JP2680820B2 - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JP2680820B2 JP2680820B2 JP62258377A JP25837787A JP2680820B2 JP 2680820 B2 JP2680820 B2 JP 2680820B2 JP 62258377 A JP62258377 A JP 62258377A JP 25837787 A JP25837787 A JP 25837787A JP 2680820 B2 JP2680820 B2 JP 2680820B2
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- Japan
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- optical
- optical path
- pivot
- output terminal
- switch
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
- G02B6/3572—Magnetic force
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
- G02B6/3528—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive the optical element being a prism
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
- G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
- G02B6/355—1x2 switch, i.e. one input and a selectable single output of two possible outputs
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/3582—Housing means or package or arranging details of the switching elements, e.g. for thermal isolation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は機械式の光スイッチに係り、特に光路切換え
用光学素子の支持構造を改良した光スイッチに関する。 〔従来の技術〕 一般にこの種の光スイッチは、プリズムやミラー等の
光学素子を光伝送路内で平行移動、回転等させることに
より、光路の切り換えを行うようになっている。 第４図および第５図は平行四辺形プリズムを平行移動
させるタイプの１×２スイッチの従来例を示している。
同軸上で対向する一対の光ファイバ１、２と、その一方
に平行な第３の光ファイバ３と、これらに付属するレン
ズ４、５、６とによって構成される光伝送路内にプリズ
ム７が挿入配置されている。このプリズム７はブロック
状の取付台８に固定され、取付台８はチャンネル状サポ
ート９のガイド溝10内にスライド可能に支持されてい
る。そして、取付台８の両端部に設けられた磁石11、12
と、これらに対向したコイル13、14との電磁力によっ
て、取付台８をガイド溝10内で光路と交差する方向（矢
印ａ方向）に進退動作させて光路切換えを行うようにな
っている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、上記のものでは、ガイド溝10の摺動面の表
面状態により、すべり摩擦が大幅に変化するため、長期
にわたって安定な運動状態を確保することが困難であ
る。 また、ガイド溝10と取付台８との間にスライド用の微
小隙間を設ける必要があり、この隙間により取付台８の
停止位置が微妙に変化する。このため、プリズム７の光
伝送路内への進退位置も微妙に変化し、光路切換え時の
挿入損失が大きくなったり、切換再現性が低下する場合
がある。なお、プリズムを回転させるタイプのものにつ
いても、従来ではころがり軸受等を用いているため、構
造の複雑、大型化を招く等の不具合があった。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、構
成が簡単かつ小型であって、光路切り換えが安定し、挿
入損失の低減、切換え再現性の向上等が図れる光スイッ
チを提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、光伝送路内に配置した光学素子を機械的
に動作することにより光路を切り換える光スイッチにお
いて、光学素子を挟持する一対の取付台からそれぞれ外
向きに突設された先端が球面で頂角が60度の円錐形をし
たピボット軸を頂角がそれぞれ85度の円錐穴のピボット
軸受でこれらの軸心が互いに一致するように支持し、こ
れらピボット軸受および取付台を介しての光学素子の回
転運動により光路切り換えを可能としたことを特徴とし
ている。これにより、ピボット軸受および取付台を介し
