JP2001264649A - 交差接続スイッチ - Google Patents
交差接続スイッチInfo
- Publication number
- JP2001264649A JP2001264649A JP2001053536A JP2001053536A JP2001264649A JP 2001264649 A JP2001264649 A JP 2001264649A JP 2001053536 A JP2001053536 A JP 2001053536A JP 2001053536 A JP2001053536 A JP 2001053536A JP 2001264649 A JP2001264649 A JP 2001264649A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- switch
- optical fiber
- light
- optical fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
- H04Q11/0005—Switch and router aspects
- H04Q2011/0007—Construction
- H04Q2011/0026—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
としない改良型の光交差接続スイッチを提供する。 【解決手段】ある特定の入力光ファイバに対応するミラ
ー素子は全て同じ行中に位置し、ある特定の出力光ファ
イバに対応するミラー素子は全て同じ列中に位置する。
スイッチは更に、複数のリコリメートレンズを含む。こ
のようなリコリメートレンズは各ミラー素子行中の2つ
のミラー素子間に1つ配置される。各リコリメートレン
ズはその行に対応する入力光ファイバから入射する光を
コリメートする。スイッチはまた、各ミラー素子列の2
つのミラー素子間にも1つのリコリメートレンズを設け
ている。
Description
コネクト)スイッチに関するものであり、より具体的に
はマイクロマシニング加工された鏡(ミラー)を用いた
光交差接続スイッチに関する。
高いデータ転送速度を実現する。しかしながら、光信号
経路に固有のより広い帯域幅を効果的に活用するには、
光交差接続スイッチが必要とされる。一般的な遠隔通信
環境においては、光ファイバ間の信号交換には電気交差
接続スイッチが用いられる。光信号はまず、電気信号へ
と変換される。電気信号がスイッチングされた後、信号
は光信号へと再変換され、光ファイバへと送り出され
る。これらの電気交差接続スイッチは高いスループット
を実現する為に並列性の高い非常に高価なスイッチング
機構を利用している。しかしながら、このような並列構
造をもってしても交差接続スイッチは高速通信の障害と
なっている。
提案されているが、これらはいずれも安価で信頼性の高
い交差接続スイッチの要求を充分に満たすものではなか
った。ある種類の光交差接続スイッチは波長分割多重化
(WDM)技術によりスイッチングを行うものである。
しかしながら、この種のシステムにおいてスイッチング
される光信号は異なる波長を持っていなければならな
い。光信号が全て同じ波長であるシステムにおいては、
信号を所望の波長に変換し、スイッチングを行い、その
後元の波長に再変換しなければならない。この変換処理
によりシステムは複雑化され、コストが増大する。
ラーを利用して光の進路を第一の経路から第二の経路へ
と変えるものである。例えば内部全反射(Total Intern
al Reflection:TIR)スイッチング素子で構築した
交差接続スイッチは従来から周知である。TIR素子は
スイッチ可能な境界を伴った導波路で構成される。光は
ある角度を持って境界に当たる。第一の状態において
は、この境界が実質的に異なる屈折率を持つ2つの領域
を分けている。この状態にある場合、光は境界で反射す
る為、その方向を変えることになる。第二の状態におい
ては、境界によって分けられていた2つの領域は同じ屈
折率を持つ状態となっており、光は境界を通過してまっ
すぐに進むことになる。進路方向の変化の大きさはこの
2つの領域の屈折率の差によって異なる。進路方向を大
幅に変える場合、境界の後ろにある領域の屈折率は、導
波路に等しい屈折率と導波路から大幅に異なる屈折率と
の間で切換え可能でなければならない。
来のTIR素子は境界の後ろにある材料を機械的に変え
ることにより作動する。例えば、ある種類のTIR素子
は屈折率整合液体中に気泡を用いるものである。気泡は
境界へと機械的に移動する、或いは液体を加熱すること
により境界において発生する。気泡が境界にある場合に
反射が生じる。
型の交差接続スイッチを構築することは困難である。2
つの導波路間の境界領域とは、一般的には導波路が作ら
れている基板に設けられた溝 (trench)である。光がこ
の溝を通過する際、ここは導波路ではない為に光線は膨
らむ。この結果、光の一部は溝の反対側の導波路に集め
られることなく失われる。
ものの、大型スイッチ中の累積損失によりスイッチを役
に立たないものにする。N本の入力光ファイバ及びN本
の出力光ファイバを接続する為のN×N交差接続スイッ
チを想定して説明する。各光信号は伝送状態にあるN−
1個所の交差接続点を必ず通過しなければならない。よ
って各光信号は、T(N-1)(Tは伝送状態の1交差点の
伝送量)の減衰を被ることになる。従って、一箇所の交
差接続点における損失がたとえ1パーセント以下であっ
たとしても、数百もの交差接続点を経て出力ファイバま
で届く信号の強度は実質的にゼロとなってしまう。
間光交差接続スイッチによれば、TIR交差接続スイッ
