(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定側光ファイバの先端部を固定する光ファイバ固定溝及び移動側光ファイバの先端部を導入する光ファイバ導入溝からなる光ファイバ整列溝が表面に形成された光ファイバアレイと、前記移動側光ファイバの先端部を前記光ファイバ整列溝の配列方向に沿って搬送する搬送部とを備え、前記光ファイバ固定溝の溝ピッチと前記光ファイバ導入溝の溝ピッチとが互いに同一ピッチとされ、前記移動側光ファイバを前記光ファイバ導入溝に選択的に導入することで、前記固定側光ファイバと前記移動側光ファイバとを一対一に光接続する光スイッチにおいて、
前記固定側光ファイバは、その外径が前記移動側光ファイバの外径よりも小さくされ、前記溝ピッチは、前記移動側光ファイバの前記外径よりも小さくされ、
前記固定側光ファイバ整列溝と前記移動側光ファイバ整列溝との間に、前記固定側光ファイバと前記移動側光ファイバとの中心を合わせる段差部を設けたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記固定側光ファイバの前記外径を前記光ファイバ固定溝の前記溝ピッチと等しくした請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記固定側光ファイバの前記外径を９０〜１２５μｍとした請求項１又は２に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる光通信経路において、複数の光ファイバから１本の光ファイバを選択して接続経路を切り替えるための光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバによる光通信経路において、複数の光ファイバから１本の光ファイバを選択して接続経路を切り替えるための光スイッチとして、光ファイバ移動切り替え方式の光スイッチが使用されている。このような移動切り替え方式の光スイッチは、光ファイバ固定溝及び光ファイバ導入溝からなる光ファイバ整列溝を表面に有する光ファイバアレイと、移動側光ファイバの先端部を光ファイバ整列溝の配列方向に沿って搬送する搬送部とを備えているのが一般的である。固定側光ファイバを固定する光ファイバ固定溝の溝ピッチと光ファイバ導入溝の溝ピッチとは同一ピッチとされており、光ファイバ導入溝に移動側光ファイバを選択的に導入することで、固定側光ファイバと移動側光ファイバとが一対一に光接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような光スイッチは、固定側光ファイバが並列して形成されている複数の光ファイバ固定溝に配列固定される構造となるため、固定側光ファイバの本数が増加すると、この配列方向に光ファイバアレイの寸法が大きくなり、その結果、光スイッチの小型化を行い難くなる。光ファイバアレイが上述した配列方向に大きくなると、搬送部の移動距離も長くなり、搬送部の駆動系を大型化する必要が生じたり、スイッチングに要する時間が長くなるなどの弊害がある。配列方向に長くなった場合には、光ファイバ固定溝を複数に分割して多段的に配置することも考えられるが、搬送部の駆動機構が複数必要となったり、駆動機構が複雑になる等の問題がある。上述した問題を解決することを目的として、２本の光ファイバケーブルからの各光ファイバを光ファイバ固定溝に交互に配列固定する構造の光スイッチが特開平9-80329号公報に提案されているが、その効果はまだ十分ではなく、更なる改良が望まれていた。
【０００４】
本発明は、小型化が行えると共にスイッチング性能を向上させることのできる光スイッチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光スイッチは、複数の固定側光ファイバの先端部を固定する光ファイバ固定溝及び移動側光ファイバの先端部を導入する光ファイバ導入溝からなる光ファイバ整列溝が表面に形成された光ファイバアレイと、移動側光ファイバの先端部を光ファイバ整列溝の配列方向に沿って搬送する搬送部とを備え、光ファイバ固定溝の溝ピッチと光ファイバ導入溝の溝ピッチとが互いに同一ピッチとされ、移動側光ファイバを光ファイバ導入溝に選択的に導入することで、固定側光ファイバと移動側光ファイバとを一対一に光接続する光スイッチにおいて、固定側光ファイバは、その外径が移動側光ファイバの外径よりも小さくされ、溝ピッチは、移動側光ファイバの外径よりも小さくされ、固定側光ファイバ整列溝と移動側光ファイバ整列溝との間に、固定側光ファイバと移動側光ファイバとの中心を合わせる段差部を設けたことを特徴としている。
【０００６】
この発明によれば、固定側光ファイバの配列方向の長さを抑えて、光スイッチの更なる小型化を行うことができる。また、固定側光ファイバの本数を増加させても、光スイッチとしての大きさを大きくする必要がなく、接続可能な光ファイバの更なる高密度化を行うことができる。このとき、移動側光ファイバの移動距離は長くなることがないので、スイッチングに要する時間も長くならずに良好なスイッチング性能を呈する。更に、高密度化により光ファイバ１本あたりのコストを減少させることができる。なお、移動側光ファイバの外径は、固定側光ファイバの外径に依存せず決定され、外径の極小化による強度低下や外径の極大化による剛性増大等の弊害を発生させることのない最適な寸法に設定される。そして、この発明では、固定側光ファイバ整列溝と移動側光ファイバ整列溝との間に、固定側光ファイバと移動側光ファイバとの中心を合わせる段差部を設けている。このような構成とすることで、光ファイバ整列溝を形成させる際に、一枚の部材上に並列する複数の溝を形成させ、これを分割した後に段差部を設けて接続すれば、容易に光ファイバアレイを製造することができる。また、このようにすれば、光ファイバ固定溝と光ファイバ導入溝との間での光ファイバの調心精度を向上させることができる。
【０００７】
ここで、固定側光ファイバの外径を光ファイバ固定溝の溝ピッチと等しくすることが好ましい。このような構成とすれば、固定側光ファイバの外径をできるだけ大きくし、移動側光ファイバの外径との外径差を小さくして、伝送損失の増加を防止しつつ、固定側光ファイバを最も高密度に配列させることができる。この結果、伝送特性を良好なものとすると同時に、光スイッチの小型化を最も効率よく行うことができる。
【０００８】
また、固定側光ファイバの外径は、90〜125μmとされることが好ましい。固定側光ファイバの外径が90μm未満であると、固定側光ファイバの配列ピッチが非常に小さくなり、光ファイバ固定溝の形成等において光ファイバアレイの製造が困難になってしまう。一方、固定側光ファイバの外径が125μmを超えると、移動側光ファイバの外径はさらに大きな外径を有することになり、移動側ファイバの剛性が大きくなり過ぎてしまう。移動側光ファイバの剛性が大きくなりすぎると、移動側光ファイバを光ファイバ導入溝に導入する際に過大な応力が移動側光ファイバに加わり伝送特性を悪化させてしまったり、スイッチングの繰り返しによる移動側光ファイバの劣化が通常よりも激しくなる等の弊害が生じるおそれがある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光スイッチの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
この光スイッチは、図１に示すように、光ファイバアレイ１と搬送部２とを備えている。なお、図１には、光スイッチの要部のみが示されており、上述した光ファイバアレイ１及び搬送部２の他、搬送部２を駆動させる駆動機構等（図示せず）が、ケース（図示せず）内に設置されて光スイッチ全体が構成される。
【００１２】
光ファイバアレイ１は、図１に示すように、上面に光ファイバ固定溝1fが形成された第１溝形成部材１２、上面に光ファイバ導入溝1mが形成された第２溝形成部材１３、これらの溝形成部材１２，１３が共に載置固定されるベース部材１４、及び光ファイバ固定溝1fに配列された固定側光ファイバFfを上方から押さえるカバープレート１５を有している。
【００１３】
第１溝形成部材１２と第２溝形成部材１３とは、互いに突き合わされてベース部材１４上に固定されている。第１溝形成部材１２の上面には、光ファイバ固定溝1fが形成されており、第２溝形成部材１３の上面には、光ファイバ固定溝1fと同一の断面形状を有する光ファイバ導入溝1mが形成されている。光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとは同一の溝ピッチとなり、一つの光ファイバ固定溝1fに対して一つの光ファイバ導入溝1mが対応している。対応し合う光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとにより、光ファイバ整列溝１０が形成されている。
【００１４】
各光ファイバ固定溝1fには固定側光ファイバFfの先端部がそれぞれ導入されており、固定側光ファイバFfの先端部は、上方からカバープレート１５により押さえられて固定されている。第１溝形成部材１２と第２溝形成部材１３とは厚さが異なり、第１溝形成部材１２の方が第２溝形成部材１３よりも厚く形成されている。このため、突き合わされた第１溝形成部材１２と第２溝形成部材１３との間には、段差部１１が形成されている。
【００１５】
第１溝形成部材１２と第２溝形成部材１３とは、１つの板材の上面に複数のＶ溝を並列して形成した後にこの板材を分割し、第２溝形成部材１３の下面を平坦に削り取ることにより形成される。このように形成すると、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとの断面形状が同一である精度が高くなり、これらの溝上に固定・導入される固定側光ファイバFfと移動側光ファイバFmとの調心精度を向上させることができる。
【００１６】
一方、搬送部２は、従来の光スイッチにおける搬送部と同様な構成とされている。搬送部２は、図１に示すように、光ファイバアレイ１に向けて片持ち状に突出された腕部２０を有している。この腕部２０の先端部側には、移動側光ファイバFmの先端部が固定されており、腕部２０の基端部側は、可動ステージ２１に結合されている。腕部２０は、弾性変形可能な板バネで構成されており、腕部２０の下方に配置された昇降部材２３により、その先端が持ち上げられる構成とされている。可動ステージ２１には、ボールネジ２２が螺合貫通されている。ボールネジ２２に接続された駆動モーター（図示せず）により、可動ステージ２１、腕部２０及び移動側光ファイバFmの先端部は、ボールネジ２２を介して、図中Ｘ方向、即ち光ファイバ整列溝１０の配列方向に搬送される。
【００１７】
固定側光ファイバFf、移動側光ファイバFm、光ファイバ固定溝1f及び光ファイバ導入溝1mの各位置関係について、図２を参照しつつ詳しく説明する。図２は、図１におけるII-II線断面図であるが、移動側光ファイバFmは一点鎖線で示してある。上述したように、光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfと光ファイバ導入溝1mの溝ピッチPmとは、同一ピッチとされている。
【００１８】
光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとは、その頂部の角度及び溝底部の開き角度が90°であるＶ溝としてそれぞれ形成されている。光ファイバ固定溝1f及び光ファイバ導入溝1mのＶ溝斜面を利用して固定側光ファイバFf及び移動側光ファイバFmを調心するので、調心効果が図２中の上下方向及び左右方向に対してバランス良く働くように、これらの溝の頂部の角度及び溝底部の開き角度が90°とされている。
【００１９】
固定側光ファイバFfの外径Dfは、移動側光ファイバFmの外径Dmよりも小さくされており、且つ上述した光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfと等しくされている。また、これらの固定側光ファイバFfの外径Df及び光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfは、上述した光ファイバ導入溝1mの溝ピッチPmとも等しくなる。この結果、固定側光ファイバFfは、隣り合う固定側光ファイバFfと接触した状態で隙間無く配列されることになり、固定側光ファイバFfの外径Dfを最も大きくして伝送損失の増加を防止しつつ、固定側光ファイバFfの配列を最も高密度化することになる。
【００２０】
なお、実際に製造される固定側光ファイバFfの中には、その外径Dfが製造誤差により設計値よりも若干（数μm程度）大きい外径となるものがある。このため、光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfを正確に固定側光ファイバFfの外径Dfの設計値としてしまうと、外径が若干大きめに製造された固定側光ファイバFfを光ファイバ固定溝1f上に確実に配列固定できなくなることが考えられる。このような状況を考慮して、光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfの設計値を、固定側光ファイバFfの外径Dfの製造誤差を見越して、固定側光ファイバFfの外径Dfの設計値よりも若干大きく設定することが行われるが、この程度の差であれば、固定側光ファイバFfの外径Dfと光ファイバ固定溝1fの溝ピッチPfとは等しいと言うことができる。
【００２１】
また、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとの間には、図２に示すように、オフセット量ｈの段差部１１が形成されている。段差部１１が形成されることにより、光ファイバ固定溝1f上に固定側光ファイバFfが固定され、光ファイバ導入溝1m上に移動側光ファイバFmが導入されたときに、移動側光ファイバFmの中心と、この移動側光ファイバFmの外径Dmよりも小さい外径Dfを有する固定側光ファイバFfの中心とを合わせる、即ち調心することができる。
【００２２】
移動側光ファイバFmが光ファイバ導入溝1m内に導入された際には、移動側光ファイバFmの周面と光ファイバ導入溝1mのＶ溝表面とが接触するように、移動側光ファイバFmの外径Dmと光ファイバ導入溝1mの溝ピッチPmとが決定されている。もし、移動側光ファイバFmの外径Dmに対して光ファイバ導入溝1mの溝ピッチPmが小さすぎると、移動側光ファイバFmの周面と光ファイバ導入溝1mの頂部とが接触することになり、十分な調心効果が得られない。
【００２３】
ここで、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとの溝底部の開き角度をθとした場合に、固定側光ファイバFfを最も高密度に配列させるための溝ピッチPf,Pmと、光ファイバFf,Fm同士を正確に調心するためのオフセット量ｈとについて、図３を参照しつつ説明する。このとき、上述したように、十分な調心効果を得るために、移動側光ファイバFmの周面と光ファイバ導入溝1mのＶ溝表面とが接触されることを前提とする。
