(57)【要約】別々の第１の可動素子に取り付けられた光学端部をそれぞれ有する第１の複数の第１の光ファイバと、別々の第２の可動素子に取り付けられた光学端部をそれぞれ有する第２の複数の第２の光ファイバと、互いに隣接し対面するいずれかの第１のファイバの光学端部といずれかの第２のファイバの光学端部とを整合するように、それぞれの第１の可動素子とそれぞれの第２の可動素子とを平行移動するように制御可能な少なくとも一つのモータと、を含む光学式クロスバースイッチ。
2004520733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
別々の第１の可動素子に取り付けられた光学端部をそ
れぞれ有する第１の複数の第１の光ファイバと、別々の第２の可動素子に取り付けられた光学端部をそれぞれ有する第２の複数の第２の光ファイバと、互いに隣接し対向するいずれかの第１のファイバの前記光学端部といずれかの第２のファイバの前記光学端部とを整合するように、それぞれの第１の可動素子とそれぞれの第２の可動素子とを平行移動するように制御可能な少なくとも一つのモータと、を含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは、前記第１のファイバの光学端部が前記第２のファイバの光学端部に隣接しないような位置から前記２つのファイバの前記光学端部が隣接する位置に、いずれかの第２のファイバの前記光学端部に関していずれかの第１のファイバの前記光学端部を動かすように制御可能である光学式クロスバースイッチ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光学式クロスバースイッチであって、第１のファイバの前記光学端部が第２のファイバの前記光学端部に隣接し対向して整合され、前記少なくとも一つのモータが少なくとも一つの前記光学端部を他の光学端部に向けて及び他の光学端部から離して平行移動するように制御可能である光学式クロスバースイッチ。
【請求項４】
請求項３記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは、前記光学端部が実質的に接触するように、整合された第１及び第２のファイバの少なくとも一つの光学端部を平行移動するように制御可能である光学式クロスバースイッチ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータを制御するコントローラを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項６】
請求項５記載の光学式クロスバースイッチであって、前記可動素子の位置に対応する座標を表す信号を生成し、前記信号をコントローラに送信する、それぞれの可動素子に対する位置センサを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項７】
請求項６記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラは、前記座標信号に応じて前記可動素子の位置を制御する光学式クロスバースイッチ。
【請求項８】
請求項７記載の光学式クロスバースイッチであって、メモリを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項９】
請求項８記載の光学式クロスバースイッチであって、第１及び第２のファイバのそれぞれの対に対して、前記メモリは、前記ファイバがそれぞれ接続された前記第１及び第２の可動素子に対する、前記第１及び第２のファイバが実質的に整合される可動素子に対する位置を定義する位置座標を格納する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１０】
請求項９記載の光学式クロスバースイッチであって、特定の第１のファイバを特定の第２のファイバに整合するために、前記コントローラは、前記特定のファイバが、メモリに格納された、前記２つの特定のファイバが実質的に整合される座標に対応する位置に取り付けられた可動素子を位置合わせする光学式クロスバースイッチ。
【請求項１１】
請求項１０記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第１の光ファイバに結合され、前記ファイバにおける光の強度に対応する信号を前記コントローラに送信する光センサを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項１２】
請求項１１記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラは、前記光センサから受信した信号に対応して、前記第１のファイバが取り付けられた前記第１の可動素子の位置を制御する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１３】
請求項１２記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第２の光ファイバに結合され、前記ファイバにおける光の強度に対応する信号を前記コントローラに送信する光センサを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項１４】
請求項１３記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラは、前記光センサから受信した信号に対応して、前記第２のファイバが取り付けられた前記第２の可動素子の位置を制御する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラが特定の第１のファイバを特定の第２のファイバに整合するとき、前記コントローラが、少なくとも一つの特定のファイバに取り付けられた光センサからの信号に応じて少なくとも一つの特定のファイバの可動素子の動きを制御して、他のファイバにより集められる、一つのファイバから出射された光の部分を最大にするように、少なくとも一つの可動素子の位置を最適化する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１６】
請求項１５記載の光学式クロスバースイッチであって、前記特定のファイバの一つが取り付けられた可動素子に対する最適な位置の座標が、前記特定のファイバが整合される可動素子の格納された座標から所定量よりも大きい量で異なるならば、前記コントローラは、前記最適な位置の座標に対応する格納された座標を調整する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１７】
請求項１６記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラは、前記格納された座標を前記最適な位置の座標に置き換える光学式クロスバースイッチ。
【請求項１８】
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記コントローラが特定の第１のファイバを特定の第２のファイバで整合するとき、前記コントローラは、特定のファイバの少なくとも一つに取り付けられた光センサからの信号を用いて、考えられる最大よりも小さい、一つのファイバから出射された光の所望の部分が他のファイバにより集められるように、特定のファイバが取り付けられた少なくとも一つのの可動素子の位置を決定する光学式クロスバースイッチ。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第１の可動素子は、それに沿って第１の可動素子が動く第１のガイドレールの第１のアレイにおけるガイドレールに実装された光学式クロスバースイッチ。
【請求項２０】
請求項１９記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第２の可動素子は、それに沿って第１の可動素子が動く第２のガイドレールの第２のアレイにおけるガイドレールに実装された光学式クロスバースイッチ。