チに固有の減衰問題を回避することは、基本的に可能で
ある。自由空間光交差接続スイッチはミラー素子の二次
元アレイから構成される。ミラー素子の各々は、1入力
ファイバからの光の進路を1出力ファイバへと転換す
る。ここでもN×N交差接続スイッチを想定して説明す
る。スイッチはN行×N列に配列されたN2個のミラー
を有する。j列のk行にあるミラーで光信号をさえぎ
る、すなわち反射させると、光信号はk番目の入力ファ
イバからj番目の出力ファイバへとスイッチングされ
る。k行及びj列にある他の全てのミラーは、光信号の
進路を遮断しない配置におかれている。従ってこの光信
号がk行からj列へと進む過程で減衰することは無い。
質的に全ての光を反射するに十分な大きさを持っていな
ければならない。光ファイバを出た時点から、光は導波
路に導かれていない為、回折によって光信号は膨張して
しまう。従ってファイバの端部から離れたミラーはこの
光の全てを出力光ファイバのコリメート(視準)レンズ
へ向けて反射する為に十分な大きさを持っていなければ
ならないのである。加えて、ミラーアレイの行及び列の
間隔は、ある行又は列を通過する光が隣接する行又は列
に配置されたミラーに拾われてしまうことが絶対にない
ように充分な距離を設け、ファイバ間にクロストークが
生じないように保証しなければならない。
的には改良型の光交差接続スイッチを提供するところに
ある。
ラー或いはミラー間に広い間隔を必要としない光交差接
続スイッチを提供するところにある。
明の詳細な説明及び添付図を参照することにより当業者
に明らかとなる。
ファイバからの光信号をM本の出力光ファイバへとスイ
ッチングする為の交差接続スイッチである。スイッチは
N行及びM列に配列されたN×M個のミラー素子を含
む。各ミラー素子は反射状態及び非反射状態を持つ。反
射状態においては、各ミラー素子は対応する1入力光フ
ァイバから対応する1出力光ファイバへと光を反射させ
る。各ミラー素子が非反射状態配置にある場合、ミラー
素子はいずれの入力光ファイバからの光も遮ることはな
い。ある特定の入力光ファイバに対応するミラー素子は
全て同じ行中に位置し、ある特定の出力光ファイバに対
応するミラー素子は全て同じ列中に位置する。スイッチ
は更に、複数のリコリメート(再視準)レンズを含む。
このようなリコリメートレンズは各ミラー素子行中の2
つのミラー素子間に1つ配置される。各リコリメートレ
ンズはその行に対応する入力光ファイバから入射する光
をコリメートする。スイッチはまた、各ミラー素子列の
2つのミラー素子間にも1つのリコリメートレンズを設
けている。
よりも優れた特徴を実現する方法は、本発明に基づく交
差接続スイッチ100の上面図を示す図1を参照すると
より容易に理解できる。本発明に基づくスイッチ100
は、一群の入力光ファイバ110を一群の出力光ファイ
バ140に接続するものである。入力ファイバの数は
N、出力ファイバの数はMで表す。スイッチ100はN
行及びM列に配置されたN×M個の交差接続点を含む。
ら出力光ファイバの1つへと光を反射させる配置におく
ことが可能なミラーを含む。例えば、ミラー121は入
力光ファイバ111から出力光ファイバ141へと光を
反射させる配置にある。同様に、ミラー123も入力光
ファイバ112から出力光ファイバ142へと光を反射
させる配置にある。ミラーが入射光を出力ファイバへと
反射させる配置にない場合、ミラーは行又は列を通過す
る光信号のいずれをも遮ることのない位置におかれてい
る。例えば、ミラー121がファイバ111からファイ
バ141へと光をスイッチする配置にない時は、符号1
22に示す配置におかれる。いずれの所定の時点におい
ても、各行で最大1つのミラーが入力ファイバから出力
ファイバへと光を反射させる位置に配置される。他のミ
ラーは非反射配置に移動された状態にある。
移動させる為の機械的アクチュエータはどのようなもの
を利用しても良い。マイクロマシニング技術により多く
のこのような機構が提供されている為、本願においては
特定のアクチュエータ機構についての詳細は省略する。
スライディング式のアクチュエータを利用する機構はマ
イクロマシニング技術においては周知である。更に、ミ
ラーは「フリップアップ」式又はロータリーアクチュエ
ータによって配置転換することも出来る。これらの技術
の詳細については、Ming C.Wuによる“Microm
aching for Optical and Optoelectronic System(光学
及び光電子システムのマイクロマシニング)”(IEE
E85、no11、pp1833−1856、199
7)に記載されている.
拡散を最少化する為にコリメートレンズを含んでいる。
代表的なコリメートレンズを符号115で示した。しか
しながら、これらのレンズによってコリメーションが提
供されても回折によって光線は拡散してしまう。上述し
たように、光線の広がりは従来型の大型(大規模)交差
接続スイッチにおいて問題となる。例えば、従来型の交
差接続スイッチにおける光線の径は入力光ファイバから
光線が移動した距離により異なる。よってミラー122
における光線径はミラー123におけるものよりも著し
く小さいのである。この拡散に対応する為には、列番号
が大きい程そこに配置されるミラーのサイズを大きくす
るか、或いは全てのミラーサイズを最終列における光線
径に合わせて作る必要がある。この制約によってスイッ
チのサイズは増大してしまう。
線がその出力光ファイバに到達するまでに移動した距離
の関数である。例えば入力光ファイバ115から出た光
信号が出力光ファイバ141に到達した時点の光線径
は、光ファイバ111を出て光ファイバ142に到達し
た光信号の光線径よりも著しく小さいものとなる。従っ
