JP2519233B2 - Multi-fiber batch switch for optical fiber - Google Patents
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光ファイバスイッチに関し、特にシングルモ
ード多心光ファイバを同時に切替ることのできる機械式
光ファイバスイッチに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber switch, and more particularly to a mechanical optical fiber switch capable of simultaneously switching single mode multi-core optical fibers.
(従来の技術とその問題点) 一般に、シングルモード光ファイバ用の1×Nスイッ
チにおいてNを100程度とする場合に実用上必要な条件
は、 (1)低損失であること、 (2)振動や温度変化等の外部環境の変化に対し安定で
あること、 (3)漏話が少ないこと、 (4)高速に切替られること、 の4つである。特にシングルモード(以下SMと略す)フ
ァイバの切替スイッチについては、低損失であることが
重要であり、コア径10μmのSMファイバを0.4dB以下に
接続するには、2つのファイバの軸ずれ量を1.5μm以
下に抑える必要がある。(Prior Art and Its Problems) Generally, in a 1 × N switch for a single mode optical fiber, when N is set to about 100, practically necessary conditions are (1) low loss, and (2) vibration. It is stable against changes in the external environment such as temperature and temperature changes, (3) little crosstalk, and (4) high-speed switching. Especially for single mode (SM) fiber changeover switches, it is important to have low loss. To connect an SM fiber with a core diameter of 10 μm to 0.4 dB or less, the amount of misalignment between the two fibers must be adjusted. It is necessary to keep it below 1.5 μm.
従来のSMファイバ用切替スイッチの例を第2図
(a),(b),(c)に示しその欠点を述べる。同図
(a)は導波路形スイッチであり、図中101は単心光フ
ァイバ、102は単心光ファイバコネクタ、103はアダプ
タ、104は基板、105は基板104に設けた導波路部、106は
スイッチ部である。スイッチ部106の屈折率の変化によ
り単心光ファイバ101は#1→#3,#2→#4への接続
状態から#1→#4,#2→#3への接続へと切り替える
ことができる(参考文献:電子通信学会誌Vol.69,No,3,
P279〜280,1986年3月号)。An example of a conventional SM fiber changeover switch is shown in FIGS. 2 (a), (b), and (c), and its drawbacks will be described. 1A shows a waveguide type switch, in which 101 is a single-core optical fiber, 102 is a single-core optical fiber connector, 103 is an adapter, 104 is a substrate, 105 is a waveguide portion provided on the substrate 104, and 106. Is a switch section. The single-core optical fiber 101 can be switched from the connection state of # 1 → # 3, # 2 → # 4 to the connection of # 1 → # 4, # 2 → # 3 by the change of the refractive index of the switch unit 106. Yes (Reference: The Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers Vol.69, No, 3,
P279-280, March 1986).
この導波路形スイッチは電流をスイッチ部106に流す
ことにより、20nsecで動作するが、次の欠点を有する。This waveguide switch operates in 20 nsec by passing a current through the switch unit 106, but has the following drawbacks.
(1)導波路部105の損失が3〜6dBと大きい。(1) The loss of the waveguide section 105 is as large as 3 to 6 dB.
(2)光ファイバコネクタ102との接続部が導波路部105
の両側に必要なため、コネクタ2ケ分の損失約1dBが加
算され損失が大きい。(2) The waveguide 105 is connected to the optical fiber connector 102.
Since it is required on both sides of the connector, a loss of about 1 dB for two connectors is added, resulting in a large loss.
(3)スイッチ部106の漏話が−20dB程度と大きい。(3) The crosstalk of the switch unit 106 is as large as -20 dB.
(4)多端子化が容易でない。(4) It is not easy to increase the number of terminals.
(5)電源の停電時には接続状態の反転が1/2の確率で
起こるという欠点がある。したがって現時点では実用性
に乏しい。(5) There is a drawback that the connection state is inverted at a probability of 1/2 when the power source is cut off. Therefore, it is not practical at this point.
