光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体
マルチコア光ファイバープラグ芯体において、複数の光ファイバープラグコア(1)を含む。光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコア(1)が径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコア(1)の軸線が互いに平行している。隣接する光ファイバープラグコア(1)の間をガラス(2)によって封着・連接して固定連接と密封を実現する。該光ファイバープラグ芯体は有効に密封効果を向上し、パッケージングのコストを低減することができる。該光ファイバープラグ芯体の光スイッチは内部光路結合の調節可能性を実現し、外部光入力出力ポートが最後のパッケージングにおいて光スイッチの全密封を実現できることによって、光スイッチの長時間運行の信頼性を向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信デバイス分野に属し、フロアパッケージングの解決手段に適用するように、具体的に光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバー通信は、高速、大容量のポイントツーポイントの伝送を実現した後、前世紀末にすでに光ファイバーネットワークの時代に入った。高密度波長分割多重方式(DWDM)は光ファイバーの巨大な通信帯域幅を充分に利用でき、予見できるように、1つの光インターネットをつくる目標は遥かなることではない。多重される波長チャンネル数が急劇に増えているため、光ファイバーの伝送容量は指数の形式で増長している。相応に、光伝送ネットワークのルートと交換はネットワーク全体のボトルネックとなっている。
【0003】
伝送容量はDWDM技術によって比較的容易に伸展するが、交換/ルートは依然として光−電気−光(OEO)方式を多く採用しており、両者間の矛盾がますます目立つようになっている。この問題を解決するルートは強大な機能を備える1つの光層をつくり、それが例え光クロスコネクト(OXC)や光分岐挿入多重(Optical Add/Drop Multiplexing,OADM)などのような全光交換機能を備え、透明な伝送を行うことができ、且つ融通性のある伸展能力を備える。したがって、全光交換設備は光伝送の中核設備である。
【0004】
MEMS技術の光ファイバー通信ネットワークにおける1つの重要な応用は、光路の伝導と切断の機能を実現するように微動マイクロミラーを利用してスイッチマトリックスを製作し、その構造がコンパクトで、重量が軽く、伸展しやすいことである。機械式光スイッチと光導波路スイッチ(例えば、PLCS 平面光波回路スプリッタ)と比べると、例え低い挿入損失、小さい混信、高い消光比、良い重複性、適宜な反応速度などのような、より良い性能を備え、波長、偏振、速率及び変調方式と関係がなく、寿命が長く、信頼性が高く、且つ大規模な光クロスコネクトスイッチマトリックスへと伸展できる。
【0005】
MEMS光スイッチは2D(二次元)デジタル及び3D(三次元)アナログという2種類の構造を有する。2D構造の利点はコントロールが簡単で、欠点は光路長とマイクロミラー面積の制限を受けるため、交換ポート数を非常に多くすることができないことである。
【0006】
本発明はアナログ型3D構造の中に用いられ、3D構造の利点は1000個ものポート数の交換能力を実現できるほど交換ポート数を非常に多くすることができるということである。
【0007】
3D MEMS光スイッチが多くの利点を有し、全光ネットワークの中核デバイスで、グローバルに数十社がMEMS光スイッチの研究開発に従事しており、将来性が良いように見えるにもかかわらず、3D NxN光スイッチの要求する精度が非常に高く、且つ内部にMEMSデバイスと各種のレンズ配列を有し、特に半導体プロセスにより製造したMEMSは、構造に電子コントロールと機械運動システムが複合されたため、それが動作環境に対する要求は高く、微細な塵埃がマイクロミラーの回転を阻止することによりエラーとなる可能性があり、MEMSマイクロミラーの機械運動が静電作用に頼り、しかし湿気が静電エラーを生じさせ、外部の腐食性気体もマイクロミラー表面を腐食して、反射率を低減させる。この一連の問題は光スイッチのパッケージングが特別に重要であるように見えるようにさせる。伝統的なパッケージングは接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、光スイッチ内部の部品(例えばMEMS)を直接に外部環境の中に暴露させることにより次第にエラーが生じるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来技術の欠点に対し、本発明の目的は、有効に密封効果を向上し、パッケージングのコストを低減し、密封の信頼性を向上する、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
以上の目的を実現するために、本発明の技術手段は以下の通りである。
【0010】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、それが複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または300℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用他の材料などで、光ファイバープラグコアの融点が高く、密封用ガラスの融点が比較的に低いため、ガラスによって連接と密封を行う時に、光ファイバープラグコアの構造を破壊することなく、良好な固定と密封を実現できる。伝統的なパッケージングは、接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、気体漏れまたは移動が発生して、光スイッチ内部の他の部品を直接に空気の中に暴露させ、または光ファイバー位置の相対的移動を発生させることにより、密封または光路の故障を引き起こす。しかし、本発明はガラスによって連接または密封を行い、接着剤と比べると、その信頼性が大々的に向上されるため、光スイッチの信頼性及び使用寿命を大々的に向上させた。光ファイバープラグコアの材料はセラミクスが好ましく、セラミクスプラグコアは広範に光ファイバー通信システムに応用され、その耐腐食・耐酸化・緻密性が良く、且つコストも低く、また性能が特に信頼できる。
