JPS5815923Y2 - optical fiber switch - Google Patents

optical fiber switch

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JPS5815923Y2
JPS5815923Y2 JP1978014497U JP1449778U JPS5815923Y2 JP S5815923 Y2 JPS5815923 Y2 JP S5815923Y2 JP 1978014497 U JP1978014497 U JP 1978014497U JP 1449778 U JP1449778 U JP 1449778U JP S5815923 Y2 JPS5815923 Y2 JP S5815923Y2
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JP
Japan
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optical fiber
magnet
movable
switch
optical
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JP1978014497U
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Inventor
布下正宏
野村良徳
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三菱電機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は光フアイバスイッチ、特にその駆動装置の構
造に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an optical fiber switch, particularly to the structure of its driving device.

第1図は従来の光フアイバスイッチの構造を示す一部切
欠斜視図であり、図において1は導入用光ファイバ、2
,3は導出用光ファイバ、4,5゜6は内径が光ファイ
バのクラッド外径にほぼ等しくかつ同一外径の金属円管
、8は電磁石の磁芯、9は電磁石のコイル、10−1
、10−2はコイルの端子、17は対向V溝からなるア
レンジメント孔を有する筐体、18は吸引可動鉄片、1
9゜20はレバー、21はバネである。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a conventional optical fiber switch. In the figure, 1 indicates an optical fiber for introduction, 2
, 3 is an optical fiber for leading out, 4,5゜6 is a metal circular tube whose inner diameter is almost equal to and has the same outer diameter as the cladding of the optical fiber, 8 is the magnetic core of the electromagnet, 9 is the coil of the electromagnet, 10-1
, 10-2 is a coil terminal, 17 is a housing having an arrangement hole consisting of opposing V-grooves, 18 is a suction movable iron piece, 1
9. 20 is a lever, and 21 is a spring.

従来の光フアイバスイッチにおいては、導出用光ファイ
バ2.3の端をそれぞれの中心に保持する金属円管5,
6がそれぞれアレンジメント孔である対向するV溝に固
定されている。
In a conventional optical fiber switch, metal circular tubes 5, which hold the ends of the leading optical fibers 2.3 at their centers,
6 are fixed in opposing V grooves which are arrangement holes, respectively.

オた、導入用光ファイバ1の端を保持する金属円管4は
磁石8が働いていないときはバネ21によってレバー2
0を介して一方のV溝に押しつけられ、導入用光ファイ
バ1は例えば導出用光ファイバの−・方2と光学的に結
合されている。
Additionally, when the magnet 8 is not working, the metal circular tube 4 that holds the end of the introduction optical fiber 1 is moved to the lever 2 by the spring 21.
The introduction optical fiber 1 is optically coupled to the output optical fiber 2, for example.

コイル9に電流を流し電磁石8が働いたときは鉄片18
を吸引することによりレバー19を介して、金属円管4
はもう一方のV溝に押しつけられ、導入用光ファイバ1
は導出用光ファイバの他方3と光学的に結合されるよう
に切換えられる。
When a current is applied to the coil 9 and the electromagnet 8 works, the iron piece 18
metal circular tube 4 via lever 19 by suctioning
The optical fiber 1 for introduction is pressed against the other V-groove.
is switched to be optically coupled to the other optical fiber 3 for leading out.

上記のような従来の光フアイバスイッチの駆動装置にお
いては、電磁石8によって可動鉄片18を吸引し、レバ
ー19.20を介してバネ21のバネ圧に抗して金属円
管4をV溝に押しつけることによって切換え駆動を行う
ため、負荷が大きく、切換えに必要な起磁力したがって
励磁電力は非常に大きくなければならず、10m5 よ
り高速な駆動ができず、!た、切換え時のチャツタリン
グが避けられない。
In the conventional optical fiber switch driving device as described above, the movable iron piece 18 is attracted by the electromagnet 8, and the metal circular tube 4 is pressed against the spring pressure of the spring 21 via the lever 19.20 into the V-groove. Since the switching drive is performed by switching, the load is large, and the magnetomotive force required for switching, and therefore the excitation power, must be extremely large, making it impossible to drive at a speed higher than 10m5. In addition, chattering during switching is unavoidable.