同図(b)は可動ミラー形スイッチであり、図中101
は単心光ファイバ、102は単心光ファイバコネクタ、103
はアダプタ、107はコリメータレンズ、108はケース、10
9は可動ミラー、110は可動ミラー109の移動方向を示
す。同図において可動ミラー109が実線で示す位置にあ
るとき単心光ファイバ101の#1→#2が結合されてい
るが、可動ミラー109を破線で示す位置に動かすことに
より、単心光ファイバ101の出力ポートを#3,#4にも
切替えることができる。この可動ミラー形スイッチは数
msecで比較的高速に動作するが、次の欠点を有する。FIG. 2B shows a movable mirror type switch, which is 101 in the drawing.
Is a single-core optical fiber, 102 is a single-core optical fiber connector, 103
Is an adapter, 107 is a collimator lens, 108 is a case, 10
Reference numeral 9 indicates the movable mirror, and 110 indicates the moving direction of the movable mirror 109. In the figure, when the movable mirror 109 is at the position shown by the solid line, # 1 → # 2 of the single-core optical fiber 101 are coupled, but by moving the movable mirror 109 to the position shown by the broken line, the single-core optical fiber 101 is moved. The output port of can be switched to # 3 and # 4. This movable mirror switch has several
It operates at a relatively high speed in msec, but has the following drawbacks.
(1)コリメータレンズ107により、入射光でビームを
コリメートしているためレンズどうしの結合部での損失
とコリメート不完全による損失が2dB程度ある。(1) Since the beam is collimated by the incident light by the collimator lens 107, the loss at the coupling portion between the lenses and the loss due to incomplete collimation are about 2 dB.
(2)入力ポートと出力ポートのコネクタとの結合で1d
B程度の損失が生ずる。(2) 1d by connecting the connector of input port and output port
B loss occurs.
(3)可動ミラー109を使用しているため、外部振動に
より伝達パワーが変動する。このためケース108を指で
つっつくだけでも±0.5dBの変動を生じる。(3) Since the movable mirror 109 is used, the transmitted power fluctuates due to external vibration. Therefore, even if the case 108 is stuck with a finger, a variation of ± 0.5 dB occurs.
したがって損失が3dB以上と大きくかつ安定性も低い
ため実用的でないという欠点があった。Therefore, the loss is large at 3 dB or more and the stability is low, which is not practical.
同図(c)は多心フェルールシフト形スイッチであ
り、図中101は単心光ファイバ、102は単心光ファイバコ
ネクタ、103はアダプタ、108はケース、111は複数の単
心光ファイバ101を配列した固定側の多心フェルール、1
12は複数の単心光ファイバ101を配列したシフトする多
心フェルール、113はシフトする方向、114はシフト力を
加える駆動コイル、115は多心フェルール111,112の両サ
イドに設けた平行板バネ、116は駆動用鉄心である。こ
のスイッチでは多心フェルール111と対向して配置され
たシフトする多心フェルール112に内蔵された光ファイ
バ101の先端が113で示すシフトの方向に動くことによ
り、単心光ファイバ101の#2→#6の状態から#1→
#4,#2→#5,#3→#6にと結合状態を切替えること
ができる。この多心フェルールシフト形スイッチは約10
msecの高速で動作するが、次の欠点を有する。FIG. 1C shows a multi-core ferrule shift type switch, in which 101 is a single-core optical fiber, 102 is a single-core optical fiber connector, 103 is an adapter, 108 is a case, and 111 is a plurality of single-core optical fibers 101. Fixed sided multi-core ferrule, 1
12 is a shifting multi-core ferrule in which a plurality of single-core optical fibers 101 are arranged, 113 is a shifting direction, 114 is a drive coil for applying a shift force, 115 is a parallel leaf spring provided on both sides of the multi-core ferrules 111 and 112, 116 Is a driving iron core. In this switch, the tip of the optical fiber 101 incorporated in the shifting multi-fiber ferrule 112 arranged to face the multi-fiber ferrule 111 moves in the shift direction indicated by 113, so that # 2 of the single-fiber optical fiber 101 → From the state of # 6, # 1 →
The connection state can be switched to # 4, # 2 → # 5, # 3 → # 6. This multi-core ferrule shift type switch is about 10
It operates at a high speed of msec, but has the following drawbacks.