【請求項２１】
請求項２０記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１のガイドレールは直線状である光学式クロスバースイッチ。
【請求項２２】
請求項２１記載の光学式クロスバースイッチであって、ガイドレールの前記第１のアレイが平面状であり、前記第１のガイドレールが平行である光学式クロスバースイッチ。
【請求項２３】
請求項２２記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第２のガイドレールは直線状である光学式クロスバースイッチ。
【請求項２４】
請求項２３記載の光学式クロスバースイッチであって、ガイドレールの前記第２のアレイが平面状であり、前記第２のガイドレールが平行である光学式クロスバースイッチ。
【請求項２５】
請求項２２から請求項２４のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、ガイドレールの前記第１及び第２のアレイの平面は平行であり、前記第１及び第２のファイバの光学端部は前記第２及び第１のレールアレイとそれぞれ対向する光学式クロスバースイッチ。
【請求項２６】
請求項２５記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１及び第2のファイバは、光学端部を出た後にそれに沿って光信号が進む方向が実質的に平行であるように、それぞれの可動素子に取り付けられた光学式クロスバースイッチ。
【請求項２７】
請求項２６記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１のガイドレールは、前記第１のガイドレールアレイにおける各々のガイドレールの前記第２のガイドレールアレイの平面の法線方向の投影が前記第２のガイドレールアレイにおけるそれぞれのガイドレールを陰にするように、前記第２のガイドレールに関して角度を持つ光学式クロスバースイッチ。
【請求項２８】
請求項２１記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１のガイドレールアレイにおけるそれぞれのガイドレールは同じ筒状表面にあり、前記ガイドレールは前記筒状表面の回転軸に平行である光学式クロスバースイッチ。
【請求項２９】
請求項２８記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第２のガイドレールは、筒状表面の回転軸と一致する回転軸を有する環状である光学式クロスバースイッチ。
【請求項３０】
請求項２９記載の光学式クロスバースイッチであって、すべての環は同じサイズである光学式クロスバースイッチ。
【請求項３１】
請求項１９から請求項３０のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは、それぞれの可動素子に実装されたモータを含み、前記モータは、前記ガイドレールに沿って前記可動素子を動かすために前記可動素子と前記ガイドレールとの間に力を与える光学式クロスバースイッチ。
【請求項３２】
請求項３１記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは圧電モータを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項３３】
請求項１から請求項１８のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第１の可動素子は、第１の表面に形成された溝に実装され、前記溝に沿って動くスライダを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項３４】
請求項３３記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの第２の可動素子は、第２の表面に形成された溝に実装され、前記溝に沿って動くスライダを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項３５】
請求項３４記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１及び第２の表面は平面状の平行な表面である光学式クロスバースイッチ。
【請求項３６】
請求項３５記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１及び第２の表面における前記溝が直線状である光学式クロスバースイッチ。
【請求項３７】
請求項３６記載の光学式クロスバースイッチであって、同じ表面における前記溝が平行であり、前記第１の表面における前記溝は、前記第１の表面における各々の溝の前記第２の表面の法線方向の投影が前記第２の表面におけるそれぞれの溝を陰にするように、前記第２の表面における前記溝に関して角度を持つ光学式クロスバースイッチ。
【請求項３８】
請求項３７記載の光学式クロスバースイッチであって、前記第１の表面における前記溝は、前記第２の表面における前記溝に対して直交である光学式クロスバースイッチ。
【請求項３９】
請求項３７又は請求項３８記載の光学式クロスバースイッチであって、それぞれの溝の近傍で平行に位置するリニアギヤを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項４０】
請求項３９記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは、それぞれのスライダに実装されており、前記モータがギヤを回すときに、前記スライダが前記溝に沿って動くように、前記リニアギヤに噛み合うギヤを有する光学式クロスバースイッチ。
【請求項４１】
請求項３３又は請求項３４記載の光学式クロスバースイッチであって、前記スライダは、長短エッジ及び２つの平面状の面を有する薄い矩形プレートを有する光学式クロスバースイッチ。
【請求項４２】
請求項４１記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータは、前記プレートの長エッジ表面に結合された圧電モータを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項４３】
先行する請求項のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記ファイバの前記光学端部はレンズ化される光学式クロスバースイッチ。
【請求項４４】
先行する請求項のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記ファイバの前記光学端部が互いに対向して整合される前記ファイバの前記光学端部の位置間に配置された、前記第１のファイバ及び前記第２のファイバを含むそれぞれのファイバ対用のレンズを含む光学式クロスバースイッチ。
【請求項４５】
先行する請求項のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータ並びに第１及び第２の可動素子が微細加工技術を用いて製造される光学式クロスバースイッチ。
【請求項４６】
それぞれ一つが別々の第１の微細加工可動素子に取り付けられた光学端部を有する第１の複数の第１のファイバと、それぞれ一つが別々の第２の微細加工可動素子に取り付けられた光学端部を有する第２の複数の第２のファイバと、いずれかの第１のファイバの光学端部と互いに隣接し対向するいずれかの第２のファイバの光学端部とを整合するように、それぞれの第１の可動素子とそれぞれの第２の可動素子とを平行移動するように制御可能である少なくとも一つの微細加工モータと、を有する光学式クロスバースイッチ。
【請求項４７】
請求項４５又は請求項４６記載の光学式クロスバースイッチであって、前記少なくとも一つのモータの最大寸法は３００ミクロン未満である光学式クロスバースイッチ。
【請求項４８】
