JPH06501572A - 光ファイバスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光フアイバスイッチ 皮工立１ 本発明は、スイッチング力によって第１の溝から第２の溝に光ファイバを切り換 えるためのスイッチに関し、特に、スイッチング力を直接ファイバに加えるスイ ッチに関する。

なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国特許出願０７１５８６ ．８２２号の明細書の記載に基づくものであって、当該米国特許出願の番号を参 照することによって当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を 構成するものとする。

支兄ユ」 現在の光フアイバ通信システムは、ローカルエリアネットワーク内での情報の伝 送に単一モード型または多モード型の光フアイバケーブルを使用している。スイ ッチを備えることで、ネットワーク内の光路を切り換えて一カ所以上の特定のユ ニットに情報を直接送信したり特定のユニットをバイパスしたりすることが可能 になる。このような目的で使用するスイッチは、多数回に及ぶスイッチサイクル を通して高信頼度が得られ、低挿入損失でクロストークが少なく、切換時間の短 いものでなければならない。

光フアイバスイッチの形状には様々なものが知られている。光路内に光学装置を 置くことで切換機能を発揮できるスイッチ装置もある。本願と同一の譲受人に譲 渡された１９８９年１２月１８日出願の係属中出願第０７／４５２．１４７号（ ＥＤ−０３８５）は、可動ブロック素子を使用して、１つのファイバから他のフ ァイバへ、またはオフ位置へ光を切り換えることについて開示している。

米国特許第４．７９０．６２１号（Ｃａｌａｂｙ他）では、可動プリズムを使用 して１つのファイバから他のファイバに光を切り換えている。米国特許第４．２ ６１，６３８号（Ｗａｇｎｅｒ）は、反射部材を使用して光を他の光路に切り換 えることについて開示している。

機械式スイッチ装置もいくつか知られている。このような装置では光ファイバが 可動部材に固定されており、この可動部材を第１の位置から第２の位置に物理的 に移動させることで光路を切り換える。本願と同一の譲受人に譲渡された米国特 許第４，９１１．５２０号（Ｌｅｅ）では、ファイバが先端縁に沿って搭載され るガラス製の片持ちの舌状部材を使用している。第１および第２のファイバは同 様に固定ブロックの端に沿って搭載されている。このガラス製の部材を第１の位 置から第２の位置に動かすと、その上にあるファイバは第１の固定ファイバを含 む第１の光路から外れて他の固定ファイバを含む第２の光路に位置する。

米国特許第４．４０７．５６２号（Ｙｏｕｎｇ）の光ファイバは、可動ハウジン グの外面に形成した溝に固定されている。ハウジングの位置を変えることでファ イバアレイ同士の相対位置を変え、スイッチング動作を行っている。可動ハウジ ングおよびハウジングを収容しているケースの位置合わせは、位置合わせ溝を使 用して行われる。米国特許第４，８９６，９３７号（Ｋｒａｅｔｓｃｈ他）では 、ハウジングの底面とカバーの各々にＶ溝を形成している。スイッチング動作は ファイバを取り付けた強磁性体薄板を２つのＶ溝のうちの一方に移動させること で達成できる。

米国特許第４．７５９，５９７号（Ｌｅｍｏｎｄｅ）では、磁気ロッカアームに 光ファイバを取り付けている。ロッカアームを回動させると、このファイバは上 部および下部の支持スラブの各々に形成された溝に固定されたファイバ間を移動 する。

上述した機械式スイッチでは、大部分の作動素子に加えてファイバを取付けた部 材も移動させることでスイッチング動作を行う。この部材は寸法および重量の面 で光ファイバよりも太き（て重いので、このような装置の切換速度には限界があ る。

米国特許第４，９４６，２３６号（Ｄａｕｔａｒｔａｓ他）は、移動させる力を ファイバ自体に加λるスイッチを開示している。このスイッチは磁気スリーブで 囲まれた１数のファイバを含み、ブロックの端から端まで延在する細長い菱形の 内部チャネルの隅によって形成される溝にファイバを配置している。磁界を発生 させ、ファイバを溝の一方の隅から他の隅に移動する。

上述した内容に鑑みて、繰り返し使用しても挿入損失が低（、切換時間も比較的 短い上、（作動素子の他に）最低限のファイバだけを移動してスイッチング動作 を行うことのできる光フアイバスイッチを提供することには利点があると思われ る。

１−夏二ｊ 本発明は、ブロック部を有する基板を備えた光フアイバスイッチに関する。この ブロックは、その表面に少なくとも第１および第２の溝が形成されている。光フ ァイバはその端面近傍の長さ方向の所定の第１の部分を有し、この第１の部分は 一方の溝に収容されている。この所定の第１の部分のファイバ軸は、溝の軸に対 し７て所定の正の角度をなしている。光ファイバに作用するパイアスカはファイ バの所定の第１の部分を溝の底に押圧する方向にファイバを付勢する。第１の部 分から後ろに離れたところにあるファイバの所定の第２の部分は傾斜路上に備え られ、これにより、この部分より前方のファイバは曲げられている。ファイバを 曲げることでパイアスカが発生する。傾斜路の表面は、基板に対して５°から１ ５°の角度範囲内にあると好ましい。必要に応じて傾斜路に溝を形成してもよい 。

切換部材は基板に関し第１の位置から第２の位置へ往復移動する。切換部材の動 （方向は一般に、パイアスカ方向と交差する方向であり、動いているあいだ切換 部材はファイバと作用的に係合する。これにより、ファイバの所定の第１の部分 はパイアスカに抗して一方の溝から外れ、他方の溝に入る。ファイバの位置が変 わるとこのファイバにパイアスカが作用し、ファイバの所定の第１の部分は侵入 した方の溝の底に押圧される。好ましい一態様において、切換部材はロッカ部材 （揺動可能な部材）を介して駆動用ソレノイドに接続されたヨークの形を取る。