ての光学素子の回転運動により光路切り換えが可能にな
るばかりでなく、ピボット軸およびピボット軸受を所定
の形状および角度にすることによって、摩擦接触面の減
少と動作の安定化を図ることができ、前記した目的を達
成することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して
説明する。 第１図はスイッチ全体の平面図、第２図はその縦断面
図である。この実施例は１×２スイッチについてのもの
で、同軸上で対向する１対の光ファイバ15、16と、その
一方に平行な第３の光ファイバ17と、これらに付属する
集束性ロッドレンズ18、19、20によって光伝送路が構成
されている。なお、各光ファイバ15、16、17はコア径50
μｍの多モードファイバとされている。 光伝送路内には光路切り換え用光学素子として、平行
四辺形プリズム21が挿入配置されている。このプリズム
21は上下面をディスク状の取付台22、23で挟持され、こ
の各取付台22、23にはそれぞれ外向きにピボット軸24、
25が同軸的に突設されている。この各ピボット軸24、25
の先端部が上下対向配置のピボット軸受26、27にそれぞ
れ回転可能に支持されている。下部のピボット軸受26は
固定ベース28に、また上部のピボット軸受27は板ばね29
にそれぞれ取り付けられて下方に付勢されている。 板ばね29は固定ベース28上に対向して設けた磁性体板
30上に取り付けられ、この磁性体板30はコイル31によっ
て磁化されるようになっている。そして、上部の支持台
23上に載置固定したリング状のマグネット32が上記の磁
性体板30に対向し、これにより単相ステップモータが構
成されている。すなわち、コイル31への通電によってマ
グネット32、取付板22、23およびプリズム21が回転体と
なり、ピボット軸24、25を中心として水平面上で矢印ｂ
方向に回転し、プリズム21を第１図の実線とよび破線で
示す各切換位置にそれぞれ駆動停止する。 第３図は下部のピボット軸24とこれを支持するベース
28上のピボット軸受26との係合部を拡大して示してい
る。なお、上部のピボット軸24の支持構造も同様である
から、その説明は省略する。 ピボット軸24の先端部は0.2mm半径の球面となった頂
角60゜の円錐とされている。一方、ピボット軸受26はピ
ボット軸24を挿入支持する円錐穴26aを有し、この円錐
穴26aの頂角は85゜とされている。そして円錐穴26aとピ
ボット軸24の軸心は互いに一致し、これにより両者の接
触面はその軸心を中心とする半径0.1mm以下の円環状と
されている。 このような支持構成によると、ピボット軸24とピボッ
ト軸受26との接触面に加わる駆動力は、マグネット32の
外径が7mmの場合約35倍となり、逆に接触面の摩擦力は
マグネット32の外周部で約1/35となる。したがって、プ
リズム21は、軸受部の接触面の摩擦力変動の影響を受け
にくくなり、安定した回転切換え動作が行なえるように
なる。 また、第３図に示すように、ピボット軸受26とピボッ
ト軸24との接触面が円環状であるため、板ばね29によっ
てピボット軸24からピボット軸受26に加わる力F0は、接
触面を介して軸心側への分力F1を生じさせることにな
る。これにより、ピボット軸24の軸ずれが防止されるの
で、プリズム21の停止位置が高精度化され、光スイッチ
としての挿入損失低減、再現性向上が図れるようにな
る。実測結果によれば、挿入損失の切換再現性は0.01d
B、腐食ガス雰囲気に200時間放置後の回転トルク変動は
約６％以下と極めて良好であった。 しかも、前記実施例によれば、軸受部接触面に隙間を
設ける必要がないため、接触面に塵埃が侵入するおそれ
がなく、外部環境に対して安定した回転運動が行なえ
る。 さらに、従来のころがり軸受等を用いたものと比べて
構成が簡単であり、また軸受の外径を小さくすることが
でき、光スイッチの小型化に有用なものとなる。 なお、ミラー式構成等についても種々適用できること
はもちろんである。 〔発明の効果〕 以上のように、本発明の光スイッチは光学素子の支持
構造をピボット軸受によるものとしたことにより、動作
障害となる接触面での摩擦変動の影響減少が図れ、長期
間安定の光路切換え動作が確保できるとともに、ピボッ
ト軸心側への押圧力による回転振れ防止により挿入損失
の切換再現性向上が可能となる。特に本発明では先端が
球面で頂角が60度の円錐形をしたピボット軸を頂角がそ
れぞれ85度の円錐穴のピボット軸受でこれらの軸心が互
いに一致するように支持し、これらピボット軸受および
取付台を介しての光学素子の回転運動により光路切り換
えを行うようにした。このため、ピボット軸とピボット
軸受との接触面に加わる駆動力はマグネットの外径が通
常のサイズのときに数十倍となるのに対して、接触面の
摩擦力はマグネットの外周部で数十分の１となり、軸受
部の接触面の摩擦力の変動の影響を受けにくくなる。こ
のため、安定した切り換え動作を確保することができ
る。更にピボット軸受とピボット軸との接触面が円環状
となるため、ピボットの軸ずれが防止され、プリズム等
の光学素子の停止位置が高精度化されるので、光スイッ
チとしての挿入損失の低減と再現性の向上を図ることが