請求項４５から請求項４７のいずれかに記載の光学式クロスバースイッチであって、それらの動き方向に垂直な前記第１及び第２の可動素子の最大寸法は３００ミクロン未満である光学式クロスバースイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクロスバースイッチに関し、特に光学式クロスバースイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
クロスバースイッチは、第１の複数の信号ポートのいずれか一つに第２の複数の信号ポートを接続する動作を行うスイッチである。一般に、第１及び第２の複数の信号ポートにおける信号ポートは二方向性であり、クロスバースイッチにおけるどのポートも信号を送受信するために使用され得る。クロスバースイッチは、第１又は第２の複数のポートにおけるそのポートのいずれか一つで受信した信号を、信号がそこから送信される第２又は第１の複数のポートの所望のポートにルーティングするルータとして動作する。
【０００３】
クロスバースイッチは、典型的に、例えば、ＬＡＮ及びＶＡＮのような通信ネットワークにおいて信号をルーティングするため、並びにパラレルデータ処理システムに含まれるプロセッサ間でデータ信号をルーティングするために使用される。入力ポートから適当な出力ポートにルーティングされる信号が光信号である多くの状況においては、ルーティングは光学式クロスバースイッチにより行われる。光学式クロスバースイッチは、２０００年９月現在、ＵＲＬ”www.ece.wpi.edu/~leblebic/switch/”で入手できる”Intelligent Crossbar Switch for Optical Telecommunications based on Micro-Mirror Array”と題する文献に記載されている。
【０００４】
Staceその他の米国特許第５,７９３,５２０号は、入力光ファイバアレイから出力光ファイバアレイに光画像を移送する光学式クロスバースイッチを記載している。そのスイッチは、入力ファイバから出力ファイバに光信号の切り替えを行うために、小型レンズアレイ及び空間光変調器を使用する。
【０００５】
H.Laorの米国特許第５,５２４,１５３号は、第１及び第２の光ファイバアレイを含むクロスバースイッチを記載している。第１のアレイにおけるいずれかのファイバは、それらが互いに対向して光学的に整合されるようにそれぞれのファイバの端部が向くようにしてファイバを曲げることにより、第２のアレイにおけるいずれかのファイバと光学的に整合され得る。その端部を所望の方向に向けるようなファイバの曲げは、２つの直交軸について端部近傍のファイバを曲げる２つの圧電ベンダにより行われる。２つのファイバのそれぞれは、ファイバのそれぞれの端部に関して既知の位置に配置された放射出射デバイス（radiation emitting device）により生成された光整合信号の強度に応じて光学的に整合される。
【発明の要旨】
【０００６】
本発明のいくつかの実施の形態の態様は、クロスバースイッチに結合された第１又は第２の複数の光ファイバにおけるいずれか一つの光ファイバを介してクロスバースイッチで光信号が受信される、改良された光学式クロスバースイッチを提供することに関する。その後、その信号はそれぞれ、第２又は第１の複数の光ファイバのいずれかの所望の一つにクロスバーによりルーティングされ、そのクロスバースイッチから所望の光ファイバを介して送信される。
【０００７】
本発明のいくつかの実施の形態の態様は、一つのファイバから他のファイバに光信号を移送するために「受信」及び「送信」光ファイバの少なくとも一つを平行移動することに関する。
【０００８】
第１及び第２の複数の光ファイバにおけるそれぞれの光ファイバは、クロスバースイッチに位置する光学端部（以下「スイッチ端部」と呼ぶ）で終端する。クロスバースイッチで受信された光信号は、それぞれのスイッチ端部が互いに対向して光学的に整合されるように受信及び送信ファイバの少なくとも一つを平行移動することにより、信号が受信されたファイバから、クロスバースイッチから信号が送信されるファイバに切り替えられる。その信号は、受信ファイバのスイッチ端部を出て、送信ファイバのスイッチ端部に入射し、それにより送信ファイバに入り、クロスバースイッチから送信される。
【０００９】
本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチは、ファイバのスイッチ端部が取り付けられた、第１及び第２の複数のファイバにおけるそれぞれのファイバ用の個別の移送器を含む。移送器は、第１の複数のファイバのいずれかのファイバのスイッチ端部が第２の複数のファイバのいずれかのファイバのスイッチ端部に対向して光学的に整合されるように、ファイバのスイッチ端部を動かし、平行移動するように制御可能である。好ましくは、第２の複数のファイバのそれぞれのファイバは、同様に、第２の複数のファイバのスイッチ端部のいずれか一つに対向してファイバのスイッチ端部を光学的に整合するためにファイバを平行移動するように制御可能である移送器に取り付けられる。
【００１０】
本発明のいくつかの実施の形態において、ファイバのスイッチ端部が互いに対向して整合されるとき、少なくとも一つのスイッチは、それらの間の距離を縮めるように他のスイッチ端部に向かって移動可能である。本発明のいくつかの実施の形態において、一つ又は両方のスイッチ端部は、スイッチ端部が実質的に接触するように、他のスイッチ端部に向かって動く。
【００１１】
本発明のいくつかの実施の形態の態様は、その間で光信号が切り替えられるファイバのスイッチ端部の最適な整合を与えるように自己整合するクロスバースイッチを提供することに関する。本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチは、第１の光ファイバ（すなわち、第１の複数のファイバにおけるファイバ）を第２の光ファイバ（すなわち、第２の複数のファイバにおけるファイバ）と整合するために移送器の動きを制御するコントローラを含む。好ましくは、それぞれの移送器は、そのガイドレールに沿う移送器の位置に対応する座標を表す信号を生成する位置センサを含む。コントローラは、座標信号に応じて移送器の動き及び位置を制御する。
【００１２】
好ましくは、コントローラは、ファイバが整合されるそれぞれの移送器に対する座標（以下、「整合座標」と呼ぶ）を格納する、第１及び第２の光ファイバのそれぞれの対用のメモリを有する。光ファイバの対を整合するために、コントローラは、ファイバ対に対応する整合座標でそれらの移送器を位置合わせする。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態の態様によれば、移送器が２つの光ファイバを整合するための整合座標で位置合わせされたとき、コントローラは、ファイバの一つから出射された光の最大部分が他のファイバにより集められるように、その位置を最適化する。本発明のいくつかの実施の形態において、移送器の最適な位置がメモリに格納された対応整合材料と異なるならば、整合位置が最適な位置に応じて更新される。
【００１４】
本発明のいくつかの実施の形態において、コントローラは、最大よりも少ないが、集められた部分のエネルギーが所望の部分と同じであるように、整合されたファイバの位置を制御する。それにより、コントローラは、整合されたファイバ間で切り替えられる信号を弱めるように機能する。
【００１５】
光スイッチのような光デバイスに含まれる光学部品の整合は、しばしば高価であり、労力を集中する作業であることに留意されたい。しかしながら、本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチについては、整合問題が低減され、組み立て許容誤差が緩和され得る。第１及び第２のファイバのいずれかの対の移送器が、それらのスイッチ端部が光学的に整合されるようにそれぞれのガイドレール又はスロットに沿って位置合わせされ得る限りにおいて、整合座標がファイバ対に対して存在し、コントローラはこれらの整合座標を探し出し最適化することができる。
