JPH0720331A

JPH0720331A - 光スイッチモジュール

Info

Publication number: JPH0720331A
Application number: JP14585593A
Authority: JP
Inventors: Jiro Utsunomiya; 次郎宇都宮; Saburo Iida; 三郎飯田; Kiyoshi Kurosawa; 清黒沢; Toshiyuki Kawashima; 敏之川島; Akira Himeno; 明姫野; Kenichi Yukimatsu; 健一行松; Akira Nagase; 亮長瀬; Masayuki Okuno; 将之奥野; Kuniharu Kato; 邦治加藤; Masao Kawachi; 正夫河内
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; NTT Inc
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-01-24
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2738492B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を小型化し、かつ短時間で容易に調整で
きるようにして生産性を向上させる。【構成】温度を変えて入射側の複数の光路と出射側の
複数の光路とを選択的に切替え接続する光導波路基板３
２と、この基板３２に設けられ電力を調整して発熱量を
変化させ前記温度を調整する薄膜ヒータ５１と、表面に
前記基板３２が搭載されるセラミック多層基板３１と、
前記薄膜ヒータ５１の電力調整を行なうトリマブル抵抗
５３とを有する光スイッチモジュールである。前記抵抗
５３を厚膜状の抵抗体で構成し、この抵抗５３を前記多
層基板３１の裏面に形成する。抵抗５３はレーザトリミ
ングによりその抵抗値を変えて薄膜ヒータ５１の電力調
整を行なう。これにより、全体の小型化、薄膜ヒータ５
１の電力調整の容易化、短時間化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通信システム等を構成す
る多数のモジュール間を接続し、必要に応じてこれらの
間を選択的に切替え接続する光切替え型モジュール間接
続装置（光ＩＭＣ装置）等に適用して好適な光スイッチ
モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、通信システム等は多数のモジュ
ールによって構成されている。これらのモジュール間は
近年、光インターフェースによって接続されることが増
えてきている。一方、特定モジュールが故障した場合に
は、速やかに予備のモジュールに切替える必要がある。
この切替え動作は光インターフェースにおいて行なわれ
るが、この光インターフェースとして光ＩＭＣ装置が用
いられる。この光ＩＭＣ装置において直接の切替動作
は、光スイッチモジュールによって行なわれる。

【０００３】光ＩＭＣスイッチモジュールとしては、例
えばT.ItoらによるGLOBELOM'92，PP.187-191“Photonic
inter-module connector using silica-based optical
switches”に記載のものが知られている。この光ＩＭ
Ｃ用スイッチモジュールを図４から図８に示す。

【０００４】光ＩＭＣ用スイッチモジュールは、石英系
光導波路技術を用いた８入力８出力クロスバ型光スイッ
チを、スイッチ駆動回路と共にプリント回路基板に搭載
した光スイッチモジュールである。このスイッチは、図
４に示すように、６４個の２×２スイッチエレメント１
で構成され、それぞれヒータ電流により［クロス状態］
と［バー状態］が切り替わるようになっている。また、
このスイッチには８入力ポート,８出力ポートの他、ス
イッチの調整するために用い、実使用時には使わないア
イドルポート１７が備っている。

【０００５】図５及び図６には２×２スイッチエレメン
ト１の構成を示す。このスイッチエレメント１はガラス
導波路による対称型マッハ・ツェンダー干渉計を用いて
おり、熱を加えることでその屈折率を変えることができ
る効果（熱光学効果）を利用してスイッチ動作を行なわ
せる。この２×２スイッチエレメント１は、具体的には
基板２上に、入射側の２本の導波路３，４と、この各導
波路３，４からの光を合分波する第１の３ｄＢカプラ５
と、２分岐された２本のアーム部６，７と、各アーム部
６，７にそれぞれ設けられた薄膜ヒータ８，９と、各ア
ーム部６，７からの光を合分波する第２の３ｄＢカプラ
１０と、出射側の２本の導波路１１，１２とを備えて構
成されている。この構成の２×２スイッチエレメント１
において、各薄膜ヒータ８，９のいずれかに電流を流す
と共に電流調整を行なうことで、各アーム部６，７間の
温度差を制御して干渉計の状態を変化させ、［クロス状
態］と［バー状態］とを切り替える。

【０００６】図７には、この２×２スイッチエレメント
１を用いた８×８スイッチマトリックスの導波路レイア
ウトを示す。このスイッチへの入出力端にはそれぞれ先
端ＳＣコネクタ付の８芯、１６芯（８芯２組）シングル
モード光ファイバ１４，１５が取り付けられる。２×２
スイッチエレメント１はこのようにレイアウトされた状
態でその裏面に放熱フィンが付けられ、各部品の搭載基
板であるパッケージ（図示せず）の中央部に収納され
る。さらに、その周辺部に各２×２スイッチエレメント
１のヒータ電流をそれぞれ調整する６４個の可変抵抗群
とオンボード電源が搭載される。

