(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体において、
複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項２】
光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または３００℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用の他の材料である、ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項３】
光ファイバープラグ芯体の径方向外囲に枠が設けられ、固定連接と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする請求項２に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項４】
前記枠が金属枠である、ことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項５】
前記金属枠上面にさらに１つのニッケルめっき層が形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項６】
前記ニッケルめっき層の厚さが２〜４μｍである、ことを特徴とする請求項５に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項７】
光ファイバープラグコアの外径が０．６ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項８】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列である、ことを特徴とする請求項７に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項９】
光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しいまで次第に小さくなる、ことを特徴とする請求項８に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項１０】
光ファイバープラグコアの１セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている、ことを特徴とする請求項８に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信デバイス分野に属し、フロアパッケージングの解決手段に適用するように、具体的に光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー通信は、高速、大容量のポイントツーポイントの伝送を実現した後、前世紀末にすでに光ファイバーネットワークの時代に入った。高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）は光ファイバーの巨大な通信帯域幅を充分に利用でき、予見できるように、１つの光インターネットをつくる目標は遥かなることではない。多重される波長チャンネル数が急劇に増えているため、光ファイバーの伝送容量は指数の形式で増長している。相応に、光伝送ネットワークのルートと交換はネットワーク全体のボトルネックとなっている。
【０００３】
伝送容量はＤＷＤＭ技術によって比較的容易に伸展するが、交換／ルートは依然として光−電気−光（ＯＥＯ）方式を多く採用しており、両者間の矛盾がますます目立つようになっている。この問題を解決するルートは強大な機能を備える１つの光層をつくり、それが例え光クロスコネクト（ＯＸＣ）や光分岐挿入多重（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＡＤＭ）などのような全光交換機能を備え、透明な伝送を行うことができ、且つ融通性のある伸展能力を備える。したがって、全光交換設備は光伝送の中核設備である。
【０００４】
ＭＥＭＳ技術の光ファイバー通信ネットワークにおける１つの重要な応用は、光路の伝導と切断の機能を実現するように微動マイクロミラーを利用してスイッチマトリックスを製作し、その構造がコンパクトで、重量が軽く、伸展しやすいことである。機械式光スイッチと光導波路スイッチ（例えば、ＰＬＣＳ  平面光波回路スプリッタ）と比べると、例え低い挿入損失、小さい混信、高い消光比、良い重複性、適宜な反応速度などのような、より良い性能を備え、波長、偏振、速率及び変調方式と関係がなく、寿命が長く、信頼性が高く、且つ大規模な光クロスコネクトスイッチマトリックスへと伸展できる。
【０００５】
ＭＥＭＳ光スイッチは２Ｄ（二次元）デジタル及び３Ｄ（三次元）アナログという２種類の構造を有する。２Ｄ構造の利点はコントロールが簡単で、欠点は光路長とマイクロミラー面積の制限を受けるため、交換ポート数を非常に多くすることができないことである。
【０００６】
本発明はアナログ型３Ｄ構造の中に用いられ、３Ｄ構造の利点は１０００個ものポート数の交換能力を実現できるほど交換ポート数を非常に多くすることができるということである。
【０００７】
