(57)【要約】本発明は、プラグイン状の電気的コネクタ（１１２、２２０）によるやり方で光シャーシ（２０）に挿入される光モジュール（１００）を含む。各光モジュール（１００）は、フレーム部材（１０２）に固定されるコリメータパネル（１０４）及びビームステアリングパネル（１０６）を含むモジュール状光交換装置（１０）である。前記フレーム部材（１０２）は、該ビームステアリングパネル（１０６）に対して固定された光アライメントで該コリメータパネル（１０４）を位置決めするように構成される。モジュール状光交換装置（１０）はアップグレード可能である。モジュール状光交換の装置（１０）は、利用者が交換装置モジュールを単純に追加することでその交換装置の容量を拡張することを可能とする。また、モジュール状光交換の装置（１０）は、サービス中断の原因をなすこと無く交換可能且つ補修可能なモジュール形態をなす。
2004523800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール状光交換装置であって、
光シャーシと、前記光シャーシに取り外し自在に接続される少なくとも１つの光モジュールと、を含み、
前記少なくとも１つの光モジュールは、フレーム部材に固定されるコリメータパネル及びビームステアリングパネルを含み、前記フレーム部材は、前記ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントに前記コリメータパネルを位置決めして構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、前記光シャーシは、少なくとも１つの光モジュールを収容する少なくとも１つの光シャーシコネクタを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、前記少なくとも１つの光モジュールは、前記少なくとも１つの光シャーシコネクタに適合する少なくとも１つのモジュールコネクタを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置であって、前記少なくとも１つの光モジュールは、前記少なくとも１つの光シャーシコネクタを介して電気的制御信号を受信することを特徴とするする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、前記光シャーシは、第１翼部、中心部位及び第２翼部を有する折り返しＺ形状の構成に形成されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、少なくとも１つの入力光モジュールが前記第１翼部に配置され、反射エレメントが前記中心部位に配置され、少なくとも１つの出力光モジュールが前記第２翼部に配置されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置であって、前記光シャーシは実質的に円筒形であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置であって、前記円筒形は、第１べース及び第２ベースを有する中心円筒形コア部位と、前記第１ベースに配置される反射器と、前記中心円筒形コア部位の周りに配置されるリング部位と、を含み、
前記リング部位は、前記第１ベースの周り配置される第１環部と、前記第２ベースの周り配置される第２環部と、前記第１環部及び第２環部との間に配置される側部位とを含み、前記リング部位は、前記少なくとも１つの光モジュールをこれらの中に配置されて有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置であって、前記リング部位は、実質的に柱体形状で配置された複数のセグメントを含み、各々の柱体形状のセグメントは、光モジュールを収容することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置であって、前記コリメータパネルは前記第１環部の上に配置され、前記ビームステアリングパネルは前記第２環部の上に配置され、前記第１環部及び第２環部との間に配置された側部位を光信号が伝播することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光交換に関し、特に、モジュール状光交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数１０年にわたってファイバ光技術が電気通信工業を形成して来た。１０年前にはネットワーク設計は、通信リンクの両端に比較的低速度の送受信機を含んでいた。光信号は電気信号に変換されることで交換（switch）されていた。該電気信号は、電子的な交換機を用いて交換され、再び光信号に交換されていた。電子交換装置の帯域幅は、ギガヘルツの範囲にある。他方、単一モードファイバの帯域幅は、テラヘルツの範囲にある。帯域幅の要請が増大するにつれて、ネットワーク設計者は、１５５０ｎｍ領域における帯域幅を開拓する道を模索してきた。かように、光透過交換をなす装置の開発が始まった。
【０００３】