(1)多心フェルールのシフト量の再現性は約2μm程
度が限界で、SMファイバで要求される1μm以下の再現
性を持たせることが困難であるため、SMファイバに適用
できない。(1) The reproducibility of the shift amount of the multi-fiber ferrule is limited to about 2 μm, and it is difficult to provide the reproducibility of 1 μm or less required for the SM fiber, and therefore it cannot be applied to the SM fiber.
(2)切替対象となる心線数は多心フェルールに実装で
きるファイバ数により制限される。(2) The number of core wires to be switched is limited by the number of fibers that can be mounted on the multi-core ferrule.
(3)可動部を有するため外部振動に対し、出力変動が
生ずる。(3) Since it has a movable portion, output fluctuations occur due to external vibration.
(4)駆動部に駆動コイルと平行板バネを用いているた
め停電時には、接続状態の反転が起り得るという欠点が
ある。したがって、SMファイバ用の1×N(Nは100程
度)タイプの低損失で安定なスイッチを実現することは
従来のスイッチを用いては困難であった。(4) Since the drive coil and the parallel leaf spring are used in the drive unit, there is a drawback that the connection state may be reversed at the time of power failure. Therefore, it has been difficult to realize a 1 × N (N is about 100) type low loss and stable switch for SM fiber by using a conventional switch.
本発明の目的は、上記の欠点を解決し低損失で、再現
性良く、外部振動に対しても安定でかつ比較的高速に動
作する機械式のSMファイバ用多心一括切替スイッチを提
供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and provide a mechanical multi-fiber batch changeover switch for SM fibers, which has low loss, good reproducibility, is stable against external vibration, and operates at a relatively high speed. It is in.
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では、嵌合ピン穴と
多数心の光ファイバとが配列されてなる多心コネクタフ
ェルールを所定方向に複数個配列させた固定側多心コネ
クタフェルール群と、前記固定側多心コネクタフェルー
ルと同一構成でかつ該固定側多心コネクタフェルールと
対向してその配列方向に移動可能な移動側多心コネクタ
フェルールとを備え、前記移動側もしくは固定側多心コ
ネクタフェルールの嵌合ピン穴の一方には相手側の嵌合
ピン穴に対する挿抜動作の可能な嵌合ピン穴が挿入され
ており、かつ該嵌合ピン穴には往復運動による挿抜動作
を行う作動機構が一体的に連結されている光ファイバ用
多心一括切替スイッチを提案する。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of multi-fiber connector ferrules in which fitting pin holes and optical fibers with a large number of fibers are arranged are arranged in a predetermined direction. A fixed-side multi-fiber connector ferrule group; and a movable-side multi-fiber connector ferrule having the same configuration as the fixed-side multi-fiber connector ferrule and facing the fixed-side multi-fiber connector ferrule and movable in its array direction, One of the fitting pin holes on the moving or fixed multi-core connector ferrule has a fitting pin hole that can be inserted into and removed from the mating pin hole on the mating side, and the fitting pin hole reciprocates. We propose a multi-fiber batch switch for optical fibers, in which an operating mechanism for inserting and removing by movement is integrally connected.
(作用) 本発明によれば、切替接続されるべき多心コネクタフェ
ルールの選択を移動側多心コネクタフェルールの移動で
行い、対向する多心コネクタフェルールの高精度な軸合
わせは往復運動による挿抜動作を行う作動機構が一体的
に連結された嵌合ピンの挿板により行う。また、切替動
作を行わない状態では、多心コネクタフェルールの接続
状態が嵌合ピンによりロックされる。(Operation) According to the present invention, the multicore connector ferrule to be switched and connected is selected by moving the moving side multicore connector ferrule, and the highly accurate axis alignment of the opposing multicore connector ferrules is performed by the reciprocating motion. The operation mechanism for performing is performed by the insertion plate of the fitting pin integrally connected. Further, when the switching operation is not performed, the connection state of the multi-fiber connector ferrule is locked by the fitting pin.