３Ｄ  ＭＥＭＳ光スイッチが多くの利点を有し、全光ネットワークの中核デバイスで、グローバルに数十社がＭＥＭＳ光スイッチの研究開発に従事しており、将来性が良いように見えるにもかかわらず、３Ｄ  ＮｘＮ光スイッチの要求する精度が非常に高く、且つ内部にＭＥＭＳデバイスと各種のレンズ配列を有し、特に半導体プロセスにより製造したＭＥＭＳは、構造に電子コントロールと機械運動システムが複合されたため、それが動作環境に対する要求は高く、微細な塵埃がマイクロミラーの回転を阻止することによりエラーとなる可能性があり、ＭＥＭＳマイクロミラーの機械運動が静電作用に頼り、しかし湿気が静電エラーを生じさせ、外部の腐食性気体もマイクロミラー表面を腐食して、反射率を低減させる。この一連の問題は光スイッチのパッケージングが特別に重要であるように見えるようにさせる。伝統的なパッケージングは接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、光スイッチ内部の部品（例えばＭＥＭＳ）を直接に外部環境の中に暴露させることにより次第にエラーが生じるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術の欠点に対し、本発明の目的は、有効に密封効果を向上し、パッケージングのコストを低減し、密封の信頼性を向上する、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を実現するために、本発明の技術手段は以下の通りである。
【００１０】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、それが複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または３００℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用他の材料などで、光ファイバープラグコアの融点が高く、密封用ガラスの融点が比較的に低いため、ガラスによって連接と密封を行う時に、光ファイバープラグコアの構造を破壊することなく、良好な固定と密封を実現できる。伝統的なパッケージングは、接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、気体漏れまたは移動が発生して、光スイッチ内部の他の部品を直接に空気の中に暴露させ、または光ファイバー位置の相対的移動を発生させることにより、密封または光路の故障を引き起こす。しかし、本発明はガラスによって連接または密封を行い、接着剤と比べると、その信頼性が大々的に向上されるため、光スイッチの信頼性及び使用寿命を大々的に向上させた。光ファイバープラグコアの材料はセラミクスが好ましく、セラミクスプラグコアは広範に光ファイバー通信システムに応用され、その耐腐食・耐酸化・緻密性が良く、且つコストも低く、また性能が特に信頼できる。
【００１１】
更に、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に枠が設けられ、固定と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグ芯体で光スイッチに組み立てる時に、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に密封ハウジングと連接しやすい枠を設けることができる。前記枠は金属枠が好ましく、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、前記金属枠表面にさらに１つのニッケルめっき層が形成されている。前記ニッケルめっき層の厚さが好ましく、２〜４μｍである。
【００１２】
更に、光ファイバープラグコアの外径が任意寸法、特に０．６ｍｍ以下であることが可能である。目下汎用される光ファイバープラグコアの内径が０．１２５ｍｍ、０．０８ｍｍで、外径が２．５ｍｍである。光スイッチの微小化、集積化をさらに向上させるために、例え０．６ｍｍ、０．５ｍｍなどのような外径が比較的に小さい光ファイバープラグコアを使用することが可能で、こうすれば、光スイッチの光ファイバー配列の集積度を大々的に向上させ、光スイッチ全体の集積度も大々的に向上できる。
【００１３】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列などの任意形状の配列であることが可能である。正方形配列がｎ×ｎ配列で、ｎが２以上の整数で、例えば、４×４配列、１２×１２配列、３２×３２配列など。長方形配列がｍ×ｎ配列で、ｍ≠ｎ、ｍが１以上の整数で、ｎが２以上の整数で、例えば、３×４配列、１０×２０配列など。正方形配列も、長方形配列も行列式の配列で、即ち行と列が互いに直交するのである。円形配列も通常行列式の配列を指し、全体の外形が円形に近い。楕円形配列も通常通常行列式の配列を指し、全体の外形が楕円形に近い。正三角形配列が上で記述した行列式の配列とは違い、例えば、毎辺が３つの光ファイバープラグコアを含む正三角形配列は、それが合わせて６つの光ファイバープラグコアを含み、３層の構造と見なすことができ、第１層が緊密に配列される３つの光ファイバープラグコアを含み、第２層が第１層に自然に形成した２つの凹所に堆積した２つの光ファイバープラグコアを含み、第３層が第２層に自然に形成したあの凹所に堆積した１つの光ファイバープラグコアを含み、製作する時に、自然堆積の方式によって高い精度を獲得でき、且つこの堆積の方式の集積度が最高で、同等な面積において最多の光ファイバープラグコアを集積できる。正六角形配列は正三角形配列と類似し、隣接する上下２層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。もちろん、需要に基づき、任意形状の配列を製作できる。円形配列、楕円形配列の堆積方式も上で記述した正三角形配列の堆積方式を採用することができ、全体の外形が円形または楕円形に近い。
【００１４】
更に、光ファイバーを組み立てやすいために、光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。
