JPH041329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光フアイバ等の光通信システムにお
いて、通信回線等の切替えに用いられる光路切替
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、光フアイバ等による通信システムにおい
て、通信回線の切り替えを行うための交換機が
種々案出されている。この交換機には、一度電気
信号に変換してから切り替えるもの、光信号をそ
のままで切替えるもの（光路切替装置）等があ
る。

この光路切替装置の一例を第６図に示す。図に
おいて、３０ａ，３０ｂはケース等に固設されて
いる一対の電磁石からなるソレノイドであり、こ
のソレノイド３０ａ，３０ｂ間には一対の板バネ
（平行バネ）３１ａ，３１ｂに支持された移動台
３２が配設されている。この移動台３２はソレノ
イド３０ａ，３０ｂの励磁により矢印Ａ，Ｂいず
れかの方向に吸引されて移動自在となつている。
従つて、移動台３２に反射体３３を載置すれば、
所定方向からの光に対して、光の進行方向がその
移動台３２の移動で変えられる。つまり、これは
所定方向からの光に対して二方向に切り替えるこ
とができる。また、光路切替装置としては、特開
昭55−69105号に開示されているものがある。こ
の装置は、低消費電力のバイモルフによつて光フ
アイバを直接移動し、複数の固定光フアイバとの
間で光の切替えを行つている。これは、消費電力
が前記光路切替装置の場合と比較して極めて小さ
いものであるために、回線の切替えが激しいとこ
ろに用いると有効である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この光路切替装置は平行バネを
用いた点で同一位置の再現性がよくなつている
が、２個の電磁石の配置により幅ｌが大きくなつ
てしまう。即ち、これは多くの回線を切り替える
ため第７図に示すようにマトリツクス状に配列し
た場合、スペースを広くとり実装密度を高くでき
なかつた。しかるに、光フアイバ等により伝播し
た光はこの切り替え空間でより損失を受けること
になる。特に、光通信システムにおいて、光フア
イバケーブルが長距離化する中にあつては、伝播
する光の損失を抑える必要があり、光路切替装置
での光の損失を如何に少なくするかが重要な点の
一つであつた。

一方、特開昭55−69105号に開示されている装
置において、駆動源としてのバイモルフは光フア
イバ（負荷）を十分に付勢するにたる力を得るの
が困難であり、しかも、直接負荷を一定位置で保
持するには不安定な要素があつた。従つて、上記
の方法でバイモルフを利用した場合、光路切替装
置は光路の切り替えを確実に行なうことができな
い場合があつた。

この発明は上記問題点に鑑みなされたもので、
その目的は光路切替えを行う反射体の実装密度を
高めて小型化することができると共に切り替え光
路での光の損失を抑えることができ、しかも、低
消費電力で正確に動作する光路切替装置を提供す
るにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の光路切替
装置は、第１のポート群２a₁，２a₂から入射され
第２のポート群３a₁，３a₂から出射される複数の
光によつて形成される第１の光路群と、 第３のポート群４a₁，４a₂から入射され前記第
１の光路群に対して所定角度を有してマトリクス
状の光路を形成するために第４のポート群５a₁，
５a₂から出射される複数の光によつて形成される
第２の光路群と、 前記第１のポート群のいずれかのポートから入
射された光を前記第４のポート群のいずれかのポ
ートから出射されるように光路を切り替えるよう
に前記第１の光路群と前記第２の光路群との各交
差位置に各々設けられた切換器を備えた光路切替
装置において、該切換器は、 前記第１のポートから入射された光を所定角度
で反射させて前記第４のポートから出射させるた
めに前記第１の光路群と第２の光路群との各交差
位置に設けられた複数個の反射体７と、 前記反射体の下方に設けられ、両端に側板１
１，１２を立設し、かつ前記第１、第２の光路群
の各々の光に対し等角度方向に移動自在な支持体
１０と、 前記支持体に一端が固設され、前記側板間にこ
の側板と平行に設けられる平行バネ１３，１３
と、 前記平行バネの他端間に設けられ、前記支持体
側に切欠部１５を有し、かつ上部に前記反射体を
備えて常に反射体の反射面が前記第１、第２の光
路群に対し平行移動自在な移動台１４と、 前記平行バネの間にあつて、一端を前記切欠部
に嵌入し、他端を前記支持体に固設した板体１６
と該板体の両面に夫々圧電性素子１７ａ，１７ｂ
を接着したバイモルフ１７と、 前記移動台をその移動する側の側板の先端部で
保持する保持手段１９，２０とを具備し、 バイモルフの変位により移動台上の反射体を、
前記第１、第２の光路群に対し平行な状態で光路
上に進退自在かつ移動方向上において選択的に位
置決め保持することを特徴とする。

