JP2594377B2 - 電磁放射スイッチング装置及びそれを用いた通信システム - Google Patents
電磁放射スイッチング装置及びそれを用いた通信システムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁放射のビームをスイッチングする分野
に係り、特に、一つの光ポートの出力を、選択的に一対
の他の光ポートのいずれかへスイッチングする光ビーム
・スイッチング装置及びそれを用いた通信システムに関
する。ここで各ポートは、通常、光ファイバ（光導波
管）の出口端又は入口端のいずれかである。
に係り、特に、一つの光ポートの出力を、選択的に一対
の他の光ポートのいずれかへスイッチングする光ビーム
・スイッチング装置及びそれを用いた通信システムに関
する。ここで各ポートは、通常、光ファイバ（光導波
管）の出口端又は入口端のいずれかである。
［従来技術］ 電磁放射信号ビームを用いる遠距離通信又は他のシス
テムにおいては、入力光ポートに到達した電磁放射ビー
ムを、選択的に一対の出力ポートのいずれかの一つへス
イッチングすることが望まれている。それは、例えば、
入力光ファイバの出力端に到達した光信号ビームを、何
時でも、スイッチング制御信号に基づいて、一対の出口
光ファイバのいずれか一つへ選択的にスイッチすること
である。更に詳しく述べれば、遠距離通信スイッチング
・システムにおいて光通信経路を変更したい場合が往々
にしてある。即ち、所定の入力ファイバ（Ｉ）から第１
出力光ファイバ（Ａ）へ送られる第１経路である光経路
（I A）を、入力ファイバ（Ｉ）から第２出力光ファイ
バ（Ｂ）へ送る第２経路（I B）へスイッチし、又、第
２経路から第１経路へ戻すスイッチングが望まれてい
る。
テムにおいては、入力光ポートに到達した電磁放射ビー
ムを、選択的に一対の出力ポートのいずれかの一つへス
イッチングすることが望まれている。それは、例えば、
入力光ファイバの出力端に到達した光信号ビームを、何
時でも、スイッチング制御信号に基づいて、一対の出口
光ファイバのいずれか一つへ選択的にスイッチすること
である。更に詳しく述べれば、遠距離通信スイッチング
・システムにおいて光通信経路を変更したい場合が往々
にしてある。即ち、所定の入力ファイバ（Ｉ）から第１
出力光ファイバ（Ａ）へ送られる第１経路である光経路
（I A）を、入力ファイバ（Ｉ）から第２出力光ファイ
バ（Ｂ）へ送る第２経路（I B）へスイッチし、又、第
２経路から第１経路へ戻すスイッチングが望まれてい
る。
他の例では、ローカル・エリア・ネットワーク（LA
N）は、通常、主コンピュータ・ステーション（Ｍ）
と、ループ状に配置された光ファイバで構成される光フ
ァイバLANループ（リング）、及びファイバの接合点に
配置された局所ステーション（Ｘ、Ｙ、Ｚ…）を有して
いる。各局所ステーションは、通常、個々の局所パーソ
ナル・コンピュータ、又はそれに類するものを有してい
る。光スイッチング装置は、故障した局所ステーション
をバイパスしたり、又はループ自身に故障が発生した場
合に全局所ステーションをバイパスするために必要とさ
れている。
N）は、通常、主コンピュータ・ステーション（Ｍ）
と、ループ状に配置された光ファイバで構成される光フ
ァイバLANループ（リング）、及びファイバの接合点に
配置された局所ステーション（Ｘ、Ｙ、Ｚ…）を有して
いる。各局所ステーションは、通常、個々の局所パーソ
ナル・コンピュータ、又はそれに類するものを有してい
る。光スイッチング装置は、故障した局所ステーション
をバイパスしたり、又はループ自身に故障が発生した場
合に全局所ステーションをバイパスするために必要とさ
れている。
従来の技術は、Optics Letters,Vol.4,No.1,pp27−28
（1979）に発表されたM.Nunoshita et alが述べられて
いる光スイッチング装置が代表的なものである。その論
文では、上記目的のための光スイッチは、光経路をスイ
ッチするための可動レンズを用いている。しかし、その
ようなスイッチは、主に比較的重い部品を相当高速で動
かす必要があるため、ぎこちなく、かつ高価なものとな
っている。又、このようなスイッチに必要な従来の機械
加工の部品は、光ファイバと接続して用いるためには、
光学的調整上、十分な精度を欠いており、そのため各ス
イッチを作る時には、望ましくない、高価で、時間のか
かる調整作業を必要としている。更に、機械的、熱的特
性にバラツキのある部品に起こる劣化現象のために、長
期間の安定性や信頼性に問題を含んでいる。又、これら
のスイッチは、一時的にアクセスのない（オフ・ライ
ン）LANの局部ステーションで、局部光源と接続して、
必要な自己テスト操作をすることができず、仮にできた
としても余分な複雑性が追加される。例えば、Siecor C
orp.,Reserch Triangle Park,NC 27709発行のElectro−
Optics,Application Note 102,Figure 4に述べられてい
るように、複雑な余分なファイバを追加しなければなら
ない。更に、このSiecorの刊行物に述べられているスイ
ッチは、機械的に停止することが必要なため、使用中に
磨耗が生じ易く、それが光部品にスイッチング直後のそ
の方向の望ましくないビームのジッタのような振動を与
える原因となる。
（1979）に発表されたM.Nunoshita et alが述べられて
いる光スイッチング装置が代表的なものである。その論
文では、上記目的のための光スイッチは、光経路をスイ
ッチするための可動レンズを用いている。しかし、その