【００１５】
更に、ガラスによって封着・連接しやすく、融解した液体のガラスをより良く光ファイバープラグコアと固定連接、密封させるために、光ファイバープラグコアの１セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されている。１つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されている。もう１つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている。
【発明の効果】
【００１６】
１）従来の有機接着剤が密封材料として永久密封を達成できないのは主に有機材料の性能により決定されており、有機接着剤と金属、光ファイバープラグコアの間に物理的接着によって暫時的密封を形成するにすぎず、温度、水気、光照射などの外部環境の作用において、有機接着剤は時間の推移に伴って次第に老化し、界面の硬化をもたらすことにより、密封の失効または光ファイバー位置の相対的移動をもたらす。本発明は、融点の比較的に低いガラス材料を採用して光ファイバープラグコア配列及びそれと金属枠の間の固定連接と密封を完成し、ガラスが所定の温度において光ファイバープラグコア及び金属枠と界面の反応を発生したことにより、強固な物理的及び化学的結合層を形成し、且つガラスが不活性なものであるため、永久な固定と密封を達成できる。
【００１７】
２）本発明の光ファイバープラグ芯体は１０００個ものポートの組み合わせを実現でき、且つ体積が非常に小さく、精度が高く、外径０．５ｍｍの光ファイバープラグコアを採用して３２×３２の光ファイバープラグコア配列を製作すれば、その面積が１．６×１．６ｃｍ２で、１つの金属外枠を加えて、その寸法を４ｃｍ２以内にコントロールすることもでき、これほど小さい面積内に高精度で１０２４本の光ファイバーを組み立てることができる。密封後の毎１本の光ファイバープラグコア中心距離の間の精度が±０．００５ｍｍ以内にも達する。
【００１８】
３）外枠が金属材料を採用することは、溶接の方式によって光スイッチの金属密封ハウジングとの強固で且つ密封的な結合を実現しやすいことにより、密封チャンバを備える光スイッチを形成し、抜本的に光スイッチが長期的に信頼性の高い動作をする需要を保証する。
【００１９】
４）ガラスを利用して光ファイバープラグコア配列を密封することは、従来の接着剤による接合方式に取って代わり、光ファイバーの位置決めをより精確に且つ強固にし、高温高湿試験において接着剤老化の原因で光ファイバー位置が相対的移動を発生したことによる光路の故障を避けたため、光スイッチが悪い環境において動作する信頼性を確保する。
【００２０】
５）本発明を採用して光スイッチの信頼性の高いパッケージングの配列式光入力出力ポートとすれば、気楽にフロアパッケージング手段を実現できることにより、最良の光結合効果を獲得するように光スイッチに内蔵する各種の機能モジュールと部品の自由調整を実現するため、光スイッチの低損耗、低混信、高信頼性を実現する。フロアパッケージング手段を採用すれば、内部光路におけるＭＥＭＳ、レンズなどの部品は密封をしなくても（ＭＥＭＳは密封難度が大きくて、その密封のコストがデバイス全体の４０％以上を占める）自由に調整でき、光路結合が良く完成して初めて、本発明の光ファイバー配列体を固定し、最後にカバーを封じ、フロアパッケージングを完成する。部品を廃棄する状況がなく、且つ内部光路が自由に調整され、整列しやすいため、全体のパッケージングのコストはコントロールされる。しかし、従来技術のパッケージングのトータルコストが高い原因は、主にキャビネット密封を採用する時に、ＭＥＭＳとレンズが密封を実現しにくく、光路整列が非常に困難で、且つ一旦密封した後位置に偏差があることを検出したら、値段の非常に高いＭＥＭＳ部品を廃棄するということである。  
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図２】図２は外枠を含む、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図３】図３は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図４】図４は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図５】図５は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図６】図６は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図７】図７は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図８】図８は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図９】図９は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図１０】図１０は１つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図１１】図１１は１つの正方形配列の説明図である。
【図１２】図１２は１つの正六角形配列の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、付図を結び付けて本発明に対し詳細な記述を行う。
【００２３】
図１に示すように、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、１３×１３個の光ファイバープラグコア１を含み、光ファイバープラグコアが管状で、光ファイバープラグコアが径方向で緊密に正方形配列に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラス２によって封着・連接する。図２に示すように、光ファイバープラグ芯体の径方向外囲にさらに金属枠３が設けられることが可能で、固定連接と密封を実現するように金属枠３と隣接する光ファイバープラグコア１との間をガラス２によって封着・連接する。金属枠３の外部形状は長方形、円形、楕円形、または菱形など、ほとんど全ての幾何形状であることが可能である。金属枠の材質は例えＳＳ４４６合金のようなステンレススチールを選択使用することが可能である。
【００２４】
図３に示すように、光ファイバープラグコア１はプラグコア本体４及び軸方向内孔５を含み、その片端に光ファイバー導入孔６が設けられ、光ファイバー導入孔６が光ファイバープラグコアの軸方向内孔５と連接し、光ファイバー導入孔６は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔５の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。光ファイバープラグコア１の長さＬは５〜１０ｍｍが好ましく、光ファイバープラグコア１の外径ФＤは０．６ｍｍ以下で、例えば０．５ｍｍも可能である。光ファイバープラグコアの軸方向内孔の直径Фｄは通常０．１２５ｍｍまたは０．０８ｍｍで、その寸法が光ファイバーの直径と整合する必要がある。光ファイバープラグコア１の長さ、外径、内径などは異なる要求に基づき調整をすることが可能である。
【００２５】
図４に示すように、光ファイバープラグコア１の、光ファイバー導入孔６が設けられる前記片端の外表面は錐面７を成し、錐面７の外径が光ファイバープラグコア１の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面７には容易にガラスを融解することが可能である。
【００２６】
図５に示すように、光ファイバープラグコア１の片端に光ファイバー導入孔６が設けられ、他端の外表面が錐面８を成し、錐面８の外径が光ファイバープラグコア１の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面８には容易にガラスを融解することが可能である。
【００２７】
図６に示すように、光ファイバープラグコア１の、光ファイバー導入孔６が設けられるあの片端の外表面に環状ステップ９が設けられ、環状ステップ９の外径が光ファイバープラグコア１の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ９には容易にガラスを融解することが可能である。
【００２８】
図７に示すように、光ファイバープラグコア１の片端には光ファイバー導入孔６が設けられ、他端の外表面には環状ステップ１０が設けられ、環状ステップ１０の外径が光ファイバープラグコア１の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ１０には容易にガラスを融解することが可能である。
【００２９】
図８に示すように、光ファイバープラグコア１の外表面に環状溝１１が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝１１には容易にガラスを融解することが可能である。
【００３０】
図９に示すように、光ファイバープラグコア１の１セグメントの外表面にネジ溝１２が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝１２には容易にガラスを融解することが可能である。
【００３１】
図１０に示すように、光ファイバープラグコア１の１セグメントの外表面に千鳥状溝１３が開設され、固定連接と密封を実現するように千鳥状溝１３には容易にガラスを融解することが可能である。
【００３２】
図１１は４×４正方形配列の説明図で、緊密に配列されており、行列が整然と調整されている。
【００３３】
図１２は辺長が３である正六角形配列で、合わせて１９の光ファイバープラグコアを含む。その隣接する上下２層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。
【００３４】
光スイッチ気密性パッケージングに用いられる本発明の１３×１３のマルチコア光ファイバープラグ芯体の毎１の光ファイバープラグコアに１本の光ファイバーを固定密封すれば、１３×１３光ファイバー配列完成品が得られ、前記光ファイバープラグコアの材質がセラミクスで、その外径が０．５ｍｍで、軸方向内孔の孔径が０．１２５ｍｍで、長さが５ｍｍである。
【００３５】
本発明を運用して製作した１３×１３光ファイバー配列完成品の試験と性能は下記の表に示すようである。
【００３６】
0005433787.tif 000002
【図１】
0005433787.tif 000003
【図２】
0005433787.tif 000004
【図３】
0005433787.tif 000005
【図４】
0005433787.tif 000006
【図５】
0005433787.tif 000007
【図６】
0005433787.tif 000008
【図７】
0005433787.tif 000009
【図８】
0005433787.tif 000010
【図９】
0005433787.tif 000011
【図１０】
0005433787.tif 000012
【図１１】
0005433787.tif 000013
【図１２】
0005433787.tif 000014