このヨークは、傾斜路と溝が形成されたブロックとの間に位置するファイバの中 間部分に作用的に係合する。

本発明によるスイッチは、ＩＸ２スイッチや２Ｘ２スイツチ、交差型スイッチな ど、様々なスイッチに適用することができる。

【に呈！左且朋 本願の一部である添付図面を参照した以下の詳細な説明によって、本発明に対す る理解を一層深めることができるであろう。

第１Ａ図は、本発明による光フアイバスイッチ素子を模式的に示す斜視図であり 、同図より本発明の原理は理解できると思われる。同図において、切換部材は第 １の位置にあり、ファイバは第１の溝に存在する状態で示されている。

第１Ｂ図は第１Ａ図と同様の図であるが、切換部材は第２の位置にあり、ファイ バは第２の溝に存在する状態で示されている。

第１Ｃ図は、第１Ａ図および第１Ｂ図に示す切換部材の平面図であり、図面を分 かりやすくするためにファイバを取り除いた状態で示しである。

第１Ｄ図は第１Ａ図に示す切換部材の一部切欠側面図であり、第１Ｅ図は第１Ｄ 図の一部を拡大した図である。

第１Ｆ図は、第１Ａ図における線ＩＦ−ＩＦで示す部分の正面図である。

第２Ａ図は、スイッチの一部を示した第１Ａ図と同様の図であり、多数の光ファ イバを切換えるような状況での本発明によるスイッチの原理を更に説明するため の図である。切換部材とともに示す図示のスイッチは第１の位置にあり、図示の 可動ファイバは各々第１の溝に収められている。一方、第２Ｂ図は第２Ａ図と同 様の図であり、切換部材は第２の位置にあり、可動ファイバは各々第２の溝に切 り換えられた状態にある。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、各々第２Ａ図および第２Ｂ図と同様の図であり、多 数の光フアイバ間で切り換λを行うための交差型スイッチ装置に対する本発明の スイツスイッチに使用されている切換部材のヨークのアーム間に必要な最小限の 空間を示す図である。

第５Ａ図ないし第５Ｃ図は、各々本発明によるスイッチを適用した実用的な装置 の構成を示す斜視図、平面図および断面図である。

日を　するだめの　の升〉態 以下に述べる詳細な説明全体を通して、すべての図面について同様の構成要素に は同一の参照符号を付しである。

第１図（すなわち第１八図ないし第１Ｆ図）に示す様々な構成部品は、本発明に よるスイッチ１０の基本的な要素を模式的に示したものである。スイッチ１０の 構成については後に他の図を参照して詳細に説明する。第１図における複数の図 面は、スイッチ１０の基本的な構成および動作を明確に示すためのものである。

スイッチ１０は最低１本の光ファイバ１２を第１の位置から最低第２の位置に切 り換えるように動作する。後述するように、光ファイバ１２は一方および／また は両方の位置で同定光ファイバＦ１またはＦ２と光学的に接続するように配置す ることも可能である。

可動ファイバ１２は、単一モード光ファイバであっても多モード光ファイバであ っても良く、一般には溶融石英ガラスやプラスチックで製造されている。ファイ バ１２は所定の直径りを有している。第１Ａ図、第１Ｂ図。

第１Ｄ図、第１Ｅ図および第１Ｆ図において、コアイノ＼１２はジャケットを取 り除いた状態で示しである。したがって、直径りはファイバのコアにコアの周囲 のクラ・ソドを足した部分の直径に対応する。単一モードコアイノ（の場合、直 径りは一般に約１２５μｍである。

スイッチ１０は、基板１４と基板１４に対応する力Ｒ−１６とを含む。カバー１ ６は、第１Ｄ図において概略的に示すのみであるが、基板１４と相互に結合する 際に都合の良い形であればどのような形であってもよい。カッ＜−を基板１４に 結合するとスイッチ１０は審閉され、内部の構成要素を保護することができる。

基板１４は、基板１４の前方に備えられたプロ・ツク部分１８を含む。ブロック １８は基板１４に固定しても良いし、図のように基板と一体に構成したものであ ってもよい。ブロック１８は上面１８Ｔと、前面１８Ｆと、後面１８Ｒとを有す る。ブロック１８の軸方向の長さは参照符号１８Ｌ（第１Ｄ図）で示しである。

上面１８Ｔには、少なくとも第１および第２の開放された溝２０および２２を形 成する。溝２０および２２によって、少なくともブロック１８の後面１８Ｒは途 中で途切れる。これらの溝２０および２２は所定の一定の軸方向の長さでブロッ ク１８に沿って軸方向に延在している。最も好ましい実施例において、溝２０お よび２２はブロック１８の軸方向の長さ１８Ｌの端から端まで延在し、これによ りブロック１８の前１１８Ｆも途中で途切れる。必要に応じて、隣接する溝２０ と２２との間に平坦な中央部１８Ｍを設けることも可能である。

好ましい実施例において、溝２０および２２の各々はＶ型に形成されており、各 々側壁２０Ｗ、、２０Ｗ２および２２Ｗ、、２２Ｗ２を有している。場合によっ ては、谷溝の側壁を尖鋭な底２０Ｂおよび２２Ｂに向かってテーパリングしてお （ことも可能である。溝２０オよび２２の各々は、長さ方向の端から端まで延在 する軸２０Ａおよび２２Ａを有している。溝２０および２２の各々の軸２ＯＡお よび２２Ａは、谷溝の底と同一直線上にある。