ようなスイッチは、主に比較的重い部品を相当高速で動
かす必要があるため、ぎこちなく、かつ高価なものとな
っている。又、このようなスイッチに必要な従来の機械
加工の部品は、光ファイバと接続して用いるためには、
光学的調整上、十分な精度を欠いており、そのため各ス
イッチを作る時には、望ましくない、高価で、時間のか
かる調整作業を必要としている。更に、機械的、熱的特
性にバラツキのある部品に起こる劣化現象のために、長
期間の安定性や信頼性に問題を含んでいる。又、これら
のスイッチは、一時的にアクセスのない（オフ・ライ
ン）LANの局部ステーションで、局部光源と接続して、
必要な自己テスト操作をすることができず、仮にできた
としても余分な複雑性が追加される。例えば、Siecor C
orp.,Reserch Triangle Park,NC 27709発行のElectro−
Optics,Application Note 102,Figure 4に述べられてい
るように、複雑な余分なファイバを追加しなければなら
ない。更に、このSiecorの刊行物に述べられているスイ
ッチは、機械的に停止することが必要なため、使用中に
磨耗が生じ易く、それが光部品にスイッチング直後のそ
の方向の望ましくないビームのジッタのような振動を与
える原因となる。
従って、本発明は従来技術の上記欠点を解決した光信
号スイッチング装置、更に一般的には電磁信号スイッチ
ング装置を提供することを目的としている。
号スイッチング装置、更に一般的には電磁信号スイッチ
ング装置を提供することを目的としている。
［発明の概要］ 前記欠点を解決するために本発明の電磁放射スイッチ
ング装置は、 （ａ）平らな偏向面を有する放射偏向要素（例えば、第
２図のＭ、第11図のRS）と、 （ｂ）平らな偏向面が、第１領域から第２領域へ、及び
第２領域から第１領域へ、それ自身と平行に動くことが
できるように、偏向要素を回転運動で動かすための駆動
手段（例：第４図のＧ）と、 （ｃ）偏向要素が第１領域にある時、第１ポート（P1）
のスイッチング部に到着した放射信号ビームが、第２位
置の箇所を通過して伝搬して、第２ポート（P2）に入
り、さらに偏向要素が駆動手段によって動かされて第２
領域にある時、第１ポート（P1）に到着した信号ビーム
が、偏向要素の平らな表面により第３ポート（P3）へ偏
向されるように、夫々が配置されている第１、第２、及
び第３放射ポート（例えば、第１図のP1、P2、P3）と、 （ｄ）平らな主表面（例えば、第３図のPS）と、その主
表面に、第１、第２、第３ポートの夫々の位置を決める
第１、第２、第３導波管を配置する溝（例えば、第３図
のFR1、FR2、FR3）と、その主表面に、第１、第２、第
３ポートの位置と関係して偏向要素を位置決めする一対
の偏向要素位置決めボールベアリング用溝（例えば、第
３図のSBR1、SBR2）を有する基板（例えば、第３図の
Ｓ）と、 を備えたことを特徴としている。
ング装置は、 （ａ）平らな偏向面を有する放射偏向要素（例えば、第
２図のＭ、第11図のRS）と、 （ｂ）平らな偏向面が、第１領域から第２領域へ、及び
第２領域から第１領域へ、それ自身と平行に動くことが
できるように、偏向要素を回転運動で動かすための駆動
手段（例：第４図のＧ）と、 （ｃ）偏向要素が第１領域にある時、第１ポート（P1）
のスイッチング部に到着した放射信号ビームが、第２位
置の箇所を通過して伝搬して、第２ポート（P2）に入
り、さらに偏向要素が駆動手段によって動かされて第２
領域にある時、第１ポート（P1）に到着した信号ビーム
が、偏向要素の平らな表面により第３ポート（P3）へ偏
向されるように、夫々が配置されている第１、第２、及
び第３放射ポート（例えば、第１図のP1、P2、P3）と、 （ｄ）平らな主表面（例えば、第３図のPS）と、その主
表面に、第１、第２、第３ポートの夫々の位置を決める
第１、第２、第３導波管を配置する溝（例えば、第３図
のFR1、FR2、FR3）と、その主表面に、第１、第２、第
３ポートの位置と関係して偏向要素を位置決めする一対
の偏向要素位置決めボールベアリング用溝（例えば、第
３図のSBR1、SBR2）を有する基板（例えば、第３図の
Ｓ）と、 を備えたことを特徴としている。
通常、各ポートは、ミリメータ導波管である光導波管
（ファイバ）のような導波管の端部を有している。
（ファイバ）のような導波管の端部を有している。
本発明の実施例においては、放射は光であり、偏向要
素は鏡であり、各ポートは光ファイバの各端部である。
鏡は一対の溝を持つホルダ（ヘッダ）に保持されてい
る。この一対の溝は、鏡を位置決めするため、シリコン
基板にリトグラフされた他の一対の溝と同位置にある。
一対のボールベアリングの各々は、同位置の溝の対の夫
々に嵌められている。ファイバは、光ファイバ配列用の
細長い溝の夫々に光ファイバを収納することにより、相
互に、鏡に対し正しい関係位置を保つ。これらのすべて
の溝は、ボールベアリングを嵌める溝と同時に、シリコ
ン基板にリトグラフされる。この様にして、“シリコン
・ワークベンチ”技術の望ましい精密配列が達成され
る。又、鏡の平らな反斜面は、ボールベアリングにより
それ自身と平行に動くように拘束されるので、スイッチ
ング動作中の鏡の停止持、たとえそれが急停止であって
も、光ビームのジッタは防止されるので効果的である。
素は鏡であり、各ポートは光ファイバの各端部である。
鏡は一対の溝を持つホルダ（ヘッダ）に保持されてい
る。この一対の溝は、鏡を位置決めするため、シリコン
基板にリトグラフされた他の一対の溝と同位置にある。