て出力光ファイバに設けられた集光レンズ143は最高
予測光線径を受容するに充分な大きさにしなくてはなら
ない。この制約によってもスイッチのサイズは増大す
る。
レンズ131、132のような更なる一連のコリメート
レンズを利用することで光線径の過剰な増大を抑制して
これらの問題を回避するものである。図1に示したスイ
ッチの例においては、行及び列の両方における2個の交
換点それぞれの間にリコリメートレンズが配置されてい
る。これらのボールレンズは光線の拡散を抑制し、これ
により上述の問題を抑制している。実際上、一連のボー
ルレンズが自由空間光導波路を形成している。ボールレ
ンズは既存のマイクロマシニング技術を利用した分散手
法によりミラーを構築する基板中に設けることが出来
る。
のリコリメートレンズを含んでいるが、これらのレンズ
の多くを省いてもスイッチサイズが大幅に増大させずに
済む。不要なボールレンズを排除すればスイッチのコス
トが低減されることに加え、レンズに付随する光学損失
を低く抑えることが出来る為、本発明によるスイッチの
最大規模を大きくすることが出来る。一般的に、必要と
なるリコリメートレンズの数は入力ファイバのサイズと
スイッチ中の交差接続点の数によって決まる。理想的に
は、光信号を供給する入力光ファイバとは無関係に、各
出力光ファイバにおける光線径がその出力光ファイバに
取り付けられた集光レンズの径よりも小さくなるように
リコリメートレンズを設けることが望ましい。しかしな
がら、各行及び列につき1つのリコリメートレンズしか
含まないスイッチであっても従来型のスイッチと比べれ
ば大幅な改善が得られる。
ンズとしてボールレンズを利用することを想定してい
る。しかしながら上述から当業者に明らかなように、い
かなる形態のコリメートレンズであっても利用可能であ
る。ボールレンズが推奨されるのは、その配置が容易な
為である。
が可能であることは当業者に明らかである。よって本発
明の範囲は添付請求項によってのみ限定されるものであ
る。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
の入力光ファイバ(110)と、M(MはM>1の整
数)本の出力光ファイバ(140)と、各々が反射状態
及び非反射状態を有し、前記反射状態にある場合、前記
入力光ファイバ(110)のうちの対応する1本からの
光を前記出力光ファイバ(140)のうちの対応する1
本へと反射し、前記非反射状態の配置にある場合、前記
入力光ファイバ(110)のいずれからの光も捉えるこ
とのないことを特徴とするN行及びM列に配列されたN
×M個のミラー素子(131、123)であって、特定
の1入力光ファイバに対応する全てのミラー素子(12
1、123)が同じ行中に位置し、特定の1出力光ファ
イバに対応する全てのミラー素子(121、123)が
同じ列中に位置することを特徴とする前記ミラー素子
と、複数のリコリメートレンズ(131、132)であ
って、前記ミラー素子行の各々にある2つの前記ミラー
素子(121、123)の間に1つの前記リコリメート
レンズ(131)が配置され、前記リコリメートレンズ
の各々はその行に対応する前記入力光ファイバの1つか
らの光をコリメートするように働き、また、前記ミラー
素子列の各々にある2つの前記ミラー素子(121、1
23)の間に1つの前記リコリメートレンズ(132)
が配置されたことを特徴とする前記複数のリコリメート
レンズとを有する交差接続スイッチ(100)。
る前記リコリメートレンズ(131、132)の数が、
M−1個よりも少ないことを特徴とする実施態様1に記
載の交差接続スイッチ(100)。
(131、132)がボールレンズであることを特徴と
する実施態様1に記載の交差接続スイッチ。
型の光交差接続スイッチを提供することができる。また
本発明により、上述した大型のミラー或いはミラー間に
広い間隔を必要としない光交差接続スイッチを提供する
ことができる。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】N(NはN>1の整数)本の入力光ファイ
バと、 M(MはM>1の整数)本の出力光ファイバと、 各々が反射状態及び非反射状態を有し、前記反射状態に
ある場合、前記入力光ファイバのうちの対応する1本か
らの光を前記出力光ファイバのうちの対応する1本へと
反射し、前記非反射状態の配置にある場合、前記入力光
ファイバのいずれからの光も捉えることのないことを特
徴とするN行及びM列に配列されたN×M個のミラー素
子であって、特定の1入力光ファイバに対応する全ての
ミラー素子が同じ行中に位置し、特定の1出力光ファイ
バに対応する全てのミラー素子が同じ列中に位置するこ
とを特徴とする前記ミラー素子と、 複数のリコリメートレンズであって、前記ミラー素子行
の各々にある2つの前記ミラー素子の間に1つの前記リ
コリメートレンズが配置され、前記リコリメートレンズ
の各々はその行に対応する前記入力光ファイバの1つか
らの光をコリメートするように働き、また、前記ミラー
素子列の各々にある2つの前記ミラー素子の間に1つの
前記リコリメートレンズが配置されたことを特徴とする
前記複数のリコリメートレンズとを有する交差接続スイ
ッチ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US517943 | 2000-03-03 | ||
US09/517,943 US6366715B1 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Free space optical switch with lenses for re-collimating the light |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001264649A true JP2001264649A (ja) | 2001-09-26 |
