(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
このベース上に形成された弾性部材と、
この弾性部材上に前記ベースに対して揺動可能な光学部品とを有する光スイッチにおいて、
前記弾性部材に設けられ、前記弾性部材と共に前記光学部品の移動に連動する第１の電極と、
前記第１の電極との間に空隙を有し、前記ベースに設けられた第２の電極と、
前記第１の電極及び第２の電極に接続され、前記第１の電極の移動に応じて電気的な接続状態が切り換わる電気回路とを更に設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記光学部品は、第１の位置と第２の位置との間を移動するものであり、前記第１の電極及び前記第２の電極は、電気スイッチを構成するものであって、
前記電気回路は、前記光学部品の前記第１の位置或いは前記第２の位置への移動状態に応じて、前記第１と第２の電極間が短絡或いは開放されることによって、電気的な接続状態が切り換わることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
ベースと、
このベース上に形成された弾性部材と、
この弾性部材上に前記ベースに対して揺動可能な光学部品とを有する光スイッチにおいて、
前記光学部品の揺動に連動して、電気的な短絡或いは開放の状態を呈する電気スイッチと、この電気スイッチの状態に応じて、電気的な接続状態が切り換わる電気回路とを更に設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
前記電気回路は前記電気スイッチに並列接続される電気抵抗を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記光学部品の揺動は、上下動であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記光学部品がミラーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光スイッチを複数有し、
当該複数の光スイッチの切り換えにより、複数の光信号の伝送経路を切り換える交換機において、
前記複数の光スイッチにおける各々の切り換え状態を、前記複数の光スイッチが各々に有する電気回路の電気的な接続状態に基づいて、電気的に監視可能であるようにしたことを特徴とする交換機。
【請求項８】
前記各々の電気回路は、並列又は直列に互いに接続されて、交換機における電気回路を構成するとともに、
当該複数の光スイッチの状態に応じて、光信号の取り得る全ての伝送経路の切り換え状態毎に前記交換機における電気回路の抵抗値が異なる値となるように、光スイッチ個々に含まれる各電気回路の電気抵抗値を設定したことを特徴とする請求項７に記載の交換機。
【請求項９】
前記各々の電気回路は、前記各光スイッチ毎に異なる電気抵抗値を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の交換機。
【請求項１０】
前記電気回路は各々直列に接続されるとともに、前記電気抵抗値は等比級数の関係にあることを特徴とする請求項９に記載の交換機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の入力端子と複数の出力端子を有し、光学部品の移動により機械的に光信号の伝送経路を切り換える光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムは、情報を遠隔地まで運ぶための伝送経路と、目的地への伝送経路を選んで伝送経路をつなぎ換えるための交換機から構成されている。伝送容量増大に対応するためには信号処理の高速化が必要であり、交換機に関して言えば、従来のように光信号を電気信号に一旦変換してから伝送経路を切り換えるのではなく、光信号のまま伝送経路を切り換えるための光スイッチが必要となる。しかも従来のように、入力端子数が１、出力端子数が２といった小規模のものではなく、入力端子数、出力端子数ともに８乃至１０２４といったような、大規模の光スイッチが切望されており、近年、この種の光スイッチとしてミラーや光導波路等の光学部品の移動によって、機械的に光信号の伝送経路を切り換える光スイッチが開発されている。この機械的に光信号の伝送経路を切り換える光スイッチは、動作速度がｍｓオーダと低速であり、また大規模化には適さないという欠点があるものの、低損失、低反射、低クロストークなどの優れた光学特性が得やすく、かつ光学特性が波長や偏波の変動で劣化しにくいことから実用性に優れている。
