(57)【要約】【課題】光スイッチ又はプロテクトスイッチにおいて、入射側光ファイバと出射側光ファイバとの結合効率を一定にすること。【解決手段】第１ポートと、複数の第２ポートから成る第２ポート群との各光路の光路長を夫々一定となるように配置する。そして第１ポートの光軸と第２ポートの光軸の交差位置近傍に設けた反射部を外部からの出力によって切換えることにより、いずれかの第２ポートの光軸と第１ポートの光軸を連結する。これによっていずれの光軸を通過しても一定の光結合効率となるようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメートビームの入出力ポートである第１ポートと、
前記第１ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第２ポートから成る第２ポート群と、
前記第１ポートの光軸と前記第２ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第１，第２のポートの光軸と一致しない第１の位置と、前記第１ポートの光軸を前記第２ポートのうちの１つの光軸に切換える第２の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、
前記第１ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第２ポートまでの光路長との夫々の和を、第２ポートのいずれの光軸を選択しても一定としたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記第１ポートから第２ポート群の各第２ポートまでの光路長を、結合効率が最大となる光路長を含む所定範囲としたことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記反射部は、
ミラーと、
ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、
外部からの入力によって第１の位置と第２の位置とを切換えることを特徴とする請求項１又は２記載の光スイッチ。
【請求項４】
コリメートビームの入出力ポートである第１ポートと、
前記第１ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第２ポートから成る第２ポート群と、
前記第２ポート群の各光軸に対向する複数の第３ポートから成る第３ポート群と、
前記第１ポートの光軸と前記第２ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第１，第２のポートの光軸と一致しない第１の位置と、前記第１ポートの光軸を前記第２ポートのうちの１つの光軸に切換える第２の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、
前記第１ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第２ポートまでの光路長との夫々の和が光軸にかかわらず一定としたことを特徴とするプロテクトスイッチ。
【請求項５】
前記第１ポートから第２ポート群の各第２ポートまでの光路長を、結合効率が最大となる光路長を含む所定範囲としたことを特徴とする請求項４記載のプロテクトスイッチ。
【請求項６】
前記反射部は、
ミラーと、
ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、
外部からの入力によって第１の位置と第２の位置とを切換えることを特徴とする請求項４又は５記載のプロテクトスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信機器における光スイッチ及びプロテクトスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバケーブルを用いた光通信技術は、高速かつ大容量通信を目的に進歩を続けている。また、安定した高速大容量通信を支える技術として、故障時の回線切換えに関する方法や技術についても多くの工夫がなされている。例えば、一つの回線の入力または出力ポートのうち出力側が故障したときは、直ちに別の出力ポートに切換えて通信が途切れないようにして通信の安全を確保している。
【０００３】
このようなポートの切換えに、光スイッチやプロテクトスイッチが用いられる。特許文献１は多チャンネルの光信号を切換える光スイッチに関するものである。この発明では、入力ポートの光路と複数の出力ポートの光路とを選択して切換えるために、光路変更素子を磁力で移動させている。光路変更素子は電磁誘導による磁極の変化を用いて、２つの固定された磁石の間を移動する。光路変更素子は磁力によって２つのうちのいずれかの磁石と接することで固定され、これによってあらかじめ固定した入出力ポートに光信号を導くようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２３５６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、電磁石を駆動することによって反射部を移動させ、これによって光をスイッチングしている。そして複数の光ファイバがこの光路変更部に並列に平行して配置されているため、入射側光ファイバといずれかの出射側光ファイバとの間の距離が一定ではないという欠点があった。
【０００５】
入射用光ファイバからコリメートレンズを介して光を平行光とし、その光軸上に配置した他のコリメートレンズによって光を集光して再び光ファイバに入射する構成では、結合効率は２つのコリメートレンズ間の距離に依存し、ある一点で結合効率が最大になる。これはコリメートレンズを用いても入射光を完全な平行光とすることができないからである。従って光スイッチにおいてコリメートレンズ間の距離が異なれば、結合効率が切換え毎に変化してしまうという欠点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、スイッチを切換えても結合効率が変化しない光スイッチ及びプロテクトスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明の光スイッチは、コリメートビームの入出力ポートである第１ポートと、前記第１ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第２ポートから成る第２ポート群と、前記第１ポートの光軸と前記第２ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第１，第２のポートの光軸と一致しない第１の位置と、前記第１ポートの光軸を前記第２ポートのうちの１つの光軸に切換える第２の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、前記第１ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第２ポートまでの光路長との夫々の和を、第２ポートのいずれの光軸を選択しても一定としたことを特徴とするものである。
【０００８】
この課題を解決するために、本発明のプロテクトスイッチは、コリメートビームの入出力ポートである第１ポートと、前記第１ポートの光軸と夫々が一致していない複数のコリメートビームの入出力ポートである複数の第２ポートから成る第２ポート群と、前記第２ポート群の各光軸に対向する複数の第３ポートから成る第３ポート群と、前記第１ポートの光軸と前記第２ポートの各光軸上の交差位置に配置され、前記第１，第２のポートの光軸と一致しない第１の位置と、前記第１ポートの光軸を前記第２ポートのうちの１つの光軸に切換える第２の位置との間で外部入力によって切換える複数の反射部と、を有し、前記第１ポートから前記各反射部の反射位置までの光路長と当該各反射部の反射位置から各第２ポートまでの光路長との夫々の和が光軸にかかわらず一定としたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで前記第１ポートから第２ポート群の各第２ポートまでの光路長を、結合効率が最大となる光路長を含む所定範囲としてもよい。
【００１０】
ここで前記反射部は、ミラーと、ミラーを回転させる回転型アクチュエータとを有し、外部からの入力によって第１の位置と第２の位置とを切換えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
このような特徴を有する本発明によれば、光スイッチ及びプロテクトスイッチがいずれのポートに切換えられた場合であってもコリメートレンズ間の距離が一定となるため、光の結合効率を一定にすることができる。又請求項２，５の発明によれば、コリメートレンズ間の距離を最適位置としているため、結合効率を高く一定に保つことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
次に本発明の実施の形態１による光スイッチについて図を用いて説明する。図１において光ファイバ１１は入射用の光ファイバであって、その端部がコリメータ１２に接続され、第１ポートを構成している。このコリメータ１２は光ファイバ１１からの出射光を平行光とする第１のコリメータである。そしてその光軸上には図示のように複数、例えば６個のミラー１３ａ〜１３ｆから成るミラー群１３が設けられる。各ミラー１３ａ〜１３ｆは図示のように回転型アクチュエータ１４ａ〜１４ｆに連結されている。回転型アクチュエータ１４ａ〜１４ｆは紙面に垂直なＺ軸方向の回転軸を有しており、この回転軸にミラー１３ａ〜１３ｆを夫々固定し、この軸を回転させることによってミラーを回動させるものである。各ミラー１３ａ〜１３ｆと回転型アクチュエータ１４ａ〜１４ｆは反射方向を切換える反射部を構成している。ここで各ミラー１３ａ〜１３ｆは図示のようにＸ軸に平行となる第１の位置と、Ｘ軸に対して４５°傾いた第２の位置との間で回動するものとする。ストッパ１５ａ〜１５ｆは、アクチュエータ１４ａ〜１４ｆの側壁が夫々接することにより各ミラーをＸ軸に対して４５°の位置で保持するための円柱形の部材であって、Ｚ軸に平行に配置されている。ここで第１のコリメータ１２の端部からミラー１３ａの反射点までの光路長をＬ１ａ、ミラー１３ｂの反射点までの光路長をＬ１ｂとし、以下同様にミラー１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの反射点までの光路長を夫々Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ１ｅ，Ｌ１ｆとする。
【００１３】
そして次に第１ポートからの光がミラーによってＹ軸に平行な方向に反射したときに、その反射光を受光する位置にコリメータ１７ａ〜１７ｆを夫々配置する。複数のコリメータ１７ａ〜１７ｆはＹ軸に平行とし、各コリメータに夫々光ファイバ１８ａ〜１８ｆを連結する。各コリメータ１７ａ〜１７ｆは第２コリメータ群を構成している。ここで各ミラー１３ａ〜１３ｆからの反射点から、夫々の第２コリメータ群のコリメータ１７ａ〜１７ｆまでの夫々の光路長をＬ２ａ〜Ｌ２ｆとする。そして各光路の光路長、即ちＬ１ａ＋Ｌ２ａ、Ｌ１ｂ＋Ｌ２ｂ、Ｌ１ｃ＋Ｌ２ｃ、Ｌ１ｄ＋Ｌ２ｄ、Ｌ１ｅ＋Ｌ２ｅ、Ｌ１ｆ＋Ｌ２ｆがいずれも等しいように、第２コリメータ群を配置しておく。
【００１４】
次にこの実施の形態の動作について説明する。初期状態で図２ＡにＺ軸方向、図２ＢにＹ軸方向からの図を示すように、各アクチュエータはミラー１３ａ〜１３ｆ、例えば図２の状態ではミラー１３ａをＸ軸に平行な光軸に平行となるようにしておく。この状態ではミラー１３ａ〜１３ｆはコリメータ１２からの光軸には接することがない。そして光ファイバ１１に入射光を透過させ、光コリメータ１２から平行光を出射する。そしていずれか１つ、例えば回転型アクチュエータ１４ｃをストッパ１５ｃに当接するまで回転する。これによりミラー１３ｃはＸ軸から４５°回転した状態で図３Ａ，図３Ｂに示すように保持される。他のミラーについては図２Ａ，図２Ｂに示すようにＸ軸と平行に保っておく。この状態ではコリメータ１２からの平行光はミラー１３ｃで反射されてＹ軸に平行な光となり、コリメータ１７ｃより光ファイバ１８ｃに導かれる。
【００１５】
そして光をスイッチングする場合には、第１コリメータからの光を反射しているミラー１３ｃをＸ軸と平行となるように回動し、更に他のいずれかのミラー、例えばミラー１３ｅに対応する回転型アクチュエータ１４ｅをストッパ１５ｅに接触するまで回動する。そうすればコリメータ１２からの平行光はミラー１３ｅで反射されてＹ軸に平行な光となり、コリメータ１７ｅより光ファイバ１８ｅに導かれる。これによって光の光路を切換えることができる。
【００１６】
さて本実施の形態ではいずれの光路を通過しても第１コリメータから第２コリメータ群のいずれかのコリメータまでの光路長は変化しない。従っていずれの光路に光を切換えたとしても光結合効率を一定にすることができる。
【００１７】
図４は第１コリメータと第２コリメータとの光路長と光の結合効率の関係を示すグラフである。この図に示すように光路長Ｌmaxで結合効率が最大となる。従ってコリメートレンズ１２からいずれかのコリメートレンズ１７ａ〜１７ｆまでの光路長を好ましくは最大結合効率を含む所定の範囲、例えば最大結合効率を１００％とすると、結合効率が９０％以上となる範囲Ｌ１０〜Ｌ１１内、更に好ましくは最適の光路長Ｌmaxにしておくことによって、いずれの経路を通過するときも結合効率を高く保って結合することができる。
【００１８】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について図５を用いて説明する。実施の形態２において実施の形態１と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態２においても、実施の形態１と同じく第１のコリメータから出射されるＸ軸と平行となる第１の位置及びＹ軸及びＸ軸に対して４５°となる第２の位置との間で回動するように、回転型アクチュエータ１４ａ〜１４ｆとミラー１３ａ〜１３ｆとを配置する。更に実施の形態２では、コリメータ２０ａ〜２０ｆから成る第３のコリメータ群を設ける。各コリメータ２０ａ〜２０ｆには夫々光ファイバ２１ａ〜２１ｆを接続する。ここでコリメータ２０ａの光軸とコリメータ１７ａの光軸、コリメータ２０ｂの光軸とコリメータ１７ｂの光軸・・・とを夫々同軸とする。そして各ミラー１３ａ〜１３ｆの反射点から第３群の各コリメータまでの光路長Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ・・・Ｌ３ｆを夫々Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ・・・Ｌ１ｆと等しくなるようにしておく。光ファイバ２１ａ〜２１ｆは６チャンネル分の光信号を第２のコリメータ群に接続された光ファイバ１８ａ〜１８ｆに導くものである。
【００１９】
次に実施の形態２の動作について説明する。実施の形態２では６チャンネル分の入射用の光信号が、夫々光ファイバ２１ａ〜２１ｆを介して各コリメータ２０ａ〜２０ｆに与えられる。第３コリメータ群の各コリメータからの出射光は、夫々第２コリメータ群のコリメータ１７ａ〜１７ｆを通って光ファイバ１８ａ〜１８ｆに入射する。ここで第３コリメータ群及びその光ファイバにつながっている光通信機器のいずれかが損傷を受けた場合には、バックアップ用の第１コリメータからの光でこれを置き換える。例えば光ファイバ２１ｂの経路に何らかの障害があった場合には、光ファイバ２１ｂで伝送していた光信号を光ファイバ１１に伝える。そして回転型アクチュエータ１４ｂを図３に示すように回転させ、ミラー１３ｂの反射面をコリメータ１２からのＸ軸に平行な面に対して４５°の位置まで回動させる。こうすれば光ファイバ１１からの光はコリメータ１２、ミラー１３ｂを介してコリメータ１７ｂに入射し、更に光ファイバ１８ｂに伝えられる。従って障害を回避することができる。他の経路が故障した場合にも同様の処理を行う。
【００２０】
この場合には各コリメータ２０ａ〜２０ｆから第２群のコリメータ１７ａ〜１７ｆに入射する光の空間を通過する光路長Ｌ３ａ＋Ｌ２ａ，Ｌ３ｂ＋２ｂ・・・はいずれの経路も同一である。しかも切換えられた第１コリメータから第２コリメータのいずれかのコリメータまでの距離も同一である。このためどの経路を用いても光結合効率を一定にすることができる。又前述のようにこの光路長を最適の光路長Ｌmaxとしておくことによって、低挿入損失で各経路を構成することができる。
【００２１】
尚前述した実施の形態１では、第１ポートから光を第２ポートに入射する光スイッチとしている。これに代えて入出射を逆転させ、第２ポートから出射した光を選択して第１ポートに与えるようにした光スイッチとしてもよい。前述した実施の形態２では、第３ポートから光を第２ポートに入射するプロテクトスイッチとしている。これに代えて入出射を逆転させ、第２ポートから出射した光を第３ポートに与えるようにしたプロテクトスイッチとしてもよい。
【００２２】
更に本実施の形態ではミラーを回転させることによって経路を切換えるようにしたが、Ｚ軸上に沿って微小距離移動し、第１ポートからの光を受光しない第１の位置と第１ポートからの光を入射して第２ポート側に反射する第２の位置との間で、ミラー又はプリズム等任意の反射体を移動させるように構成してもよい。更に前述した各実施の形態では、ＸＹ平面上において第１ポートの光軸と第２ポートの光軸とを９０°の角度で交差するようにしているが、この角度も任意の角度とすることができ、その場合には第１ポートからの光又は第２ポートからの光を他方のポートに切換えるように反射体を配置することが必要であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１による光スイッチの構成を示す図である。
【図２Ａ】回転型アクチュエータとミラーとをＺ軸方向から見た状態を示す図である。
【図２Ｂ】回転型アクチュエータとミラーとをＹ軸方向から見た状態を示す図である。
【図３Ａ】回転型アクチュエータとミラーとをＺ軸方向から見た状態を示す図である。
【図３Ｂ】回転型アクチュエータとミラーとをＹ軸方向から見た状態を示す図である。
【図４】第１コリメータから第２コリメータ群までの各光路の光路長と結合効率とを示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２によるプロテクトスイッチの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１，１８ａ〜１８ｆ，２１ａ〜２１ｆ  光ファイバ
１２，１７ａ〜１７ｆ，２０ａ〜２０ｆ  コリメータ
１３ａ〜１３ｆ  ミラー
１４ａ〜１４ｆ  回転型アクチュエータ
１５ａ〜１５ｆ  ストッパ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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