【0011】
更に、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に枠が設けられ、固定と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグ芯体で光スイッチに組み立てる時に、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に密封ハウジングと連接しやすい枠を設けることができる。前記枠は金属枠が好ましく、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、前記金属枠表面にさらに1つのニッケルめっき層が形成されている。前記ニッケルめっき層の厚さが好ましく、2〜4μmである。
【0012】
更に、光ファイバープラグコアの外径が任意寸法、特に0.6mm以下であることが可能である。目下汎用される光ファイバープラグコアの内径が0.125mm、0.08mmで、外径が2.5mmである。光スイッチの微小化、集積化をさらに向上させるために、例え0.6mm、0.5mmなどのような外径が比較的に小さい光ファイバープラグコアを使用することが可能で、こうすれば、光スイッチの光ファイバー配列の集積度を大々的に向上させ、光スイッチ全体の集積度も大々的に向上できる。
【0013】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列などの任意形状の配列であることが可能である。正方形配列がn×n配列で、nが2以上の整数で、例えば、4×4配列、12×12配列、32×32配列など。長方形配列がm×n配列で、m≠n、mが1以上の整数で、nが2以上の整数で、例えば、3×4配列、10×20配列など。正方形配列も、長方形配列も行列式の配列で、即ち行と列が互いに直交するのである。円形配列も通常行列式の配列を指し、全体の外形が円形に近い。楕円形配列も通常通常行列式の配列を指し、全体の外形が楕円形に近い。正三角形配列が上で記述した行列式の配列とは違い、例えば、毎辺が3つの光ファイバープラグコアを含む正三角形配列は、それが合わせて6つの光ファイバープラグコアを含み、3層の構造と見なすことができ、第1層が緊密に配列される3つの光ファイバープラグコアを含み、第2層が第1層に自然に形成した2つの凹所に堆積した2つの光ファイバープラグコアを含み、第3層が第2層に自然に形成したあの凹所に堆積した1つの光ファイバープラグコアを含み、製作する時に、自然堆積の方式によって高い精度を獲得でき、且つこの堆積の方式の集積度が最高で、同等な面積において最多の光ファイバープラグコアを集積できる。正六角形配列は正三角形配列と類似し、隣接する上下2層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。もちろん、需要に基づき、任意形状の配列を製作できる。円形配列、楕円形配列の堆積方式も上で記述した正三角形配列の堆積方式を採用することができ、全体の外形が円形または楕円形に近い。
【0014】
更に、光ファイバーを組み立てやすいために、光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。
【0015】
更に、ガラスによって封着・連接しやすく、融解した液体のガラスをより良く光ファイバープラグコアと固定連接、密封させるために、光ファイバープラグコアの1セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されている。1つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されている。もう1つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている。
【発明の効果】
【0016】
1)従来の有機接着剤が密封材料として永久密封を達成できないのは主に有機材料の性能により決定されており、有機接着剤と金属、光ファイバープラグコアの間に物理的接着によって暫時的密封を形成するにすぎず、温度、水気、光照射などの外部環境の作用において、有機接着剤は時間の推移に伴って次第に老化し、界面の硬化をもたらすことにより、密封の失効または光ファイバー位置の相対的移動をもたらす。本発明は、融点の比較的に低いガラス材料を採用して光ファイバープラグコア配列及びそれと金属枠の間の固定連接と密封を完成し、ガラスが所定の温度において光ファイバープラグコア及び金属枠と界面の反応を発生したことにより、強固な物理的及び化学的結合層を形成し、且つガラスが不活性なものであるため、永久な固定と密封を達成できる。
【0017】
2)本発明の光ファイバープラグ芯体は1000個ものポートの組み合わせを実現でき、且つ体積が非常に小さく、精度が高く、外径0.5mmの光ファイバープラグコアを採用して32×32の光ファイバープラグコア配列を製作すれば、その面積が1.6×1.6cm2で、1つの金属外枠を加えて、その寸法を4cm2以内にコントロールすることもでき、これほど小さい面積内に高精度で1024本の光ファイバーを組み立てることができる。密封後の毎1本の光ファイバープラグコア中心距離の間の精度が±0.005mm以内にも達する。
【0018】
3)外枠が金属材料を採用することは、溶接の方式によって光スイッチの金属密封ハウジングとの強固で且つ密封的な結合を実現しやすいことにより、密封チャンバを備える光スイッチを形成し、抜本的に光スイッチが長期的に信頼性の高い動作をする需要を保証する。
【0019】