(実施例) 第1図は本発明の第1の実施例を説明する図であり、
第3図は第1の実施例に用いている主要部分の説明図で
あり、第4図は第1の実施例の動作説明図である。図中
1は光ファイバ、2は光ファイバ1を5心配列したテー
プ心線、3は移動側多心コネクタフェルール、4は移動
ケース、5は移動ケース取付ネジ、6は平行移動用ベア
リング、7はガイドレール、8は薄鋼板ベルト、9はプ
ーリ、10はDCサーボモータ、11はDCサーボモータ10と回
転軸を共有する光学式ロータリーエンコーダ、12はモー
タ駆動回路用リード線、13は回転数検出回路用リード
線、14は固定側5心コネクタフェルール、15は嵌合ピン
挿入穴、16は嵌合ピン、17は嵌合ピンクランプ板、18は
嵌合ピン引抜用電磁式ピストン、18′は嵌合ピン挿入用
バネ、19は電磁式ピストン駆動回路リード線、20は嵌合
ピン先端のテーパ、21は光ファイバ端面、22はわずかな
すき間、23は嵌合ピンの引抜移動量、24は移動側5心コ
ネクタフェルールの平行移動量、25は移動量の誤差、26
は嵌合ピンの挿入移動量、27は嵌合ピンの挿入によりフ
ェルールに働く力をそれぞれ示す。(Embodiment) FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of the main parts used in the first embodiment, and FIG. 4 is an operation explanatory view of the first embodiment. In the figure, 1 is an optical fiber, 2 is a tape core wire in which 5 optical fibers 1 are arranged, 3 is a moving side multi-core connector ferrule, 4 is a moving case, 5 is a moving case mounting screw, 6 is a parallel movement bearing, and 7 Is a guide rail, 8 is a thin steel plate belt, 9 is a pulley, 10 is a DC servo motor, 11 is an optical rotary encoder that shares a rotation axis with the DC servo motor 10, 12 is a lead wire for a motor drive circuit, and 13 is a rotation speed. Lead wire for detection circuit, 14 fixed-side five-core connector ferrule, 15 fitting pin insertion hole, 16 fitting pin, 17 fitting pin clamp plate, 18 electromagnetic piston for extracting fitting pin, 18 ' Is a fitting pin insertion spring, 19 is an electromagnetic piston drive circuit lead wire, 20 is a fitting pin tip taper, 21 is an optical fiber end face, 22 is a slight gap, 23 is a fitting pin withdrawal movement amount, 24 Is the parallel movement of the moving side 5 core connector ferrule , 25 movement amount error, 26
Indicates the insertion movement amount of the fitting pin, and 27 indicates the force acting on the ferrule by the insertion of the fitting pin.
第1図において、移動側5心コネクタフェルール3は
移動ケース4に収容されており、移動ケース4は平行移
動用ベアリングと一体となっており、固定ネジ5により
薄鋼板ベルト8に固定されている。薄鋼板ベルト8は機
枠Aに軸支されたプーリ9によりガイドレール7に平行
に保たれると共に、プーリ9に連結したDCサーボモータ
10により駆動される。DCサーボモータ10の回転角度はDC
サーボモータ10の軸に直結した光学式ロータリーエンコ
ーダ11により検出される。固定側5心コネクタフェルー
ル14は複数個が支持台Bに一列に配列され、その端面は
移動側5心コネクタフェルール3の端面との間に数μm
のわずかのすき間を介して位置している。固定側5心コ
ネクタフェルール14の嵌合ピン挿入穴15には孔径より0
〜0.5μm程度細径の嵌合ピン16が挿入されており、嵌
合ピン16は、6本ごとに嵌合ピンクランプ板17でクラン
プされていて、さらにクランプ板17が嵌合ピン引抜用電
磁式ピストン18および嵌合ピン挿入用バネ18′により固
定側5心コネクタフェルール14の端面から突き出させた
り、へこませたりすることができる。ピストン18はソレ
ノイドコイルを内蔵しておりソレノイド駆動回路用リー
ド線19に電流を流すことにより駆動する。In FIG. 1, the moving-side five-core connector ferrule 3 is housed in a moving case 4, the moving case 4 is integrated with a parallel movement bearing, and is fixed to a thin steel plate belt 8 by a fixing screw 5. . The thin steel plate belt 8 is kept parallel to the guide rail 7 by a pulley 9 pivotally supported by the machine frame A, and is connected to the pulley 9 by a DC servo motor.
