これに対して、第２フェルール２４は、第１フェルール２１が回転駆動されるときにも静止している。このため、第１フェルール２１の回転駆動に起因して、第２フェルール２４に接続する光ファイバ１０１２～１０３４に絡みや断線が発生したり、あるいは光損失が変動したりするような影響が及ぼされることはない。したがって、光ファイバ１０１２～１０３４を通じた通信の信頼性が保証され、損失変動が少ない信頼性の高い光クロスコネクト装置を提供することができる。
　また、本実施の形態の光クロスコネクト装置において、モータ２２は光給電によって駆動することができる。したがって、光クロスコネクト装置は、商用電源のない屋外に設置されたときにも、通信局から送信される光のパワーによって稼働することができる。
　１０１～１０４　第１～第４光ファイバ心線
　１０１２～１０３４　光ファイバ
　２０　光スイッチ
　２１　第１フェルール
　２２　モータ
　２３　フランジ
　２４　第２フェルール
　２５　スリーブ
　Ｄ１　第１方路
　Ｄ２　第２方路
　Ｄ３　第３方路
　Ｄ４　第４方路

Claims (8)

  1. 　４個以上の偶数個の方路の光ファイバ心線の間で接続を切り替える光クロスコネクト装置であって、
    　各方路の光ファイバ心線にそれぞれ接続する光スイッチと、
    　前記光スイッチの間をそれぞれ接続する光ファイバと
    　を含み、
    　前記光スイッチは、
    　端面に光ファイバ心線が露出するように配置されたフェルールであって、前記光スイッチに接続する方路の光ファイバ心線が配置された第１フェルールと、
    　前記フェルールであって、前記光スイッチに接続する前記光スイッチの間を接続する光ファイバが配置された第２フェルールと、
    　前記第１フェルール及び前記第２フェルールの前記端面が内部で対向するとともに、内壁に沿って互いに回転できるように支持するスリーブと
    　を含む光クロスコネクト装置。
  2. 　前記フェルールは、前記端面の周縁に形成された円周と同心の前記端面内の他の円周上に光ファイバ心線を配置し、前記光ファイバ心線は円周方向に対称な位置に配置された請求項１に記載の光クロスコネクト装置。
  3. 　前記フェルールには、前記端面に開口して前記フェルールを貫通する光ファイバ心線を配置するための孔が形成され、光ファイバ心線は前記端面の裏側から前記孔に差し込まれて固定された請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
  4. 　前記第２フェルールは、前記スリーブの内壁に沿った回転方向について固定された請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
  5. 　前記スリーブの内壁に沿って前記第１フェルールを回転駆動し、前記第１フェルールに配置された方路の光ファイバ心線が前記第２フェルールに配置された前記光スイッチの間を接続する光ファイバの内の１本と接続するようにするモータをさらに含む請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
  6. 　前記モータは、光給電によって供給された電力によって駆動される請求項５に記載の光クロスコネクト装置。
  7. 　前記光スイッチ及び前記光スイッチの間を接続する光ファイバを支持する基板をさらに含む請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
  8. 　４方路の光ファイバ心線の間で接続を切り替える請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
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