そのうえ、導出用光ファイバ2から他方の導出用光ファ
イバ3へ結合状態を切換えその状態を保持しておくため
には常に電磁石8のコイル9に電流を流しておかねばな
らないという欠点があった。
Moreover, in order to switch the coupling state from the lead-out optical fiber 2 to the other lead-out optical fiber 3 and maintain that state, there is a drawback that current must always be applied to the coil 9 of the electromagnet 8.

この考案は上記のような従来の光フアイバスイッチに釦
ける駆動装置の欠点を除去し、小さい励磁電力で高速駆
動が可能であり、励磁電力の供給方式の簡単な駆動装置
を有する光フアイバスイッチを提供することを目的とす
るものである。
This invention eliminates the drawbacks of the drive device for conventional optical fiber switches as described above, and creates an optical fiber switch that can be driven at high speed with small excitation power and has a drive device with a simple excitation power supply method. The purpose is to provide

第2図はこの考案の一実施例の構造を示す斜視図であり
、1.2,3,5.6は第1図に示す同じ符号と同一の
ものであり1は導入用光ファイベ2.3は導出用光ファ
イバ、5,6はそれぞれその中心に導出用光ファイバ2
,3の端を保持する金属円管、7は金属円管5,6と同
一外径をもち、中心に導入用光ファイバ1の端を保持し
、長さ方向に磁化された永久磁石からなる可動磁石、8
−1.8−2は対向する一対の駆動用馬蹄型固定磁石、
9−1.9−2は固定磁石の励磁コイル、10−1.1
0−2.10−3,1(1−4はそれぞれのコイルの引
出し端子である。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of an embodiment of this invention, in which 1.2, 3, and 5.6 are the same as the same reference numerals as shown in FIG. 1, and 1 is an introduction optical fiber 2. 3 is a lead-out optical fiber, and 5 and 6 are lead-out optical fibers 2 at their centers.
, 3, 7 has the same outer diameter as the metal circular tubes 5 and 6, holds the end of the introduction optical fiber 1 in the center, and is made of a permanent magnet magnetized in the length direction. Movable magnet, 8
-1.8-2 is a pair of opposing driving horseshoe-shaped fixed magnets;
9-1.9-2 is a fixed magnet excitation coil, 10-1.1
0-2, 10-3, 1 (1-4 is the lead terminal of each coil.

上記の実施例においては、駆動用の固定磁石8−1.8
−2のコイル9−1.9−2は直流電流を流したときに
相対量した磁極が逆に磁化されるように直列に結線され
ている。
In the above embodiment, the driving fixed magnet 8-1.8
Coils 9-1 and 9-2 of -2 are connected in series so that their relative magnetic poles are reversely magnetized when DC current is passed through them.

オたその固定磁石の磁芯の磁極部それ自体または他の非
磁性体構成物にアレンジメント用として対向するV溝が
構成設置されている。
Additionally, opposing V-grooves are provided for arrangement in the magnetic pole part itself of the magnetic core of the fixed magnet or in other non-magnetic material components.

導入用光ファイバ1の端を保持する可動磁石7は長さ方
向に磁化された永久磁石からなり、対向するV溝間で自
由に動きつる。
The movable magnet 7 that holds the end of the introduction optical fiber 1 is made of a permanent magnet magnetized in the length direction, and is freely movable between the opposing V-grooves.

導出用光ファイバ2,3の端はそれぞれ金属円管5゜6
に保持され、円管7がいずれかのV溝に吸引されたとき
導入用光ファイバ1が導出用光フアイバ2捷たは3のい
ずれかと光学的に結合するように、金属円管5,6ばそ
れぞれV溝に固定されている。
The ends of the optical fibers 2 and 3 for leading out are each a metal circular tube 5°6
metal circular tubes 5 and 6 so that when the circular tube 7 is attracted to either V-groove, the introduction optical fiber 1 is optically coupled to either the output optical fiber 2 or 3. each of which is fixed in a V-groove.

今最初に可動磁石7は第2図のように磁芯8−1側のV
溝に沿って吸着されており、導入用光ファイバ1と導出
用光ファイバ2とが光学的に結合されている状態を考え
る。
First, move the movable magnet 7 to the V on the magnetic core 8-1 side as shown in Figure 2.
Let us consider a state in which the optical fiber 1 for introduction and the optical fiber 2 for output are optically coupled, being attracted along the groove.

可動磁石7は永久磁石であるたぬ、コイル9−1.9−
2に励磁電流を流すことなくこの状態を安定に接続さす
ことができる。
The movable magnet 7 is a permanent magnet, and the coil 9-1.9-
This state can be stably connected without applying an excitation current to 2.

この光学的結合状態を切り換えて導入用光ファイバ1と
導出用光ファイバ3との光学的結合状態にするには、コ
イル9−1.9−2に第2図に示す電磁石の磁化極性と
逆になるように、すなわちそれぞれ相対向する部分にお
いて固定磁石8−1の極性は可動磁石7のそれと同極、
固定磁石8−2の極性は可動磁石Iのそれと逆になるよ
うに励磁直流電流を端子10−1 、10−3間に流す
乙そのとき固定磁石8−1と可動磁石7との間には反ば
つ力Fl 、同時に固定磁石8−2と可動磁石7との間
には吸引力F2が働き、導入用光ファイバ1の端を保持
した可動磁石7は固定磁石8−1側のV溝からもう一方
の固定磁石8−2側のV溝へ移動する。
In order to switch this optical coupling state to an optical coupling state between the introduction optical fiber 1 and the output optical fiber 3, the coil 9-1. In other words, the polarity of the fixed magnet 8-1 is the same as that of the movable magnet 7 in the opposing parts,
The excitation DC current is passed between the terminals 10-1 and 10-3 so that the polarity of the fixed magnet 8-2 is opposite to that of the movable magnet I. At that time, there is a polarity between the fixed magnet 8-1 and the movable magnet 7. At the same time, an attractive force F2 acts between the fixed magnet 8-2 and the movable magnet 7, and the movable magnet 7 holding the end of the introduction optical fiber 1 is pulled out from the V-groove on the fixed magnet 8-1 side. Move to the V groove on the other fixed magnet 8-2 side.

従来の光フアイバスイッチでは次式で示される固定磁石
による吸引力F のみで鉄片を移動させる。
In the conventional optical fiber switch, the iron piece is moved only by the attractive force F by the fixed magnet, which is expressed by the following equation.

この式1に釦いてμ0は空気の透磁率、Sは磁芯の断面
積、NIは起磁力、Xは空隙長、Fo(x)はバネなど
による抵抗力である。
In this equation 1, μ0 is the magnetic permeability of air, S is the cross-sectional area of the magnetic core, NI is the magnetomotive force, X is the air gap length, and Fo(x) is the resistance force due to a spring or the like.

したがって初めは空隙長Xが大きいので、非常に大きい
駆動用励磁電流が必要である。
Therefore, since the air gap length X is initially large, a very large driving excitation current is required.

他方、この考案の一実施例を示す第2図における可動磁
石7に働く力は抵抗力は無視できるのでで与えられる。
On the other hand, the force acting on the movable magnet 7 in FIG. 2 showing an embodiment of this invention is given by the resistance force being negligible.

ここにおいてUは可動磁石7の起磁力、Lは可動磁石7
の移動できる全空隙長、Xは可動磁石7と固定磁石8−
2との間の空隙長である。
Here, U is the magnetomotive force of the movable magnet 7, and L is the magnetomotive force of the movable magnet 7.
The total air gap length that can be moved, X is the movable magnet 7 and the fixed magnet 8-
This is the gap length between 2 and 2.

式2から明らかなように、最初可動磁石7が固定磁石8
−1に近いところでは式2の括弧内の第1項で表わされ
る反ばつ力が強く働き、固定磁石8−2に近づくと式2
の括弧内の第2項で表わされる吸引力が支配的になり、
常に強い力が働いている。
As is clear from equation 2, initially the movable magnet 7 is the fixed magnet 8.
-1, the repulsive force expressed by the first term in the parentheses of equation 2 acts strongly, and as it approaches the fixed magnet 8-2, equation 2
The attraction force expressed by the second term in parentheses becomes dominant,
Strong forces are always at work.

式lと式2とを比較すれば明らかなように、可動部を駆
動さすために加わる力はこの考案に係る構造を採用する
ことによってはるかに強くなる。
As is clear from a comparison between Equation 1 and Equation 2, the force applied to drive the movable part becomes much stronger by adopting the structure according to this invention.

したがって光フアイバスイッチの切換えをかなり小さい
励磁電力で高速に例えば1ms以下のスイッチング速度
で行なうことができる。
Therefore, the optical fiber switch can be switched at high speed, for example at a switching speed of 1 ms or less, with a considerably small excitation power.

可動磁石7の固定磁石8−2側のV溝から固定磁石8−
1側のV溝への移動切換えはコイル9−1.9−2の端
子10−1.10−3間の励磁直流電流の極性を変えさ
えすれば全く同一の動作によって容易に実現できること
は明らかである。
From the V groove on the fixed magnet 8-2 side of the movable magnet 7, the fixed magnet 8-
It is clear that switching to the V-groove on the 1 side can be easily achieved by the exact same operation as long as the polarity of the exciting DC current between the terminals 10-1, 10-3 of the coil 9-1, 9-2 is changed. It is.

可動磁石7は永久磁石で構成されているので、いずれか
のV溝への吸着状態は式2のNI=Oのときでも吸引力
は働き、したがってコイルの励磁電流を遮断しても吸着
状態は持続されるので、いずれの状態を保持するにも電
力は不要である。
Since the movable magnet 7 is composed of a permanent magnet, the attractive force works even when NI=O in equation 2 when it is attracted to any V-groove, so even if the excitation current of the coil is cut off, the attracted state remains. Since it is sustained, no power is required to maintain either state.

捷た、駆動尿磁電流はスイッチング速度と同等の幅ノ単
一ハルスでより、光フアイバスイッチの切換えを行なう
にはその単一パルス電流の極性を反転することのみで充
分である。
Since the twisted, driving current has a single pulse of width equal to the switching speed, reversing the polarity of that single pulse of current is sufficient to switch the fiber optic switch.

斗た、バネ、レバーなどを介した間接的な駆動方式でな
いので切換え時のチャツタリングは充分小さい。
Since there is no indirect drive method using a lever, spring, or lever, chattering during switching is sufficiently small.

なち・、上記の実施例では導入用光ファイバ1の端を保
持した可動磁石γを円管構造としたが、この永久磁石の
可動体をV溝と同一角度をもちV溝壁に密着しうる多角
形柱にしてもよい。
In other words, in the above embodiment, the movable magnet γ that holds the end of the introduction optical fiber 1 has a circular tube structure, but the movable body of the permanent magnet is closely attached to the V-groove wall at the same angle as the V-groove. It can also be made into a transparent polygonal column.

第3図はこの考案の他の実施例の構造を示す斜視図であ
るが、図に示すように可動体として外箱に固定された回
転軸11の廻りに微小角回転する構造の板状の可動磁石
Tを用いても効果は全く同一である。
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of another embodiment of this invention. As shown in the figure, the movable body is a plate-like structure that rotates by a small angle around a rotating shaft 11 fixed to the outer box. Even if a movable magnet T is used, the effect is exactly the same.

勿論、他の光フアイバ光軸合せの方法を採用した光スィ
ッチ、あるいはクラッド型マルチモート光ファイバ、シ
ングルモード光ファイバ 寸たは屈折率分布型光ファイ
バなどの光ファイバを用いた光スィッチの駆動装置に適
用しても寸ったく同様に有効であることはいうまでもな
い。
Of course, it is also possible to drive an optical switch using other optical fiber axis alignment methods, or an optical switch using optical fibers such as clad multimode optical fiber, single mode optical fiber, or graded index optical fiber. Needless to say, it is equally effective when applied to

上記実施例ではいずれも導入用光ファイバ1の端自体を
反復移動させる方式の光スィッチの駆動装置に応用した
場合について示したが、第4図、第5図に示すように他
の切換え方式の場合にも応用できる。
In the above embodiments, the application is applied to an optical switch driving device in which the end of the introducing optical fiber 1 itself is repeatedly moved, but as shown in FIGS. 4 and 5, other switching methods It can also be applied to cases.

第4図、第5図はそれぞれこの考案のその他の一実施例
の構造を示す斜視図であり、導入用、導出用各党ファイ
バ端に固定された二重偏芯管捷たは必要ならば二重偏芯
管を介してそれぞれ光軸を合せて固定されたπ/2長屈
折屈折率型レンズ12.13.14の間にあってπ折屈
折率分布型レンズ15を反復移動させて、導入用、導出
用光フアイバ間の光学的結合関係を切換える方式の光ス
ィッチに卦ける一実施例の構造を示すものであり、可動
π長しンズ15を保持する可動磁石は円管状、多角形柱
状捷たは回転軸11をもつ板状の永久磁石によって構成
されてお勺、全く同じ効果の光スィッチが実現できる。
Figures 4 and 5 are perspective views showing the structure of another embodiment of this invention, in which a double eccentric pipe or two eccentric pipes are fixed at the ends of each fiber for introduction and output. The π/2 long refractive index lens 12, 13, and 14, which are fixed with their optical axes aligned through a heavy eccentric tube, are repeatedly moved between the π/2 long refractive index lenses 12, 13, and 14 for introduction, This figure shows the structure of an embodiment of an optical switch that switches the optical coupling relationship between the optical fibers for leading out. If the optical switch is composed of a plate-shaped permanent magnet with a rotating shaft 11, an optical switch with exactly the same effect can be realized.

オた二重偏芯管の光軸合せの精度が充分よいなら第6図
、第7図に示すように、導入用、導出用光ファイバ端に
固定された75/2 折屈折率分布型レンズを除去し
、π折屈折率分布型レンズと、各導入用、導出用光ファ
イバ端に設けられた光軸合せのための二重偏芯管とから
構成しても同様の光スィッチが実現できる。
If the optical axis alignment of the double eccentric tube is sufficiently accurate, as shown in Figures 6 and 7, a 75/2 graded refractive index lens is fixed to the ends of the optical fibers for introduction and output. A similar optical switch can be realized by removing the π refractive index gradient lens and a double eccentric tube for optical axis alignment provided at the end of each inlet and outlet optical fiber. .

なお、これらの光フアイバスイッチの可動磁石部分を電
磁石で構成し、一対の馬蹄型永久磁石を対向させて置い
ても、その可動電磁石のコイルに流す電流の極性を変え
れば、同様の光フアイバスイッチが得られる。
Note that even if the movable magnet part of these optical fiber switches is composed of electromagnets and a pair of horseshoe-shaped permanent magnets are placed facing each other, if the polarity of the current flowing through the coil of the movable electromagnet is changed, similar optical fiber switches can be made. is obtained.

寸た、導入用光ファイバ1と導出用光ファイバ2,3の
関係は逆の場合でも同様の光フアイバスイッチとしての
効果が得られるので、光ファイバ1を第1の光ファイバ
、光ファイバ2,3を第2,3の光ファイバと称する。
However, even if the relationship between the introduction optical fiber 1 and the output optical fibers 2 and 3 is reversed, the same effect as an optical fiber switch can be obtained. 3 are called second and third optical fibers.

この考案に用いられる永久磁石の材質は加工性のよい安
定かつ機械強度のあるものが望寸しく、例えば三菱製鋼
製のMVC磁石などがよhまた永久磁石や電磁石磁芯の
保護と永久磁石の減磁を防ぐためにそれらに非磁性体膜
でコートすることが望捷しい。
It is desirable that the material of the permanent magnet used in this invention be stable and mechanically strong with good workability; for example, MVC magnets made by Mitsubishi Steel are recommended. It is desirable to coat them with a non-magnetic film to prevent demagnetization.