Driven by 10. DC servo motor 10 rotation angle is DC
It is detected by an optical rotary encoder 11 directly connected to the axis of the servo motor 10. A plurality of fixed-side five-core connector ferrules 14 are arranged in a row on the support base B, and the end face thereof is several μm between the end face of the moving-side five-core connector ferrule 3
Located through a slight gap in. Fixed side 5-core connector Ferrule 14 has a mating pin insertion hole 15 with a diameter of 0
A fitting pin 16 having a small diameter of about 0.5 μm is inserted. Every 6 fitting pins 16 are clamped by a fitting pin clamp plate 17, and the clamp plate 17 is an electromagnetic pin for extracting the fitting pin. The fixed piston 5 and the fitting pin insertion spring 18 'allow the fixed-side five-core connector ferrule 14 to project or dent from the end surface. The piston 18 contains a solenoid coil and is driven by passing a current through a lead wire 19 for a solenoid drive circuit.
第3図(a)は第1図に組みこまれている5心コネク
タフェルール3又は14の説明図である。嵌合ピン挿入穴
15は、嵌合ピン16と0〜1μmのクリアランスを有する
孔径となっている。一対の嵌合ピン挿入穴15の中央に配
列された各単心光ファイバ1の光ファイバ端面21は、フ
ェルール端面と同一平面に位置しており、嵌合ピン挿入
穴15の軸心と垂直になっている。FIG. 3 (a) is an explanatory view of the 5-core connector ferrule 3 or 14 incorporated in FIG. Mating pin insertion hole
15 is a hole diameter having a clearance of 0 to 1 μm with the fitting pin 16. The optical fiber end surface 21 of each single-core optical fiber 1 arranged in the center of the pair of fitting pin insertion holes 15 is located on the same plane as the ferrule end surface, and is perpendicular to the axis of the fitting pin insertion hole 15. Has become.
第3図(b)は第1図に組みこまれている嵌合ピン駆
動部の説明図である。同図において、固定側5心コネク
タフェルール14には、下方から嵌合ピン16が挿入されて
おり、嵌合ピンクランプ板17を介して複数本の嵌合ピン
16が同時に、電磁式ピストン18により駆動される。嵌合
ピン16の先端にはテーパー20が加工されており、可動側
5心コネクタフェルール3と固定側5心コネクタフェル
ール14のDCサーボモータ10による対向する位置決めが数
100μm程度の誤差を有する場合でも、可動側5心コネ
クタフェルール3に嵌合ピン16を挿入することができ
る。FIG. 3 (b) is an explanatory view of the fitting pin drive unit incorporated in FIG. In the figure, the fixed side five-core connector ferrule 14 has a fitting pin 16 inserted from below, and a plurality of fitting pins are inserted through a fitting pin clamp plate 17.
16 is simultaneously driven by an electromagnetic piston 18. A taper 20 is formed on the tip of the fitting pin 16, and the movable side 5-core connector ferrule 3 and the fixed-side 5 core connector ferrule 14 can be positioned by the DC servo motor 10 so that they face each other.
Even if there is an error of about 100 μm, the fitting pin 16 can be inserted into the movable-side five-core connector ferrule 3.