図面から明らかなように、溝の側壁のうちスイッチ１０の横方向の両端に隣接す る両側壁は、溝の側壁のうち中央寄りにある側壁よりも上に長く延在している。

したがって、第１図に示す実施例において、側壁２０Ｗ１と側壁２２Ｗ２は、中 央寄りの側壁２０Ｗ２と２２Ｗ、よりも高（延在していることは理解できよう。

以下において一層明らかになるように、本発明によれば、各溝内にファイバ１２ が存在するとき、ファイバと溝との相互咋用によってファイバは正確に位置決め される。Ｖ型溝を使用してファイバを正確に位置決めするためには、ファイバと 溝の側壁との間で最低２カ所の点接触を確保しなければならない。

溝２０および２２の底２０Ｂおよび２２Ｂの各々は、少な（とも深さにブロック １８を切り込んだ部分にある。概して言えば、溝２０および２２の深さは溝の側 壁と最低２カ所で点接触が確保されてファイバが正確に位置決めできる程度でな ければならない。従って、実際には、多数の可動ファイバ用に９０°のＶａを使 用したスイッチの場合、ブロックにはファイバ１２の半径とほぼ等しい深さの溝 を形成する。可動ファイバを１本しか使用しない場合には、第１図において示す ように、深さ３０（第１Ｆ図）をファイバの直径りとほぼ等しくすることができ る。さらに、実際には必ずしも必要ではないが、すべての溝の深さを同じにして お（とよい。

第１Ｃ図において最も良く示されるように、好ましい実施例において、溝２０お よび２２の軸２０Ａおよび２２Ａは互いに距離３２をおいて平行に配置されてい る。この距離を少なくともファイバ１２の直径りよりもわずかに長くして、溝に ファイバをおいたときにファイバ同士が接触しないようにしている。間隔３２の 正確な寸法などについては後述（第４図）するが、可動ファイバを１本しか使用 しない場合（第１図）には、離間距離３２の大きさは複数の可動ファイバを使用 する場合はど厳密に制限されることはない。溝２０および２２の軸２０Ａおよび ２２Ａが所定の角度（約１°）をなすように配置することは本発明の意°図する ところである。

ファイバ１２は、好ましくはファイバ１２を切断して形成した端面１２ＥＣ第１ Ｅ図）を有する。実際には端面１２Ｅにフッ化マグネシウムからなる１７４波長 厚膜などの適当な反射防止被膜を設ける。

ファイバ１２は、その端面１２Ｅ近傍の所定の第１の部分１２Ｆ（おそら（第１ Ｄ図および第１Ｅ図において最もよく示される）を有し、所定の第２の部分１２ Ｒ（おそらく第１Ｄ図において最もよく示される）は、第１の部分１２Ｆから後 方に所定の距離だけ離れている。ファイバ１２の第１の部分１２Ｆは、ブロック １８の後面Ｌ８Ｒと端面Ｌ２Ｅとの間に延在した状態で示されている。ファイバ １２の第１の部分１２Ｆは、長さ方向に延在する中心軸１２Ａ（第１Ｅ図）を有 している。

第１図に示す実施例において、２本の静止光ファイバＦ１およびＦ２の各々は■ 溝２０および２２から外れないように固定されている。例えば、コネティカット 州トリントン（Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ、　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）のダイマッ クス社（Ｄｙｍａｘ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から販売されているグイマック ス３０５（Ｄｙｍａｘ　３０５）のような紫外線硬化型樹脂を使用して、静止フ ァイバＦ１およびＦ２を（第１Ｄ図において破線で示す）他のブロック３０に固 定してもよい。

この他にも、コネティカット州ダンベリー（Ｄａｎｂｕｒｙ。

Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から製品番号８２００１−ＥＬＣ−４４８０で販売さ れているものなどが接着剤として適している。さらに、溝内の可動ファイバを配 置する部分に接着剤がはみ出さないように注意して、固定されたファイバの１２ ０および２２に延在している部分をブロック１８にも固定する。ブロック３０は 、基板１４に取り付けるか、またはこの基板と一体に形成する。ファイバＦ１お よびＦ２の切断端面に上述したような反射防止被膜を設けでもよい。

もちろん、簡単な０Ｎ１０ＦＦスイツチで十分な場合には、固定ファイバＦ１お よびＦ２の一方を省略しても構わない。

第１の切換位置（第１Ａ図）では、ファイバ１２の所定の第１の部分１２Ｆは、 溝２０および２２のうちのどちらか一方にある。第１Ｂ図では完全には見えない が、第２の切換位置ではファイバ１２の同じ所定の第１の部分１２Ｆは、溝２０ および２２のうちの他方にある。各切換位置において、可動ファイバ１２の端面 １２Ｅは、溝内にある固定ファイバＦ１かＦ２（どちらか一方）の端面から所定 の近距Ｈ３４（第１Ｅ図）をおいた位置にくる。

図示の実施例において、各可動ファイバ１２の第１の部分１２Ｆは、ファイバが どちらの切換位置にあってもファイバ１２の端面１２Ｅがブロックの表面１８Ｆ と１８Ｒとの間の溝に収まるような軸方向の長さを有する。ファイバ１２の第１ の部分１２Ｆの軸方向の長さは、ブロックの軸方向の長さ１８Ｌが約１．５ｍｍ であるとすると、一般に０．２５ｍｍから０．４０ｍｍ程度になる。ギャップ３ ４は約６５μｍである。

しかしながら、ファイバ１２の第１の部分１２Ｆの軸方向の長さは、ファイバが どの切換位置にある場合でもファイバ１２の端面１２Ｅ　ｉ３よび第１の部分１ ２Ｆの一部がファイバのある溝から突出してブロック１８の面１８Ｆから外に出 るような長さであってもよいことは理解できよう。このように突出したファイバ １２の端面１２Ｅは。