［作用］ この発明の光路切替装置は、マトリクス状に形
成される第１、第２の光路に反射体７が進退して
所望の光路が切り替えられる。

この反射体７は、前記所定平面に直交する方向
に設けられる切換器により移動自在であり、駆動
源としてのバイモルフ１７に電圧を印加すること
により前記所定平面に直交する方向に立設される
板体１６を湾曲させ、この湾曲による付勢力と板
体両側部の平行バネ１３，１３の復帰力とによつ
て反射体７が載置されている移動台１４を第１、
第２の光路に対し平行に他方に移動させ、その付
勢力でいずれかの保持手段１９，２０の吸引範囲
まで移動し、その後は保持手段１９，２０で保持
して位置決めを行なう。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図はこの発明の光路切替装置の斜視図を示
し、第２図は上記光路切替装置の概略を示す上面
図である。

図において、１はケースであり、このケースの
上部四辺には光を入射、出射させるための第１の
ポート群２、第２のポート群３、第３のポート群
４及び第４のポート群５が設けられている。この
第１のポート群２及び第３のポート群４は、例え
ば光フアイバ等より伝播された光を所定平面に入
射させるためのレセプタクル２a₁，２a₂，４a₁，
４a₂が配設され、第２のポート群３及び第４のポ
ート群５は、この入射した光を例えば光フアイバ
等に出射するためのレセプタクル３a₁，３a₂，５
a₁，５a₂が配設されている。そして、これらポー
ト群の内側には、光フアイバ等より伝播された光
を平行ビームとし、あるいはその光を光フアイバ
等に集光するレンズ（例えば、セルフオツクレン
ズ：商品名）６が夫々配設されている。即ち、第
１のポート群２と第２のポート群３、第３のポー
ト群４と第４のポート群５は夫々相対して配置さ
れており、しかもこれらに配設されているレセプ
タクル２a₁と３a₁，２a₂と３a₂，４a₁と５a₁，４
a₂と５a₂の主軸が夫々一致している。なお、この
場合は４入力４出力の構成になつているが、この
数に限る必要はない。そして、上記ポート群から
入射した光の光差点には、その光を所定方向例え
ば直角に反射させる反射体（例えば両面ミラーの
反射鏡、一面をミラーとしたプリズム等）７が第
２図に示すように平行移動自在に配置されてい
る。

この反射体７を第２図の矢印Ｃの如く平行移動
させる光路を切り替える切換器としての駆動装置
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄはケース１の下部に配置
され、第３図に示す構成をしている。第３図にお
いて、１０は両端に側板１１，１２が立設してい
る支持体であり、この支持体１０には側板１１，
１２と平行な一対の板バネ（平行バネ）１３の一
端が固設されている。この平行バネ１３の他端に
は移動台１４が配設されており、移動台１４のほ
ぼ中央で支持体１０側には切欠部１５が設けられ
ている。更に、支持体１０には平行バネ１３のほ
ほ中央にあつて、一端を切欠部１５に嵌入する板
体１６が固設されている。しかも、板体１６の両
面には圧電性素子１７ａ，１７ｂが接着されてい
る。これら圧電性素子１７ａ，１７ｂによりバイ
モルフ１７が構成されている。なお、板体１６
は、圧電性素子１７ａ，１７ｂの変位により自在
に湾曲し、かつこの圧電性素子１７ａ，１７ｂに
電圧が印加できる電極構造を有している。そし
て、この板体１６とバイモルフ１７とによつて切
替機構の駆動部１８が構成されている。

