JPH0695174A - ファイバ型光スイッチ - Google Patents

ファイバ型光スイッチ

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JPH0695174A
JPH0695174A JP19853191A JP19853191A JPH0695174A JP H0695174 A JPH0695174 A JP H0695174A JP 19853191 A JP19853191 A JP 19853191A JP 19853191 A JP19853191 A JP 19853191A JP H0695174 A JPH0695174 A JP H0695174A
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JP
Japan
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core
optical
fiber
phase difference
control region
Prior art date
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Pending
Application number
JP19853191A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshikazu Matsuda
美一 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的ではなく、光学的に移動させてファイ
バ光路を切替えることができ、高性能で、信頼性の高い
ファイバ型光スイッチを提供する。 【構成】 第1のコア3aと第2のコア3bとが共通の
クラッド4内に互いに光結合しないように設けられた光
光ファイバ5の長手方向二箇所に、適宜間隔離して両コ
ア3a、3bが互いに光結合可能な光結合部1、2を設
け、両光結合部1、2の間を位相差制御領域6とする。
位相差制御領域6はそれに機械的外力、或は熱、電気、
磁気等の物理的外力を加えると、第1のコア3aと第2
のコア3bを伝搬する光波の位相シフト量の差を制御す
ることができ、両コア3a、3bのうち光が伝送される
コアを切替え可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信、光ファ
イバ計測および光情報処理などの分野において、光路の
切替えに使用されるファイバ型光スイッチに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ファイバ型光スイッチの主なものとして
従来のは図5に示すものがあった。これは二本の光ファ
イバ16、17のうち一方の光ファイバ16に対向させ
て光ファイバ15を配置し、同光ファイバ15を同図に
鎖線で示すように他方の光ファイバ17と対向するよう
に移動可能とし、この移動によって同ファイバ15をフ
ァイバ16又は17に切替え接続可能としたものであ
る。この場合、光ファイバ15を移動させるには、例え
ば同図に示すように光ファイバ15の先端に磁性材料1
8を被覆し、その近くに設けた電磁石(図示されていな
い)のオン、オフにより同磁性材料18を吸着してファ
イバ15を移動させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のファイバ
型光スイッチでは以下のような問題があるため、数万或
は数十万回以上に及ぶ切替え動作を安定且つ確実に行な
うことは事実上困難であった。 、光ファイバ15が移動するため光結合の信頼性に欠
ける。即ち、シングルモードファイバのようにコア径が
およそ10μm以下の細い光ファイバを、低損失で突合
わせ接続するには、接続する光ファイバ同士の光軸を正
確に合わせ、しかも光ファイバの端面間隔も出来る限り
狭くし、その上、この状態を保持する必要があるが、こ
れを機械的な機構で実現することは困難である。 、高速切替えの場合は光ファイバを高速移動する必要
があるが、ある程度以上の高速になるとそれも困難にな
る。 、ファイバ型スイッチを構成する機構部品に高精度で
高信頼性が要求されるが、それにも限度がある。 、ファイバが移動するため、光ファイバに強度疲労が
発生し、甚だしい場合には光ファイバが破断することも
ある。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的は、光ファイバを機械的に
移動させることなくファイバ光路を切り替えることがで
き、しかも高性能で、信頼性の高いファイバ型光スイッ
チを提供することにある。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明のファイバ型光
スイッチの基本は、図2に示すように光結合部1、2及