他のファイバや能動的または受動的オプトエレクトロニクス装置のいずれかとを 光学的に接続してもよい。

仮想ファイバや仮想オプトエレクトロニクス装置は、何らかの適当な手段によっ て適宜支持しておく。このようなファイバや装置のための支持装置は基板１４に 取付けるかまたは基板と一体に形成する。さらに他の例として、ファイバ１２の 第１の部分１２Ｆの軸方向の長さは、ファイバがどの切換位置にある場合でもフ ァイバの端面１２Ｅとブロック１８の面１８Ｆとが同一平面上にくるような長さ であってもよい、このような装置において、仮想光ファイバおよび仮想オプトエ レクトロニクス装置のいずれかを直接または適当な取付は装置を使用してブロッ ク１８の表面１８Ｆに固定することも可能である。

支持台３８はブロック１８から所定の距離３６をおいて基板１４に固定されてい る。支持台３８は、基板１４に搭載して固定してもよいし、図のように基板と一 体に形成してもよい。支持台３８は幾分傾斜した傾斜路面４０Ｓと前面４０Ｆと を有している。後述するように、傾斜路面４０Ｓはファイバ１２にパイアスカを 発生させるためのものである。この機能は、第１０図に示すような状態で測定さ れる所定の角度４２で傾斜路面４０Ｓを傾斜させたときに最大限に発揮される。

実際には角度４２は５°から１５゛の範囲内にある。

可動ファイバ１２の所定の第２の部分１２Ｒは、傾斜路面４０Ｓから外へ延在し ている。傾斜路面４０Ｓにはファイバ１２の第２の部分１２Ｒを配置する溝４４ を形成してもよい。いずれの場合でもファイバ１２と台３８の前面４０Ｆとが最 後に接触する接触点を参照符号４６で示す。ファイバ１２の接触点４６を通過し て端面１２Ｅまで延在している部分をファイバの「自由長」と定義する。

少なくとも接触点４６付近でファイバ１２を溝４４（または台の傾斜路面４０Ｓ ）に固定する。上述した接着剤のような何らかの適当な手段を使用することも可 能である。接着剤は参照符号４８（第１Ａ図および第１Ｂ図）で示す。

第１Ｄ図において最もよく示されるように、接触点４６は溝２０および２２の底 から所定のオフセット距離５０だけ上に位置している。ファイバ１２の部分１２ Ｆの軸１２Ａは、溝２０および２２の軸２０Ａおよび２２屓必要な場合）に対し て所定の角度５２（第１Ｅ図）をなしている。角度５２は、正（すなわち基板１ ４の表面に平行かつ溝の軸を含む基準面Ｐの上）でなければならず、かつ、以下 のような小角近似式（ラジアン）でクリアランス距離３６、オフセット距離５０ および台の傾斜角４２と関係のある値である。

Ａ＝Ｂ−１，５（Ｂ−Ｈ／Ｌ） ここで、Ａは角度５２を示し、 Ｂは角度４２を示し、 Ｈはオフセット距離５０を示し、 Ｌはクリアランス距離３６を示す。

実際には、角度５２は約１°である。

第１Ｄ図から明らかなように、固定ファイバＦ、およびＦ２の軸はファイバを取 り付ける溝の軸に対して平行になるように配置されている。しかしながら、可動 ファイバ１２を傾斜させているように、固定ファイバＦ１およびＦ２の軸を溝の 軸に対して傾斜させることも可能である。この状態を第１Ｅ図に示す。この場合 ブロック３゜（第１Ｄ図）を幾分傾斜させてファイバを曲げ、後述するように可 動ファイバに加わるパイアスカ５６と同様のパイアスカを得られるようにすると 好ましい。この他に、接着剤を使用せずに固定ファイバをブロック１８の溝に固 定するようにしてもよい。

溝２０および２２に第１の部分１２Ｆを配置し、傾斜路面４０Ｓ上に第２の部分 １２Ｒを配置（溝４４内への配置を含む）することによって、ファイバ１２の自 由長全体が曲がり、その曲率は台３８に近付く程大きくなる。ファイバ１２を曲 げることで、第１の部分１２Ｆにパイアスカを加えることができる。パイアスカ は５６で示す方向に作用して、ファイバ１２を配置した溝の底に向けてファイバ の第１の部分１２Ｆを押圧する。このように、パイアスカはブロック１８の上面 １８Ｔに対して略垂直方向である５６の方向に作用するのである。

参照符号６２で模式的に示す切換部材は、アクチュエータ６４に作用的に接続（ 第１Ｂ図）されて基板１４に対して６６Ａ方向と反対の６６Ｂ方向とに往復移動 する。切換部材６２の方向６８Ａおよび６６Ｂにおける往復移動は。

パイアスカの方向５６および溝２０．２２の軸に対して交差する方向である。切 換部材６２は、ブロック１８と台３８との間にあるクリアランス空間３６内の、 好ましくはブロック１８の後面１８Ｒに出来るだけ近い位置に備えられている。

切換部材６２およびアクチュエータ６４の詳細な構成については後述する。

一般に、切換部材６２は、横木７０と第１および第２のアーム７２Ａおよび７２ Ｂとを有するヨークの形をとっている。アーム７２Ａ、７２Ｂは、ファイバ１２ の中間部分１２■、すなわち台３８とブロック１８との間にあるファイバ領域を 収容してこの部分に作用できる十分な距離７４だけ離れている。間隔７４は、フ ァイバにスイッチング力を加＾た時以外はファイバとアーム７２Ａおよび７２Ｂ とが接触しないような長さである。アーム７２Ａと７２Ｂの間にある間隔７４の 詳細な寸法および切換ヨーク６２の移動距離については後述する。