できる。また、支持構成の簡単、小型化により光スイッ
チの小型化に有用なものとなり、また塵埃の侵入防止に
も効果を奏する。
用光学素子の支持構造を改良した光スイッチに関する。 〔従来の技術〕 一般にこの種の光スイッチは、プリズムやミラー等の
光学素子を光伝送路内で平行移動、回転等させることに
より、光路の切り換えを行うようになっている。 第４図および第５図は平行四辺形プリズムを平行移動
させるタイプの１×２スイッチの従来例を示している。
同軸上で対向する一対の光ファイバ１、２と、その一方
に平行な第３の光ファイバ３と、これらに付属するレン
ズ４、５、６とによって構成される光伝送路内にプリズ
ム７が挿入配置されている。このプリズム７はブロック
状の取付台８に固定され、取付台８はチャンネル状サポ
ート９のガイド溝10内にスライド可能に支持されてい
る。そして、取付台８の両端部に設けられた磁石11、12
と、これらに対向したコイル13、14との電磁力によっ
て、取付台８をガイド溝10内で光路と交差する方向（矢
印ａ方向）に進退動作させて光路切換えを行うようにな
っている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、上記のものでは、ガイド溝10の摺動面の表
面状態により、すべり摩擦が大幅に変化するため、長期
にわたって安定な運動状態を確保することが困難であ
る。 また、ガイド溝10と取付台８との間にスライド用の微
小隙間を設ける必要があり、この隙間により取付台８の
停止位置が微妙に変化する。このため、プリズム７の光
伝送路内への進退位置も微妙に変化し、光路切換え時の
挿入損失が大きくなったり、切換再現性が低下する場合
がある。なお、プリズムを回転させるタイプのものにつ
いても、従来ではころがり軸受等を用いているため、構
造の複雑、大型化を招く等の不具合があった。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、構
成が簡単かつ小型であって、光路切り換えが安定し、挿
入損失の低減、切換え再現性の向上等が図れる光スイッ
チを提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、光伝送路内に配置した光学素子を機械的
に動作することにより光路を切り換える光スイッチにお
いて、光学素子を挟持する一対の取付台からそれぞれ外
向きに突設された先端が球面で頂角が60度の円錐形をし
たピボット軸を頂角がそれぞれ85度の円錐穴のピボット
軸受でこれらの軸心が互いに一致するように支持し、こ
れらピボット軸受および取付台を介しての光学素子の回
転運動により光路切り換えを可能としたことを特徴とし
ている。これにより、ピボット軸受および取付台を介し
ての光学素子の回転運動により光路切り換えが可能にな
るばかりでなく、ピボット軸およびピボット軸受を所定
の形状および角度にすることによって、摩擦接触面の減
少と動作の安定化を図ることができ、前記した目的を達
成することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して
説明する。 第１図はスイッチ全体の平面図、第２図はその縦断面
図である。この実施例は１×２スイッチについてのもの
で、同軸上で対向する１対の光ファイバ15、16と、その
一方に平行な第３の光ファイバ17と、これらに付属する
集束性ロッドレンズ18、19、20によって光伝送路が構成
されている。なお、各光ファイバ15、16、17はコア径50
μｍの多モードファイバとされている。 光伝送路内には光路切り換え用光学素子として、平行
四辺形プリズム21が挿入配置されている。このプリズム
21は上下面をディスク状の取付台22、23で挟持され、こ
の各取付台22、23にはそれぞれ外向きにピボット軸24、
25が同軸的に突設されている。この各ピボット軸24、25
の先端部が上下対向配置のピボット軸受26、27にそれぞ
れ回転可能に支持されている。下部のピボット軸受26は
固定ベース28に、また上部のピボット軸受27は板ばね29
にそれぞれ取り付けられて下方に付勢されている。 板ばね29は固定ベース28上に対向して設けた磁性体板
30上に取り付けられ、この磁性体板30はコイル31によっ
て磁化されるようになっている。そして、上部の支持台
23上に載置固定したリング状のマグネット32が上記の磁
性体板30に対向し、これにより単相ステップモータが構
成されている。すなわち、コイル31への通電によってマ
グネット32、取付板22、23およびプリズム21が回転体と
なり、ピボット軸24、25を中心として水平面上で矢印ｂ
方向に回転し、プリズム21を第１図の実線とよび破線で
示す各切換位置にそれぞれ駆動停止する。 第３図は下部のピボット軸24とこれを支持するベース
28上のピボット軸受26との係合部を拡大して示してい
る。なお、上部のピボット軸24の支持構造も同様である
から、その説明は省略する。 ピボット軸24の先端部は0.2mm半径の球面となった頂
角60゜の円錐とされている。一方、ピボット軸受26はピ
ボット軸24を挿入支持する円錐穴26aを有し、この円錐
穴26aの頂角は85゜とされている。そして円錐穴26aとピ
ボット軸24の軸心は互いに一致し、これにより両者の接