【０００７】図８には薄膜ヒータ８，９を制御する回路
の機能ブロック図を示す。光ＩＭＣ用スイッチモジュー
ルには、各２×２スイッチエレメント１の各薄膜ヒータ
８，９へ流れる電流を調整する回路がそれぞれ設けられ
ている。この回路は、各２×２スイッチエレメント１に
それぞれ対応して６４組設けられており、主に、２つの
可変抵抗２１，２２と、第１の可変抵抗２１へ流れる電
流を制御するトランジスタ２３とから構成されている。
なお、この回路は６４組設けられているが、図において
は１組のみを示す。また、２つの薄膜ヒータ８，９はこ
のいずれかが選択されて片方のヒータのみが制御され
る。さらに、図中の第２のトランジスタ２５は第１のト
ランジスタ２３の動作が正常か否かをモニタするために
設けられている。

【０００８】この電流調整回路の具体的な動作として
は、入力端子２４から“１”信号が入力されると第１の
トランジスタ２３がONされ、主に第１の可変抵抗２１で
調整された電流が薄膜ヒータ８に流れて２×２スイッチ
エレメント１が［バー状態］になる。この電流は［バー
状態］におけるクロスポートへの漏れ光が最小になるよ
うに調整される。

【０００９】また、入力端子２４から“０”信号が入力
されると第１のトランジスタ２３がOFFされ、第２の可
変抵抗２２で調整された電流が薄膜ヒータ１０に流れて
２×２スイッチエレメント１が［クロス状態］になる。
この電流は［クロス状態］におけるバーポートへの漏れ
光が最小になるように調整される。

【００１０】そして、各可変抵抗２１，２２及びトラン
ジスタ２３等は光ＩＭＣ用スイッチモジュールの製造段
階において同時に組込まれ、光ＩＭＣ用スイッチモジュ
ールの完成後に作業者が個別に調整する。具体的には、
光ファイバに実際に光信号を通した状態で、入力端子２
４から“１”信号を入力して作業者が手動で第１の可変
抵抗２１を調整し、同様に“０”信号を入力して手動で
第２の可変抵抗２２を調整する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構成の
光ＩＭＣ用スイッチモジュールでは、２つの可変抵抗２
１，２２が２×２スイッチエレメント１の搭載数（６４
個）に対応して６４組ずつ設けられており、さらに個々
の可変抵抗２１，２２自体も大型であるため、装置全体
が大型化してしまうという問題点がある。

【００１２】さらに、各可変抵抗２１，２２の調整は作
業者が１個ずつ手動で行なっているため、すべての可変
抵抗２１，２２を調整するのに時間がかかり、生産性が
悪いという問題点がある。

【００１３】本発明は以上述べたような問題点に鑑みな
されたもので、装置の小型化及び可変抵抗の電力調整を
短時間で容易に行なうことができる生産性に優れた光ス
イッチモジュールを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために第１の発明は、温度の違いによる特性変化を利用
して入射側の複数の光路と出射側の複数の光路とを選択
的に切替え接続する光導波路基板と、当該光導波路基板
に設けられ電力を調整して発熱量を変化させ前記温度の
調整を行なう発熱体と、前記光導波路基板が搭載される
回路基板と、前記発熱体の電力調整を行なう可変抵抗と
を有する光スイッチモジュールにおいて、前記可変抵抗
は厚膜状の抵抗体で構成され、当該厚膜状の可変抵抗
が、一側面に前記光導波路基板を搭載した前記回路基板
の他側面に形成されたことを特徴とする。

【００１５】また、第２の発明は、前記厚膜状の可変抵
抗を、レーザトリミングによりその抵抗値を変えて前記
発熱体の電力調整を行なうことを特徴とする。

【００１６】

【作用】前記第１の発明により、可変抵抗を厚膜状の抵
抗体で構成することで、この可変抵抗を小さくすること
ができ、さらに可変抵抗を回路基板の他側面に形成する
ことで、全体を小型化することができる。

【００１７】また、第２の発明により、可変抵抗をレー
ザトリミングにより少しずつその抵抗値を変えて発熱体
の電力調整を行なうことで、調整を容易にかつ短時間で
行なうことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１９】本実施例の光スイッチモジュールの基本的
な機能は前述した従来の光ＩＭＣ用スイッチモジュール
とほぼ同様であり、ここでも、８入力８出力クロスバ型
光スイッチとして構成したものを例に説明する。また、
前記従来の光スイッチモジュールと同じ部分には同じ符
号を付してその説明を省略する。