一対のボールベアリングの各々は、同位置の溝の対の夫
々に嵌められている。ファイバは、光ファイバ配列用の
細長い溝の夫々に光ファイバを収納することにより、相
互に、鏡に対し正しい関係位置を保つ。これらのすべて
の溝は、ボールベアリングを嵌める溝と同時に、シリコ
ン基板にリトグラフされる。この様にして、“シリコン
・ワークベンチ”技術の望ましい精密配列が達成され
る。又、鏡の平らな反斜面は、ボールベアリングにより
それ自身と平行に動くように拘束されるので、スイッチ
ング動作中の鏡の停止持、たとえそれが急停止であって
も、光ビームのジッタは防止されるので効果的である。
このスイッチング装置は、LANの光ファイバ・ループ
に適したスイッチング装置にも適用できる。特に、この
上述の装置に対しては、基板中のもう一つの細長い溝に
入れられた第４の光ファイバを形成することにより、第
４ポートが追加される。同時に、局所光源を局所ステー
ションに設けると共に、局所光源からの第２光信号ビー
ムをこの第４ファイバ部分へ送る位置に配置し、さらに
光検出器を局所ステーションに設けて、それを第３ファ
イバ部分に入ってそこから伝搬した後の光ビームを受け
る位置に配置する。この方法では、第１ポートに到着し
た光ビームはLANループからせきとめられ、第４ポート
に到着した第２光ビームは局所光源からせきとめられ、
さらに局所ステーションの偏向要素が第１領域（オフ・
ライン）にある時、第３と第４ファイバ部分をオフセッ
トすることにより、望ましい僅かな有効光強度で、局所
ステーションにおける自己テスト操作を可能とする特徴
を備えた光スイッチング装置を上述のようにLANの中で
用いることができる。
に適したスイッチング装置にも適用できる。特に、この
上述の装置に対しては、基板中のもう一つの細長い溝に
入れられた第４の光ファイバを形成することにより、第
４ポートが追加される。同時に、局所光源を局所ステー
ションに設けると共に、局所光源からの第２光信号ビー
ムをこの第４ファイバ部分へ送る位置に配置し、さらに
光検出器を局所ステーションに設けて、それを第３ファ
イバ部分に入ってそこから伝搬した後の光ビームを受け
る位置に配置する。この方法では、第１ポートに到着し
た光ビームはLANループからせきとめられ、第４ポート
に到着した第２光ビームは局所光源からせきとめられ、
さらに局所ステーションの偏向要素が第１領域（オフ・
ライン）にある時、第３と第４ファイバ部分をオフセッ
トすることにより、望ましい僅かな有効光強度で、局所
ステーションにおける自己テスト操作を可能とする特徴
を備えた光スイッチング装置を上述のようにLANの中で
用いることができる。
［実施例の説明］ 第１図、第２図に示すように、３ポート（１入力、２
出力）光スイッチング装置10（第１図）又は20（第２
図）は、鏡Ｍを有し、この鏡Ｍは光経路外（第１図）又
は光経路内（第２図）のいずれかに位置している。双方
の場合（第１図及び第２図）において、スイッチング装
置10、20は、第１、第２、第３の光ポートP1、P2、P3を
有し、これらの第１、第２、第３の光ポートP1、P2、P3
は、第１、第２、第３の光ファイバ部分F1、F2、F3の夫
々の隣接した端部で構成されている。スイッチング装置
10、20は更に、第１、第２、第３のレンズL1、L2、L3を
有し、これらのレンズL1、L2、L3は、第１ファイバF1か
ら放出する夫々の光線を平行にして、第２ファイバF2
（第１図）に入れ、又は第３ファイバF3（第２図）に入
れる。光線の光放射は光源Ｌにより供給され、利用手段
U1（第１図）又はU2（第２図）に集められる。鏡Ｍ（第
２図）は前部反射面MSI及びそれと平行な後部反射面MS2
を有する。
出力）光スイッチング装置10（第１図）又は20（第２
図）は、鏡Ｍを有し、この鏡Ｍは光経路外（第１図）又
は光経路内（第２図）のいずれかに位置している。双方
の場合（第１図及び第２図）において、スイッチング装
置10、20は、第１、第２、第３の光ポートP1、P2、P3を
有し、これらの第１、第２、第３の光ポートP1、P2、P3
は、第１、第２、第３の光ファイバ部分F1、F2、F3の夫
々の隣接した端部で構成されている。スイッチング装置
10、20は更に、第１、第２、第３のレンズL1、L2、L3を
有し、これらのレンズL1、L2、L3は、第１ファイバF1か
ら放出する夫々の光線を平行にして、第２ファイバF2
（第１図）に入れ、又は第３ファイバF3（第２図）に入
れる。光線の光放射は光源Ｌにより供給され、利用手段
U1（第１図）又はU2（第２図）に集められる。鏡Ｍ（第
２図）は前部反射面MSI及びそれと平行な後部反射面MS2
を有する。
スイッチング装置10、20は、光スイッチング装置30
（第３図）を形成するため、シリコン・ワークベンチ技
術の組立体の中に集積されることができる。ここで、第
１図、第２図と同じ部品には同じ記号が付してある。
（第３図）を形成するため、シリコン・ワークベンチ技
術の組立体の中に集積されることができる。ここで、第
１図、第２図と同じ部品には同じ記号が付してある。
シリコン基板Ｓの主表面PS上には、その中に鏡Ｍが適
合する鏡用溝MRを含む基板Ｓに切り込まれた複数の凹所
（へこみ、又は溝）がある。基板Ｓに切り込まれたその
他の溝は、第１、第２、第３ファイバ用溝FR1、FR2、FR
3、第１、第２、第３レンズ用溝LR1、LR2、LR3、１対の
同一のボールベアリングB1、B2を受け入れて、その場所
に保持する第１、第２ボール用溝SBR1、SBR2である。鏡
Ｍは、シリコン・ヘッダー（ホルダー）Ｈに集積されて
いる。このヘッダーは、１対の鏡ボールベアリング用溝