【０００３】
以下、光信号の伝送経路を切り換えるための光学部品がミラーで、入力端子数が２、出力端子数が２の場合の従来の光スイッチについて説明する。図５は従来の光スイッチの上面図であり、図６は従来の光スイッチの伝送経路を切り換えた例を示す上面図であり、図７（ａ）〜図７（ｄ）は図６のミラーａ〜ミラーｄ部分の断面図である。図において、１は光信号ａ、２は光信号ｂ、３は上記光信号ａ１を伝送するための光ファイバａ、４は光ファイバｂ、５は伝送経路を切り換えられた光信号を伝送するための光ファイバｃ、６は光ファイバｄ、７は上記光ファイバａ３からの光信号ａ１を集光するためのレンズａ、８はレンズｂ、９は上記光ファイバｃ５に光信号を集光するためのレンズｃ，１０はレンズｄ、１１は上記光ファイバａ３側に反射面を持つミラーａ、１２はミラーｂ、１３はミラーｃ、１４はミラーｄ、１５は上記ミラーａ１１を可動な状態で保持する弾性部材ａ、１６は弾性部材ｂ、１７は弾性部材ｃ、１８は弾性部材ｄ、１９は上記弾性部材ａ１５を保持するベースａ、２０はベースｂ、２１はベースｃ、２２はベースｄ、１ａは上記レンズａ７により集光された光信号ａ、２ａは上記レンズｂ８により集光された光信号ｂである。各弾性部材１５〜１９、各ベース１９〜２２は、例えばシリコン材へのエッチング処理などのマイクロマシン技術によってその形状が形成される。
【０００４】
次に光信号ａ１が光ファイバｄ６に出力され、光信号ｂ２が光ファイバｃ５に出力される場合を例に動作原理について説明する。光ファイバａ３を介して伝送されてきた光信号ａ１はレンズａ７を介して略平行光に集光され、光ファイバａ３と光ファイバｄ６に対して適切な角度をもったミラーｂ１２により反射されてレンズｄ１０を介して光ファイバｄ６に集光される。また、光ファイバｂ４を介して伝送されてきた光信号ｂ２はレンズｂ８を介して略平行光に集光され、光ファイバｂ４と光ファイバｃ５に対して適切な角度をもったミラーｃ１３により反射されてレンズｃ９を介して光ファイバｃ５に集光される。このときミラーａ１１は集光された光信号ａ１ａを遮断しないよう、光信号ａ１ａの通過する領域を含まない位置にある必要がある。この待避の方法としては、弾性部材ａ１５により保持されたミラーａ１１を磁力や静電力によりベースａ１９に引き付ける方法が用いられている。例えば静電力を用いた方法の場合、弾性部材ａ１５とベースａ１９にそれぞれ図示しない電極を設け、両電極に逆極性の電圧を与えることによってミラーａ１１とベースａ１９を引き付ける（ミラーを下げる）方向に駆動する。また、両電極に同極性の電圧を与える、あるいは電位を０にすることによって、ベースａ１９に対してミラーａ１１を引き離す（ミラーを持ち上げる）方向に駆動する。これは、ミラーｄ１４についても同様である。また、このときミラーｂ１２は集光された光信号ａ１ａをすべて反射するよう、光信号ａ１ａの通過する領域を含む位置にある必要がある。また、このときミラーｃ１３は集光された光信号ｂ１ｂをすべて反射するよう、光信号ｂ１ｂの通過する領域を含む位置にある必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の光スイッチにおいては、例えば光通信システムの伝送経路上でのファイバ断による障害やネットワークの障害などに対する復旧のために、システムの運用途中で不定期に伝送経路を切り換える必要があり、伝送経路の切り換え状態を監視する以上、常に光スイッチの入出力関係を把握することが要望されている。
しかし、従来の光スイッチは以上のように構成されているため、例えばモニタ用の光ファイバを光スイッチの出力端子に接続して各光ファイバからの信号を分岐させ、例えば図６において、光ファイバｃ５および光ファイバｄ６から出力される光信号の状態を、それぞれモニタして検出する方法以外に、ミラーａ１１〜ミラーｄ１４がそれぞれどのような位置にあるのか、即ち光信号ａ１または光信号ｂ２の伝送経路がどのように切り換わっているのかを検出することができず、例えば電気信号を検出してスイッチの切り換え状態を判断するような簡潔な方法がないという問題点があった。加えて、光スイッチの入出力が多数である場合は、各光ファイバにそれぞれモニタ用の光ファイバを接続させることによって光スイッチが複雑化し、低価格を妨げる要因ともなっていた。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、光スイッチに電気スイッチとしての機能を付与することで、光スイッチの外部から個々の伝送経路毎の切換状態を電気的に監視できる光スイッチを得ることを目的とする。
【０００７】
また、入力端子数、出力端子数ともに８乃至１０２４といったような、大規模の光スイッチの場合でも同等の機能を有する光スイッチを得ることを目的とする。
【０００８】
また、取り得るすべての伝送経路の切換状態をより簡単に検出することができる光スイッチを得ることを目的とする。
【０００９】
また、これによって、光スイッチの外部から個々の伝送経路毎の切換状態を高い精度で電気的に監視することができる光スイッチを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光スイッチは、ベースと、このベース上に形成された弾性部材と、この弾性部材上に前記ベースに対して揺動可能な光学部品とを有するものであって、弾性部材に設けられ、弾性部材と共に光学部品の移動に連動する第１の電極と、第１の電極との間に空隙を有し、ベースに設けられた第２の電極と、第１の電極及び第２の電極に接続され、第１の電極の移動に応じて電気的な接続状態が切り換わる電気回路とを更に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明に係る光スイッチは、ベースと、このベース上に形成された弾性部材と、この弾性部材上に前記ベースに対して揺動可能な光学部品とを有するものであって、光学部品の揺動に連動して、電気的な短絡或いは開放の状態を呈する電気スイッチと、この電気スイッチの状態に応じて、電気的な接続状態が切り換わる電気回路とを更に設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る交換機は、上記光スイッチを複数有し、当該複数の光スイッチの切り換えにより、複数の光信号の伝送経路を切り換えるものであって、複数の光スイッチにおける各々の切り換え状態を、複数の光スイッチが各々に有する電気回路の電気的な接続状態に基づいて、電気的に監視可能であるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、光信号の伝送経路を切り換えるための光学部品がミラーであって、入力端子数が２、出力端子数が２の場合のこの発明の実施の形態１を示す光スイッチについて説明する。図１はこの発明の実施の形態１を示す光スイッチの上面図であり、図２はこの発明の実施の形態１を示す光スイッチの伝送経路を切り換えた例を示す上面図であり、図３（ａ）〜図３（ｄ）は図２のミラーａ〜ミラーｄ部分の断面図である。図において、１〜２２は従来の光スイッチと同様の構成になっており、２３は弾性部材ａ１５の表面にめっきにより構成した上側電極ａ、２４はベースａ１９の表面に例えば金めっき等のめっきにより構成した下側電極ａ、２５は上記上側電極ａ２３と上記下側電極ａ２４が短絡した場合にこの短絡部分と並列になるよう構成された電気抵抗ａである。なお、２６〜３４も同様の構成である。ここで、電気抵抗ａ２５〜電気抵抗ｄ３４は互いに異なる電気抵抗値を有する。弾性部材ａ１５およびベースａ１９は、ミラーａ１１をベースａ１９に対して上下に駆動するために、従来と同様それぞれ図示しない電極を設けている。この各電極は、上記上側電極ａ２３と下側電極ａ２４から絶縁された状態で、弾性部材ａ１５およびベースａ１９に各々設けられている。
【００１６】
次に光信号ａ１が光ファイバｄ６に出力され、光信号ｂ２が光ファイバｃ５に出力される場合を例に動作原理について説明する。光信号の伝送経路を切り換えるための動作原理は従来の光スイッチと同様であるが、このときミラーａ１１が下方向に移動して上側電極ａ２３と下側電極ａ２４が短絡することにより、この回路の電気抵抗値は零となる。これにより、このときミラーａ１１は集光された光信号ａ１ａを遮断しないようこの領域を含まない位置にあることが電気的に検出可能である。これはミラーｄ１４についても同様である。また、ミラーｂ１２が上方向に移動して上側電極ｂ２６と下側電極ｂ２７が離れることにより、この回路の電気抵抗値は電気抵抗ｂ２８の電気抵抗値となる。これにより、このときミラーｂ１２は集光された光信号ａ１ａをすべて反射するようこの領域を含む位置にあることが電気的に検出可能である。また上側電極ｃ２９と下側電極ｃ３０が離れることにより、この回路の電気抵抗値は電気抵抗ｃ３１の電気抵抗値となる。これにより、このときミラーｃ１３は集光された光信号ｂ１ｂをすべて反射するようこの領域を含む位置にあることが電気的に検出可能である。
【００１７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ミラーａ１１〜ミラーｄ１４の位置をそれぞれ検出する場合について説明したが、例えば図４に示すようにそれぞれの電気回路が直列になるように構成し、かつ電気抵抗ａ２５の電気抵抗値を１Ω、電気抵抗ｂ２８の電気抵抗値を２Ω、電気抵抗ｃ３１の電気抵抗値を４Ω、電気抵抗ｄ３４の電気抵抗値を８Ωというように、電気抵抗値が等比級数を成すように構成することで、１つの電気抵抗値を検出することにより、取り得るすべての伝送経路の切換状態を検出することができる。例えば光信号ａ１が光ファイバｄ６に出力され、光信号ｂ２が光ファイバｃ５に出力される場合には回路全体の電気抵抗値は電気抵抗ｂ２８の電気抵抗値２Ωと電気抵抗ｃ３１の電気抵抗値４Ωの和である６Ωとなるが、これ以外の伝送経路の切換状態では６Ωになることはない。
【００１８】
実施の形態３．
上記実施の形態１または２では、入力端子数が２、出力端子数が２の場合について説明したが、例えば入力端子がＮ（Ｎ≧３）、または出力端子がＭ（Ｍ≧３）の場合においても同様の効果が期待できる。
【００１９】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、光信号の伝送経路を切り換えるための光学部品がミラーの場合について説明したが、例えば光信号の伝送経路を切り換えるための光学部品が光ファイバの場合においても、スイッチ数は少ないものの同等の効果が期待できる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、光スイッチに電気スイッチとしての機能を付与することで光スイッチの外部から個々の伝送経路毎の切換状態を電気的に監視することができる効果がある。
【００２１】
また、光学部品に接合され光学部品に連動して動く導電性部材の接触の有無をもって光学部品の位置を検出することにより精度の高い検出ができる効果がある。
【００２２】
また、他の発明によれば、個々の伝送経路毎の切換状態を異なる電気信号として検出することができるため、入力端子数、出力端子数ともに８乃至１０２４といったような、大規模の光スイッチの場合でも同等の機能を有する。
【００２３】
また、更に他の発明によれば、電気回路を最適化することにより、取り得るすべての伝送経路の切換状態を１つの電気抵抗値として検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による光スイッチの上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による光スイッチの伝送経路を切り換えた例を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による光スイッチのミラーａ〜ミラーｄ部分の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による光スイッチの電気回路図である。
【図５】従来の光スイッチの上面図である。
【図６】従来の光スイッチの伝送経路を切り換えた例を示す上面図である。
【図７】従来の光スイッチ１のミラーａ〜ミラーｄ部分の断面図である。
【符号の説明】
１  光信号ａ、１ａ  集光された光信号ａ、２  光信号ｂ、２ａ  集光された光信号ｂ、３  光ファイバａ、４  光ファイバｂ、５  光ファイバｃ、６  光ファイバｄ、７  レンズａ、８  レンズｂ、９  レンズｃ、１０  レンズｄ、１１ミラーａ、１２  ミラーｂ、１３  ミラーｃ、１４  ミラーｄ、１５  弾性部材ａ、１６  弾性部材ｂ、１７  弾性部材ｃ、１８  弾性部材ｄ、１９  ベースａ、２０  ベースｂ、２１  ベースｃ、２２  ベースｄ、２３  上側電極ａ、２４  下側電極ａ、２５  電気抵抗ａ、２６  上側電極ｂ、２７  下側電極ｂ、２８  電気抵抗ｂ、２９  上側電極ｃ、３０  下側電極ｃ、３１  電気抵抗ｃ、３２  上側電極ｄ、３３  下側電極ｄ、３４  電気抵抗ｄ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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