JP2001264649A5 JP2001264649A5 (ja) | 2008-03-21 |
JP4460789B2 JP4460789B2 (ja) | 2010-05-12 |
Family
ID=24061892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001053536A Expired - Fee Related JP4460789B2 (ja) | 2000-03-03 | 2001-02-28 | 交差接続スイッチ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6366715B1 (ja) |
EP (1) | EP1162856B1 (ja) |
JP (1) | JP4460789B2 (ja) |
DE (1) | DE60129883D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6775043B1 (en) * | 2000-08-21 | 2004-08-10 | Blue Sky Research | Reflector assemblies for optical cross-connect switches and switches fabricated therefrom |
US20020176658A1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-11-28 | John Prohaska | Re-configurable wavelength and dispersion selective device |
US6509961B1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-21 | Agilent Technologies, Inc. | Optical cross-switch signal monitoring method and system therefor |
CA2394936C (en) * | 2001-07-25 | 2011-12-13 | Jds Uniphase Inc. | Wavelength cross-connect |
JP2003107372A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nec Corp | 光スイッチャ |
US7653272B2 (en) * | 2002-09-19 | 2010-01-26 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Highly parallel optical communication system with intracard and intercard communications |
US6775068B2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-08-10 | Bigbandwidth Inc. | Integrated optical channel |
US10088634B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-10-02 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Optical port-shuffling module |
WO2016064402A1 (en) | 2014-10-23 | 2016-04-28 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Optical fiber interface for optical device package |
US10534148B2 (en) | 2014-10-24 | 2020-01-14 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Optical interconnect device |
WO2016122490A1 (en) | 2015-01-28 | 2016-08-04 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Laser-written optical routing systems and method |
US11199665B2 (en) * | 2020-01-28 | 2021-12-14 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Optical device for redirecting optical signals |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993012445A1 (en) * | 1991-12-13 | 1993-06-24 | Digital Optical Corporation | Optical switch |
US5255332A (en) * | 1992-07-16 | 1993-10-19 | Sdl, Inc. | NxN Optical crossbar switch matrix |