１つのアプローチにおいて、光技術の設計者は、平面状の光回路技術を用いることを考えて空間分割光交換機を作り出した。他のアプローチにおいては、設計者は、平面状の導波路アレイに可動ＭＥＷＳミラーを用いることを考えて光交換機を作り出した。残念ながら、かかるアプローチを用いては大規模なＮ×Ｎ光交換機を作り出すことは困難である。
【０００４】
考えられている他のアプローチにおいて、三次元光断面接続（３Ｄ ＯＸＣ）と呼ばれる自由空間平面対平面の光相互接続を設計者は研究している。３Ｄ ＯＸＣは、大型スケールＮ×Ｎ（例えば、４０００ポート×４０００ポート）の交換機を現実とする潜在的能力を持っている。しかし、大型スケールＮ×Ｎの交換装置には幾つかの欠点がある。そのＮ×Ｎの装置の能力を超える要請があれば、全体の装置をより大型の装置に交換しなければならない。従って、大規模な交換コストと、サービス中断とが発生する。ネットワーク管理者は、装置の１部分が損傷した場合と同様の問題に直面する。全体の装置が置き換えなければならない。
【０００５】
結局、設計者は、Ｎ×Ｎの大型スケールの装置を製造する上での困難を有している。コリメータアレイとビームステアリングアレイとの間のアライメントが当該装置の寿命と該装置が置かれる動作条件とにわたって確定されなければならない。求められるのは必要に応じて交換能力を単純に追加することにより拡張可能なモジュール状の光Ｎ×Ｎ交換装置である。更に、求められるのはサービス中の中断を引き起こすこと無く換装及び補修が可能なモジュール状の光Ｎ×Ｎ交換装置である。総体のアレイよりも有意に小さい単位のアレイサイズを有するモジュールがより容易に製造可能な点においてもより小さい装置が利点を有する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決する。本発明は、拡張を可能とするモジュール状の光Ｎ×Ｎ交換装置を提供する。本発明は、利用者が他の交換装置モジュールを単純に追加することによりその交換装置の容量を拡張することを可能とする。本発明は、また、サービス上の中断を生むことなしに交換又は補修をなし得るモジュール状の光Ｎ×Ｎ交換装置を形態をとる。光モジュールは、大スケールの装置よりもより容易に製造されるより小さい装置を含むことからより利点的である。
【０００７】
本発明の１つの特徴は、光シャーシを含むモジュール状光交換装置にある。少なくとも１つの光モジュールが光シャーシに取り外し自在に接続される。少なくとも１つの光モジュールがフレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決するように構成される。
【０００８】
他の特徴として、本発明は光シャーシを含むモジュール状光交換装置を含む。反射エレメントが該光シャーシに取り付けられる。
【０００９】
少なくとも１つ光モジュールが該光シャーシに機械的に接続され且つミラーに光学的に接続される。該少なくとも１つの光モジュールは、フレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決するように構成される。
【００１０】
他の特徴として、本発明は光シャーシを含むモジュール状光交換装置を含む。少なくとも１対の光モジュールが該光シャーシに接続される。該１対の光モジュールのうちの第１光モジュールは、該１対の光モジュールのうちの第２光モジュールに光学的に接続される。各光モジュールは、フレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決めするように構成される。
【００１１】
他の特徴としては、本発明は、シャーシコネクタを有する光シャーシを含むモジュール状光交換装置を含む。少なくとも１つの光モジュールは、該シャーシコネクタに係合する光モジュールコネクタを有することで、該少なくとも１つの光モジュールは該光シャーシに取り外し自在に接続される。該少なくとも１つの光モジュールは、フレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決するように構成される。
【００１２】
他の特徴として、本発明は、少なくとも１つの第１シャーシコネクタ及び少なくとも１つの第２シャーシコネクタに有する光シャーシを含む。反射エレメントが該光シャーシに取り付けられる。少なくとも１対の光モジュールが、第１光モジュール及び第２光モジュールを含み、該第１光モジュールは該少なくとも１つの第１シャーシコネクタに係合する第１光モジュールコネクタに有し、該第２光モジュールは該少なくとも１つの第２シャーシコネクタに係合する第２光モジュールコネクタに有することで、該第１光モジュールは該第２光モジュールに該反射エレメントを介して光学的に接続される。各光モジュールは、フレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決めするように構成される。
【００１３】
他の特徴として、本発明は、光交換装置において用いるための光モジュールを含む。該光モジュールは、フレーム部材と、該フレーム部材に固定されたコリメータパネルと、フレーム部材に固定されたビームステアリングパネルとを含む。該コリメータパネルは、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントにある。