第１Ｂ図において参照符号７６で示す後述の適当な迫受台部材を使用して切換ヨ ーク６２の動きを制限する。後述するように、迫受台部材７６は光ファイバの正 確な位置決めとは関係ないのでそれほど厳密に位置決めする必要はない。上述し たように、ファイバを正確に位置決めするためには■溝を備えればよいのである 。

第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｆ図を参照して、本発明によるスイッチ１０のス イッチング動作について詳細に説明する。ファイバ１２の第１の部分１２Ｆは第 １の１ｌｉ２０にあり、切換部材６２はアクチュエータ６４によって最初の方向 ６６Ａに移動させられ、アーム７２Ａはブロック１８に近い位置にあるファイバ １２の中間領域１２Ｉと係合している。このため、スイッチング力はアーム７２ Ａからファイバ１２に伝わる。

第１Ｆ図から明らかなように、溝２０の側壁２０Ｗ１とファイバ１２の第１の部 分１２Ｆとの間のカム作用によってファイバは第１の溝２０から上に飛び出す。

上にあがる動きを参照符号７８で示すが、この動きはパイアスカ５６に抗して発 生する。切換部材６２を６６Ａ方向に動かし続けるとファイバ１２は中央部分１ ８Ｍを通過し、ファイバ１２の第１の部分１２Ｆは他方の；１２２の入り口にく る。５６で示す方向に作用するパイアスカによって、ファイバ１２の１２Ｆ部分 は他方の溝２２の底に向けて押圧される。

この動きを参照符号８０で示す。

上述の説明から明らかなように、ファイバ１２の端１２Ｅは、第１の溝２０（第 １Ａ図）から第２の溝２２（第１Ｂ図）まで略半円を描いて移動する。ブロック １８を横切ってファイバ１２を移動する際に付勢されたファイバを隣接した溝の 底に配置しなおすことで生じる動きはラチェット運動であり、この動きによって ファイバを次の溝に正確に位置決めする戻り止め作用が働く。第１および第２の （およびさらに他の）位置のうちいずれの位置にあっても、上述したようにファ イバ１２に影響を与える側壁によってファイバ１２を正確に位置決めすることが できる。もちろん、切換部材６２を逆方向６６Ｂに移動させれば、同様にファイ バ１２を溝２２から溝２０に切り換えることができる。

上述の説明から明らかなように、本発明によれば、スイッチング力は切換部材６ ２からファイバ１２に直接伝わる。このような状態は、ファイバを取付けた部材 にスイッチング力を和犬る従来の機械式スイッチ装置とは異なるものである。ア クチュエータの大部分と比較的少数のファイバしか動かさないので、本発明によ るスイッチング動作は、約２ミリ秒程度の比較的速い切換速度で行うことができ る。

第１Ｆ図を使用して説明した動きが容易に行われるように、ファイバの自由長、 傾斜路面４０Ｓの角度４２、オフセット距離５０の各々は、曲げ応力による光フ ァイバの破損やひび割れを発生させずに石英ガラス光ファイバとブロック１８の 材料との間に発生する摩擦に耐久られる程度の力を得られるような大きさにして おかなければならない、好ましい実施例において、自由長を約１、４ｃｍとした 場合に傾斜角４２を約ｌＯ°とするとオフセット距離はＶ溝上約０．０６６ｃｍ になる。

ブロック１８に３本以上の溝を備久、切換部材６２の変位量に応じて溝を選択し てファイバ１２を切り換えるようにしてもよいことは上述の説明から容易に理解 できよう。さらに、本発明の原理は２本以上の可動ファイバを有するスイッチ装 置にも適用できることも理解できよう。したがって、このようなスイッチ装置に ついて第２図および第３図を使用して説明する。

第２Ａ図および第２Ｂ図に示す実施例において、ブロック１８は３本のＶ溝２０ ．２２．２４を有する。溝２０．２２．２４の軸は、互いに可動ファイバ１２お よび１２′の直径りにほぼ等しい距離３２をおいて配置されている。２本の静止 光ファイバＦ、およびＦ２は、ここでも２本のＶ溝２ｏおよび２２内の適所に残 るように固定する。支持台３８（第２Ｂ図には示されていない）の傾斜路面４０ Ｓに形成した溝４４、４４’に２本の可動光ファイバ１２．１２’を配置する。

ファイバ１２および１２’の各々は曲げられ、第１図において上述したようにパ イアスカ５６．５６’が発生してファイバ１２．１２’　（７）第１の部分１２ Ｆ、　１２Ｆ’を各々第１（７）Ｖ溝２０．２２に押圧する。ファイバ１２４２ ’の端面１２Ｅ、　１２Ｅ’は、互いに一列に並んで配置され、固定されたファ イバＦ１およびＦ２の切断端に対向している。

ファイバ１２および１２′　を切り換えるためアクチェエータ６４を動作させる と、切換部材６２のアーム７２Ａはファイバ１２と係合する。各溝同士は実質的 に可動ファイバ１２．１２’の直径りと等しい間隔をおいて配置されているので 、ファイバ１２が上述した場合と同様に半円を描いて（第１Ｆ図、第４図）動き 始めると第１のファイバ１２の第１の部分１２Ｆは第２のファイバ１２’　に当 接する（第４Ａ図、第４Ｂ図）。このような当接作用によってスイッチング力は 第２のファイバ１２′　に伝わり、第２のファイバは半円運動を開始する。この ように、ファイバ１２および１２′　の各々は移動して隣接した溝に収まる。切 換部材６２の変位量はここでも遺愛台部材７６（第２Ｂ図）よって制限される。

上述した場合と同様、■溝を備λることでファイバを正確に位置決めすることが できるので、遺愛台部材７６はそれほど厳苫に配置する必要はない。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、第１Ａ図および第１Ｂ図の実施例をさらに修正した 例を示している。第３Ａ図および第３Ｂ図に示す装置において、ブロック１８に は４本の溝２０、２２．２４．２６が形成されている。ここではさらに交差型フ ァイバ９０を備え、交差型スイッチの形態をとっている。交差型スイッチ形態は 、ネットワークにおいて非動作ノードをバイパスするときに有効利用できる。

ファイバ９０の一端９０Ｅ１は、このファイバの切断端面９０　Ｅ　ｌと他の静 止ファイバＦ、、Ｆ、の端面とが一列に配置されるようにブロック３０に搭載さ れて溝２６に固定されている。切断端面９０Ｅ１は反射防止被膜を備えていても よい。

ファイバ９０を傾斜路面４０Ｓ上で傾斜させたループにすることで、このファイ バを曲げて端９０Ｅ２にパイアスカを加えることができる。傾斜路面４０Ｓに溝 ４４″を形成してファイバ９０を受け止めるようにすることも可能である。ファ イバ９０の端９０Ｅ２に近い部分、ファイバ１２およびファイバ１２′　は、第 ２図において上述した複数の可動ファイバの実施例の場合と同様に、一つのグル ープとして溝から溝に移動する。ファイバ詳を切り換えたときの配置を第３Ｂ図 に示す。

第４Ａ図ないし第４Ｃ図を参照して、ヨーク６２のアーム７２Ａ、　７２Ｂ間の 間隔７４と、ヨーク６２の移動距離について説明する。各々直径りの２本の可動 ファイバ１２．１２’を２つのファイバ切換位置（第２Ａ図および第２Ｂ図）に 配置した場合について考える。隣接する溝の軸間距離３２（第１Ｃ図）は距離Ｄ ＋ｄであり、ｄはファイバ１２と１２′　との間の短いオフセット距離を示す。

実際には、隣接する溝の側壁の傾斜部分でファイバを摩擦力に抗して下に滑り落 とすために隣接する溝の頂部よりＥで示す量だけ横にファイバ１２を押し出さな ければならない。すべての長さセグメントを加算すると、ヨーク６２の実用的な 最小間隔７４は以下のようになる。

間隔７４＝　２．５Ｄ＋　ｄ／２−　Ｅ　＋　２ｅスイッチング動作完了後はフ ァイバとアーム７２Ａおよび７２Ｂとは接触しないことが好ましく、記号ｒｅＪ は付加的な増加量を示す。しかしながら、ヨークの動きを精度良く制御すること ができる場合には、ギャップ７４の絶対最小間隔は以下のようになる。

絶対最小間隔７４＝　２Ｄ＋　ｄ　＋　２ｅ最小間隔距離７４に関して上述した 内容は、３本以上のファイバを使用した場合にも同様に適用できることは容易に 理解できよう。

ヨークの移動距離を第４図に示す。ヨークの出発点および到着点を選択して信頼 できるスイッチング動作が得られるようにする。

上述した説明のうち、第１図はスイッチ１０を０Ｎ１０ＦＦ構成、すなわちＩＸ ２構成の装置にする方法を示していることが分かる。同様に、本発明によるスイ ッチを２×２構成にした装置については第２図から理解できよう。上述したよう に、第３図は交差型のバイパススイッチ構成を示している。他のスイッチ構成に しても同様に適用できることは当業者によって容易に理解できよう。

第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図を参照すると、本発明によるスイッチを適用した 実用的な装置の構成を示す斜視図、平面図および断面図が示されている。

上述したスイッチ１０の構成要素は、イー・アイ・デニ・ボン・ド・ヌムール社 （ε、１．Ｄｕ　Ｐａｎｔ　ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ）から商標名ライニテ（Ｒｙｎ ｉｔｅ）として製造販売されているもののようなポリエステルエンジニアリング サーモプラスチック樹脂材料で製造された参照符号１１０で概略的に示すハウジ ングの内部に一体成形されている。ハウジング１１０は、基板１４を囲んだ直立 側壁１１２を有している。側壁１１２の最上部には溝１１４が形成され、この溝 はカバー（図示せず）の下面に備えられたビードと係合する。カバー１６（図示 せず）は、第５Ａ図に示すスイッチハウジング１１０の開領域を完全に閉鎖する ような形状をしており、スイッチの内部を保護している。ロクタイト社（Ｌｏｃ ｔｉｔｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から製品番号４０４番として販売されてい る接着剤などの適当な接着剤を使用してカバーを適宜接着する。ブロック１８お よび３０、台３８、上述した他の構成要素などは基板１４と一体に形成される。

側壁１１２は、対向する両端に備えられた第１および第２のファイバ支持棚１１ ６および１１ｇによって途中で途切れている。各欄には１１６Ｇおよび１１８Ｇ として溝が形成されており、各々支持台を規定している。可動ファイバ１２．１ ２’および固定ファイバＦ、、Ｆ、はこの支持台部分からスイッチハウジング１ １０の中に入る。（例えばすぐ上で述べた接着剤を使用して）これらのファイバ を棚１１６．１１８およびその上に使用されているひずみ解放熱収縮チューブに 接着する。

可動ファイバ１２．１２’はジャケットとともにハウジング１１０内の適所に挿 入されるため、遷移台１２０は台３８の隣りに配置されている。遷移台１２０に は溝１２２Ｇが形成されており、この溝は傾斜路面４０Ｓ上の１４４の入口方向 に曲がっている。遷移台１２０は、スイッチ１０の本体内で細長いファイバ１２ ．１２’を傾斜路面４０Ｓ上に導く前にファイバの配置法めをするための余裕を 持たせる目的で備えられている。固定ファイバＦ、、Ｆ２もジャケットとともに ハウジング内の適所に挿入されるので、支持板１．１８に隣接する遷移台１２２ もこれらのファイバに対して同様の機能を果たす。