以上説明したとおりこの考案によれば、簡単な構造によ
って、小型化に適した、励磁電力が小さくてよく、高速
駆動ができ、かつ安定した光フアイバスイッチ駆動装置
を得ることができ、実用上の効果が犬である。
As explained above, according to this invention, it is possible to obtain an optical fiber switch drive device that is suitable for miniaturization, requires low excitation power, can be driven at high speed, and is stable due to its simple structure. The effect is a dog.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の光フアイバスイッチの構造を示す一部切
欠斜視図、第2図、第3図、第4図、第5図、第6図、
第7図はそれぞれこの考案の異なった一実施例の構造を
示す斜視図である。 図において1は導入用光ファイバ 2,3は導出用光フ
ァイバ、4は可動金属円管、5,6は固定された金属円
管、Iは円管状可動磁石、7′は板状可動磁石、8.8
−1.8−2は固定磁石、9.9−1.9−2ば固定磁
石のコイル、1〇−1,10−2,10−3,10−4
はコイルの引出し端子、11は板状可動体T′の回転軸
、12゜13.14はπ/2長屈折屈折率型レンズ、1
5は可動用π折屈折率分布型レンズ、16は二重偏芯管
、17は対向V溝からなるアレンジメント孔を有する筐
体、18は可動鉄片、19.20はレバー、21はバネ
である。
Fig. 1 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a conventional optical fiber switch, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6,
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of a different embodiment of this invention. In the figure, 1 is an optical fiber for introduction, 2 and 3 are optical fibers for output, 4 is a movable metal circular tube, 5 and 6 are fixed metal circular tubes, I is a cylindrical movable magnet, 7' is a plate-shaped movable magnet, 8.8
-1.8-2 is a fixed magnet, 9.9-1.9-2 is a fixed magnet coil, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4
11 is the rotation axis of the plate-like movable body T', 12° 13.14 is a π/2 long refractive index lens, 1
5 is a movable π-gradient refractive index lens, 16 is a double eccentric tube, 17 is a housing having an arrangement hole consisting of opposing V grooves, 18 is a movable iron piece, 19.20 is a lever, and 21 is a spring. .

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 第1の光ファイバの端部な移動するか、オたは上記第1
の光ファイバと端部が並置された第2、第3の光ファイ
バとの間に設けられる屈折率分布型レンズを移動して、
上記第1の光ファイバを上記第2、第3の光ファイバの
うちのいずれか一方との光学的結合から他方との光学的
結合に切換える方式の光フアイバスイッチにおいて、上
記第1の光ファイバの端部を保持するか、オたは上記屈
折率分布型レンズを保持する可動磁石と、この可動磁石
をはさんで対向して固定されたそれぞれの端部において
互に異なる極性に磁化される固定磁石とを設け、上記可
動磁石と固定磁石のいずれか一方を永久磁石、他方を電
磁石となすとともに、上記電磁石の励磁電流の方向を反
転してその磁化の方向を反転させる励磁コイルを備えた
ことを特徴とする光フアイバスイッチ。
Move the end of the first optical fiber or
moving a gradient index lens provided between the optical fiber and second and third optical fibers whose ends are juxtaposed;
In an optical fiber switch of a type in which the first optical fiber is switched from being optically coupled to one of the second and third optical fibers to being optically coupled to the other, the first optical fiber is A movable magnet that holds the end portion or the above-mentioned gradient index lens, and a stationary magnet that is magnetized with different polarities at each end that is fixed facing each other across this movable magnet. a magnet, one of the movable magnet and the fixed magnet is a permanent magnet and the other is an electromagnet, and an excitation coil that reverses the direction of the excitation current of the electromagnet to reverse the direction of magnetization. A fiber optic switch featuring:
JP1978014497U 1978-02-07 1978-02-07 optical fiber switch Expired JPS5815923Y2 (en)

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