一方、前記移動台１４を側板１１，１２いずれ
かに保持させる保持手段１９，２０は側板１１，
１２の先端部に埋設した永久磁石１９ａ，２０ａ
からなつている。なお、この永久磁石１９ａ，２
０ａは前記平行バネ１３の復帰力に逆つて保持
し、かつ前記圧電性素子１７ａ，１７ｂの変位で
湾曲する板体１６が切欠部１５の面１５ａ，１５
ｂのいずれかに当接して移動台１４を現在保持さ
れている位置と反対方向に付勢する力と前記平行
バネ１３の復帰力との和より小さい磁力を有して
いる。

次に、以上の構成からなる光路切替装置の動作
を説明する。まず、光フアイバ等より伝播された
光が第１のポート群２及び第３のポート群４から
レセプタクル２a₁，２a₂，４a₁，４a₂を介して入
射する。このとき、全ての反射体７がその入射光
の光軸よりずれるように、駆動装置８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄが夫々の移動台１４を移動している
と、その入射光は直進して第２のポート群３及び
第４のポート群５より出射する。これらの移動台
１４を移動させる駆動装置の動作は、第４図のよ
うに動作する。圧電性素子１７ａ，１７ｂに対し
て互いに逆の電圧（つまり、逆方向の電界）をリ
ード線２１，２２，２３から印加する。この場
合、バイモルフ１７は第５図に示すように分極方
向が同じ（矢印P₁，P₂）圧電性素子１７ａ，１
７ｂからなつており、これに対して互いに逆の電
界（矢印E₁，E₂）を印加すれば変位する。即ち、
破線で示すように、圧電性素子１７ａは伸び、圧
電性素子１７ｂは縮む。従つて、バイモルフ８は
板体７を矢印Ｅ方向に湾曲される。すると、板体
１６はその先端を切欠部１５の面１５ａに当接
し、移動台１４を平行バネ１３の復帰力と共に矢
印Ｄ方向に付勢する。そして、移動台１４はバイ
モルフ１７の変位力で永久磁石２０ａの磁力範囲
まで移動され、その後磁力によつて吸引されて保
持される。しかるのち、圧電性素子１７ａ，１７
ｂに印加していた電圧を除いても、移動台１４は
保持された状態を維持している。

次に、圧電性素子１７ａ，１７ｂに上述と逆の
電圧をリード線２１，２２，２３から印加する。
この場合、バイモルフ１７は圧電性素子１７ａが
縮み、圧電性素子１７ｂが伸びる変位を生ずる。
即ち、板体１６は第３図の矢印Ｅ方向と逆方向に
湾曲する。すると、移動台１４は矢印Ｄと逆方向
に移動し、永久磁石１９ａに吸引されて保持され
る。

このようにして、駆動装置８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄを全て同一駆動（例えば、移動台１４を永久
磁石２０ａで保持）すると、入射光は反射体７で
反射されず直進する。

ここで、駆動装置８ａのみを駆動（移動台１４
を永久磁石１９ａで保持）すると、第１のポート
群２のレセプタクル２a₁から入射した光は反射体
７の一面で直角方向に反射して、第４のポート群
５をレセプタクル５a₁より出射し、第３のポート
群４のレセプタクル４a₂から入射した光は反射体
７によつて直角方向に進み、第２のポート群３の
レセプタクル３a₁より出射する。このように、駆
動装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを駆動すること
で、第１のポート群２のレセプタクル２a₁，２a₂
から入射し光はレセプタクル３a₁，３a₂，５a₁，
５a₂のいずれかより出射し、第３のポート群４の
レセプタクル４a₁，４a₂から入射した光はレセプ
タクル３a₁，３a₂，５a₁，５a₂のいずれかより出
射させられる。

即ち、上記光路切替装置は駆動装置８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄを駆動することで、光フアイバ等
により伝播される光信号を所望の光フアイバ等
（回線）に切替えることができる。特に、これは
駆動装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが低消費電力の
バイモルフ１７によつて駆動するので、回線の切
替えが激しいところに用いると有効である。