び位相差制御領域6で構成されるマハツェンダー型干渉
系を構成することにある。そのため本発明のファイバ型
光スイッチは図1に示すように、第1のコア3aと第2
のコア3bとが共通のクラッド4内に互いに光結合しな
いように設けられた光ファイバ5の長手方向二箇所に、
適宜間隔離して両コア3a、3bが互いに光結合可能な
光結合部1、2を設け、両光結合部1、2の間を位相差
制御領域6とし、同位相差制御領域6はそれに機械的外
力、或は熱、電気、磁気等の物理的外力を加えることに
より、第1のコア3aと第2のコア3bを伝搬する光波
の位相シフト量の差を制御して、前記両コア3a、3b
のうち光が伝搬するコアを切替え可能としたものであ
る。前記位相差制御領域6は、光結合部1および光結合
部2の間のコア3aおよび3bの位相シフト量の差を制
御するものである。図2のA、Bは入力端子、C、Dは
出力端子で、夫々、他のファイバに接続される。
【0006】
【作用】図2に示す本発明のファイバ型光スイッチにお
いて、入力端子Aに入射された光波は、以下の4つの系
路を通って出力端子CあるいはDに出射される。 光波A1:入力端子A→光結合部1→光路3a→光結合
部2→出力端子C 光波A2:入力端子A→光結合部1→光路3b→光結合
部2→出力端子C 光波B1:入力端子A→光結合部1→光路3a→光結合
部2→出力端子D 光波B2:入力端子A→光結合部1→光路3b→光結合
部2→出力端子D
【0007】光波A1と光波A2は出力端子Cで再び重
ね合わされて干渉する。光波B1と光波B2は出力端子
Dで再び重ね合わされて干渉する。その結果、出力端子
Cにおける干渉強度Icおよび出力端子Dにおける干渉
強度Idは次式のように求められる。 Ic=Io sin(φ/2) (1) Id=Io cos(φ/2) (2) 但し、Ioは入力端子Aに入射された光強度、φは位相
差制御領域6を通過したことによるコア3aと3bとの
位相シフトの差である。この式から分かるように、光は
位相シフトがφ=π/2のときは出力端子Cのみから出
射され、位相シフトがφ=0のとき出力端子Dのみから
出射される。従って、位相シフトφを制御することによ
り光路の切り替えが行なわれる。即ち、位相差制御領域
6で位相シフトφの大きさを制御することにより、入力
端子A、Bと出力端子C、Dとの間で2×2の光出力の
切り替えが行なわれる。なお、本説明では光結合部1、
2を3dBカプラとしたが、同光結合部1、2の結合比
の大きさは光路の切り替え動作に本質的には関係なく、
光路を切り替えるために必要な位相シフトの大きさが前
述のものと異なるだけである。
【0008】
【実施例1】本発明のファイバ型光スイッチの第1の実
施例を示す図1(a)において、5は光ファイバあるい
はロッドであり、それは二つのコア3aおよび3bと、
それらを取り囲む共通のクラッド4とから構成されてい
る。第1のコア3aと第2のコア3b(二つの導波路)
の伝搬定数βaとβbは同じである。光ファイバ5に何
の加工も加えないときは、第1のコア3aと第2のコア
3bとは光結合しない。この光ファイバ5を、例えば加
熱軟化の状態で延伸して図1(a)に示すようにテーパ
にして、その部分を第1のコア3aと第2のコア3bと
の間で光結合可能な光結合部(光カプラの機能を果た
す)を形成してある。また、この両光結合部1、2の間
に位相差制御領域6を形成してある。
【0009】位相差制御領域6は第1のコア3aと第2
のコア3bを伝送される光が結合しない領域であり、第
1のコア3aと第2のコア3bを導波される光波の位相
差を制御する領域である。この位相差制御領域6におい
て位相差を制御するには、例えば図1(b)に示すよう
に、光ファイバ5の外周に設けた金属板7に電流を流し
て同金属板7熱膨張させ、それにより光ファイバ5を同
図に示すようにz−x面内で曲げる。このとき二つのコ
ア3aと3bの間隔を2S、位相差制御領域6、即ち曲
げが与えられる部分の長さをL、その曲率半径をRとす
ると、コア3aと3bが同一の構造で作製されているの
で、二つの導波路の位相差φは次式であたえられる。 φ=β・2S・(L/R) βは伝搬定数で、β=βa=βbである。通常のコア/
クラッドの屈折率差Δn=0.3%程度のファイバで
は、β=(2π/γ)n1と近似される。n1はコアの
屈折率で、石英系ガラスではn1=1.46程度であ
る。S=125μmとすると、L/R=0.01程度の
わずかな曲がりで、数radという十分な大きさの範囲
で位相差を制御することが出来る。実際にコア/クラッ
ド屈折率差Δn=0.3%、n1≒1.46、コア径9
μm、クラッド外径250μmの石英ファイバを作製
し、同ファイバで図1(a)に示すファイバ型スイッチ
を作製した。その位相差制御領域6の長さをL≒10m
mとして、この部分に図1(b)のように金属板7を張
り付け、同金属板7に電流を流して光スイッチの機能を
確認した。
【0010】
【実施例2】本発明のファイバ型光スイッチの第2の実
施例のファイバ構造を図3に示す。図3の5は光ファイ
バであり、これはコア3aとコア3b、およびそれらを
取り囲む共通のクラッド4からなる。コア3aとコア3
bはコア径あるいは屈折率の大きさが異なるものであ
る。この場合はコア3aとコア3b(二つの導波路)を
伝搬する光波の伝搬定数βaとβbは異なる。このよう
な光ファイバ5を用いて図1(a)に示すファイバ型光
スイッチと同じ構成のファイバ型光スイッチを作製した
場合は、位相差制御領域6における位相差を制御すると
き、実施例1の場合のように光ファイバ5を曲げる必要
はない。位相差は次式、 φ=(βa−βb)・L で与えられるので、βa−βbを変化させるか或はLを
変化させる手段が利用出来る。βa−βbを変化させる
手段としては圧力による光弾性効果があり、Lを変える
手段としては張力、熱膨張などを利用することが出来
る。実際に、図3に示すファイバを用いて図1(a)に
示すファイバと同様のファイバ型光スイッチを構成し、
位相差制御領域6に圧電材料を被覆し、この圧電材料に
電圧を印加し、そのとき圧電材料に生ずる圧力による光
弾性効果を利用して光スイッチの機能を確認した。
【0011】
【実施例3】本発明のファイバ型光スイッチの第3の実
施例のファイバ構造を図4に示す。図4の5は光ファイ
バで、コア3aとコア3b、およびそれらを取り囲む共
通のクラッド4からなる。コア3aとコア3bは同一の
構造であるが、コア3bはクラッド4の中心に、他のコ
ア3aはクラッド4の中心から偏心した位置に設けられ
ている。この場合はβa=βbであるが、両コア3a、
3bの位置が異なるので外部から力を加えた時両コア3
a、3bに加わる力の程度が異なる。即ち、両コア3
a、3bが圧力による光弾性効果を受ける程度が異なる
ので、外力が加わとβa≠βbとなり、位相差φ=(β
a−βb)・Lを制御することが出来る。
【0012】
【発明の効果】本発明のファイバ型光スイッチは次のよ
うな効果がある。 .ファイバを機械的に動かすものでないため構造が簡
潔であり、ファイバの損傷や疲労による故障が起きにく
く、信頼性が高い。またコストも安い。 .光学的切替えであるため機械的切替えに比して、切
替え時の光軸合わせの精度が高く、それに伴う接続損失
が起こらない。 .光学的切替えであるため高速応答が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明のファイバ型光スイッチの一実
施例を示す斜視図、(b)は同スイッチの位相差制御領
域を湾曲させた状態の部分説明図。
【図2】本発明のファイバ型光スイッチの原理図。
【図3】本発明のファイバ型光スイッチにおけるファイ
バの第2の例を示す斜視図。
【図4】本発明のファイバ型光スイッチにおけるファイ
バの第3の例を示す斜視図。
【図5】従来のファイバ型光スイッチの一例を示す概略
図。
【符号の説明】 1 光結合部 2 光結合部 3a 第1のコア 3b 第2のコア 4 クラッド 5 光ファイバ 6 位相差制御領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のコア3aと第2のコア3bとが共
    通のクラッド4内に互いに光結合しないように設けられ
    た光ファイバ5の長手方向二箇所に、適宜間隔離して両
    コア3a、3bが互いに光結合可能な光結合部1、2を
    設け、両光結合部1、2の間を位相差制御領域6とし、
    同位相差制御領域6はそれに機械的外力、或は熱、電
    気、磁気等の物理的外力を加えることにより、第1のコ
    ア3aと第2のコア3bを伝搬する光波の位相シフト量
    の差を制御して、前記両コア3a、3bのうち光が伝搬
    するコアを切替え可能としたことを特徴とするファイバ
    型光スイッチ。
JP19853191A 1991-07-12 1991-07-12 ファイバ型光スイッチ Pending JPH0695174A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140021178A1 (en) * 2011-02-07 2014-01-23 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Laser machining device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20140021178A1 (en) * 2011-02-07 2014-01-23 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Laser machining device
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