【００１６】
本発明のいくつかの実施の形態において、移送器及びガイドレールは、「目で見えるもの」であり、ミリメータで都合良く測定される寸法を有する。本発明のいくつかの実施の形態において、クロスバースイッチは、マイクロメータで都合良く測定される寸法を有する移送器、ガイドレール及び他の部品を含む「ミクロクロスバー」スイッチである。本発明の実施の形態に係るミクロクロスバースイッチの部品は、ミクロ製造技術を用いて製造され、組み立てられる。
【００１７】
したがって、本発明の実施の形態により提供される光学式クロスバースイッチは、それぞれの一つが別々の第１の可動素子に取り付けられた光学端部を有する第１の複数の第１の光ファイバと、それぞれの一つが別々の第２の可動素子に取り付けられた光学端部を有する第２の複数の第２の光ファイバと、いずれかの第１のファイバの光学端部と互いに隣接し対向するいずれかの第２のファイバの光学端部とを整合するようにそれぞれの第１の可動素子及びそれぞれの第２の可動素子を平行移動するように制御可能な少なくとも一つのモータとを有する。
【００１８】
任意に、その少なくとも一つのモータは、第１のファイバの光学端部が第２のファイバの光学端部に隣接しないような位置から２つのファイバの光学端部が隣接する位置に、いずれかの第２のファイバの光学端部に関連していずれかの第１のファイバの光学端部を動かすように制御可能である。
【００１９】
任意に、第１のファイバの光学端部が第２のファイバの光学端部に隣接し対向して整合されるとき、少なくとも一つのモータが少なくとも一つの光学端部を他の光学端部に向けて及び他の光学端部から離して平行移動するように制御可能である。
【００２０】
本発明のいくつかの実施の形態において、その少なくとも一つのモータは、光学端部が実質的に接触するように、整合された第１及び第２のファイバの少なくとも一つの光学端部を平行移動するように制御可能である。
【００２１】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチは、少なくとも一つのモータを制御するコントローラを含む。
【００２２】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチは、可動素子の位置に対応する座標を表す信号を生成し、その信号をコントローラに送信する、それぞれの可動素子用の位置センサを含む。任意に、そのコントローラは、座標信号に応じて可動素子の位置を制御する。
【００２３】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチはメモリを含む。任意に、第１及び第２のファイバのそれぞれの対に対して、メモリは、ファイバがそれぞれ接続された第１及び第２の可動素子に対する位置座標を格納する。その位置座標は、第１及び第２のファイバが実質的に整合されるための可動素子に対する位置を定義する。任意に、特定の第１のファイバを特定の第２のファイバと整合するために、コントローラは、特定のファイバが、メモリに格納され、２つの特定のファイバが実質的に整合されるための座標に対応する位置に取り付けられた、可動素子を位置合わせする。
【００２４】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチは、それぞれの第１の光ファイバに結合され、ファイバにおける光の強度に対応する信号をコントローラに送信する光センサを含む。任意に、そのコントローラは、光センサから受信した信号に対応して、第１のファイバが取り付けられた第１の可動素子の位置を制御する。
【００２５】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチは、それぞれの第２の光ファイバに結合され、ファイバにおける光の強度に対応する信号をコントローラに送信する光センサを含む。任意に、そのコントローラは、光センサから受信した信号に対応して、第２のファイバが取り付けられた第２の可動素子の位置を制御する。
【００２６】
本発明のいくつかの実施の形態において、コントローラが特定の第１のファイバを特定の第２のファイバに整合するとき、コントローラが、少なくとも一つの特定のファイバに取り付けられた光センサからの信号に応じて少なくとも一つの特定のファイバの可動素子の動きを制御して、他のファイバにより集められる、一つのファイバから出射された光の部分を最大にするように、少なくとも一つの可動素子の位置を最適化する。
【００２７】
任意に、特定のファイバの一つが取り付けられた可動素子に対する最適な位置の座標が特定のファイバが整合されるための可動素子の格納された座標から所定量よりも大きい量で異なるならば、コントローラは、最適な位置の座標に応じて、格納された座標を調整する。任意に、そのコントローラは、格納された座標を最適な位置の座標に置き換える。
【００２８】
本発明のいくつかの実施の形態において、コントローラが特定の第１のファイバを特定の第２のファイバと整合するとき、コントローラは、特定のファイバの少なくとも一つに取り付けられた光センサからの信号を用いて、ファイバの一つから出射された光の所望の部分（考えられる最大よりも少ない）が他のファイバによって集められるように、特定のファイバが取り付けられた少なくとも一つの可動素子の位置を決定する。
【００２９】
本発明のいくつかの実施の形態において、それぞれの第１の可動素子は、それに沿って第１の可動素子が動く第１のガイドレールの第１のアレイにおけるガイドレールに実装される。
【００３０】
本発明のいくつかの実施の形態において、それぞれの第２の可動素子は、それに沿って第２の可動素子が動く第２のガイドレールの第２のアレイにおけるガイドレールに実装される。任意に、第１のガイドレールは直線状である。任意に、ガイドレールの第１のアレイが平面状であり、第１のガイドレールが平行である。任意に、第２のガイドレールは直線状である。任意に、ガイドレールの第２のアレイが平面状であり、第２のガイドレールが平行である。
【００３１】
本発明のいくつかの実施の形態において、ガイドレールの第１及び第２のアレイの平面は平行であり、第１及び第２のファイバの光学端部は第２及び第１のレールアレイとそれぞれ対向する。任意に、第１及び第２のファイバは、ファイバの光学端部を出た後にそれに沿って光信号が進む方向が実質的に平行であるように、それぞれの可動素子に取り付けられる。任意に、第１のガイドレールは、第１のガイドレールアレイにおける各々のガイドレールの第２のガイドレールアレイ平面の法線方向の投影が第２のガイドレールアレイにおけるそれぞれのガイドレールを陰にするように、第２のガイドレールに関して角度を持つ。
【００３２】
本発明のいくつかの実施の形態において、第１のガイドレールアレイにおけるそれぞれのガイドレールは同じ筒状表面にあり、ガイドレールは筒状表面の回転軸に平行である。任意に、それぞれの第２のガイドレールは、筒状表面の回転軸と一致する回転軸を有する環状である。任意に、すべての環は同じ寸法である。
【００３３】
本発明のいくつかの実施の形態において、その少なくとも一つのモータは、それぞれの可動素子に実装されたモータを含み、そのモータは、ガイドレールに沿って可動素子を動かすために可動素子とそのガイドレールとの間に力を与える。任意に、少なくとも一つのモータは圧電モータを含む。
【００３４】
本発明のいくつかの実施の形態において、それぞれの第１の可動素子は、第１の表面に形成された溝に実装され、その溝に沿って動くスライダを有する。任意に、それぞれの第２の可動素子は、第２の表面に形成された溝に実装され、その溝に沿って動くスライダを有する。任意に、第１及び第２の表面は平面状の平行な表面である。任意に、第１及び第２の表面における溝が直線状である。任意に、同じ表面における溝が平行であり、第１の表面における溝は、第１の表面における各々の溝の第２の表面の法線方向の投影が第２の表面におけるそれぞれの溝を陰にするように、第２の表面における溝に関して角度を持つ。任意に、第１の表面における溝は、第２の表面における溝に対して直交である。