ギャップ１２４はブロック３０どブロック１８との間にある。このギャップ１２ ４をおくことで、ブロック１８の溝を形成した面にエポキシ接着剤が流れ込むの を防止している。

ハウジング１１０の内部にはポケット１３０が形成されている。アクチュエータ ６４（第５Ｂ図、第５Ｃ図）はポケット１３０内に収容さねている。アクチュエ ータ６４には、ニューシャーシー州ニュープロヴイデンス　（ＮｅｗＰｒｏｖｉ ｄｅｎｃｅ、　Ｎｅｗ　Ｊｅｒｓｅｙ）のアロマット社（ＡｒｏｍａｔＣｏｒｐ ｏｒａｔｉｏｎ）で製造されモデルＴＮ２Ｅ−５Ｖとして販売されているものの ようなソレノイドアクチュエータを使用すると好ましい。基板１４（第５Ｃ図） 内に形成された開口部を通って延在する導線６４［４を介してアクチュエータ６ ４に電力を印加する。第５Ｂ図および第５Ｃ図を持に参照すると、アクチュエー タ６４はロッド１３４上に支承されたバー１３２を含む。アクチュエータのコイ ルを励磁することによって、バー１３２は１３４Ａ方向と反対の１３４Ｂ方向へ 動く。

バー１３２には略り字型のブラケット１３６が取付けられている。ブラケット１ ３６の長い方１３６Ｌは適当な取付手段によってバー１３２に取付けられている 。ブラケット１３６の短い方の脚１３６ｂは、図面の他の図において示したヨー ク型切換部材６２を規定する切欠部を有する。

バー１３２の互いに逆の方向１３４Ａと１３４Ｂへの往復運動がブラケット１３ ６に伝わると、切換部材６２は略横方向６６Ａおよび６６８間で切り換わる。

好ましい実施例において、切換部材６２の運動を制限している遺愛台部材７６は 、一対の位置決めねじ１４０Ａおよび１４０Ｂによって形成されている。ねじ１ ４０Ａおよび１４０Ｂはハウジング１１０の側壁１１２を貫通して螺合しており 、ブラケット１３６の長い方の腕１３６Ｌの表面に作用する。このような調節可 能なねじ１４０Ａおよび１４０Ｂを備えるのはスイッチの製造段階で発生する公 差に適応するためであることは理解できよう。製造時に細かく制御できるのであ れば、ハウジングの内部に固定した面を設け、これを遺愛台面とすることも可能 である。

上述した本発明による利益を享受し得る当業者によって様々な修正が可能である が、このような修正は添付の請求の範囲に記載された本発明の意図した内容に含 まれるものである。

ＦＴＧＵＲＥ２Ａ　２．轡 ＦＩＧＵＲＥ２Ｂ ＦＩＧＵＲＥ３Ｂ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．内部に底を有する第１および第２の溝を形成したブロックと； 前記ブロックから所定の距離をおいて配置された傾斜路面と； 端面，該端面の近傍にあって前記ブロックの溝内に配置されるファイバの第１の 部分および前記傾斜路面上に配置されるファイバの第２の部分を有し、前記ブロ ックと前記路面との間の部分で曲げられることによってバイアスカが加えられ当 該バイアスカが前記ファイバの第１の部分を該第１の部分が配置されている前記 溝の底に抑圧する方向に作用している光ファイバと； 切換部材と； バイアスカに対して交差する方向に前記切換部材を移動させることにより、前記 ファイバの前記第１の部分を該ファイバを配置した溝から他方の溝に移動させ、 前記バイアスカを前記ファイバの前記第１の部分を前記他方の溝の底に押圧する 方向に前記光ファイバに作用させる切替部材移動手段とを備えた光ファイバスイ ッチ。
2. ２．前記傾斜路面は、前記溝を形成した部材から所定の距離Ｌをおいて配置され 、 該路面は所定の角度Ｂだけ傾斜し、 前記ファイバと前記傾斜路面とが最後に接触する点は前記溝の前記底から所定の 距離Ｈだけ上に位置し、前記ファイバの前記第１の部分は前記溝の前記底に対し て所定の正の角度Ａをなす請求の範囲第１項に記載の光ファイバスイッチ。
3. ３．前記角度Ａの大きさと、角度Ｂ、距離Ｈ、距離Ｌとの間にはＡ＝Ｂ−１．５ （Ｂ−Ｈ／Ｌ）の関係が成立つ請求の範囲第２項に記載の光ファイバスイッチ。
4. ４．前記溝の各々は長さ方向に沿った軸を有し、前記溝は該溝の前記軸同士が実 質的に平行になるように横方向に配置された請求の範囲第１項に記載の光ファイ バスイッチ。
5. ５．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の前記軸は最低でも前記ファイバ の前記直径と等しい距離をおいて配置されている請求の範囲第４項に記載の光フ ァイバスイッチ。
6. ６．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の深さ寸法は最低でも前記ファイ バの前記直径の半分と等しい請求の範囲第１項に記載の光ファイバスイッチ。
7. ７．前記溝の一方に配置された固定光ファイバをさらに備えた請求の範囲第１項 に記載の光ファイバスイッチ。
8. ８．前記溝の他方に配置された第２の固定光ファイバをさらに備えた請求の範囲 第１項に記載の光ファイバスイッチ。
9. ９．内部に底を有する第１、第２、第３の溝を形成したブロックと； 面と軸とを有し、前記溝のうちの１つにそれぞれ配置されている第１および第２ の出力光ファイバと；前記ブロックから所定の距離をおいて配置された傾斜路面 と； 端面，該端面の近傍にあって前記ブロックの溝内に配置される第１の部分および 前記傾斜路面上に配置される第２の部分を有し、前記ブロックと前記路面との間 の部分で曲げられることによってバイアスカが加えられる当該バイアスカが前記 第１の部分を該第１の部分が配置されている前記溝の底に押圧する方向に作用し ている第１および第２の入力光ファイバと；切換部材と； バイアスカに対して交差する方向に前記切換部材を移動させることにより、前記 第１の入力光ファイバの前記第１の部分を該ファイバを配置した溝から外して前 記第２の入力光ファイバに圧接し、これによって前記第２の入力光ファイバの前 記第１の部分を該ファイバを配置した溝から外し、前記バイアスカを前記入力光 ファイバの各々の前記第１の部分を前記溝の底に押圧する方向に前記入力光ファ イバの各々に作用させる切替部材移動手段とを備えた光ファイバスイッチ。
10. １０．前記傾斜路面は、前記溝を形成した部材から所定の距離Ｌをおいて配置さ れ、 該路面は所定の角度Ｂだけ傾斜し、 前記ファイバの各々と前記傾斜路面とが最後に接触する点は前記溝の前記底から 所定の距離Ｈだけ上に位置し、 前記ファイバの各々の前記第１の部分は前記溝の前記底に対して所定の正の角度 Ａをなす請求の範囲第９項に記載の光ファイバスイッチ。
11. １１．前記角度Ａの大きさと、角度Ｂ、距離Ｈ、距離Ｌとの間にはＡ＝Ｂ−１． ５（Ｂ−Ｈ／Ｌ）の関係が成立つ請求の範囲第１０項に記載の光ファイバスイッ チ。
12. １２．前記溝の各々は長さ方向に沿った軸を有し、前記溝は該溝の前記軸同士が 実質的に平行になるように横方向に配置された請求の範囲第９項に記載の光ファ イバスイッチ。
13. １３．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の前記軸は最低でも前記ファイ バの前記直径と等しい距離をおいて配置されている請求の範囲第１２項に記載の 光ファイバスイッチ。
14. １４．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の深さ寸法は最低でも前記ファ イバの前記直径の半分と等しい請求の範囲第９項に記載の光ファイバスイッチ。
15. １５．内部に底を有する第１、第２、第３、第４の溝を形成したブロックと； 前記ブロックから所定の距離をおいて配置された傾斜路面と； 第１の端と第２の端とを有する交差型ファイバであって、前記第１の端は前記溝 のうちの１つに配置され、前記第２の端は前記交差型ファイバの前記第１の端を 配置した溝とは別の溝に配置され、前記交差型ファイバの一部は前記ブロックと 前記傾斜路面との間の部分で前記ファイバの各々を曲げるように前記傾斜路面上 に配置され、前記ファイバを曲げることによって該ファイバにバイアスカが加え られ、当該バイアスカが前記第１の部分を該第１の部分が配置されている前記溝 の底に押圧する方向に作用している交差型ファイバと； 面と軸とを有し、前記溝のうちの１つにそれぞれ配置されている第１および第２ の出力光ファイバと；端面，該端面の近傍にあって前記ブロックの溝内に配置さ れる第１の部分および前記傾斜路面上に配置される第２の部分を有し、前記ブロ ックと前記路面との間の部分で曲げられることによってバイアスカが加えられ、 当該バイアスカが前記第１の部分を該第１の部分が配置されている前記溝の底に 押圧する方向に作用している第１および第２の入力光ファイバと；切換部材と； バイアス方向に対して交差する方向に前記切換部材を移動させることにより前記 交差型ファイバの前記第２の端を該ファイバを配置した溝から外して前記第１の 入力光ファイバに圧接し、前記第１の入力光ファイバの前記第１の部分を該ファ イバを配置した溝から外して前記第２の入力光ファイバに圧接することにより前 記第２の入力光ファイバの前記第１の部分を該ファイバを配置した溝から外し、 前記バイアスカを前記入力光ファイバの各々の前記第１の部分と前記交差型ファ イバの前記第２の端とを溝の前記底に押圧する方向に前記交差型ファイバの前記 第２の端と前記入力光ファイバの各々とに作用させる切替部材移動手段とを備え た光ファイバスイッチ。
16. １６．前記傾斜路面は、前記溝を形成した部材から所定の距離Ｌをおいて配置さ れ、 該路面は所定の角度Ｂだけ傾斜し、 前記ファイバの各々と前記傾斜路面とが最後に接触する点は前記溝の前記底から 所定の距離Ｈだけ上に位置し、 前記ファイバの各々の前記第１の部分は前記溝の前記底に対して所定の正の角度 Ａをなす請求の範囲第１５項に記載の光ファイバスイッチ。
17. １７．前記角度Ａの大きさと、角度Ｂ、距離Ｈ、距離Ｌとの間にはＡ＝Ｂ−１． ５（Ｂ−Ｈ／Ｌ）の関係が成立つ請求の範囲第１６項に記載の光ファイバスイッ チ。
18. １８．前記溝の各々は長さ方向に沿った軸を有し、前記溝は該溝の前記軸同士が 実質的に平行になるように横方向に配置された請求の範囲第１５項に記載の光フ ァイバスイッチ。
19. １９．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の前記軸は最低でも前記ファイ バの前記直径と等しい距離をおいて配置されている請求の範囲第１８項に記載の 光ファイバスイッチ。
20. ２０．前記ファイバは所定の直径を有し、前記溝の深さ寸法は最低でも前記ファ イバの前記直径の半分と等しい請求の範囲第１５項に記載の光ファイバスイッチ 。