【００２４】
固定側光ファイバFfを最も高密度に配列するには、まず配列させるため溝ピッチPfをできる限り小さくしたい。そこで、移動側光ファイバFmの周面と光ファイバ導入溝1mのＶ溝表面とを接触させて、溝ピッチPm即ち溝ピッチPfを可能な限り最小にした状態が図３に示されている状態である。更に、ここで、固定側光ファイバFfの外径Dfを溝ピッチPf,Pmと等しくすると、移動側光ファイバFmの外径Dmとの外径差を小さくでき、伝送特性の悪化防止上都合が良い。
【００２５】
このとき、溝ピッチPf,Pm及び固定側光ファイバFfの外径Df、並びに段差方向におけるオフセット量ｈは、以下のようになる。なお、Df＜Dm,0＜θ＜180°である。
【００２６】
Pf=Pm=Df=Dm・cos(θ/2)
ｈ=(Dm-Df)/[2・sin(θ/2)]={Dm・[1-cos(θ/2)]}/[2・sin(θ/2)]
例えば、移動側ファイバFmの外径Dmを125μmとし、光ファイバ整列溝１０の溝底部の開き角度θを90°とした場合、Pf=Pm=Df  88μmとなり、ｈ  26μmとなる。このようにすれば、従来、固定側光ファイバFfの外径Dfと移動側ファイバFmの外径Dmとを共に125μmとして800心配列した場合に必要であった長さに、2200心余りの光ファイバを配列させることが可能であり、高密度化を実現することができる。この結果、搬送部２などの１心当たりコストは、1/3近くにまで低減させることができる。同じ心数とすれば小型化を実現できることは言うまでもない。
【００２７】
上述した光スイッチによりスイッチングを行う際には、昇降部材２３を上方に移動させ、腕部２０の先端を持ち上げる。これに伴って移動側光ファイバFmの先端部も光ファイバ導入溝1mから持ち上げられる。次いで、駆動モーター（図示せず）により、ボールネジ２２を介して可動ステージ２１が図１中Ｘ方向に移動され、移動側光ファイバFmの先端部が所望の光ファイバ導入溝1m上に達したところで停止される。その状態から、昇降部材２３が下方に移動され、移動側光ファイバFmの先端部が所望の光ファイバ導入溝1m内に導入される。光ファイバ導入溝1m内に導入された移動側光ファイバFmの端面は、所望の固定側光ファイバFfの端面と突き合わされて光接続され、スイッチングが終了する。
【００２８】
なお、図１及び図２に示す光スイッチにおいては、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとは同一断面形状となるように形成されており、このように形成されることが好ましいのであるが、必ずしも同一断面形状でなくても良い。この場合は、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとの溝ピッチは同一とされるので、これらの溝の頂部の角度及び溝底部の開き角度が光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとで異なる頂部の角度及び溝底部の開き角度とされることになる。また、この場合は、第１溝部材１１及び第２溝部材１２とは別個に形成されて突き合わされることになる。また、図１及び図２に示す光スイッチにおいては、光ファイバ固定溝1fと光ファイバ導入溝1mとの頂部の角度及び溝底部の開き角度が、上下左右方向の調心効果を考慮して90°とされたが、必ずしもこの角度に限定されるようなことはない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る光スイッチは、光ファイバ固定溝及び光ファイバ導入溝からなる光ファイバ整列溝が表面に形成された光ファイバアレイと、移動側光ファイバの先端部を搬送する搬送部とを備え、光ファイバ固定溝の溝ピッチと光ファイバ導入溝の溝ピッチとが互いに同一ピッチとされており、固定側光ファイバの外径が移動側光ファイバの外径よりも小さくされ、上述した溝ピッチが移動側光ファイバの外径よりも小さくされているので、小型化することができると共にスイッチング性能もを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光スイッチの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１におけるII-II線断面図である。
【図３】移動側光ファイバと光ファイバ整列溝との寸法関係を示す断面図である。
【符号の説明】
Ff…固定側光ファイバ、Fm…移動側光ファイバ、１…光ファイバアレイ、1f…光ファイバ固定溝、1m…光ファイバ導入溝、10…光ファイバ整列溝、２…搬送部。
【図１】
0003845992.tif 000002
【図２】
0003845992.tif 000003
【図３】
0003845992.tif 000004