【００３５】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチはそれぞれの溝の近くで平行に位置するリニアギヤを含む。任意に、少なくとも一つのモータは、それぞれのスライダに実装されたモータを含み、そのモータは、モータがギヤを回すときに、スライダが溝に沿って動くように、リニアギヤに噛み合うギヤを有する。
【００３６】
本発明のいくつかの実施の形態において、スライダは、長短エッジ及び２つの平面状の面を有する薄い矩形プレートを有する。任意に、少なくとも一つのモータは、プレートの長エッジ表面に結合された圧電モータを含む。
【００３７】
本発明のいくつかの実施の形態において、ファイバの光学端部はレンズ化される。
【００３８】
本発明のいくつかの実施の形態において、光学式クロスバースイッチは、ファイバの光学端部が互いに対向して整合されるファイバの光学端部の位置間に配置され、第１のファイバ及び第２のファイバを含むそれぞれのファイバ対用のレンズを含む。
【００３９】
本発明のいくつかの実施の形態においては、少なくとも一つのモータ並びに第１及び第２の可動素子が微細加工技術を用いて製造される。
【００４０】
本発明の実施の形態にしたがってさらに提供される光学式クロスバースイッチは、それぞれ一つが別の第１の微細加工可動素子に取り付けられた光学端部を有する第１の複数の第１のファイバと、それぞれ一つが別の第２の微細加工可動素子に取り付けられた光学端部を有する第２の複数の第２のファイバと、いずれかの第１のファイバの光学端部と互いに隣接し対向するいずれかの第２のファイバの光学端部とを整合するように、それぞれの第１の可動素子とそれぞれの第２の可動素子とを平行移動するように制御可能である少なくとも一つの微細加工モータと、を有する。
【００４１】
任意に、その少なくとも一つのモータの最大寸法は３００ミクロン未満である。任意に、それらの動き方向に垂直な第１及び第２の可動素子の最大寸法は３００ミクロン未満である。
【実施の形態の実施例の詳細な説明】
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態に係る光学式クロスバースイッチ２０を概略的に示す。例として、クロスバースイッチは、第１の複数の３本の光ファイバ２２（以下、「上部光ファイバ２２」と呼ぶ）と、第２の複数の４本の光ファイバ２４（以下、「底部光ファイバ２４」と呼ぶ）とを含む。したがって、クロスバースイッチ２０は、３本の上部光ファイバ２２のいずれか一つと４本の底部光ファイバ２４のいずれか一つとを光学的に接続し、光学的に接続されたファイバの一つから他に光信号を送信するように構成された、「３×４」クロスバースイッチである。光ファイバ２２は、アルファベットと数字の組み合わせ、ＴＦ１からＴＦ３により個々に区別され、底部光ファイバ２４は、アルファベットと数字の組み合わせ、ＢＦ１からＢＦ４により個々に区別される。
【００４３】
説明の便宜のために、クロスバースイッチ２０の部品及び素子の位置及び向きは、座標系２６に関して参照される。混乱を避けるために、クロスバースイッチ２０の同じ形態のうち、いくつかのみに参照番号を付した。
【００４４】
それぞれの上部光ファイバ２２は、「上部」ガイドレール３４に実装された「上部」移送器３０の前面パネル３２に任意に取り付けられている。上部ガイドレール３４は、座標系２６のｘ軸に任意に平行であり、例として共通平面であり、矩形断面を有する。上部ガイドレール３４の平面はｘｙ平面に平行である。それぞれの光ファイバ２２は、光ファイバの端部３８、すなわち光スイッチ端部３８近傍の光ファイバの部分がｚ軸に平行であり、スイッチ端部が−ｚ方向に向くように、それぞれの上部移送器３０に取り付けられている。その結果、光ファイバ２２のスイッチ端部３８を出る光信号は、実質的に負のｚ方向にのみ進む。
【００４５】
クロスバースイッチ２０の移送器３０及び他の素子の詳細及び形態は、図２に示すクロスバースイッチ２０の領域の拡大図においてより容易に見られる。図２に示すクロスバースイッチの領域は、光ファイバＴＦ１が取り付けられた移送器３０の近傍である。
【００４６】
図２を参照して、圧電モータ４０は、それぞれの移送器３０の背面パネル４２に任意に実装されている。本発明のいくつかの実施の形態において、圧電モータ４０は、Zumerisその他の米国特許第５,６１６,９８０号、又は”Multilayer Piezoelectric Motor”と題するＰＣＴ出願であるＰＣＴ／ＩＬ９９／００２８８及びＰＣＴ／ＩＬ９９／００５７６に記載されたタイプのものである。これらの開示は参照によりここに包含される。
【００４７】
圧電モータ４０は、その一つのみが示される２つの面４６を有し、任意に、バイブレータの短エッジ４７に取り付けられたフリクションナブ（nub）４８を有する薄い矩形圧電バイブレータ４４を含む。圧電モータ４０は、従来技術において既知である技術を用いて背面パネル４２に実装され、例として、４つの突起（tang）５０（３つのみが示されている）により所定の場所に保持されて示される。突起５０は、好ましくはモータのエッジ表面に沿うこぶ（nodal）領域で圧電モータ４０の長エッジ表面５２を押圧する。好適なばね５４又は他の弾性力源は、圧電モータ４０の短エッジ表面５６と背面パネル４２から延在するリップ（lip）５８との間に結合されている。ばね５４は、フリクションナブ４８がガイドレール３４のエッジ表面６０を押圧するように、ガイドレール３４に向かって圧電モータ４０を弾性的に押すように動作する。
【００４８】
バイブレータ４４は、バイブレータの一つの面４６で４つの四分割電極６２を有し、他の面４６で単一の大電極（図示せず）を有する。コントローラ６４は、四分割電極６２を通電し、正又は負のｘ方向のいずれかに選択的にそのガイドレール３４に沿って移送器３０を動かすように、フリクションナブ４８における適当な振動を発生する。フリクションナブ４８における所望の振動を与えるために四分割電極６２に通電するための方法及び通電構成は、上記で参照された米国特許第５,６１６,９８０号及びＰＣＴ出願であるＰＣＴ／ＩＬ９９／００２８８及びＰＣＴ／ＩＬ９９／００５７６に記載されている。
【００４９】
光、磁気又は容量性の位置センサのような位置検知デバイス７０が、好ましくはそれぞれの上部移送器３０に実装されており、そのガイドレール３４に沿う移送器の位置の座標に対応する信号をコントローラに６４に送信する。図１，２において、位置検知デバイス７０は、ガイドレール３４の基準マーク７２に対応する座標位置信号を生成する光位置検知デバイスとして示される。コントローラ６４は、座標信号を用いて、上部移送器３０の動き及び位置を制御する。
【００５０】
図１を再び参照して、底部光ファイバ２４は、任意に、平行、任意に共通平面の「底部」ガイドレール７８に沿って圧電モータ４０により前後に動かされる「底部」移送器７６に同様に取り付けられている。しかしながら、ｘ軸に平行である上部ガイドレール３４と異なり、底部ガイドレール７８は、好ましくはｙ軸に平行であり、その底部ガイドレール７８に沿う移送器７６の動きは、選択的に正又は負のｙ方向のいずれかである。さらに、底部光ファイバ２４の光学スイッチ端部３８は、正のｚ方向に向いており、底部光ファイバ２４のスイッチ端部３８を出る光信号は、実質的に正のｚ方向に進む。上部ガイドレール３４に実装された上部移送器３０の場合と同様に、底部ガイドレール７８に実装された底部移送器７６の動きは、コントローラ６４により制御される。
【００５１】
それぞれの上部ガイドレール３４の長さ及び位置は、負のｚ方向におけるガイドレールの投影も、すべての底部ガイドレール７８を陰にする。したがって、正のｚ方向におけるそれぞれの底部ガイドレール７８の投影も、すべての上部ガイドレール３４を陰にする。その結果、コントローラ６４は、それぞれの光ファイバの光スイッチ端部３８が互いに対向して整合されるように、いずれかの特定の上部移送器３０及びいずれか特定の底部移送器７６の位置を制御することができる。整合するとき、整合された光ファイバの一つのスイッチ端部３８を出る光信号は、他の光ファイバのスイッチ端部に入射し、他の光ファイバに入る。図１及び図２において、上部光ファイバＴＦ１は、底部光ファイバＢＦ１と整合される。
【００５２】
好ましくは、コントローラ６４は、上部及び底部光ファイバＴＦｉ，ＢＦｊのそれぞれの対に対して、それぞれのガイドレール３４，７８に沿うそれらの移送器３０，７６の位置のための「整合」座標が、ファイバが整合されるために格納される、メモリを含む（「ＴＦｉ」，「ＢＦｊ」における文字ｉ，ｊは、上部及び底部ファイバ２２，２４の特定の光ファイバを規定する数字を表す）。特定の上部ファイバＴＦｉを特定の底部ファイバＢＦｊと整合するために、コントローラは、それらの移送器３０，７６をメモリに格納された適当な整合座標に動かす。
【００５３】
本発明のいくつかの実施の形態によれば、適当な整合座標でそれらの移送器を位置合わせすることによりコントローラ６４が２つの光ファイバＴＦｉ，ＢＦｊを整合するとき、そのコントローラは、一つのファイバにより出射された光の最大部分が他のファイバにより集められるように移送器の位置を最適化する。
【００５４】
整合位置を最適化するために、本発明のいくつかの実施の形態において、光センサ６５がそれぞれの光ファイバに取り付けられ、従来技術で既知である方法を用いて、光センサが光ファイバのスイッチ端部３８に入る又はスイッチ端部３８を出る光の強度を検知する。例えば、光センサ６５は、光ファイバのクラッドを通過した光の漏れを検知し得る。それが検知する光に応答して光センサ６５により生成された信号は、コントローラ６４に送信される。コントローラ６４が上部光ファイバＴＦｉを底部光ファイバＢＦｊと整合するとき、そのコントローラは、それらのそれぞれの光センサ６５からの信号を用いて、一つのファイバを出る光のどの部分が他のファイバにより集められるかを決定する。コントローラ６４は、その集められる部分を最大にするように、光ファイバＴＦｉ，ＢＦｊの移送器３０，７６の位置を調整する。
【００５５】
本発明のいくつかの実施の形態において、移送器３０，７６の最適化された位置の座標が、所定量よりも大きい量で、メモリに格納された対応整合座標と異なるならば、コントローラは整合座標を更新する。本発明のいくつかの実施の形態においては、更新は、格納された座標を最適な位置の座標に置き換えることにより行う。
【００５６】
本発明のいくつかの実施の形態において、コントローラ６４は、それぞれの光センサ６５からの信号に応じて光信号を送信する間に、整合された光ファイバＴＦｉ，ＢＦｊの移送器３０，７６の位置を連続的に調整して、ファイバ間の最適な信号送信を維持する。
【００５７】
本発明のいくつかの実施の形態において、光ファイバ２２，２４の部分３６は、それぞれの移送器の固定位置に取り付けられる。光ファイバ２２，２４のスイッチ端部３８の位置は、コントローラ６４が底部光ファイバ２４に対向して上部光ファイバ２２を整合するとき、それぞれのスイッチ端部が光ファイバのコアの直径よりも小さい距離で任意に隔てられるようにされる。好ましくは、離隔距離は２ミクロン未満である。さらに好ましくは、離隔距離は１．５ミクロン未満である。さらに好ましくは、離隔距離は１ミクロン未満である。
【００５８】
本発明のいくつかの実施の形態において、それぞれのファイバのスイッチ端部３８は、コリメートレンズ（図示せず）を有して取り付けられる。そのような実施の形態に対して、整合されたスイッチ端部を有する２つの光ファイバ間の信号の効率的な切り替えは、上述の離隔距離よりも大きい離隔距離で得られる。「レンズ化された」ファイバに対して、好ましくは、離隔距離は３ミクロン未満である。
【００５９】
本発明のいくつかの実施の形態において、光ファイバの他の対のスイッチ端部で、整合された上部及び底部光ファイバの一つの対を出る光を集光するために、小型レンズが使用される。
【００６０】
図３は、整合された光ファイバの対における光ファイバ間に光を送信するために小型レンズが使用される、本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチ１００を概略的に示す。クロスバースイッチ１００は、図１及び図２に示すクロスバースイッチと類似であり、クロスバースイッチ２０と同様に、上部及び底部ガイドレール３４，７８に沿って動く移送器３０，７６にそれぞれ取り付けられた上部及び底部光ファイバ２２，２４を有する。しかしながら、クロスバースイッチ１００は、さらに、クロスバースイッチ１００においてＮが上部光ファイバ２２の数であり、Ｍが底部光ファイバ２４の数である、Ｎ行Ｍ列の小型レンズ１０４の平面状アレイ１０２を有する。小型レンズアレイ１０２の平面は、上部ガイドレール３４及び底部ガイドレール７８の平面に平行であり、その間に配置される（すなわち、その平面はｘｙ面に平行であり、上部及び底部ガイドレール間に配置される）。アレイ１０２における小型レンズ１０４の行は上部ガイドレール３４に平行であり（すなわちｘ軸に平行）、小型レンズの列は底部ガイドレール７８に平行である（すなわちｙ軸に平行）。それぞれの行の小型レンズ１０４は、上部ガイドレール３４の実質的に直下にあり、それぞれの列の小型レンズ１０４は、底部ガイドレール７８の実質的に直上にある。
【００６１】
図３において、いくつかの上部ガイドレール３４の部分は、小型レンズ１０４を示すために切り取られている。例として、クロスバースイッチ１００は、３本の上部光ファイバ２２及び４本の底部光ファイバ２４で示される。小型レンズアレイのｉ行ｊ列の小型レンズは、Ｌｉｊにより表される。特定の上部光ファイバＴＦｉを特定の底部光ファイバＢＦｊと整合するために、コントローラ６４は、小型レンズＬｉｊで上部及び底部光ファイバを整合する。
【００６２】
本発明の実施の形態に係るいくつかのクロスバースイッチにおいて、上部光ファイバ２２及び／又は底部光ファイバ２４は、それらのスイッチ端部３８がそれらのガイドレールの平面に垂直な方向において前後に移動可能であるように、それらの移送器に取り付けられる。「可動」光ファイバ２２又は２４がそのガイドレールに沿って動かされる又は信号を送信するために使用されないとき、好ましくは、光ファイバは、そのレールアレイの平面に向かってそのスイッチ端部を引っ込めるように動かされる。上部光ファイバ２２及び底部光ファイバ２４が整合されるとき、一つ又は両方の光ファイバが互いに向って動くことにより、それらのスイッチ端部間の距離が減少され、又はスイッチ端部が実質的に互いに接触される。
【００６３】
図４は、本発明の実施の形態に係る、スイッチ端部３８を有する上部光ファイバ２２が、スイッチ端部が移動可能であるように移送器に取り付けられた移送器１２０を概略的に示す。移送器１２０は、上部ガイドレール１２２に実装されており、その一部のみが示される。ガイドレール１２２は、座標系１２４のｘ軸に平行であり、ガイドレール１２２が属する上部ガイドレールのアレイの平面が座標系１２４のｘｙ平面に平行である。
【００６４】
本発明のいくつかの実施の形態において、その光スイッチ端部３８近傍の光ファイバ２２の領域は、固定スリーブ１２６内に収容される。スリーブ１２６は、移送器１２０の前面パネル１２８に結合されており、任意に、スリーブ１２６に上部ガイドレールの平面に実質的に垂直（すなわち座標系１２４のｚ軸に平行）にのみ動くことを許す、２つの取り付け金具１３０により結合されている。
【００６５】
光ファイバ２２のスイッチ端部３８の動き及び位置合わせは、任意に、前面パネル１２８にさらに実装された圧電モータ１３２により行われる。圧電モータ１３２は、例として、圧電モータ４０と類似であるが、圧電モータ４０よりも概して小さい。圧電モータ１３２は、任意に、突起１３４によりある位置に保持され、モータと好適な取り付け金具１３９のリップ１３８との間に配置されたばね素子１３６によりスリーブ１２６に向って押圧し、モータのフリクションナブ１４０がスリーブ１２６を押圧する。圧電モータ１３２が適正に励起されたとき、フリクションナブ１４０に発生する振動は、スリーブ１２６を動かし、それにより光スイッチ端部３８をｚ軸に平行に選択的に昇降する。好ましくは、スリーブ１２６は、スチール、アルミニウム又は高衝撃性プラスチックのような硬い耐摩耗性材料で形成される。
【００６６】
ｚ方向に沿う光ファイバ２２のスイッチ端部３８の動きが圧電モータ以外のモータ及び／又はアクチュエータにより与えられ得ることに留意されたい。例えば、光ファイバ２２は、加熱したときに形状を変えて、第１の位置から第２の位置に正のｚ方向にスイッチ端部３８を移動する形状記憶合金で形成されたアクチュエータに結合され得る。冷却したときに、アクチュエータは、その未加熱の形状に復元し、第２の位置から第１の位置に負のｚ方向にスイッチ端部３８を動かして戻す。合金の加熱は、例えば、適正な電流により又は圧電モータ４０から伝達された熱により生じ得る。
【００６７】
図１から図４に示された移送器が圧電モータによりそれぞれのガイドレールに沿って駆動されるが、他のタイプのモータ及びガイドレールにそのようなモータを結合する方法が移送器を動かすために使用され得る。例えば、それぞれのガイドレールがそのエッジに沿ってギヤの歯を有して形成され、ガイドレールのギヤの歯と噛み合うギヤを駆動するロータリー電気モータがガイドレールに沿って移送器を動かすために使用されても良い。
【００６８】
図５は、本発明の実施の形態に係る、別のクロスバースイッチ１５０の簡略化された概略図を示す。
【００６９】
クロスバースイッチ１５０は、ガイドレール１５６について時計回り又は反時計回りに環状ガイドレール１５６で移動する移送器１５４にそれぞれ取り付けられた第１の複数の光ファイバ１５２を有する。ガイドレール１５６は、回転の共通軸１５８を有し、それぞれの光ファイバ１５２は、ファイバのスイッチ端部１６０が放射方向に回転軸１５８から離れるように向くように、その移送器１５４に固定されている。第２の複数の光ファイバ１６２のそれぞれの光ファイバ１６２は、リニアガイドレール１６６に沿って前後して進む移送器１６４に取り付けられる。リニアガイドレール１６６は、回転軸１５８に平行であり、それぞれの光ファイバ１６２は、放射方向に回転軸１５８を向けたスイッチ端部１６８を有する。移送器１５４，１６４の動きは、コントローラ（図示せず）により制御される。例として、クロスバースイッチ１５０は、３本の「環状部材に取り付けられた」光ファイバ１５２及び８本の「リニア部材に取り付けられた」光ファイバ１６２を有する。
【００７０】
そのコントローラは、それらのガイドレール１６６，１５６の適正な位置にそれらの移送器１６４及び／又は１５４を動かすことにより、環状ガイドレール１５６に取り付けられたいずれかの光ファイバ１５２のスイッチ端部に対向してリニアガイドレール１６６に取り付けられたいずれかの光ファイバ１６２のスイッチ端部１６８を整合することができる。
【００７１】
図６は、従来技術において既知であるマイクロ製造プロセス（例えば、ＭＥＭＳ製造プロセス）を用いて製造されるために好適であるクロスバースイッチ２００を示す。マイクロ製造技術は、Marc Madou, CRC Press Boca Raton FLA 1997の”Fundamentals of Microfabrication”と題する文献において記載され、説明されている。この開示は参照によりここに包含される。
【００７２】
クロスバースイッチ２００は、例として、３本の上部光ファイバ２０２及び３本の底部光ファイバ２０６を含む３×３クロスバースイッチである。上部光ファイバ２０２は、上部ファイバ位置合わせデバイス２０４に取り付けられ、底部光ファイバ２０６は、同様に、底部ファイバ位置合わせデバイス２０８に取り付けられている。上部及び底部位置合わせデバイス２０４，２０８は、任意に、同一である。図６において、上部ファイバ位置合わせデバイス２０４は上部から示され、底部ファイバ位置合わせデバイス２０８は底部から示される。ファイバ位置合わせデバイス２０４，２０８の構造及び特徴は、上部ファイバ位置合わせデバイス２０４を主に参照して述べる。底部ファイバ位置合わせデバイス２０８の視点で示されるが、上部ファイバ位置合わせデバイス２０４の視点で示されない、述べられるファイバ位置合わせデバイス２０４，２０８の構造及び特徴は、底部位置合わせデバイス２０８を参照する。
【００７３】
上部ファイバ位置合わせデバイス２０４は、ガイドスロット２１２を有して好適な基板材料で形成されたガイドプレート２１０を含む（底部ファイバ位置合わせデバイス２０８のガイドプレート２１６における対応ガイドスロット２１４は、好ましくは上部ファイバ位置合わせデバイス２０４のガイドプレート２１０におけるガイドスロット２１２に直交する）。それぞれのガイドスロット２１２に隣接し平行であるガイドプレート２１０に形成されたリニアギヤ２２０は、ほとんどのガイドスロットの長さに対してガイドスロットに沿って延在する。しかしながら、ガイドスロット２１２は、リニアギヤ２２０よりも長く、ガイドスロットの端部２２４近傍のガイドプレート２１０の領域２２２には、リニアギヤの部分がそれに沿って存在しない。
【００７４】
滑り移送器２３０（以下、「移送スライダ２３０」と呼ぶ）は、それぞれのガイドスロット２１２に実装されている。それぞれの移送スライダ２３０は、そのガイドスロット２１２に沿って前後に移動可能であり、ガイドスロットに適合するキール（keel）２３２を含む。キール２３２の端部の足２３４は、スライダ２３０がガイドスロット２１２外に抜けることを防止する。キール２３２及び足２３４は、底部ファイバ位置合わせデバイス２０８の視点で示される。
【００７５】
上部ファイバ２３６は、ファイバがスライダのガイドスロット２１２を通り、ファイバのスイッチ端部（図示せず）が底部ファイバ位置合わせデバイス２０８のガイドプレート２１６に向くように、それぞれのスライダ２３０に取り付けられている。
【００７６】
ロータリー微細加工された「ＭＥＭＳ」モータ２４０は、それぞれのスライダ２３０の上部に形成され、モータのロータ（図示せず）に結合されたギヤ２４２がモータの上部に微細加工されている。別のタイプの微細加工されたロータリーモータが従来技術において既知であり、本発明の実施に使用され得る。例えば、モータ２４０は、米国特許第５,９６５,９６８号に記載されたタイプと同様な圧電ロータリーモータがなり得る。この開示は参照によりここに包含される。ギヤ２４２は、スライダ２３０が実装されたスロット２１２の側面でリニアギヤ２２０と噛み合う。モータ２４０は、時計回りか反時計回りのいずれかにギヤ２４２を回転させるように制御可能であり、それによりスライダ２３０をガイドスロット２１２に沿って前後に動かす。モータ２４０用の電源及び制御線２４４は、好ましくは、ガイドスロット２１２に平行にガイドプレート２１０に形成される。電源と制御線２４４の接続は、スライダ２３０に形成された好適な滑りコンタクト（図示せず）を介してなされる。それぞれのモータ２４０用の電源及び制御線２４４は、コントローラ２４６に接続されている。コントローラ２４６は、上部ファイバがいずれかの所望の底部光ファイバ２０６と整合されるように、電源及び制御線２４４を介してモータ２４０を制御し、そのガイドスロット２１２に沿ってスライダ２３０を動かし位置合わせし、それによりスライダに取り付けられた上部ファイバ２０２を位置合わせする。
【００７７】
移送スライダ２３０、ロータリーモータ２４０及びギヤ２４２は、その上にリニアギヤ２２０の部分を有しないそれぞれのガイドスロット２１２近傍の領域２２２に微細加工されている。スライダ２３０、モータ２４０及びギヤ２４２が作られた後に、スライダは、ギヤ２４２及びリニアギヤ２２０が噛み合うように、リニアギヤ２２０に向って押される。その後、スライダ２３０の動きは、モータ２４０により制御される。リニアギヤ２２０が微細加工された場所から除去された領域においてスライダ２３０、モータ２４０及びギヤ２４２を微細加工することは、それらの製造の効率及び簡略化をもたらす。
【００７８】