触面はその軸心を中心とする半径0.1mm以下の円環状と
されている。 このような支持構成によると、ピボット軸24とピボッ
ト軸受26との接触面に加わる駆動力は、マグネット32の
外径が7mmの場合約35倍となり、逆に接触面の摩擦力は
マグネット32の外周部で約1/35となる。したがって、プ
リズム21は、軸受部の接触面の摩擦力変動の影響を受け
にくくなり、安定した回転切換え動作が行なえるように
なる。 また、第３図に示すように、ピボット軸受26とピボッ
ト軸24との接触面が円環状であるため、板ばね29によっ
てピボット軸24からピボット軸受26に加わる力F0は、接
触面を介して軸心側への分力F1を生じさせることにな
る。これにより、ピボット軸24の軸ずれが防止されるの
で、プリズム21の停止位置が高精度化され、光スイッチ
としての挿入損失低減、再現性向上が図れるようにな
る。実測結果によれば、挿入損失の切換再現性は0.01d
B、腐食ガス雰囲気に200時間放置後の回転トルク変動は
約６％以下と極めて良好であった。 しかも、前記実施例によれば、軸受部接触面に隙間を
設ける必要がないため、接触面に塵埃が侵入するおそれ
がなく、外部環境に対して安定した回転運動が行なえ
る。 さらに、従来のころがり軸受等を用いたものと比べて
構成が簡単であり、また軸受の外径を小さくすることが
でき、光スイッチの小型化に有用なものとなる。 なお、ミラー式構成等についても種々適用できること
はもちろんである。 〔発明の効果〕 以上のように、本発明の光スイッチは光学素子の支持
構造をピボット軸受によるものとしたことにより、動作
障害となる接触面での摩擦変動の影響減少が図れ、長期
間安定の光路切換え動作が確保できるとともに、ピボッ
ト軸心側への押圧力による回転振れ防止により挿入損失
の切換再現性向上が可能となる。特に本発明では先端が
球面で頂角が60度の円錐形をしたピボット軸を頂角がそ
れぞれ85度の円錐穴のピボット軸受でこれらの軸心が互
いに一致するように支持し、これらピボット軸受および
取付台を介しての光学素子の回転運動により光路切り換
えを行うようにした。このため、ピボット軸とピボット
軸受との接触面に加わる駆動力はマグネットの外径が通
常のサイズのときに数十倍となるのに対して、接触面の
摩擦力はマグネットの外周部で数十分の１となり、軸受
部の接触面の摩擦力の変動の影響を受けにくくなる。こ
のため、安定した切り換え動作を確保することができ
る。更にピボット軸受とピボット軸との接触面が円環状
となるため、ピボットの軸ずれが防止され、プリズム等
の光学素子の停止位置が高精度化されるので、光スイッ
チとしての挿入損失の低減と再現性の向上を図ることが
できる。また、支持構成の簡単、小型化により光スイッ
チの小型化に有用なものとなり、また塵埃の侵入防止に
も効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図のII−II線断面図、第３図は第２図の要部を拡大して
示す拡大断面図、第４図は従来例を示す平面図、第５図
は第４図のＶ−Ｖ線断面図である。 21……プリズム（光学素子）、 22、23……取付台、 24、25……ピボット軸、 26、27……ピボット軸受、 26……ａ円錐穴。
図のII−II線断面図、第３図は第２図の要部を拡大して
示す拡大断面図、第４図は従来例を示す平面図、第５図
は第４図のＶ−Ｖ線断面図である。 21……プリズム（光学素子）、 22、23……取付台、 24、25……ピボット軸、 26、27……ピボット軸受、 26……ａ円錐穴。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭55−147602（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−111808（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−72108（ＪＰ，Ａ)
特公 昭51−20904（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光の入出力を行う第１の光入出力端子と、 前記第１の入出力端子に対向して配置され、第１の光路
により光学的に結合された第２の光入出力端子と、 前記第２の入出力端子に平行に配置された第３の光入出
力端子と、 互いに一体となった第１の反射部と第２の反射部を有
し、第１の光路の途中より入射される光を第１の反射部
においてほぼ垂直に反射させ、さらに第２の反射部でほ
ぼ垂直に反射させて前記第１の光路に平行な第２の光路
に前記光を出射する光学素子と、 前記光学素子を前記第１の光路及び前記第２の光路を含
む平面内で回転させる回転体とを備え、 前記回転体による前記光学素子の回転により、前記第１
の光路と前記第２の光路の切換えを行うことを特徴とす
る光スイッチ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258377A JP2680820B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-09-09 | 光スイッチ |
| GB8823878A GB2211316B (en) | 1987-10-15 | 1988-10-12 | An optical switching device |
| US07/256,634 US4893891A (en) | 1987-10-15 | 1988-10-12 | Optical switching device including pivot bearing mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258377A JP2680820B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-09-09 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6468713A JPS6468713A (en) | 1989-03-14 |
| JP2680820B2 true JP2680820B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17319397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258377A Expired - Lifetime JP2680820B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-09-09 | 光スイッチ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893891A (ja) |
| JP (1) | JP2680820B2 (ja) |
| GB (1) | GB2211316B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02245166A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-09-28 | Taiyo Fishery Co Ltd | 魚肉すり身の製造法および魚肉すり身加工食品の製造法並びにそれらの製品 |
| JPH084656Y2 (ja) * | 1990-10-09 | 1996-02-07 | 日本開閉器工業株式会社 | 小形光スイッチ |
| US5206497A (en) * | 1992-04-06 | 1993-04-27 | At&T Bell Laboratories | Free-space optical switching apparatus |
| US5719972A (en) * | 1996-07-26 | 1998-02-17 | The Whitaker Corporation | Optical switch |
| US5661827A (en) * | 1996-08-15 | 1997-08-26 | The Whitaker Corporation | Optical switch having a reflector |
| DE19634190C2 (de) * | 1996-08-23 | 2002-01-31 | Baasel Carl Lasertech | Mehrkopf-Lasergravuranlage |
| GB9702177D0 (en) * | 1997-02-03 | 1997-03-26 | Oxley Dev Co Ltd | Passive optical switch |
| US6424068B2 (en) | 1997-06-27 | 2002-07-23 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Galvano mirror unit |
| DE19828689A1 (de) * | 1997-06-27 | 1999-01-07 | Asahi Optical Co Ltd | Spiegelgalvanometereinheit |
| US6275624B1 (en) | 1999-12-03 | 2001-08-14 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Optical switch with flexure pivot |
| US6477289B1 (en) | 2000-02-23 | 2002-11-05 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Optical wedge switch |
| GB2371818B (en) * | 2001-02-06 | 2004-09-22 | Ruff Pup Ltd | A casing scraper |
| US6888976B2 (en) * | 2001-10-02 | 2005-05-03 | Micron Optics | Hitless tuning apparatus and methods for add/drop filters |
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