4)ガラスを利用して光ファイバープラグコア配列を密封することは、従来の接着剤による接合方式に取って代わり、光ファイバーの位置決めをより精確に且つ強固にし、高温高湿試験において接着剤老化の原因で光ファイバー位置が相対的移動を発生したことによる光路の故障を避けたため、光スイッチが悪い環境において動作する信頼性を確保する。
【0020】
5)本発明を採用して光スイッチの信頼性の高いパッケージングの配列式光入力出力ポートとすれば、気楽にフロアパッケージング手段を実現できることにより、最良の光結合効果を獲得するように光スイッチに内蔵する各種の機能モジュールと部品の自由調整を実現するため、光スイッチの低損耗、低混信、高信頼性を実現する。フロアパッケージング手段を採用すれば、内部光路におけるMEMS、レンズなどの部品は密封をしなくても(MEMSは密封難度が大きくて、その密封のコストがデバイス全体の40%以上を占める)自由に調整でき、光路結合が良く完成して初めて、本発明の光ファイバー配列体を固定し、最後にカバーを封じ、フロアパッケージングを完成する。部品を廃棄する状況がなく、且つ内部光路が自由に調整され、整列しやすいため、全体のパッケージングのコストはコントロールされる。しかし、従来技術のパッケージングのトータルコストが高い原因は、主にキャビネット密封を採用する時に、MEMSとレンズが密封を実現しにくく、光路整列が非常に困難で、且つ一旦密封した後位置に偏差があることを検出したら、値段の非常に高いMEMS部品を廃棄するということである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図2】図2は外枠を含む、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図3】図3は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図4】図4は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図5】図5は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図6】図6は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図7】図7は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図8】図8は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図9】図9は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図10】図10は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図11】図11は1つの正方形配列の説明図である。
【図12】図12は1つの正六角形配列の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、付図を結び付けて本発明に対し詳細な記述を行う。
【0023】
図1に示すように、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、13×13個の光ファイバープラグコア1を含み、光ファイバープラグコアが管状で、光ファイバープラグコアが径方向で緊密に正方形配列に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラス2によって封着・連接する。図2に示すように、光ファイバープラグ芯体の径方向外囲にさらに金属枠3が設けられることが可能で、固定連接と密封を実現するように金属枠3と隣接する光ファイバープラグコア1との間をガラス2によって封着・連接する。金属枠3の外部形状は長方形、円形、楕円形、または菱形など、ほとんど全ての幾何形状であることが可能である。金属枠の材質は例えSS446合金のようなステンレススチールを選択使用することが可能である。
【0024】
図3に示すように、光ファイバープラグコア1はプラグコア本体4及び軸方向内孔5を含み、その片端に光ファイバー導入孔6が設けられ、光ファイバー導入孔6が光ファイバープラグコアの軸方向内孔5と連接し、光ファイバー導入孔6は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔5の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。光ファイバープラグコア1の長さLは5〜10mmが好ましく、光ファイバープラグコア1の外径ФDは0.6mm以下で、例えば0.5mmも可能である。光ファイバープラグコアの軸方向内孔の直径Фdは通常0.125mmまたは0.08mmで、その寸法が光ファイバーの直径と整合する必要がある。光ファイバープラグコア1の長さ、外径、内径などは異なる要求に基づき調整をすることが可能である。
【0025】
図4に示すように、光ファイバープラグコア1の、光ファイバー導入孔6が設けられる前記片端の外表面は錐面7を成し、錐面7の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面7には容易にガラスを融解することが可能である。
【0026】
図5に示すように、光ファイバープラグコア1の片端に光ファイバー導入孔6が設けられ、他端の外表面が錐面8を成し、錐面8の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面8には容易にガラスを融解することが可能である。
【0027】
図6に示すように、光ファイバープラグコア1の、光ファイバー導入孔6が設けられるあの片端の外表面に環状ステップ9が設けられ、環状ステップ9の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ9には容易にガラスを融解することが可能である。
【0028】
図7に示すように、光ファイバープラグコア1の片端には光ファイバー導入孔6が設けられ、他端の外表面には環状ステップ10が設けられ、環状ステップ10の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ10には容易にガラスを融解することが可能である。
【0029】
図8に示すように、光ファイバープラグコア1の外表面に環状溝11が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝11には容易にガラスを融解することが可能である。
【0030】
図9に示すように、光ファイバープラグコア1の1セグメントの外表面にネジ溝12が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝12には容易にガラスを融解することが可能である。
【0031】
図10に示すように、光ファイバープラグコア1の1セグメントの外表面に千鳥状溝13が開設され、固定連接と密封を実現するように千鳥状溝13には容易にガラスを融解することが可能である。
【0032】
図11は4×4正方形配列の説明図で、緊密に配列されており、行列が整然と調整されている。
【0033】
図12は辺長が3である正六角形配列で、合わせて19の光ファイバープラグコアを含む。その隣接する上下2層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。
【0034】
光スイッチ気密性パッケージングに用いられる本発明の13×13のマルチコア光ファイバープラグ芯体の毎1の光ファイバープラグコアに1本の光ファイバーを固定密封すれば、13×13光ファイバー配列完成品が得られ、前記光ファイバープラグコアの材質がセラミクスで、その外径が0.5mmで、軸方向内孔の孔径が0.125mmで、長さが5mmである。
【0035】
本発明を運用して製作した13×13光ファイバー配列完成品の試験と性能は下記の表に示すようである。
【0036】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信デバイス分野に属し、フロアパッケージングの解決手段に適用するように、具体的に光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバー通信は、高速、大容量のポイントツーポイントの伝送を実現した後、前世紀末にすでに光ファイバーネットワークの時代に入った。高密度波長分割多重方式(DWDM)は光ファイバーの巨大な通信帯域幅を充分に利用でき、予見できるように、1つの光インターネットをつくる目標は遥かなることではない。多重される波長チャンネル数が急劇に増えているため、光ファイバーの伝送容量は指数の形式で増長している。相応に、光伝送ネットワークのルートと交換はネットワーク全体のボトルネックとなっている。
【0003】
伝送容量はDWDM技術によって比較的容易に伸展するが、交換/ルートは依然として光−電気−光(OEO)方式を多く採用しており、両者間の矛盾がますます目立つようになっている。この問題を解決するルートは強大な機能を備える1つの光層をつくり、それが例え光クロスコネクト(OXC)や光分岐挿入多重(Optical Add/Drop Multiplexing,OADM)などのような全光交換機能を備え、透明な伝送を行うことができ、且つ融通性のある伸展能力を備える。したがって、全光交換設備は光伝送の中核設備である。
【0004】
MEMS技術の光ファイバー通信ネットワークにおける1つの重要な応用は、光路の伝導と切断の機能を実現するように微動マイクロミラーを利用してスイッチマトリックスを製作し、その構造がコンパクトで、重量が軽く、伸展しやすいことである。機械式光スイッチと光導波路スイッチ(例えば、PLCS 平面光波回路スプリッタ)と比べると、例え低い挿入損失、小さい混信、高い消光比、良い重複性、適宜な反応速度などのような、より良い性能を備え、波長、偏振、速率及び変調方式と関係がなく、寿命が長く、信頼性が高く、且つ大規模な光クロスコネクトスイッチマトリックスへと伸展できる。
【0005】
MEMS光スイッチは2D(二次元)デジタル及び3D(三次元)アナログという2種類の構造を有する。2D構造の利点はコントロールが簡単で、欠点は光路長とマイクロミラー面積の制限を受けるため、交換ポート数を非常に多くすることができないことである。
【0006】
本発明はアナログ型3D構造の中に用いられ、3D構造の利点は1000個ものポート数の交換能力を実現できるほど交換ポート数を非常に多くすることができるということである。
【0007】
3D MEMS光スイッチが多くの利点を有し、全光ネットワークの中核デバイスで、グローバルに数十社がMEMS光スイッチの研究開発に従事しており、将来性が良いように見えるにもかかわらず、3D NxN光スイッチの要求する精度が非常に高く、且つ内部にMEMSデバイスと各種のレンズ配列を有し、特に半導体プロセスにより製造したMEMSは、構造に電子コントロールと機械運動システムが複合されたため、それが動作環境に対する要求は高く、微細な塵埃がマイクロミラーの回転を阻止することによりエラーとなる可能性があり、MEMSマイクロミラーの機械運動が静電作用に頼り、しかし湿気が静電エラーを生じさせ、外部の腐食性気体もマイクロミラー表面を腐食して、反射率を低減させる。この一連の問題は光スイッチのパッケージングが特別に重要であるように見えるようにさせる。伝統的なパッケージングは接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、光スイッチ内部の部品(例えばMEMS)を直接に外部環境の中に暴露させることにより次第にエラーが生じるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来技術の欠点に対し、本発明の目的は、有効に密封効果を向上し、パッケージングのコストを低減し、密封の信頼性を向上する、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
以上の目的を実現するために、本発明の技術手段は以下の通りである。
【0010】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、それが複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または300℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用他の材料などで、光ファイバープラグコアの融点が高く、密封用ガラスの融点が比較的に低いため、ガラスによって連接と密封を行う時に、光ファイバープラグコアの構造を破壊することなく、良好な固定と密封を実現できる。伝統的なパッケージングは、接着剤による接合を採用し、時間の推移と複雑な動作環境の変化に伴って老化することにより、気体漏れまたは移動が発生して、光スイッチ内部の他の部品を直接に空気の中に暴露させ、または光ファイバー位置の相対的移動を発生させることにより、密封または光路の故障を引き起こす。しかし、本発明はガラスによって連接または密封を行い、接着剤と比べると、その信頼性が大々的に向上されるため、光スイッチの信頼性及び使用寿命を大々的に向上させた。光ファイバープラグコアの材料はセラミクスが好ましく、セラミクスプラグコアは広範に光ファイバー通信システムに応用され、その耐腐食・耐酸化・緻密性が良く、且つコストも低く、また性能が特に信頼できる。
【0011】
更に、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に枠が設けられ、固定と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する。本発明の光ファイバープラグ芯体で光スイッチに組み立てる時に、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、光ファイバープラグ芯体の径方向の外囲に密封ハウジングと連接しやすい枠を設けることができる。前記枠は金属枠が好ましく、光スイッチの密封ハウジングと連接しやすいために、前記金属枠表面にさらに1つのニッケルめっき層が形成されている。前記ニッケルめっき層の厚さが好ましく、2〜4μmである。
【0012】
更に、光ファイバープラグコアの外径が任意寸法、特に0.6mm以下であることが可能である。目下汎用される光ファイバープラグコアの内径が0.125mm、0.08mmで、外径が2.5mmである。光スイッチの微小化、集積化をさらに向上させるために、例え0.6mm、0.5mmなどのような外径が比較的に小さい光ファイバープラグコアを使用することが可能で、こうすれば、光スイッチの光ファイバー配列の集積度を大々的に向上させ、光スイッチ全体の集積度も大々的に向上できる。
【0013】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列などの任意形状の配列であることが可能である。正方形配列がn×n配列で、nが2以上の整数で、例えば、4×4配列、12×12配列、32×32配列など。長方形配列がm×n配列で、m≠n、mが1以上の整数で、nが2以上の整数で、例えば、3×4配列、10×20配列など。正方形配列も、長方形配列も行列式の配列で、即ち行と列が互いに直交するのである。円形配列も通常行列式の配列を指し、全体の外形が円形に近い。楕円形配列も通常通常行列式の配列を指し、全体の外形が楕円形に近い。正三角形配列が上で記述した行列式の配列とは違い、例えば、毎辺が3つの光ファイバープラグコアを含む正三角形配列は、それが合わせて6つの光ファイバープラグコアを含み、3層の構造と見なすことができ、第1層が緊密に配列される3つの光ファイバープラグコアを含み、第2層が第1層に自然に形成した2つの凹所に堆積した2つの光ファイバープラグコアを含み、第3層が第2層に自然に形成したあの凹所に堆積した1つの光ファイバープラグコアを含み、製作する時に、自然堆積の方式によって高い精度を獲得でき、且つこの堆積の方式の集積度が最高で、同等な面積において最多の光ファイバープラグコアを集積できる。正六角形配列は正三角形配列と類似し、隣接する上下2層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。もちろん、需要に基づき、任意形状の配列を製作できる。円形配列、楕円形配列の堆積方式も上で記述した正三角形配列の堆積方式を採用することができ、全体の外形が円形または楕円形に近い。
【0014】
更に、光ファイバーを組み立てやすいために、光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。
【0015】
更に、ガラスによって封着・連接しやすく、融解した液体のガラスをより良く光ファイバープラグコアと固定連接、密封させるために、光ファイバープラグコアの1セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されている。1つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されている。もう1つの好ましい実現方式として、光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている。
【発明の効果】
【0016】
1)従来の有機接着剤が密封材料として永久密封を達成できないのは主に有機材料の性能により決定されており、有機接着剤と金属、光ファイバープラグコアの間に物理的接着によって暫時的密封を形成するにすぎず、温度、水気、光照射などの外部環境の作用において、有機接着剤は時間の推移に伴って次第に老化し、界面の硬化をもたらすことにより、密封の失効または光ファイバー位置の相対的移動をもたらす。本発明は、融点の比較的に低いガラス材料を採用して光ファイバープラグコア配列及びそれと金属枠の間の固定連接と密封を完成し、ガラスが所定の温度において光ファイバープラグコア及び金属枠と界面の反応を発生したことにより、強固な物理的及び化学的結合層を形成し、且つガラスが不活性なものであるため、永久な固定と密封を達成できる。
【0017】
2)本発明の光ファイバープラグ芯体は1000個ものポートの組み合わせを実現でき、且つ体積が非常に小さく、精度が高く、外径0.5mmの光ファイバープラグコアを採用して32×32の光ファイバープラグコア配列を製作すれば、その面積が1.6×1.6cm2で、1つの金属外枠を加えて、その寸法を4cm2以内にコントロールすることもでき、これほど小さい面積内に高精度で1024本の光ファイバーを組み立てることができる。密封後の毎1本の光ファイバープラグコア中心距離の間の精度が±0.005mm以内にも達する。
【0018】
3)外枠が金属材料を採用することは、溶接の方式によって光スイッチの金属密封ハウジングとの強固で且つ密封的な結合を実現しやすいことにより、密封チャンバを備える光スイッチを形成し、抜本的に光スイッチが長期的に信頼性の高い動作をする需要を保証する。
【0019】
4)ガラスを利用して光ファイバープラグコア配列を密封することは、従来の接着剤による接合方式に取って代わり、光ファイバーの位置決めをより精確に且つ強固にし、高温高湿試験において接着剤老化の原因で光ファイバー位置が相対的移動を発生したことによる光路の故障を避けたため、光スイッチが悪い環境において動作する信頼性を確保する。
【0020】
5)本発明を採用して光スイッチの信頼性の高いパッケージングの配列式光入力出力ポートとすれば、気楽にフロアパッケージング手段を実現できることにより、最良の光結合効果を獲得するように光スイッチに内蔵する各種の機能モジュールと部品の自由調整を実現するため、光スイッチの低損耗、低混信、高信頼性を実現する。フロアパッケージング手段を採用すれば、内部光路におけるMEMS、レンズなどの部品は密封をしなくても(MEMSは密封難度が大きくて、その密封のコストがデバイス全体の40%以上を占める)自由に調整でき、光路結合が良く完成して初めて、本発明の光ファイバー配列体を固定し、最後にカバーを封じ、フロアパッケージングを完成する。部品を廃棄する状況がなく、且つ内部光路が自由に調整され、整列しやすいため、全体のパッケージングのコストはコントロールされる。しかし、従来技術のパッケージングのトータルコストが高い原因は、主にキャビネット密封を採用する時に、MEMSとレンズが密封を実現しにくく、光路整列が非常に困難で、且つ一旦密封した後位置に偏差があることを検出したら、値段の非常に高いMEMS部品を廃棄するということである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図2】図2は外枠を含む、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体の断面構造説明図である。
【図3】図3は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図4】図4は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図5】図5は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図6】図6は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図7】図7は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図8】図8は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図9】図9は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図10】図10は1つの光ファイバープラグコアの構造説明図である。
【図11】図11は1つの正方形配列の説明図である。
【図12】図12は1つの正六角形配列の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、付図を結び付けて本発明に対し詳細な記述を行う。
【0023】
図1に示すように、光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体であって、13×13個の光ファイバープラグコア1を含み、光ファイバープラグコアが管状で、光ファイバープラグコアが径方向で緊密に正方形配列に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラス2によって封着・連接する。図2に示すように、光ファイバープラグ芯体の径方向外囲にさらに金属枠3が設けられることが可能で、固定連接と密封を実現するように金属枠3と隣接する光ファイバープラグコア1との間をガラス2によって封着・連接する。金属枠3の外部形状は長方形、円形、楕円形、または菱形など、ほとんど全ての幾何形状であることが可能である。金属枠の材質は例えSS446合金のようなステンレススチールを選択使用することが可能である。
【0024】
図3に示すように、光ファイバープラグコア1はプラグコア本体4及び軸方向内孔5を含み、その片端に光ファイバー導入孔6が設けられ、光ファイバー導入孔6が光ファイバープラグコアの軸方向内孔5と連接し、光ファイバー導入孔6は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔5の孔径に等しくなるまで次第に小さくなる。光ファイバープラグコア1の長さLは5〜10mmが好ましく、光ファイバープラグコア1の外径ФDは0.6mm以下で、例えば0.5mmも可能である。光ファイバープラグコアの軸方向内孔の直径Фdは通常0.125mmまたは0.08mmで、その寸法が光ファイバーの直径と整合する必要がある。光ファイバープラグコア1の長さ、外径、内径などは異なる要求に基づき調整をすることが可能である。
【0025】
図4に示すように、光ファイバープラグコア1の、光ファイバー導入孔6が設けられる前記片端の外表面は錐面7を成し、錐面7の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面7には容易にガラスを融解することが可能である。
【0026】
図5に示すように、光ファイバープラグコア1の片端に光ファイバー導入孔6が設けられ、他端の外表面が錐面8を成し、錐面8の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該錐面8には容易にガラスを融解することが可能である。
【0027】
図6に示すように、光ファイバープラグコア1の、光ファイバー導入孔6が設けられるあの片端の外表面に環状ステップ9が設けられ、環状ステップ9の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ9には容易にガラスを融解することが可能である。
【0028】
図7に示すように、光ファイバープラグコア1の片端には光ファイバー導入孔6が設けられ、他端の外表面には環状ステップ10が設けられ、環状ステップ10の外径が光ファイバープラグコア1の外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップ10には容易にガラスを融解することが可能である。
【0029】
図8に示すように、光ファイバープラグコア1の外表面に環状溝11が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝11には容易にガラスを融解することが可能である。
【0030】
図9に示すように、光ファイバープラグコア1の1セグメントの外表面にネジ溝12が開設され、固定連接と密封を実現するように環状溝12には容易にガラスを融解することが可能である。
【0031】
図10に示すように、光ファイバープラグコア1の1セグメントの外表面に千鳥状溝13が開設され、固定連接と密封を実現するように千鳥状溝13には容易にガラスを融解することが可能である。
【0032】
図11は4×4正方形配列の説明図で、緊密に配列されており、行列が整然と調整されている。
【0033】
図12は辺長が3である正六角形配列で、合わせて19の光ファイバープラグコアを含む。その隣接する上下2層が都合よくずれていることにより、最高の集積度を獲得する。
【0034】
光スイッチ気密性パッケージングに用いられる本発明の13×13のマルチコア光ファイバープラグ芯体の毎1の光ファイバープラグコアに1本の光ファイバーを固定密封すれば、13×13光ファイバー配列完成品が得られ、前記光ファイバープラグコアの材質がセラミクスで、その外径が0.5mmで、軸方向内孔の孔径が0.125mmで、長さが5mmである。
【0035】
本発明を運用して製作した13×13光ファイバー配列完成品の試験と性能は下記の表に示すようである。
【0036】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体において、
複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項2】
光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または300℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用の他の材料である、ことを特徴とする請求項1に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項3】
光ファイバープラグ芯体の径方向外囲に枠が設けられ、固定連接と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする請求項2に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項4】
前記枠が金属枠である、ことを特徴とする請求項3に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項5】
前記金属枠上面にさらに1つのニッケルめっき層が形成されている、ことを特徴とする請求項4に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項6】
前記ニッケルめっき層の厚さが2〜4umである、ことを特徴とする請求項5に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項7】
光ファイバープラグコアの外径が0.6mm以下である、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項8】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列である、ことを特徴とする請求項7に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項9】
光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しいまで次第に小さくなる、ことを特徴とする請求項8に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項10】
光ファイバープラグコアの1セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接または密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接または密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている、ことを特徴とする請求項8に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項1】
光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体において、
複数の光ファイバープラグコアを含み、光ファイバープラグコアが管状で、複数の光ファイバープラグコアが径方向で緊密に配列され、光ファイバープラグコアの軸線が互いに平行し、固定連接と密封を実現するように隣接する光ファイバープラグコアの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項2】
光ファイバープラグコアの材料が金属、セラミクス、または300℃以上の融点に適応するガラスパッケージング用の他の材料である、ことを特徴とする請求項1に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項3】
光ファイバープラグ芯体の径方向外囲に枠が設けられ、固定連接と密封を実現するように枠と隣接する光ファイバープラグコアとの間をガラスによって封着・連接する、ことを特徴とする請求項2に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項4】
前記枠が金属枠である、ことを特徴とする請求項3に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項5】
前記金属枠上面にさらに1つのニッケルめっき層が形成されている、ことを特徴とする請求項4に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項6】
前記ニッケルめっき層の厚さが2〜4umである、ことを特徴とする請求項5に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項7】
光ファイバープラグコアの外径が0.6mm以下である、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項8】
複数の光ファイバープラグコアが径方向配列された後の径方向断面が正方形配列、長方形配列、円形配列、楕円形配列、正三角形配列、または正六角形配列である、ことを特徴とする請求項7に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項9】
光ファイバープラグコアの片端に光ファイバー導入孔が設けられ、光ファイバー導入孔が光ファイバープラグコアの軸方向内孔と連接し、光ファイバー導入孔は外から内まで孔径が光ファイバープラグコアの軸方向内孔の孔径に等しいまで次第に小さくなる、ことを特徴とする請求項8に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【請求項10】
光ファイバープラグコアの1セグメントの外表面に環状溝またはネジ溝が開設され、固定連接または密封を実現するように環状溝またはネジ溝にガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面に環状ステップが設けられ、環状ステップの外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接と密封を実現するように該環状ステップにガラスが融解されており、または光ファイバープラグコアの片端の外表面が錐面を成し、錐面の外径が光ファイバープラグコアの外径より小さく、固定連接または密封を実現するように該錐面にガラスが融解されている、ことを特徴とする請求項8に記載の光スイッチの気密性パッケージングに用いられるマルチコア光ファイバープラグ芯体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公表番号】特表2013−502618(P2013−502618A)
【公表日】平成25年1月24日(2013.1.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−525864(P2012−525864)
【出願日】平成22年6月4日(2010.6.4)
【国際出願番号】PCT/CN2010/073546
【国際公開番号】WO2011/143833
【国際公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(512045825)潮州三環(集団)股▲ふん▼有限公司 (2)
【氏名又は名称原語表記】CHAOZHOU THREE−CIRCLE (GROUP) CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】YANG Gebing Sanhuan Ind.Dis., Fengtang Chaozhou, Guangdong 515646 (CN)
【出願人】(512045836)南充三環電子有限公司 (2)
【氏名又は名称原語表記】NANCHONG THREE−CIRCLE ELECTRONICS CO., LTD.
【住所又は居所原語表記】Airport Industrial Zone Gaoping District Nanchong, Sichuan 637100 (CN)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年1月24日(2013.1.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年6月4日(2010.6.4)
【国際出願番号】PCT/CN2010/073546
【国際公開番号】WO2011/143833
【国際公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(512045825)潮州三環(集団)股▲ふん▼有限公司 (2)
【氏名又は名称原語表記】CHAOZHOU THREE−CIRCLE (GROUP) CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】YANG Gebing Sanhuan Ind.Dis., Fengtang Chaozhou, Guangdong 515646 (CN)
【出願人】(512045836)南充三環電子有限公司 (2)
【氏名又は名称原語表記】NANCHONG THREE−CIRCLE ELECTRONICS CO., LTD.
【住所又は居所原語表記】Airport Industrial Zone Gaoping District Nanchong, Sichuan 637100 (CN)
【Fターム(参考)】
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