MBR1、MBR2を持ち、それらは、ボールベアリングB1、B2
を受入れて保持する１対の同じ基板ボールベアリング用
溝SBR1、SBR2と同じ位置にある。鏡面の擦れを防止する
ため、即ち鏡が溝から出し入れされるとき、溝MRの側面
に鏡反射面が触れることを防止するため、鏡用溝は十分
広く作られている。鏡用溝MRとボールベアリング用溝SB
R1、SBR2、MBR1、MBR2は、鏡面MS1、レンズL1、L2、L
3、ファイバ部分F1、F2、F3が望ましい相互配置になる
ように、配置される。
合する鏡用溝MRを含む基板Ｓに切り込まれた複数の凹所
（へこみ、又は溝）がある。基板Ｓに切り込まれたその
他の溝は、第１、第２、第３ファイバ用溝FR1、FR2、FR
3、第１、第２、第３レンズ用溝LR1、LR2、LR3、１対の
同一のボールベアリングB1、B2を受け入れて、その場所
に保持する第１、第２ボール用溝SBR1、SBR2である。鏡
Ｍは、シリコン・ヘッダー（ホルダー）Ｈに集積されて
いる。このヘッダーは、１対の鏡ボールベアリング用溝
MBR1、MBR2を持ち、それらは、ボールベアリングB1、B2
を受入れて保持する１対の同じ基板ボールベアリング用
溝SBR1、SBR2と同じ位置にある。鏡面の擦れを防止する
ため、即ち鏡が溝から出し入れされるとき、溝MRの側面
に鏡反射面が触れることを防止するため、鏡用溝は十分
広く作られている。鏡用溝MRとボールベアリング用溝SB
R1、SBR2、MBR1、MBR2は、鏡面MS1、レンズL1、L2、L
3、ファイバ部分F1、F2、F3が望ましい相互配置になる
ように、配置される。
第４図は、ヘッダＨと基板Ｓの第３図の４−４線に沿
う部分断面図である。第４図の前部ヘッダ断面FHSは、
通常ヘッダＨを構成する単結晶シリコン体の＜110＞面
であり、鏡Ｍは、既知のリトグラフ・マスキングと異方
性エッチングで形成され、同じシリコン体に集積された
部分である。基板Ｓの前面FSS断面は、通常、基板Ｓを
構成する単結晶シリコン体の＜100＞面である。
う部分断面図である。第４図の前部ヘッダ断面FHSは、
通常ヘッダＨを構成する単結晶シリコン体の＜110＞面
であり、鏡Ｍは、既知のリトグラフ・マスキングと異方
性エッチングで形成され、同じシリコン体に集積された
部分である。基板Ｓの前面FSS断面は、通常、基板Ｓを
構成する単結晶シリコン体の＜100＞面である。
ヘッダＨは、ボールベアリングB1、B2の中心を結んだ
軸の回りを回転運動することができる。従って鏡Ｍの面
MS1（及びMS2）は、それ自身と平行に動くように拘束さ
れており、横方向の動きはない。このようにして、鏡Ｍ
（第３図及び第４図）の右端は、ボールベアリングB1、
B2を通る前記軸の左側のヘッダＨ上の点（又は領域）に
加えられる適当な力Ｇ（又は力の分布）に応じて、鏡用
溝MRに円滑に出入りすることができる。この力Ｇは、所
望のスイッチングに適した時間の関数に従って加えられ
る。この力Ｇは、第４図に示されるように下方に向かっ
ている時は、反時計方向のトルクを生じさせ、それによ
って鏡Ｍ（光線の入射するところにある）の関連部分
は、スイッチング装置10、20の光経路外に動かされる。
Ｇが上向き（図示せず）のときは、この力Ｇは時計方向
のトルクを生じさせ、鏡Ｍを光経路の中に入れる。この
ようにして、スイッチング動作の間、Ｇの方向はスイッ
チング装置10対20（第１図対第２図）の条件を作るため
の鏡Ｍの動きを決める。
軸の回りを回転運動することができる。従って鏡Ｍの面
MS1（及びMS2）は、それ自身と平行に動くように拘束さ
れており、横方向の動きはない。このようにして、鏡Ｍ
（第３図及び第４図）の右端は、ボールベアリングB1、
B2を通る前記軸の左側のヘッダＨ上の点（又は領域）に
加えられる適当な力Ｇ（又は力の分布）に応じて、鏡用
溝MRに円滑に出入りすることができる。この力Ｇは、所
望のスイッチングに適した時間の関数に従って加えられ
る。この力Ｇは、第４図に示されるように下方に向かっ
ている時は、反時計方向のトルクを生じさせ、それによ
って鏡Ｍ（光線の入射するところにある）の関連部分
は、スイッチング装置10、20の光経路外に動かされる。
Ｇが上向き（図示せず）のときは、この力Ｇは時計方向
のトルクを生じさせ、鏡Ｍを光経路の中に入れる。この
ようにして、スイッチング動作の間、Ｇの方向はスイッ
チング装置10対20（第１図対第２図）の条件を作るため
の鏡Ｍの動きを決める。
鏡Ｍは、ファイバF1、F2、F3によって決められる場所
と直角方向に動くように拘束している同一の溝SBR1、SB
R2内に固定されている同一のボールベアリングB1、B2に
よって配置が完全に決められているので、鏡Ｍの上下方
向のジッタリング（ランダム的な）運動は、この光装置
を損傷することはない。この様な方法で、有害な横方向
相対運動は、溝SBR1、SBR2中のボールベアリングB1、B2
の剛性によって拘束されるため、基板と鏡間の相対運動
となる機械的振動は、光伝送に悪影響を及ぼすことはな
い。
と直角方向に動くように拘束している同一の溝SBR1、SB
R2内に固定されている同一のボールベアリングB1、B2に
よって配置が完全に決められているので、鏡Ｍの上下方
向のジッタリング（ランダム的な）運動は、この光装置
を損傷することはない。この様な方法で、有害な横方向
相対運動は、溝SBR1、SBR2中のボールベアリングB1、B2
の剛性によって拘束されるため、基板と鏡間の相対運動
となる機械的振動は、光伝送に悪影響を及ぼすことはな
い。
レンズL1、L2、L3は、通常、サファイア（ｎ＝1.
7）、又は高屈折率指数（約1.7から1.9）のガラスでで
きている。ボールベアリングB1、B2はレンズと同じ材料
でできている。
7）、又は高屈折率指数（約1.7から1.9）のガラスでで
きている。ボールベアリングB1、B2はレンズと同じ材料
でできている。
第５図は、LANでの使用に適した４ポート（２入力、
２出力）光スイッチング装置50の組立を示している。こ
の装置50は、前記の光スイッチング装置30に、ファイバ
用溝FR4に入れられるファイバ部分F4で形成される第４
のポート、及びそれに伴うレンズ用溝LR4に入るレンズL
4、鏡Ｍの第１の面MS1に平行な第２の鏡面MS2が追加さ
れたものと見ることができる。
２出力）光スイッチング装置50の組立を示している。こ
の装置50は、前記の光スイッチング装置30に、ファイバ
用溝FR4に入れられるファイバ部分F4で形成される第４
のポート、及びそれに伴うレンズ用溝LR4に入るレンズL
4、鏡Ｍの第１の面MS1に平行な第２の鏡面MS2が追加さ
れたものと見ることができる。
第６図は、鏡Ｍが光経路外にある時（オフ・ライン、
バイパス・モード）の装置50の平面図を示している。第
６図に示すように、鏡Ｍが光経路外の位置にある時に
は、第１光ファイバ部分F1から出る光放射はスイッチン
グ装置60の第２ファイバF2に入る。同時に、別の光源
（図示せず）から第４ファイバ部分F4中を伝搬する光ビ
ームは、ファイバ部分F3に入るが、ファイバ部分F3のフ
ァイバ部分F4に対する意図的に選択されたオフセット距
離ｄ（レンズL3とL4も同じオフセットである）のため、
光強度は減衰する（点線で示す）。ファイバ部分F3に入
るこの減衰ビームは、自己テスト操作に有用である。フ
ァイバ部分F4から来る（過剰な）光を吸収するため、即
ち、ファイバ部分F3に入らない光を吸収するため、必要
に応じアプソーバＡを追加することができる。
バイパス・モード）の装置50の平面図を示している。第
６図に示すように、鏡Ｍが光経路外の位置にある時に
は、第１光ファイバ部分F1から出る光放射はスイッチン
グ装置60の第２ファイバF2に入る。同時に、別の光源
（図示せず）から第４ファイバ部分F4中を伝搬する光ビ
ームは、ファイバ部分F3に入るが、ファイバ部分F3のフ
ァイバ部分F4に対する意図的に選択されたオフセット距
離ｄ（レンズL3とL4も同じオフセットである）のため、
光強度は減衰する（点線で示す）。ファイバ部分F3に入
るこの減衰ビームは、自己テスト操作に有用である。フ
ァイバ部分F4から来る（過剰な）光を吸収するため、即
ち、ファイバ部分F3に入らない光を吸収するため、必要
に応じアプソーバＡを追加することができる。
第７図は、鏡が光ビームの経路中にある時（活性モー
ド）のスィッチング装置50（第５図）の平面図である。
第７図に示されるように、鏡Ｍが、光経路中に動かされ
たときは、ファイバ部分F1から出る光ビームはスイッチ
ング装置70の中に入り、そこで鏡Ｍの第１面MS1で反射
され、第３ファイバ部分F3に向かう。同時に、ファイバ
部分F4から出る光は、鏡Ｍの第２表面MS2で反射され、
ファイバ部分F2に入る。もし装置60が正しく配置されて
いれば、鏡Ｍの厚さ（前面と後面間の距離）をd/√２
（＝dcos45゜）と等しく作ることによって、装置70も正
しく配置される。特に、第６図おいて、F1から出るビー
ムのほぼ全てがF2に入り、F4から出るビームの断面の一
部のみがF3に入る。第７図おいては、F1から出るビーム
のほぼ全てがF3に入り、F4から出るビームのほぼ全てが
F2に入る。
ド）のスィッチング装置50（第５図）の平面図である。
第７図に示されるように、鏡Ｍが、光経路中に動かされ
たときは、ファイバ部分F1から出る光ビームはスイッチ
ング装置70の中に入り、そこで鏡Ｍの第１面MS1で反射
され、第３ファイバ部分F3に向かう。同時に、ファイバ
部分F4から出る光は、鏡Ｍの第２表面MS2で反射され、
ファイバ部分F2に入る。もし装置60が正しく配置されて
いれば、鏡Ｍの厚さ（前面と後面間の距離）をd/√２
（＝dcos45゜）と等しく作ることによって、装置70も正
しく配置される。特に、第６図おいて、F1から出るビー
ムのほぼ全てがF2に入り、F4から出るビームの断面の一
部のみがF3に入る。第７図おいては、F1から出るビーム
のほぼ全てがF3に入り、F4から出るビームのほぼ全てが
F2に入る。
第8,9図は、オフセットを回避するためのレンズとフ
ァイバの組み合わせを示す別の実施例である。同図にお
いて、ファバF1,F2,F3,F4は、第６−７図と同等に機能
するが、鏡Ｍの同一側面（前面）配置されている。鏡Ｍ
の他の側面（背面）には、補助のファイバAF1,AF2,AF3
が、補助のレンズAL1,AL2,AL3と共に、ファバF1,F2,F3
と整合して配置される（第９図）。３個のレンズL1,L2,
L3のみが必要である。レンズL1は、２本の直交ビームを
同時に通過させる。補助ファイバAF1は、補助ファイバA
F3に接続ファイバCF1によりその端部間で接続されてい
る。同様に、補助ファイバAF2は、補助ファイバAF4に接
続ファイバCF2によりその端部間で接続されている。か
くして、鏡Ｍが、光ビームの通路内に配置されると（第
８図）、バイパス（オフライン）モードが得られる。特
に、ファイバF1から出た光は、L1を通り、鏡Ｍに反射さ
れ、L2を通り、ファイバF2に入る。そして、ファイバF4
から出た光は、L1を通り、鏡Ｍに反射され、L3を通り、
ファイバF3に入る。鏡Ｍが、光ビームの通路外に配置さ
れると（第９図）、活性（オンライン）モードが得られ
る。F1から出た光は、L1,AL1,AF1,CF1,AF3,AL2,L3を介
してF3に入る。F4から出た光は、L1,AL4,AF4,CF2,AF2,A
L2,L2を介してF3に入る。
ァイバの組み合わせを示す別の実施例である。同図にお
いて、ファバF1,F2,F3,F4は、第６−７図と同等に機能
するが、鏡Ｍの同一側面（前面）配置されている。鏡Ｍ
の他の側面（背面）には、補助のファイバAF1,AF2,AF3
が、補助のレンズAL1,AL2,AL3と共に、ファバF1,F2,F3
と整合して配置される（第９図）。３個のレンズL1,L2,
L3のみが必要である。レンズL1は、２本の直交ビームを
同時に通過させる。補助ファイバAF1は、補助ファイバA
F3に接続ファイバCF1によりその端部間で接続されてい
る。同様に、補助ファイバAF2は、補助ファイバAF4に接
続ファイバCF2によりその端部間で接続されている。か
くして、鏡Ｍが、光ビームの通路内に配置されると（第
８図）、バイパス（オフライン）モードが得られる。特
に、ファイバF1から出た光は、L1を通り、鏡Ｍに反射さ
れ、L2を通り、ファイバF2に入る。そして、ファイバF4
から出た光は、L1を通り、鏡Ｍに反射され、L3を通り、
ファイバF3に入る。鏡Ｍが、光ビームの通路外に配置さ
れると（第９図）、活性（オンライン）モードが得られ
る。F1から出た光は、L1,AL1,AF1,CF1,AF3,AL2,L3を介
してF3に入る。F4から出た光は、L1,AL4,AF4,CF2,AF2,A
L2,L2を介してF3に入る。
第8,9図のファイバとレンズの配置は、基板Ｓ（第５
図）の凹みでシリコンワークベンチ技術で規定され、鏡
Ｍの配置は、凹みに配置されたボールベアリング（第8,
9図には図示せず）により規定される（第５図の鏡の配
置と同様である）。
図）の凹みでシリコンワークベンチ技術で規定され、鏡
Ｍの配置は、凹みに配置されたボールベアリング（第8,
9図には図示せず）により規定される（第５図の鏡の配
置と同様である）。
また、第8,9図では、ファイバF2とF3と及びレンズL2
とL3は交換可能である。この場合、活性（オンライン）
モードは、第８図の構成で得られ、バイパス（オフライ
ン）モードは、第９図の構成で得られる。
とL3は交換可能である。この場合、活性（オンライン）
モードは、第８図の構成で得られ、バイパス（オフライ
ン）モードは、第９図の構成で得られる。
反射鏡の代わりに、光屈折要素（例えば平行屈折板R
S）を使うこともできる。即ち、光屈折媒体で構成され
た平行板を第10図及び第11図（ファイバF1、F2、F3は図
示せず）に示す３ポートの形態、及び第12図及び第13図
（ファイバF1、F2、F3、F4は図示せず）に示す４ポート
の形態で使うことができる。光ファイバ（第10図及び第
11図、第12図及び第13図では図示せず）は、第３図、第
５図で示されたように配置されており、又、接続ファイ
バCFは、AL1の光出力をAL2の入力ポートへ結合してい
る。特に、屈折板（第10図及び第11図）RSは、それが、
ボールベアリングB1、B2の溝によって拘束されて、光経
路中に入ったときは、光ビームを異なるレンズへ、例え
ば、レンズL2（第10図）の代わりにL3（第11図）へ、十
分な量を送るように屈折する厚さと屈折率に設計されて
いる。屈折板RSの前面と後面は、共に夫々それ自身と平
行に動くように拘束されている。
S）を使うこともできる。即ち、光屈折媒体で構成され
た平行板を第10図及び第11図（ファイバF1、F2、F3は図
示せず）に示す３ポートの形態、及び第12図及び第13図
（ファイバF1、F2、F3、F4は図示せず）に示す４ポート
の形態で使うことができる。光ファイバ（第10図及び第
11図、第12図及び第13図では図示せず）は、第３図、第
５図で示されたように配置されており、又、接続ファイ
バCFは、AL1の光出力をAL2の入力ポートへ結合してい
る。特に、屈折板（第10図及び第11図）RSは、それが、
ボールベアリングB1、B2の溝によって拘束されて、光経
路中に入ったときは、光ビームを異なるレンズへ、例え
ば、レンズL2（第10図）の代わりにL3（第11図）へ、十
分な量を送るように屈折する厚さと屈折率に設計されて
いる。屈折板RSの前面と後面は、共に夫々それ自身と平
行に動くように拘束されている。
第13図におけるAL1とAL2は、接続ファイバCFによって
結ばれた補助レンズであり、その構成（第10図及び第13
図）は第６図及び第７図で示したと同じ４ポート光スイ
ッチング装置に用いることができる。
結ばれた補助レンズであり、その構成（第10図及び第13
図）は第６図及び第７図で示したと同じ４ポート光スイ
ッチング装置に用いることができる。
以上、全ての実施例に関連して注意すべきことは、鏡
Ｍ、又は、平行屈折板RS（第11図）の位置や方向は、溝
SBR1とSBR2に嵌合されたボールベアリングの位置によっ
て決められることである。これらのボールベアリングの
位置が、第４図に示した力Ｇに応答して回転する鏡Ｍの
回転軸を正確に決定する。シリコン・ワークベンチ技術
は、鏡、ボールベアリング、ファイバ及びレンズ用の全
ての溝を、信頼性あるリトグラフによって同時に形成
し、大量生産ベースで、全てのファイバ、レンズ及び鏡
の精密相対配置を保証する。即ち、全ての溝が、従来の
リトグラフ技術の手段で位置決めされた複数の基板を、
同時に製作することが可能となる。同じく、屈折板RS
（第11図及び第13図）の位置と方向は、例えば第３図及
び第５図で示したような基板Ｓ中で溝中に嵌合されたボ
ールベアリング（図示せず）によって決定される。
Ｍ、又は、平行屈折板RS（第11図）の位置や方向は、溝
SBR1とSBR2に嵌合されたボールベアリングの位置によっ
て決められることである。これらのボールベアリングの
位置が、第４図に示した力Ｇに応答して回転する鏡Ｍの
回転軸を正確に決定する。シリコン・ワークベンチ技術
は、鏡、ボールベアリング、ファイバ及びレンズ用の全
ての溝を、信頼性あるリトグラフによって同時に形成
し、大量生産ベースで、全てのファイバ、レンズ及び鏡
の精密相対配置を保証する。即ち、全ての溝が、従来の
リトグラフ技術の手段で位置決めされた複数の基板を、
同時に製作することが可能となる。同じく、屈折板RS
（第11図及び第13図）の位置と方向は、例えば第３図及
び第５図で示したような基板Ｓ中で溝中に嵌合されたボ
ールベアリング（図示せず）によって決定される。
本発明については、特定の実施例に関し詳細に説明し
たが、本発明の範囲内で各種変形例を作ることが可能で
ある。例えば、出てくる光ビームを平行にするために、
ファイバの端部を平面でなく、球面ににすることによ
り、レンズの省略が可能となる。また、一つの鏡Ｍまた
は屈折板RSで、３ポート（又は４ポート）の単一セット
を結合して、より多くのセットを用いることができる。
即ち、それは、各セットがF1、F2、F3（及びF4）と同じ
働きをする３本（又は４本）のファイバの複数のセット
を含むファイバのアレイを持っている。
たが、本発明の範囲内で各種変形例を作ることが可能で
ある。例えば、出てくる光ビームを平行にするために、
ファイバの端部を平面でなく、球面ににすることによ
り、レンズの省略が可能となる。また、一つの鏡Ｍまた
は屈折板RSで、３ポート（又は４ポート）の単一セット
を結合して、より多くのセットを用いることができる。
即ち、それは、各セットがF1、F2、F3（及びF4）と同じ
働きをする３本（又は４本）のファイバの複数のセット
を含むファイバのアレイを持っている。
ファイバ部分F3、F4を距離ｄだけオフセット（レンズ
L3、L4も同じ）させる代わりに、オフ・ライン・モード
の間、ファイバ部分F4からファイバ部分F3へ入る光放射
の量を減らすために、鏡（の中心）をオフセットするこ
とも可能である。
L3、L4も同じ）させる代わりに、オフ・ライン・モード
の間、ファイバ部分F4からファイバ部分F3へ入る光放射
の量を減らすために、鏡（の中心）をオフセットするこ
とも可能である。
長期間の安定性、信頼性、光の挿入損失を、ある程度
犠牲にすれば、ヘッダＨは、シリコン基板の溝に嵌合す
る突起を有するプレス成型の金属又はモールド樹脂であ
ってもよく、その場合ボールベアリングは省略される。
犠牲にすれば、ヘッダＨは、シリコン基板の溝に嵌合す
る突起を有するプレス成型の金属又はモールド樹脂であ
ってもよく、その場合ボールベアリングは省略される。
光信号の代わりに、レンズ、鏡、導波路の材料を適切
に変更して、光からミリ波にわたって、他の形の電磁放
射信号を用いることもできる。
に変更して、光からミリ波にわたって、他の形の電磁放
射信号を用いることもできる。
尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は、発明の容
易なる理解のためで、その範囲を制限するよう解釈され
るべきではない。
易なる理解のためで、その範囲を制限するよう解釈され
るべきではない。
第１図は、本発明の一実施例による３ポート光スイッチ
ング装置の概略図、 第２図は、鏡が光経路中に動かされた時の第１図の実施
例を示す概略図、 第３図は、第１図及び第２図に示された実施例を含み、
シリコン・ワークベンチ技術内に集積された本発明の他
の実施例のスイッチング装置の組立図、 第４図は、第１図及び第２図に示された本発明の一実施
例（理解を容易にするため光ファイバは省略してある）
の部分断面図、 第５図は、本発明の他の実施例である、LANでの使用に
適した４ポート光スイッチング装置の組立図、 第６図は、鏡が光経路外にある時の、第５図に示される
実施例の平面図、 第７図は、鏡が光経路中にある時の、第５図に示される
実施例の平面図、 第８図及び第９図は、本発明の更に他の実施例による３
ポート光スイッチング装置の部分平面図、 第10図及び第11図は、本発明の更に他の実施例による３
ポート光スイッチング装置の部分平面図、 第12図及び第13図は、本発明の更に他の実施例による４
ポート光スイッチング装置の部分平面図である。
ング装置の概略図、 第２図は、鏡が光経路中に動かされた時の第１図の実施
例を示す概略図、 第３図は、第１図及び第２図に示された実施例を含み、
シリコン・ワークベンチ技術内に集積された本発明の他
の実施例のスイッチング装置の組立図、 第４図は、第１図及び第２図に示された本発明の一実施
例（理解を容易にするため光ファイバは省略してある）
の部分断面図、 第５図は、本発明の他の実施例である、LANでの使用に
適した４ポート光スイッチング装置の組立図、 第６図は、鏡が光経路外にある時の、第５図に示される
実施例の平面図、 第７図は、鏡が光経路中にある時の、第５図に示される
実施例の平面図、 第８図及び第９図は、本発明の更に他の実施例による３
ポート光スイッチング装置の部分平面図、 第10図及び第11図は、本発明の更に他の実施例による３
ポート光スイッチング装置の部分平面図、 第12図及び第13図は、本発明の更に他の実施例による４
ポート光スイッチング装置の部分平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−130505（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−18902（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−126204（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】（ａ）平らな偏向面を有する放射偏向要素
（Ｍ、RS）と、 （ｂ）平らな偏向面が、第１領域から第２領域へ、及び
第２領域から第１領域へ、それ自身と平行に動くことが
できるように、前記偏向要素を回転運動で動かすための
駆動手段（Ｇ）と、 （ｃ）前記偏向要素が第１領域にある時、第１ポート
（P1）のスイッチング部に到着した放射信号ビームが、
第２領域の前記偏向要素の存在しない箇所を通過して伝
搬してポート（P2）に入り、さらに前記偏向要素が駆動
手段によって動かされて第２領域にある時、第１ポート
（P1）に到着した信号ビームが、前記偏向要素の平らな
表面により第３ポート（P3）へ偏向されるように、夫々
が配置されている第１、第２、第３放射ポート（P1、P
2、P3）と、 （ｄ）平らな主表面（PS）と、その主表面に、第１、第
２、及び第３ポートの夫々の位置を決める第１、第２、
第３導波管を配置する溝（FR1、FR2、FR3）と、その主
表面に、第１、第２、及び第３ポートの位置と関係して
前記偏向要素を位置決めしかつ前記偏向要素の上記回転
運動を支持する一対の偏向要素位置決めボールベアリン