以下第4図を参照しながら、本発明による光スイッチ
の動作を説明する。切替動作は同図(a),(b),
(c),(d)の順に行なわれる。第4図(a)は切替
前の状態を示す。対向する光コネクタフェルール3と14
はわずかなすき間22を介して端面どうしが向い合ってお
り嵌合ピン16により2つのフェルール3と14の光ファイ
バ(図中では略している)の光軸が高精度に軸合わせさ
れる。このとき、わずかなすき間22が約10μmのときに
は、コア径10μmのSMファイバでは、このすき間に屈折
率整合剤を塗布することにより接続損失増加量は約0.01
dBとすることができる。0.01dB程度の損失は実用上問題
とならない。The operation of the optical switch according to the present invention will be described below with reference to FIG. The switching operation is shown in (a), (b),
The steps (c) and (d) are performed in this order. FIG. 4 (a) shows the state before switching. Opposing optical connector ferrules 3 and 14
The end faces face each other through a slight gap 22, and the fitting pin 16 aligns the optical axes of the optical fibers (not shown in the figure) of the two ferrules 3 and 14 with high precision. At this time, when the slight gap 22 is about 10 μm, in the SM fiber having a core diameter of 10 μm, the splice loss increase amount is about 0.01 by applying the refractive index matching agent in this gap.
It can be dB. A loss of about 0.01 dB is not a practical problem.
同図(b)は、切替の途中の状態であり、電磁ピスト
ン18が動くことにより嵌合ピン16が符号23で示される矢
印の分だけ移動し、フェルール端面から嵌合ピン16が下
がっている。FIG. 6B shows a state in the middle of switching, in which the fitting pin 16 is moved by the amount of the arrow indicated by the reference numeral 23 by the movement of the electromagnetic piston 18, and the fitting pin 16 is lowered from the end face of the ferrule. .
次に同図(c)は切替の途中の状態であり、移動側フ
ェルール3が矢印24で示す量だけ移動しており、25で示
す量だけ移動側および固定側の量フェルール3,14の位置
がずれている。Next, FIG. 6C shows a state in the middle of switching, in which the moving ferrule 3 has moved by the amount indicated by the arrow 24, and the amounts of the moving ferrule 3 and 14 on the moving side and the fixed side by the amount indicated by 25. It is out of alignment.
同図(d)は、切替の完了した状態であり、電磁ピス
トン18のソレノイド電流が断となりバネ18′が働いて矢
印26で示す距離だけ嵌合ピン16が移動側フェルール3に
挿入され、その結果、矢印27で示す方向に移動側フェル
ール3が移動し移動量の誤差25が解消される。FIG. 7D shows a state in which the switching has been completed, the solenoid current of the electromagnetic piston 18 is cut off, and the spring 18 'operates to insert the fitting pin 16 into the moving ferrule 3 by the distance indicated by the arrow 26. As a result, the moving ferrule 3 moves in the direction indicated by the arrow 27, and the error 25 in the moving amount is eliminated.
以上の過程によって本発明による光切替スイッチの動
作が完了する。本実施例における切替所要時間は、嵌合
ピンの引抜き挿入の各動作が約5msec、移動側フェルー
ルが、固定側の片端のNo1フェルールから他端のNo30ま
での約75mmの距離を動く時間が約15msecであり、全動作
時間は約30msecであった。Through the above process, the operation of the optical changeover switch according to the present invention is completed. The switching required time in this embodiment is about 5 msec for each operation of withdrawal and insertion of the fitting pin, the moving side ferrule is about 75 mm from the No. 1 ferrule on the fixed side to the No. 30 on the other end for about 75 mm. It was 15 msec, and the total operation time was about 30 msec.
本実施例においては、切替接続されるべきフェルール
の選択のために行なう移動側フェルールの高速移動をモ
ータ回転角度の制御による分解能の粗い位置決め方法で
行ない、対向するフェルールの高精度軸合わせは嵌合ピ
ンの挿抜により行なうことにより、高速で高精度な多心
フェルール間の切替接続を実現している。本実施例で
は、モータ回転の制御だけで粗く位置決めする場合に生
ずるフェルールの平行移動量のオーバーランや、振動に
よる位置決め誤差を嵌合ピンの挿入による強制的高精度
軸合わせ動作により、瞬時に矯正し安定なフェルールど
うしの接続状態に移行させることができるため、安定な
切替動作が可能であると共にい、切替動作を行なわない
状態では、フェルールの接続状態が嵌合ピンによりロッ
クされているので、外部から本装置に振動が加わった場
合や、電源がOFFになった場合でも接続状態が変化しな
いという特徴を有している。また、本切替装置の光損失
は、フェルールどうしの接続損失のみであり、平均損失
はSMファイバで0.5dB程度である。In this embodiment, high-speed movement of the moving-side ferrule for selecting the ferrules to be switched and connected is performed by a positioning method with coarse resolution by controlling the motor rotation angle, and high-precision axis alignment of the opposing ferrules is fitted. By connecting and disconnecting pins, high-speed and highly accurate switching connection between multi-core ferrules is realized. In this embodiment, the overrun of the parallel movement amount of the ferrule and the positioning error due to the vibration, which occur when the positioning is roughly performed only by controlling the motor rotation, are instantaneously corrected by the forced high-precision axis alignment operation by inserting the fitting pin. Since it is possible to shift to a stable connection state between ferrules, stable switching operation is possible, and in the state where switching operation is not performed, the connection state of the ferrule is locked by the fitting pin, It has the feature that the connection status does not change even when vibration is applied to the device from the outside or the power is turned off. In addition, the optical loss of this switching device is only the splice loss between ferrules, and the average loss is about 0.5 dB in SM fiber.
以上述べた様に、本発明による光ファイバ用メカニカ
ルスイッチは、数十msecの高速切替動作と、外部振動に
対する安定性、および0.5dB程度の低い光損失特性を有
する。As described above, the optical fiber mechanical switch according to the present invention has a high speed switching operation of several tens of msec, stability against external vibration, and low optical loss characteristics of about 0.5 dB.
本実施例においては、フェルールとして5心光ファイ
バが実装された第3(b)のフェルールを用いたが、応
用として第6図に示すアダプタ形のフェルール40を用い
ることにより、NTTの標準となっているFCコネクタ用単
心フェルール41の切替も同様に行なうことができる。In the present embodiment, the third (b) ferrule in which a 5-fiber optical fiber is mounted is used as the ferrule, but as an application, the adapter type ferrule 40 shown in FIG. 6 is used to become the standard of NTT. Switching of the single-core ferrule 41 for FC connector which is used can be performed in the same manner.
さらに別の応用として嵌合ピン16と電磁ピストン18を
移動側フェルール3に取り付けた構成も実現可能であ
る。このような場合においては、移動体の重量を軽量化
することができれば、第1図の実施例と同様に高速切替
ができる。この場合、嵌合ピンは移動側フェルールのみ
に備えれば良いので、固定側フェルールの取り付けを簡
単化することができる。As yet another application, a configuration in which the fitting pin 16 and the electromagnetic piston 18 are attached to the moving ferrule 3 can be realized. In such a case, if the weight of the moving body can be reduced, high speed switching can be performed as in the embodiment of FIG. In this case, since the fitting pin only needs to be provided in the moving ferrule, the mounting of the fixed ferrule can be simplified.