US5345521A (en) * | 1993-07-12 | 1994-09-06 | Texas Instrument Incorporated | Architecture for optical switch |
US5960132A (en) * | 1997-09-09 | 1999-09-28 | At&T Corp. | Fiber-optic free-space micromachined matrix switches |
US6005998A (en) * | 1998-02-20 | 1999-12-21 | Lucent Technologies Inc. | Strictly non-blocking scalable matrix optical switch |
US6445840B1 (en) * | 1999-05-28 | 2002-09-03 | Omm, Inc. | Micromachined optical switching devices |
-
2000
- 2000-03-03 US US09/517,943 patent/US6366715B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-17 EP EP01100986A patent/EP1162856B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-17 DE DE60129883T patent/DE60129883D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-28 JP JP2001053536A patent/JP4460789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4460789B2 (ja) | 2010-05-12 |
EP1162856A3 (en) | 2004-09-15 |
DE60129883D1 (de) | 2007-09-27 |
EP1162856A2 (en) | 2001-12-12 |
US6366715B1 (en) | 2002-04-02 |
EP1162856B1 (en) | 2007-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7302134B2 (en) | Wavelength selective switch with a 2D arrangement of optical ports | |
EP2686970B1 (en) | Wavelength switch system using angle multiplexing optics | |
JP5291229B2 (ja) | 波長ルータ | |
US7236660B2 (en) | Reconfigurable optical add-drop module, system and method | |
US7164859B2 (en) | Free-space dynamic wavelength routing systems with interleaved channels for enhanced performance | |
US7379636B2 (en) | Optical switch | |
US7321704B2 (en) | Wavelength cross connect with per port performance characteristics | |
CA2556105A1 (en) | Tunable optical filter | |
JP4460789B2 (ja) | 交差接続スイッチ | |
US8218918B2 (en) | Optical fiber switch with movable lens | |
US11199665B2 (en) | Optical device for redirecting optical signals | |
CN1446438A (zh) | 可重新配置的光开关 | |
US6823102B2 (en) | Highly stable opto-mechanic switches | |
Kozhevnikov et al. | Integrated array of 1× N optical switches for wavelength-independent and WDM applications | |
CA2363624C (en) | Optical switch | |
WO2024099577A1 (en) | Optical apparatus and method for selective wavelength switching of light |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060407 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070320 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080205 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100209 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140219 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |