光スイッチ

【課題】スイッチングの繰り返しによる光ファイバの端面の損傷を防止しつつ、接続面間における多重反射が発生せず、挿入損失の増加を抑制することが可能で、且つ、製造が容易な光スイッチを提供する。
【解決手段】第１コネクタ１２に保持された光ファイバ１１と第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１のいずれかとを光学的に接続すると共に、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５同士を対向させた状態で相対的にスライドさせて、第１コネクタ１２に保持された光ファイバ１１と第２コネクタ１３に保持された他の光ファイバ１１とを光学的に接続するスライド機構５１を備えた光スイッチ１０において、第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１の端面が、対向する光ファイバ１１の端面又は接続面１４（又は１５）に接触するのを防止するスペーサ機構１６を備えたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路を切り替えるための光スイッチに係り、特に、光ファイバの端面が露出されたコネクタの接続面同士をスライドさせて光伝送路を切り替える光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送路を切り替えるための光スイッチとして、光ファイバの端面が露出されたコネクタの接続面同士をスライドさせて光伝送路を切り替えるものがある。この光伝送路を切り替えるためのスライド機構としては、例えば、近年小型化が進んでいるソレノイドが用いられる。
【０００３】
このような構成の光スイッチでは、スイッチング時に光ファイバの端面が、対向する光ファイバの端面又は接続面に接触して擦れ合うため、突き合わせ接続すると、光ファイバの端面に傷が付いてしまう。
【０００４】
そのため、スイッチングを繰り返すことによって光ファイバの端面が損傷するのを防止する対策が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１６６４１２号公報
【特許文献２】特開平４−２５７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバの端面の損傷を防止する方法として、コネクタの接続面間に微小な間隙（数μｍ〜数１０μｍ程度）を設けて光信号を伝搬させる方法がある。しかし、コネクタの接続面間の間隙において光信号を空間伝搬させる場合には、間隙が数μｍ程度のときには接続面間における多重反射が問題となる。一方、間隙が数１０μｍ程度のときには挿入損失が大きくなる問題がある。
【０００７】
この問題を回避するための方法として、コネクタの接続面間の間隙に屈折率整合材を充填する方法があるが、屈折率整合材が乾いたり、スイッチング時のスライドにより屈折率整合材に気泡が発生したりする虞があるため、長期的な信頼性が課題となる。
【０００８】
また、製品毎のバラツキを抑えるためには、間隙の正確な制御が必要となるが、間隙が数μｍ〜数１０μｍ程度と微小なため、これを制御するのは容易でない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、スイッチングの繰り返しによる光ファイバの端面の損傷を防止しつつ、接続面間における多重反射が発生せず、挿入損失の増加を抑制することが可能で、且つ、製造が容易な光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために創案された本発明は、少なくとも１本の光ファイバの端部をその光ファイバの端面が露出された状態で保持する第１コネクタと、少なくとも２本の光ファイバの端部をその光ファイバの端面が露出された状態で保持する第２コネクタと、前記第１コネクタと前記第２コネクタの光ファイバの端面が露出された接続面同士を対向させて、前記第１コネクタに保持された光ファイバと前記第２コネクタに保持された光ファイバのいずれかとを光学的に接続すると共に、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面同士を対向させた状態で相対的にスライドさせて、前記第１コネクタに保持された光ファイバと前記第２コネクタに保持された他の光ファイバとを光学的に接続するスライド機構と、を備えた光スイッチにおいて、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面が、対向する光ファイバの端面又は接続面に接触するのを防止するスペーサ機構を備えた光スイッチである。
【００１１】
前記スペーサ機構は、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面間に介在されると共に光ファイバの端面が露出された部分に貫通孔が形成されたシート状部材からなると良い。
【００１２】
前記シート状部材は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面間の間隙が５μｍ以上１５μｍ以下となる厚さに形成されると良い。
【００１３】
前記スペーサ機構は、それぞれ異なる角度で傾斜された前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面からなっても良い。
【００１４】
前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面間の間隙が１５μｍ以下（０μｍは除く）となる角度でそれぞれ傾斜されると良い。
【００１５】
前記第１コネクタ又は前記第２コネクタの一方の接続面にはガイドピンが設けられ、前記第１コネクタ又は前記第２コネクタの他方の接続面には前記ガイドピンが挿入されるガイド孔が形成され、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面同士をスライドさせる際にそのスライド方向とスライド距離とが規制されると良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スイッチングの繰り返しによる光ファイバの端面の損傷を防止しつつ、接続面間における多重反射が発生せず、挿入損失の増加を抑制することが可能で、且つ、製造が容易な光スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る光スイッチを示す斜視図である。
【図２】光スイッチのスイッチングを説明する図である。
【図３】コネクタの接続面の構成の一例を示す図であり、（ａ）は第１コネクタの接続面を示す図、（ｂ）は第２コネクタの接続面を示す図である。
【図４】コネクタの接続面の構成の一例を示す図であり、（ａ）は第１コネクタの接続面を示す図、（ｂ）は第２コネクタの接続面を示す図である。
【図５】スライド機構の一例を示す図である。
【図６】スライド機構の一例を示す図である。
【図７】スライド機構の一例を示す図である。
【図８】スライド機構の一例を示す図である。
【図９】スライド機構の一例を示す図である。
【図１０】スライド機構の一例を示す図である。
【図１１】スライド機構の一例を示す図である。
【図１２】スライド機構の一例を示す図である。
【図１３】光スイッチの製品例を示す図である。
【図１４】スペーサ機構の構成を示す図である。
【図１５】スペーサ機構を設けたときの光スイッチを示す断面図である。
【図１６】スペーサ機構の作用を説明する図である。
【図１７】スペーサ機構の変形例を示す図である。
【図１８】接続面の傾斜角度と間隙の大きさの関係を示す図である。
【図１９】間隙の大きさと挿入損失の関係を示す図である。
【図２０】スペーサ機構の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る光スイッチを示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ１０は、少なくとも１本（図１では２本）の光ファイバ１１の端部をその光ファイバ１１の端面が露出された状態で保持する第１コネクタ１２と、少なくとも２本（図１では２本）の光ファイバ１１の端部をその光ファイバ１１の端面が露出された状態で保持する第２コネクタ１３と、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の光ファイバ１１の端面が露出された接続面１４，１５同士を屈折率整合材を介在することなく、対向させて、第１コネクタ１２に保持された光ファイバ１１と第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１のいずれかとを光学的に接続すると共に、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５同士を対向させた状態で相対的にスライドさせて、第１コネクタ１２に保持された光ファイバ１１と第２コネクタ１３に保持された他の光ファイバ１１とを光学的に接続するスライド機構（図示せず）と、を備えたものである。
【００２１】
光ファイバ１１としては、例えば、外径１２５μｍのシングルモード光ファイバやマルチモード光ファイバを用いることができる。
【００２２】
第１コネクタ１２と第２コネクタ１３のうち、一方が固定されており、他方がスライド機構により可動になっている。ここでは、第１コネクタ１２を固定側コネクタとし、第２コネクタ１３を可動側コネクタとする。スイッチングの際には、図２に示すように、第２コネクタ１３をスライド機構によりスライドさせて光伝送路を切り替える。
【００２３】
この第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３は、既存のＭＴコネクタにより構成される。図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３の接続面１４，１５には、第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１の端面が露出されている。
【００２４】
本実施の形態においては、外径１２５μｍの光ファイバ１１を用いることとし、隣り合う光ファイバ１１の端面間に光ファイバ一本分のスペースができるように光ファイバ１１を２５０μｍピッチで配列、保持した。
【００２５】
また、第１コネクタ１２の接続面１４には、ガイドピン１７（図１参照）を設けるためのガイドピン挿入孔３１が形成されている。他方、第２コネクタ１３の接続面１５には、ガイドピン１７が挿入されるガイド孔３２が形成される。
【００２６】
ガイド孔３２の内径は、ガイドピン挿入孔３１の内径に比べて、光ファイバ１１を配列、保持したピッチ分だけ第２コネクタ１３のスライド方向に大きく形成されている。これにより、ガイドピン１７の動きがガイド孔３２内で規制され、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５同士をスライドさせる際にそのスライド方向とスライド距離とが規制される。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、ガイド孔３２を、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５同士が図示横方向に沿ってスライドするように構成しているが、図４に示すように、図示縦方向に沿ってスライドするように構成しても良い。
【００２８】
図５〜１２に示すように、スライド機構５１は、主にソレノイド（又は電磁石）５２で構成される。ソレノイド５２には、第２コネクタ１３を押さえて保持する押さえ部材５３が設けられる。このスライド機構５１では、ソレノイド５２の電源ＯＮ、ＯＦＦを切り替えることでスイッチングが行われる。
【００２９】
押さえ部材５３の具体的な構成としては、図５に示すようなＴ字型面押し構造、図６に示すようなＬ字型面押し構造、図７に示すようなＬ字型ピン押し構造、図８に示すようなコの字型面押し構造、図９に示すようなＶ溝形成押し構造、図１０に示すような先端嵌め込み押し構造、図１１に示すような小型Ｌ字型面押し構造、図１２に示すような小型Ｌ字型ピン押し構造などが考えられる。
【００３０】
図５のＴ字型面押し構造では、Ｔ字型面で押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３の側面を押さえ部材５３のＴ字型面で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、面で第２コネクタ１３を押すことでズレなく押すことができる。
【００３１】
図６のＬ字型面押し構造では、Ｌ字型面で押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３の上面及び側面を押さえ部材５３のＬ字型面で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、面で第２コネクタ１３を押すことでズレなく押すことができる。また、上面を押さえているので図５のＴ字型面押し構造に比べてより安定する。
【００３２】
図７のＬ字型ピン押し構造では、ソレノイド５２の先端に設けられたＬ字型ピンで押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３を押さえ部材５３のＬ字型ピンで押し引きすることでスイッチングする。この構造では、上述した面押し構造に比べて軽量化を図ることができる。
【００３３】
図８のコの字型面押し構造では、コの字型面で押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３の上面、側面及び下面を押さえ部材５３のコの字型面で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、面で第２コネクタ１３を押すことでズレなく押すことができる。また、上面及び下面を押さえているので図５のＴ字型面押し構造、図６のＬ字型面押し構造に比べてより安定する。
【００３４】
図９のＶ溝形成押し構造では、ソレノイド５２の先端に設けられたピンで押さえ部材５３を構成すると共に、第２コネクタ１３の上面にソレノイド固定用Ｖ溝９１を形成し、このソレノイド固定用Ｖ溝９１に押さえ部材５３を接着剤で固定し、第２コネクタ１３を押さえ部材５３で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、上述した面押し構造に比べて軽量化を図ることができる。
【００３５】
図１０の先端嵌め込み押し構造では、ソレノイド５２の先端に設けられたピンで押さえ部材５３を構成すると共に、第２コネクタ１３の側面に押さえ部材５３を嵌め込むための嵌め込み孔１０１を形成し、この嵌め込み孔１０１に押さえ部材５３を嵌め込んで固定し、第２コネクタ１３を押さえ部材５３で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、上述した面押し構造に比べて軽量化を図ることができる。
【００３６】
図１１の小型Ｌ字型面押し構造では、ソレノイド５２を第２コネクタ１３の下面側に配置すると共にＬ字型面で押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３の下面及び側面を押さえ部材５３のＬ字型面で押し引きすることでスイッチングする。この構造では、面で第２コネクタ１３を押すことでズレなく押すことができる。また、ソレノイド５２が第２コネクタ１３の下面側に配置されているため、光スイッチ全体として小型化を図ることができる。
【００３７】
図１２の小型Ｌ字型ピン押し構造では、ソレノイド５２を第２コネクタ１３の下面側に配置すると共にソレノイド５２の先端に設けられたＬ字型ピンで押さえ部材５３を構成し、第２コネクタ１３を押さえ部材５３のＬ字型ピンで押し引きすることでスイッチングする。この構造では、ソレノイド５２が第２コネクタ１３の下面側に配置されているため、光スイッチ全体として小型化を図ることができる。
【００３８】
この光スイッチ１０を用いた製品例を図１３に示す。
【００３９】
図１３に示すように、光スイッチ１０を実際の製品とする場合には、例えば、第１コネクタ１２、第２コネクタ１３及びスライド機構５１を筐体１３１内に収容する。この製品例では、スライド機構５１をソレノイド５２と第２コネクタ１３を支持するスライド治具１３２によって構成している。
【００４０】
さて、本発明に係る光スイッチ１０は、図１４，１５に示すように、第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１の端面が、対向する光ファイバ１１の端面又は接続面１４（又は１５）に接触するのを防止するスペーサ機構１６を備えたことを特徴とする。
【００４１】
スペーサ機構１６は、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５間に介在されると共に光ファイバ１１の端面が露出された部分に貫通孔１４１が形成されたシート状部材１４２からなる。シート状部材１４２の材質としては、加工性の良いステンレスなどを用いると良い。
【００４２】
シート状部材１４２には、ガイドピン１７が挿通されるガイドピン挿通孔１４３が形成され、このガイドピン挿通孔１４３にガイドピン１７を挿通することで、シート状部材１４２が第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５間に位置決め固定される。
【００４３】
また、シート状部材１４２は、第１コネクタ１２及び第２コネクタ１３に保持された光ファイバ１１の端面間の間隙ｄが５μｍ以上１５μｍ以下となる厚さに形成されることが好ましい。これは、間隙ｄが５μｍ未満であると、図１６に示すように、接続面１４，１５間における多重反射が問題となるためである。また、間隙ｄを５μｍ未満とするためには、シート状部材１４２の厚さを５μｍ未満に形成する必要があるが、現状の加工精度ではこのような厚さのシート状部材１４２を精度良く作製することができない。間隙ｄが１５μｍを超えると、挿入損失が大きくなってしまうからである。
【００４４】
このような構成の光スイッチ１０によれば、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５間にシート状部材１４２を介在させているため、光スイッチ１０でスイッチングを繰り返しても光ファイバ１１の端面に傷が付くことがない。
【００４５】
また、光スイッチ１０では、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５間にシート状部材１４２を介在させると言う簡単な方法で接続面１４，１５間に微小な間隙ｄを設けることができ、製造が安価、且つ、簡単に行える。
【００４６】
更に、光スイッチ１０では、屈折率整合材を用いないため、長期的な信頼性に優れる。
【００４７】
次に、スペーサ機構１６の変形例を説明する。
【００４８】
この変形例では、スペーサ機構１６は、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ異なる角度（例えば、８度と１０度）で傾斜された第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５からなる。なお、光ファイバ１１の端面と接続面１４及び光ファイバ１１の端面と接続面１５は、それぞれ面一になるように形成されている。
【００４９】
ここで、第１コネクタ１２の接続面１４の傾斜角度を８度に固定したままで、第２コネクタ１３の接続面１５の傾斜角度を変化させたときの接続面１５と間隙ｄの関係を図１８に示す。
【００５０】
図１８に示すように、第２コネクタ１３の接続面１５の傾斜角度を変化させることで、光ファイバ１１の端面間の間隙ｄの大きさを調節することができる。接続面１４，１５を傾斜させるには、公知のＡＰＣ（ＡｎｇｌｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＣｏｎｔａｃｔ）研磨技術を用いると良い。
【００５１】
第１コネクタ１２の接続面１４の傾斜角度を８度に固定したままで、間隙ｄを変化させたときの間隙ｄと挿入損失の関係を図１９に示す。
【００５２】
図１９から分かるように、間隙ｄが１５μｍ以下（ただし、０μｍは除く）であれば、挿入損失を０．３ｄＢ程度未満に小さくすることが可能となり、さらに１０μｍ以下であれば、挿入損失を０．１５ｄＢ程度未満と非常に小さくすることが可能となる。
【００５３】
このように、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５をそれぞれ異なる傾斜角度に形成してスペーサ機構１６とすることで、図２０に示すように、光ファイバ１１の端面間の間隙ｄが５μｍ以下であっても、光信号が間隙ｄの開口側（図示上側）へ反射されるため、多重反射の問題が生じない。
【００５４】
つまり、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５間にシート状部材１４２を介在させる場合に比べて、本変形例では、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５が異なる角度を有する傾斜面になっているため、光信号は間隙ｄの開口側（図示上側）へ反射され、多重反射の問題が生じず、間隙ｄをより小さくすることができ、挿入損失を低減することができる。
【００５５】
接続面１４，１５を傾斜させるには、公知のＡＰＣ研磨技術を用いることができるので、間隙ｄを精度良く制御することができ、製造が安価、且つ、簡単に行える。また、屈折率整合材を用いないため、長期的な信頼性に優れる。
【００５６】
これらスペーサ機構１６は、用途によって使い分けることが好ましい。挿入損失がある程度大きくても良い場合には、スペーサ機構１６をシート状部材１４２で構成すると良く、挿入損失の低減が求められる用途では、第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の接続面１４，１５を傾斜させてスペーサ機構１６を構成すると良い。
【００５７】
また、本変形例においても、第１コネクタ１２又は第２コネクタ１３の一方の接続面にはガイドピンが設けられ、第１コネクタ１２又は第２コネクタ１３の他方の接続面にはガイドピンが挿入されるガイド孔が形成されている。そのため、第１コネクタ１２又は第２コネクタ１３とをバネなどを用いて互いに押し付けるように接続しても、光ファイバ１１の端面間には間隙ｄが形成され、その大きさも維持されるので（第１コネクタ１２と第２コネクタ１３の各接続面が、全面同士で接触して接続されることは無く）、光スイッチ１０でスイッチングを繰り返しても光ファイバ１１の端面は損傷せず、挿入損失も一定に保つことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０光スイッチ
１１光ファイバ
１２第１コネクタ
１３第２コネクタ
１４第１コネクタの接続面
１５第２コネクタの接続面
１６スペーサ機構
１７ガイドピン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の光ファイバの端部をその光ファイバの端面が露出された状態で保持する第１コネクタと、
少なくとも２本の光ファイバの端部をその光ファイバの端面が露出された状態で保持する第２コネクタと、
前記第１コネクタと前記第２コネクタの光ファイバの端面が露出された接続面同士を対向させて、前記第１コネクタに保持された光ファイバと前記第２コネクタに保持された光ファイバのいずれかとを光学的に接続すると共に、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面同士を対向させた状態で相対的にスライドさせて、前記第１コネクタに保持された光ファイバと前記第２コネクタに保持された他の光ファイバとを光学的に接続するスライド機構と、
を備えた光スイッチにおいて、
前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面が、対向する光ファイバの端面又は接続面に接触するのを防止するスペーサ機構を備えたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記スペーサ機構は、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面間に介在されると共に光ファイバの端面が露出された部分に貫通孔が形成されたシート状部材からなる請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記シート状部材は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面間の間隙が５μｍ以上１５μｍ以下となる厚さに形成される請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記スペーサ機構は、それぞれ異なる角度で傾斜された前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面からなる請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面は、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタに保持された光ファイバの端面間の間隙が１５μｍ以下（０μｍは除く）となる角度でそれぞれ傾斜される請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記第１コネクタ又は前記第２コネクタの一方の接続面にはガイドピンが設けられ、前記第１コネクタ又は前記第２コネクタの他方の接続面には前記ガイドピンが挿入されるガイド孔が形成され、前記第１コネクタと前記第２コネクタの接続面同士をスライドさせる際にそのスライド方向とスライド距離とが規制される請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチ。

【図１】