また、この駆動装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは
その駆動の位置決めに、位置の再現性のよい平行
バネ１３、保持手段１９として永久磁石１９ａ，
２０ａを用いており、その位置決めを正確に行う
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明による光路切替
装置によれば、第１、第２の光路群がマトリクス
状に配置されることにより、第１、第２の光路群
の複数の光切替を任意に選択することができる効
果を有する。

また、第１、第２の光路群に直交する方向に切
替器の機構を配置し、かつ、第１、第２の光路群
と平行な方向に反射体を移動させて光路を切替え
る構成であるため、光路が短くなり複数の光切替
を最小の光損失で行うことができ、さらに高密度
実装が実現できスペース効率を向上させることが
できる。

さらに、入射する光の光路を切替えるための切
換器が低消費電力のバイモルフを駆動源とし、反
射体を再現性の良い平行バネで支持し、駆動源に
よつて平行移動された反射体を永久磁石等で保持
する機構とし、この反射体は、第１、第２の光路
群の各々の光に対し等角度方向に移動自在な構成
としたので、マトリクスを構成するポート群の配
列ピツチを狭めることができ、高密度実装化、及
び低光損失化を達成できる。また、光路を切替え
る反射体の位置決め再現性が良く、しかも反射体
の移動に際して電力消費を極めて小さくすること
ができる。

特に、これは、回線の切替が激しく光路群がマ
トリクス状に形成された交換機に対し極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す光路切替装
置の斜視図、第２図は光路切替装置の概略的な上
面図、第３図は上記光路切替装置の反射体を駆動
する駆動装置の斜視図、第４図は上記駆動装置の
平面図、第５図は上記駆動装置で用いたバイモル
フの部分図、第６図は従来の光路切替装置の斜視
図、第７図は従来の光路切替装置の配置図であ
る。 ２……第１のポート群、３……第２のポート
群、４……第３のポート群、５……第４のポート
群、７……反射体、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ……
切換器（駆動装置）、１０……支持体、１ａ，１
２……側板、１３……平行バネ、１４……移動
台、１５……切欠部、１６……板体、１７ａ，１
７ｂ……圧電性素子、１７……バイモルフ、１８
……可動部、１９，２０……保持手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１のポート群２a₁，２a₂から入射され第２
   のポート群３a₁，３a₂から出射される複数の光に
   よつて形成される第１の光路群と、 第３のポート群４a₁，４a₂から入射され前記第
   １の光路群に対して所定角度を有してマトリクス
   状の光路を形成するために第４のポート群５a₁，
   ５a₂から出射される複数の光によつて形成される
   第２の光路群と、 前記第１のポート群のいずれかのポートから入
   射された光を前記第４のポート群のいずれかのポ
   ートから出射されるように光路を切り替えるよう
   に前記第１の光路群と前記第２の光路群との各交
   差位置に各々設けられた切換器を備えた光路切替
   装置において、該切換器は、 前記第１のポートから入射された光を所定角度
   で反射させて前記第４のポートから出射させるた
   めに前記第１の光路群と第２の光路群との各交差
   位置に設けられた複数個の反射体７と、 前記反射体の下方に設けられ、両端に側板１
   １，１２を立設し、かつ前記第１、第２の光路群
   の各々の光に対し等角度方向に移動自在な支持体
   １０と、 前記支持体に一端が固設され、前記側板間にこ
   の側板と平行に設けられる平行バネ１３，１３
   と、 前記平行バネの他端間に設けられ、前記支持体
   側に切欠部１５を有し、かつ上部に前記反射体を
   備えて常に反射体の反射面が前記第１、第２の光
   路群に対し平行移動自在な移動台１４と、 前記平行バネの間にあつて、一端を前記切欠部
   に嵌入し、他端を前記支持体に固設した板体１６
   と該板体の両面に夫々圧電性素子１７ａ，１７ｂ
   を接着したバイモルフ１７と、 前記移動台をその移動する側の側板の先端部で
   保持する保持手段１９，２０とを具備し、 バイモルフの変位により移動台上の反射体を、
   前記第１、第２の光路群に対し平行な状態で光路
   上に進退自在かつ移動方向上において選択的に位
   置決め保持することを特徴とする光路切替装置。