例として、微細加工されたモータ２４０が約１００ミクロンの半径を有し、リニアギヤが約４０ミクロンの厚さを有し、ガイドスロット２１２が中心から中心で約１５０ミクロン離れていると仮定する。したがって、本発明の実施の形態によれば、１０００入力のいずれかを１０００出力のいずれかにルーティングすることができるクロスバースイッチは、約１５ｃｍのガイドスロット２１２に匹敵する寸法を有する。
【００７９】
本発明の実施の形態によれば、微細加工されたクロスバースイッチ２００は、光ファイバを動かし位置合わせするためにロータリーモータを用いて示されているが、クロスバースイッチにおいて光ファイバを動かし位置合わせするために他のタイプのモータが使用され得ることに留意されたい。例えば、図６に示すスライダ２３０と類似するスライダは、リニアＭＥＭＳモータにより動かされ得る。リニアモータの記述は、２０００年１１月現在、ＵＲＬサイトhttp://www.intellect.pe.u-tokyo.ac.jp/research/es_motor/pim_e.htmlで入手できる。この開示は参照によりここに包含される。
【００８０】
クロスバースイッチ２００はマイクロ製造プロセスを用いる製造用に設計されているが、本発明の実施の形態に係る「マクロサイズ」クロスバースイッチは、従来の「肉眼で見える」製造手順を用いて製造され得ることに留意されたい。
【００８１】
図７は、本発明の実施の形態に係る、従来の製造方法と同じ微細加工プロセスを用いた製造に好適な別のクロスバースイッチ２５０を概略的に示す。
【００８２】
クロスバースイッチ２５０において、上部ファイバ２５２は、上部ガイドプレート２５８に形成されたガイド溝２５６にそれぞれ実装された「滑りシャフト」移送器２５４に取り付けられている。底部ファイバ２６０は、同様に、底部ガイドプレート２６６のガイド溝に実装された滑りシャフト移送器２６２に取り付けられている。任意に、上部及び底部ガイドプレート２５８，２６６は同じであり、ガイド溝２５６はガイド溝２６４に対して垂直である。ガイドプレート２５８，２６６及び関連する部品の同じ特徴は、ガイドプレート２５８に関して以下に記述される。
【００８３】
滑りシャフト２５４，２６２は、好適なモータ又はアクチュエータによりそれぞれの溝２５６，２６４で前後に動かされ、上部ファイバ２５２を底部ファイバ２６０に整合する。図７において、例として、それぞれの滑りシャフト２５４（及び２６２）は、滑りシャフトをそのガイド溝２５４で前後に動かすように制御可能な圧電モータ２７０に取り付けられている。それぞれの圧電モータは、好ましくは、フリクションナブ２７２を有し、任意に、シャフトのエッジ表面２５５に弾性的に押圧されるフリクションナブを有することにより、滑りシャフト２５４に結合される。
【００８４】
好ましくは、それぞれの滑りシャフト２５４は台形断面２７４を有し、滑りシャフトが実装された溝２５６は、好ましくは互いに関して角度を有する側壁２７６を有する適合する形状を有する。滑りシャフト２５４の台形断面２７４及び溝２５６の適合形状は、滑りシャフト２５４を横方向に整合するために寄与する。
【００８５】
上部及び底部ファイバ２５２，２６０が約５０ミクロンと等しい半径を有し、滑りシャフト２５４が約８０ミクロンの厚さを有すると仮定する。シャフト２５４が約１２０ミクロンのピッチを有するならば、１０００入力のいずれかを１０００出力のいずれかに切り替えることができる本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチは、約１２ｃｍ平方のサイズを有するであろう。
【００８６】
滑りシャフト２５４（及び２６２）が圧電モータ２７０に結合されて示されているが、他のタイプのモータ及びそのようなモータを滑りシャフト２５４に結合する種々の方法が溝２５６でそのシャフトを動かすために使用され得る。例えば、スチール又は他の好適な材料で形成された薄い可撓性リボンを「ほどく（reels out）」及び「巻き取る（reels in）」ロータリー電気モータは、滑りシャフト２５４を動かすために使用され得る。そのリボンは、その光ファイバ２５２が取り付けられた端部とは反対の滑りシャフト２５４の端部に取り付けられ、そのリボンは、シャフトの溝に平行にほどかれ、巻き取られる。
【００８７】
本出願の説明及び請求の範囲において、それぞれの動詞「含む（comprise）」、「含む（include）」及び「有する（have）」並びにそれらの活用形は、必ずしも目的語又は動詞の目的語が主語又は動詞の主語の部材、部品、素子又は部分の完全なるリストではない、ことを意味するために使用される。
【００８８】
本発明は、例示された、そして本発明の範囲を限定する目的ではない、実施の形態の詳細な記述を用いて説明されている。記述された実施の形態は、そのすべてが本発明のすべての実施の形態において必要とされるわけではない種々の形態を含む。本発明のいくつかの実施の形態は、いくつかの特徴又は特徴の予想される組み合わせのみを使用する。記述された本発明の実施の形態の変形例及び記述された実施の形態で言及された特徴の種々の組み合わせを含む本発明の実施の形態が、当業者により考えられるであろう。本発明の範囲は、ただ以下の請求項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
添付された図面を参照して、本発明の例示的な実施形態が記載されている。図面において、２つ以上の図に現れる同じ構造、要素あるいは部分については、それが現れる全ての図において概して同一の番号を付している。図示された構成・特徴部の寸法は、便宜的に、そして説明を明確にするために選ばれており、必ずしも縮尺通りではない。図面は以下の通りである。
【００９０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るクロスバースイッチを概略的に示す。
【図２】図２は、図１に示すクロスバースイッチの詳細を概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る、小型レンズアレイを含むクロスバースイッチを概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る、ファイバのスイッチ端部が移動可能であるような移送器に取り付けられた光ファイバを概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る別のクロスバースイッチを概略的に示す。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る、微細加工プロセスを用いる製造に好適なクロスバースイッチを概略的に示す。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る、微細加工プロセスを用いる製造に好適な別のクロスバースイッチを概略的に示す。
【符号の説明】
【００９１】
２０            光学式クロスバースイッチ
２２            上部光ファイバ
２４            底部光ファイバ
３０            上部移送器
３２            前面パネル
３４            上部ガイドレール
４０            圧電モータ
４２            背面パネル
４４            バイブレータ
４８            フリクションナブ
５０            突起
５２            圧電モータの長エッジ表面
５４            ばね
６０            ガイドレールのエッジ表面
６２            四分割電極
６４            コントローラ
６５            光センサ
７０            位置検知デバイス
７２            基準マーク
７６            底部移送器
７８            底部ガイドレール
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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