【００２０】この光スイッチモジュールの全体構成を図
１及び図２に示す。図中の３１はセラミック多層基板で
ある。このセラミック多層基板３１の表面（上側面）に
は、図７に示す従来の導波路レイアウトと同様の構成を
有する石英系光導波路基板３２が搭載されている。この
石英系光導波路基板３２には保護キャップ３３が設けら
れている。セラミック多層基板３１の裏面にはスペーサ
３５を介して放熱フィン３６が取り付けられている。こ
の放熱フィン３６は石英系光導波路基板３２内に組み込
まれた後述する薄膜ヒータ５１により発生する熱を外部
に逃がす。

【００２１】図中の４１は石英系光導波路基板３２に接
続される入力側の光リボンファイバ４２及び出力側の光
リボンファイバ４３をそれぞれ支持固定するファイバ固
定具である。

【００２２】ここで、石英系光導波路基板３２内に組み
込まれた２×２スイッチエレメント１（図５参照）に装
着される薄膜ヒータの制御回路について図３を基に説明
する。

【００２３】図中の５１は２×２スイッチエレメント１
に組み込まれた薄膜ヒータである。なお、ここでは薄膜
ヒータ５１を１個だけ示すが、この薄膜ヒータ５１をア
ーム部６，７（図５参照）のいずれか一方にだけ設けて
も、従来と同様に２個並列に設けていずれかに切替える
ようにしてもよい。

【００２４】この薄膜ヒータ５１は、トランジスタ５２
を介してアースされている。さらに、このトランジスタ
５２と平列に、可変抵抗であるトリマブル抵抗５３及び
固定抵抗５４が接続されている。トリマブル抵抗５３及
び固定抵抗５４はそれぞれ厚膜状に形成され、セラミッ
ク多層基板３１の裏面に１組ずつ直接に印刷するか、チ
ップ部品として取り付ける（図１及び図２参照）。

【００２５】このトリマブル抵抗５３を１個だけ設けた
のは次の理由による。従来は２個の可変抵抗２１，２２
を設けて［バー状態］及び［クロス状態］のそれぞれに
おいて薄膜ヒータ８，９に流れる電流を調整するように
していた。これに対し本発明者は、前記構成の回路にお
いて［クロス状態］における漏れ光は出力ポートにクロ
ストークとして影響するが［バー状態］における漏れ光
は図４におけるアイドルポート１７に抜けるため出力ポ
ートへ影響しないことに着眼し、［クロス状態］につい
てのみ個別に抵抗値を調整することとし、これに基づい
てトリマブル抵抗５３を１個だけ設けている。なお、固
定抵抗５５，５６はトランジスタ５２に内蔵されたもの
である。

【００２６】ただし、光スイッチモジュールに対する要
求条件が厳しい場合、あるいはシステム構成によって図
４におけるアイドルポート１７からの光も信号として取
出す必要が生ずる場合においては、図８に示すように２
個のトリマブル抵抗を設ける必要が生ずることもあり得
る。

【００２７】以上の構成の薄膜ヒータ５１及びヒータ制
御回路は、２×２スイッチエレメント１の数に合せて６
４組設けられている。

【００２８】そして、これらトランジスタ５２、トリマ
ブル抵抗５３及び固定抵抗５４は、図１及び図２に示す
ように、セラミック多層基板３１の裏面に設けられてい
る。トリマブル抵抗５３及び固定抵抗５４は、セラミッ
ク多層基板３１の裏面のうち、放熱フィン３６の両側
（図中の左右両側）にそれぞれ設けられている。具体的
には、放熱フィン３６の両側に２列に、全部で６４組設
けられている。この配列状態で外側にはトリマブル抵抗
５３が、内側には固定抵抗５４がそれぞれ設けられてい
る。さらに、トランジスタ５２は放熱フィン３６の内側
に６４個組み込まれている。