グ用の溝（SBR1、SBR2）を有する基板（Ｓ）と を備えたことを特徴とする電磁放射スイッチング装置。 - 【請求項２】電磁放射は、放射信号ビームが第１光ビー
ムである光放射であり、第１、第２、及び第３導波管配
置用溝は、細長いファイバ配置用溝であり、第１、第
２、第３ポートは夫々、第１、第２、第３の細長い溝に
入れられた第１、第２、第３光ファイバ部分を有しこれ
らの第１、第２、第３の細長い溝が、第１ファイバ部分
から第２、第３ファイバ部分へ放射される第１光ビーム
の伝搬のため、相互に方向づけられた第１、第２、第３
の軸を夫々有することを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項３】基板中の第４導波管用の細長い溝に入れら
れた第４ファイバ部分を含む第４光ポートを有し、この
細長い第４導波管が、前記偏向要素が第１領域に位置す
る時、局所光源から供給されて第４ポートに到達した第
２光信号ビームが、第２領域を通過して第３ポートに入
り、さらに前記偏向要素が第２領域に動かされた時、第
２光ビームが前記偏向要素で反射されて第２ポートに入
るように配置された軸を有することを特徴とする請求項
２記載の装置。 - 【請求項４】第３ファイバ部分に入りそこから伝搬した
後の光ビームを受けるために配置された光検出器を有
し、前記偏向要素が第１距離だけ離れた前面と後面を有
する鏡であり、第４の溝が第３の溝に対してオフセット
距離を持って配置され、それによって、鏡が第１領域に
位置する時、第４ポートに到達した第２光ビームの断面
の一部のみが第３ファイバ部分に入り、鏡が第２領域に
動かされた時、第４ポートに到達した光ビームの断面の
ほぼ全てが第２ファイバ部分に入ることを特徴とする請
求項３記載の装置。 - 【請求項５】請求項１に記載の装置を有し、更に （ａ）光放射を利用するための利用手段と、 （ｂ）第２ポートに入る光ビームを集め、それを利用手
段へ伝搬するための光伝送手段と を有することを特徴とする通信システム。 - 【請求項６】前記偏向要素が鏡であることを特徴とする
請求項１、２又は４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】前記偏向要素が平行板屈折要素であること
を特徴とする請求項１、２又は４いずれかに記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US385331 | 1989-07-25 | ||
| US07/385,331 US4932745A (en) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | Radiation switching arrangement with moving deflecting element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0359611A JPH0359611A (ja) | 1991-03-14 |
| JP2594377B2 true JP2594377B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=23520973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190940A Expired - Lifetime JP2594377B2 (ja) | 1989-07-25 | 1990-07-20 | 電磁放射スイッチング装置及びそれを用いた通信システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4932745A (ja) |
| EP (1) | EP0410619B1 (ja) |
| JP (1) | JP2594377B2 (ja) |
| CA (1) | CA2020219C (ja) |
| DE (1) | DE69026876T2 (ja) |
| HK (1) | HK179696A (ja) |
Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5042889A (en) * | 1990-04-09 | 1991-08-27 | At&T Bell Laboratories | Magnetic activation mechanism for an optical switch |
| US5181263A (en) * | 1990-05-21 | 1993-01-19 | Motorola, Inc. | Wave-guide I/O for optical or electro-optical components |
| US5317198A (en) * | 1990-06-26 | 1994-05-31 | The Mitre Corporation | Optically controlled remote by-pass switch |
| DE4040001C1 (ja) * | 1990-12-14 | 1991-10-31 | Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De | |
| CN1035570C (zh) * | 1991-04-26 | 1997-08-06 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 纵横制光切换开关 |
| US5178723A (en) * | 1991-11-04 | 1993-01-12 | At&T Bell Laboratories | Method and apparatus for making optical devices |
| US5361315A (en) * | 1993-03-31 | 1994-11-01 | The Whitaker Corporation | Refractive element optical transmission switch |
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