【００１４】
他の特徴において、本発明は、光交換装置に光信号を方向付ける方法を含む。該光交換装置は光シャーシを含む。該方法は、該光シャーシに取り外し自在に接続される少なくとも１つの光モジュールを提供するステップを含む。該少なくとも１つの光モジュールは、フレーム部材に各々固定されたコリメータエレメントビームステアリングエレメントとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングエレメントに対して固定された光アライメントで該コリメータエレメントを位置決めするように構成される。該光信号は、該コリメータエレメントを介して該光モジュール中に入力されることで、該光信号は、該フレームにより提供される固定された光アライメントの効力により該ビームステアリングエレメント上に自動的に方向付けされる。
【００１５】
他の特徴において、本発明は、光交換装置に光信号を方向付ける方法を含む。該光交換装置は、光シャーシと該光シャーシ上に設置される反射エレメントとを含む。該方法は、該光シャーシに取り外し自在に接続される少なくとも一対の光モジュールを提供するステップを含む。該１対の光モジュールのうちの第１光モジュールは、反射エレメントを介して該１対の光モジュールのうちの第２光モジュールに光学的に接続される。該第１光モジュールは、第１フレーム部材に固定される第１コリメータエレメント及び第１ビームステアリングエレメントを含む。該第１フレーム部材は、該第１ビームステアリングエレメントに対して固定された光アライメントで該コリメータエレメントを位置決めするように構成される。該第２光モジュールは、第２フレーム部材に固定される第２コリメータエレメント及び第２ビームステアリングエレメントを含む。該第２フレーム部材は、該第２ビームステアリングエレメントに対して固定された光アライメントで該コリメータエレメントを位置決めするように構成される。該光信号は、該第１コリメータエレメントを介して該第１光モジュール中に入力されることで、該光信号は、該第１フレームにより提供される固定された光アライメントの効力により該第１ビームステアリングエレメント上に自動的に方向付けされる。該光信号は該反射エレメントを介して第１ビームステアリングエレメントから第２ビームステアリングエレメントにステアリングされることで、該光信号は、該第２フレームにより提供される固定された光アライメントの効力により該第２コリメータエレメント中に自動的に方向付けされる。
【００１６】
他の特徴として、本発明は、信号トラヒックを方向付けるのに用いられる光交換装置を維持する方法を含む。該信号トラヒックは、入力ファイバから出力ファイバに方向付けされる光信号を含む。該方法は、複数のプラグインスロットを有するを光シャーシを提供することを含む。該プラグインスロットは、少なくとも１つの補修用スロットを含む。複数の第１光モジュール群が該光シャーシのプラグインスロットに挿入される。該少なくとも１つの補修用スロットは使用されない。各光モジュールは、フレーム部材に各々固定されたコリメータエレメント及びビームステアリングエレメントを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングエレメントに対して固定された光アライメントにおいて該コリメータエレメントに方向付けられるように構成される。保守条件が認識される。少なくとも１つの第２光モジュールが該保守条件に応じて該少なくとも１つの補修用のスロットに挿入されることで、該信号トラヒックは中断されない。
【００１７】
本発明の付加的な特徴及び利点は、引き続く詳細な説明において述べられると共に当該記載から或いは添付の図面のみならず引き続く詳細な説明、請求項の記載を含んで記載される如き本発明を実施することにより部分的には当業者により容易に明らかとなる。
【００１８】
前述の概要延び引き続く詳細な説明の両方は本発明を単に例示ものであり、請求される如き本発明の性質及び性格の理解を与えるために、その全体像又は骨格を提供することが意図される。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれるものであり、本開示に組み入れられて本明細書の一部を構成する。該図面は、本発明の１つ以上の実施例を示し、本説明と共に本発明の原理と動作の解説を供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の例示の実施例、即ちその例が添付の図面に示されている実施例についての参照が詳細になされる。本図面を通して可能な限り同じ参照符号は同じ又は同様の部分について用いられる。本発明のモジュール状光交換装置の例示の実施例が図１に示され、全般を通して参照符号１０が割り当てられる。
【００２０】
かかる発明によれば、光シャーシを含むモジュール状光交換装置は光シャーシを含む。少なくとも１つの光モジュールが光シャーシに取り外し自在に接続される。該少なくとも１つの光モジュールは、フレーム部材に固定されたコリメータパネルとビームステアリングパネルとを含む。該フレーム部材は、該ビームステアリングパネルに対して固定された光アライメントで該コリメータパネルを位置決めするように構成される。本発明は、利用者が他の交換装置モジュールを単純に追加することによりその交換装置の容量を拡張することを可能とする。本発明は、また、サービス上の中断を生むことなしに交換又は補修をなし得るモジュール状の光Ｎ×Ｎ交換装置を形態をとる。光モジュールは、大スケールの装置よりもより容易に製造されるより小さいを装置を含むことからより利点的である。
【００２１】
ここで実施され且つ図１に示されるように、本発明の第１実施例による折り返しＺ状のモジュール状光交換装置１０が説明される。装置１０は光シャーシ２０を含む。光シャーシ２０は、サービス中の光モジュール１００のためのプラグインスロット２２を含む。図１に示されるように、拡張光モジュール５０が空きスロット２４に挿入されていて、光モジュール６０が空きスロット２６に挿入されていることで交換装置１０の容量を拡張する。反射器３０は、全てのサービス中の光モジュール５０、６０及び１００について固定されたアライメントで光シャーシ２０に接続される。光モジュール５０、６０及び１００は、オスの電気コネクタ１１２を含み、これはスロット２２、２４及び２６に配置されたメスの電気コネクタ２２０に係合する。メスの電気コネクタ２２０は制御バス４２に接続される。制御バス４２は制御システム４０に接続される。制御システム４０は、交換装置１０中の各ピクセルに個別の制御信号を供給するように構成される。
【００２２】
本発明の制御システム４０に対して交換装置１０の容量に依存した改変又は変様がなされ得ることは当業者にとって明らかである。例えば、制御システム４０は、３２ビットマイクロプロセッサー、ＲＩＳＣプロセッサー又はアプリケーション仕様の集積チップ（ＡＳＩＣ）を含んでも良い。ＡＳＩＣとはプログラマブル・ロジック・アレイ（ＰＬＡ）装置を用いて或いはフィールド・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）装置を用いて実装されても良い。他の実施例において、制御システム４０はネットワークに配置された計算機資源を用いて実装される。
【００２３】
ここで実施され図２に示されるように、交換装置１０に用いられる光モジュール１００の詳細図が開示される。光モジュール１００はフレーム部材１０２を含み、これはその間にコリメータパネル１０４及びビームステアリングパネル１０６を収容する。図２に示される実施例において、コリメータパネル１０４は、３２４個のファイバ（９ロー×３６ファイバ）を３２４個のコリメータレンズで終端する。従って、ビームステアリングパネル１０６は、各ファイバコリメータに対応する３２４個のステアリング可能なピクセルを含む。フレーム１０２は、１つのピクセルに各ファイバコリメータを配置するように構成される。機械的フレーム１０２は、各ピクセルとその対応するコリメータ間のアライメントが固定され、時間経過及び動作条件にわたって漂動しないことを保証する。これは、臨界的なアライメントであり、交換装置１０の適正な動作のために維持されなければならない。
【００２４】
ここで実施され図３に示される実施例のように、本発明に従って用いられるジンバル状のアセンブリ１０８の詳細図が開示される。アセンブリ１０８は反射ピクセルエレメント１０８０を含む。ピクセル１０８０は、梁部１０８５及び梁部１０８６を介してフレーム部材１０８２に接続される。梁部１０８５及び梁部１０８６は、ピクセルエレメント１０８６がそのＹ軸回り回転可能なようにする。梁部１０８３及び梁部１０８４は、フレーム部材１０８２がＸ軸回りに回転可能なようにする。従って、ピクセルエレメントが自由度２でステアリング可能である。図３に示されるように、ピクセルアセンブリ１０８は堀部１１００に跨がって吊るされる。静電アクチュエータ・アセンブリ（図示せず）がピクセルアセンブリ１０８の下で堀部１１００に配置される。該静電アクチュエータ・アセンブリは、制御バス４２及びコネクタ２２０／１１２を介して制御システム４０に接続される。該アクチュエータ・アセンブリは、各梁部（１０８３、１０８４、１０８５及び１０８６）の下に配置される電極を含む。梁部１０８３及び１０８４回りの回転を生むために、梁部１０８５及び１０８６の下の電極は作動電圧を印加することで作動される。梁部１０８５及び１０８６回りの回転を生むために、梁部１０８３及び１０８４の下の電極は作動電圧を印加するで作動される。それらが回転された時に梁部は捻られて印加される静電気力に対して平衡力を供給するスプリングとなる。該梁部は、また、該印加力が低められた時には回復力を供給する。
【００２５】
ここで実施され図４に示されるように、ピクセルエレメント１００が詳細図が開示される。ピクセルエレメント１０８０は、基板１０９２上に配置された反射面１０９２を含む。本発明のピクセルエレメント１０８０に対して入射光信号のビームサイズに依存して改変又は変様がなされ得ることは当業者にとって明らかである。例えば、ピクセルエレメント１０８０の側部の大きさは、２００μｍ乃至１ｍｍの範囲にあれば良い。ピクセルエレメントの幅は通常１０μｍ以下であり典型的には約５μｍである。これは、当業者によってはＭＥＭＳマイクロマシニングの如き幾つかのフォトリソグラフ技術を用いて形成し得ることが認められるところである。１つ実施例において、基板１０９０がシリコン材料を用いて形成される。反射膜１０９２が基板上に金の層を堆積せしめることで形成される。
【００２６】
ここで開示され図５に示されるように、本発明の第１実施例による全て充填されたモジュール状光交換装置の図が開示される。図５に示される例おいて、光モジュール１００は入力光モジュールとして機能し、光モジュール１００’は出力光モジュールとして動作する。勿論、制御システム４０は、入力コリメータ及び出力コリメータの両方を有する光モジュール１００を収容することができる。これは該制御システムのソフトウェアを再構成するだけのものと当業者によっては認識するところである。図５に示される交換装置１０は，１２９６ポートの交換装置（３２４×４）で示されている。
【００２７】
図６及び図７は、図１及び図５に示される折り返しＺ形モジュール状光交換装置の変形例である。図６に示される例において、交換装置１０は補修スロット２４を含む。この例において、光モジュール１１０は保守作業を被る。保守作業は不具合モジュール１００のせいで必要とされるはずで、予定保守イベントにより必要ともされるはずである。図７において示されるように、モジュール１１０において発生又は終端するトラヒックは、保守動作に応じて制御システム４０により再度経路設定される。引き続いて、新しい光モジュール１１２が補修スロット２４に挿入される。制御システムは光モジュール１１２を用いて、交換装置１０内においてトラヒックを伝播せしめる。
【００２８】
ここで開示され図８に示されるように、本発明の第２実施例による円筒形モジュール状光交換装置１０の図が開示される。円筒形交換装置１０は光シャーシ２２０を含む。シャーシ２２０は、中央円筒形コア２２２を含む。コア２２２は、コア２２２のベース２３０上に配置された反射器３０を含む。標準的には、反射器３０は、何らかの入力と何らかの出力ポートとの間の接続を実現する凸ミラーである。シャーシ２２０は、コア部位２２２の周りに配置されたリング部位２２４を含む。リング部位２２４は、べース２３０を取り囲む環２２６を含む。交換装置１０内のコリメータ（２１２）が環２２６内に配置される。ビームステアリングピクセル（２０８）が環２２８内に配置される。この第２実施例において、光モジュール２００が柱体の様な形状をなす。円筒形の形状をなす装置１０の後部面エリアは弓形のフレーム部材２０２Ａにより形成される。弓形のフレーム部材２０２Ｂは、中央円筒形コア２２２と係合するように構成される。コリメータパネル２０４及びビームステアリングピクセルパネル２０６がフレーム部材２０２Ａとフレーム部材２０２Ｂとの間に配置される。円筒形状の利点は、これが何れかの光モジュール２００の前からの取り外しを、他のモジュール２００の何れかにおけるトラヒックを途絶することなく可能とすることである。
【００２９】
本発明の多様な改変及び変様が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは当業者にとって明らかである。従って、本発明は、かかる改変及び変様をそれらが添付の請求項の記載及びこれらに均等する範囲にあるならば包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例における折り返しＺ形状のモジュール状光交換装置を示している図である。
【図２】図１に示される光交換において用いられる光モジュールの詳細図である。
【図３】本発明による光モジュールに用いられるジンバル状のピクセルの詳細図である。
【図４】図３に示されるジンバル状のピクセルに用いられるピクセル・ミラーエレメントの詳細図である。
【図５】本発明の第１実施例における全て充填されたモジュール状光交換装置の図である。
【図６】補修スロットを備える折り返しＺ形状のモジュール状光交換装置を示している図である。
【図７】補修スロットを備える折り返しＺ形状のモジュール状光交換装置を示している図である。
【図８】本発明の第２実施例における円筒形状のモジュール状光交換装置を示している図である。
【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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【図８】
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【国際公開パンフレット】
2004523800.tif 000011
2004523800.tif 000012
2004523800.tif 000013
2004523800.tif 000014
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2004523800.tif 000019
2004523800.tif 000020
2004523800.tif 000021
2004523800.tif 000022
2004523800.tif 000023
2004523800.tif 000024
2004523800.tif 000025
2004523800.tif 000026
【国際調査報告】
2004523800.tif 000027