【００２９】以上のように構成された光スイッチモジュ
ールにおいて、トリマブル抵抗５３の調整は、光スイッ
チモジュールの組立時に行なう。具体的にはセラミック
多層基板３１の表面に石英系光導波路基板３２を、裏面
にトランジスタ５２、トリマブル抵抗５３及び固定抵抗
５４をそれぞれ組み付けた状態で、かつ放熱フィン３６
及びファイバ固定具４１を取り付ける前の状態で、各２
×２スイッチエレメント１に光を伝搬させてそれぞれに
対応するヒータ制御回路のトリマブル抵抗５３をレーザ
トリミング方式で調整する。このレーザトリミングは製
造過程において自動的に行なわれる。あるいは、予め単
体で測定した石英系光導波路基板３２のデータに基づ
き、トリマブル抵抗５３の抵抗値を個別にレーザトリミ
ング方式により調整した後、光スイッチモジュールの組
立を行なってもよい。この場合には前述のように光を伝
搬させて光パワーを測定しながら調整するのに比べて、
さらに短時間で調整作業を完了することも可能である。

【００３０】以上のように構成された光スイッチモジュ
ールの具体的な動作は、前述した従来の光スイッチモジ
ュールとほぼ同様である。即ち、入力端子５７から
“１”信号が入力されるとトランジスタ５２がONされ、
定電流が薄膜ヒータ５１に流れて２×２スイッチエレメ
ント１が［バー状態］になる。また、入力端子５７から
“０”信号が入力されるとトランジスタ５２がOFFさ
れ、トリマブル抵抗５３で調整された電流が薄膜ヒータ
５１に流れて２×２スイッチエレメント１が［クロス状
態］になる。

【００３１】以上のように、トリマブル抵抗５３を厚膜
状に構成し、各スイッチエレメント１とそれぞれ対応さ
せてレーザトリミング方式により製造過程において自動
的に調整するようにしたので、トリマブル抵抗５３の電
力調整を短時間で行なうことが可能になる。この結果、
生産性が大幅に向上する。

【００３２】また、トリマブル抵抗５３を厚膜状に構成
したので、装着状態での可変抵抗部分を大幅に小型化す
ることができ、その光スイッチモジュールを小型化する
ことが可能になる。

【００３３】なお、従来においては第２のトランジスタ
２５を設けて第１のトランジスタ２１の作動状態をモニ
タするようにしているのに対して本実施例では設けてい
ないが、このモニタの有無は任意である。

【００３４】また、前記実施例では８入力８出力クロス
バ型光スイッチを例に説明したが、８入力８出力以外の
構成を有するクロスバ型光スイッチでもよいことはいう
までもない。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。

【００３６】(1) 厚膜状の可変抵抗を各スイッチエレ
メントとの対応でレーザトリミング方式によって自動的
に調整するので、可変抵抗の電力調整を短時間で行なう
ことが可能になり、生産性が大幅に向上する。

【００３７】(2) 可変抵抗を厚膜状の抵抗によって構
成し、回路基板に設けたので、装着状態での可変抵抗部
分を大幅に小型化することができ、その結果、装置全体
を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光スイッチモジュールを示す正面
図である。

【図２】図１に示す光スイッチモジュールの裏面図であ
る。

【図３】本発明に係る薄膜ヒータの制御回路を示す機能
ブロック図である。

【図４】８×８スイッチマトリクスの導波路レイアウト
を示す図である。

【図５】２×２スイッチエレメントの構成を示す平面図
である。

【図６】２×２スイッチエレメントの干渉計部分を示す
概略構成図である。

【図７】８×８スイッチマトリックスの導波路レイアウ
トを示す構成図である。

【図８】従来の薄膜ヒータの制御回路を示す機能ブロッ
ク図である。

【符号の説明】

３１…セラミック多層基板、３２…石英系光導波路基
板、３６…放熱フィン、４１…ファイバ固定具、４２，
４３…光リボンファイバ、５２…トランジスタ、５３…
トリマブル抵抗、５４…固定抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒沢清東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者川島敏之東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者姫野明東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者行松健一東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者長瀬亮東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者奥野将之東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者加藤邦治東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者河内正夫東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度の違いによる特性変化を利用して入
射側の複数の光路と出射側の複数の光路とを選択的に切
替え接続する光導波路基板と、当該光導波路基板に設け
られ電力を調整して発熱量を変化させ前記温度の調整を
行なう発熱体と、前記光導波路基板が搭載される回路基
板と、前記発熱体の電力調整を行なう可変抵抗とを有す
る光スイッチモジュールにおいて、前記可変抵抗は厚膜状の抵抗体で構成され、当該厚膜状
の可変抵抗が、一側面に前記光導波路基板を搭載した前
記回路基板の他側面に形成されたことを特徴とする光ス
イッチモジュール。
【請求項２】請求項１記載の光スイッチモジュールに
おいて、前記厚膜状の可変抵抗は、レーザトリミングによりその
抵抗値を変えて前記発熱体の電力調整を行なうことを特
徴とする光スイッチモジュール。