第5図に本発明の第2の実施例を示す。第5図(a)
において、移動側5心コネクタは移動側多心コネクタフ
ェルール挿抜駆動ユニット28に実装されている。また固
定側5心コネクタフェルール14の後方には嵌合ピン等は
挿入されていない。その他の構成については第1図の構
成と同様である。ユニット28は平行移動用ベアリング6
に取りつけられておりどの固定側5心コネクタフェルー
ルの位置へも移動可能である。第5図(b)は、ユニッ
ト28を下方から見上げた斜視図である。嵌合ピン34が挿
入され固定されたフェルール33がユニットから出入り可
能な状態で実装されている。第5図(c)は、ユニット
28の内部構造である。5心コネクタフェルール33は平行
スライド30に固定されている。平行スライド30は平行ス
ライド支持ロッド31により支持されていて、上下方向に
平行に移動する。また平行スライド30はコイルスプリン
グ32により下方に押圧力を受けているため、電磁ピスト
ン29が動作していないときは下方に押しつけられてい
る。したがって移動側フェルール33は固定側フェルール
14と嵌合され接続されている。電磁ピストン29は、電源
に結合されているリードセンに電流を流すと、レバー35
の駆動点37を39の方向に引張り、レバーの作用点38の場
所で平行スライド30を上方向に押し上げる。このレバー
35を使用するのは電磁ピストン29の動作の特徴として、
大きな引張力と高速の動作を必要とする場合には電磁ピ
ストン29の駆動ストローク長を短くする必要があるため
である。上記の構成になっているから、この装置により
光コネクタの切替動作を行なうには、まず、 電磁ピストン29を駆動して、移動側フェルール33の嵌
合ピン34が、固定側フェルール14から完全に抜けるま
で、移動側フェルール33を押し上げる。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. Fig. 5 (a)
In, the moving-side five-core connector is mounted on the moving-side multi-core connector ferrule insertion / extraction drive unit 28. No fitting pin or the like is inserted behind the fixed-side five-core connector ferrule 14. Other configurations are the same as those in FIG. Unit 28 is a translation bearing 6
It can be moved to any fixed 5-core connector ferrule position. FIG. 5 (b) is a perspective view of the unit 28 as seen from below. The ferrule 33, into which the fitting pin 34 is inserted and fixed, is mounted so that it can enter and leave the unit. Figure 5 (c) shows the unit
28 internal structure. The 5-core connector ferrule 33 is fixed to the parallel slide 30. The parallel slide 30 is supported by a parallel slide support rod 31 and moves in parallel in the vertical direction. Further, since the parallel slide 30 is pressed downward by the coil spring 32, it is pressed downward when the electromagnetic piston 29 is not operating. Therefore, the moving ferrule 33 is the fixed ferrule.
Mated and connected with 14. The electromagnetic piston 29 causes the lever 35 to move when an electric current is applied to the lead sensor connected to the power supply.
The driving point 37 of the is pulled in the direction of 39, and the parallel slide 30 is pushed upward at the position of the action point 38 of the lever. This lever
The use of 35 is a characteristic of the operation of the electromagnetic piston 29,
This is because the driving stroke length of the electromagnetic piston 29 needs to be shortened when a large pulling force and high-speed operation are required. Because of the above configuration, in order to perform the switching operation of the optical connector by this device, first, the electromagnetic piston 29 is driven so that the fitting pin 34 of the moving side ferrule 33 is completely removed from the fixed side ferrule 14. Push up the ferrule 33 on the moving side until it comes out.
次にスライド6に沿ってモータ10により指定の位置ま
で、ユニット28を移動させる。Next, the unit 28 is moved along the slide 6 by the motor 10 to a designated position.
電磁ピストン9の駆動電流を断にする。すると、新し
く指定された固定側フェルール14に移動側フェルール33
の嵌合ピン34が挿入され、さらに移動側フェルール33の
端面と固定側フェルール14の端面が突き合わさって、5
心ファイバ間の接続がなされる。The drive current of the electromagnetic piston 9 is cut off. Then, the new fixed ferrule 14 is moved to the moving ferrule 33.
Of the movable ferrule 33 and the end surface of the fixed ferrule 14 are butted against each other,
Connections between the core fibers are made.
以上で動作は完了する。 This completes the operation.
第1の実施例と同様に、移動体と、上下に駆動される
フェルールそのものおよび駆動用電磁ピストン等の材料
として軽合金やプラスチック等を用いて重量を軽量化す
ることにより、高速の光スイッチ動作が可能である。こ
れらどの実施例においても、本発明第1の実施例と同様
に、移動側フェルールの高速の移動と嵌合ピンによる高
精度な位置決めが可能であるという特徴を生かすことが
できる。したがって数十ミリ秒での高速により0.5dB程
度の低損失なシングルモードファイバの多心一括切替ス
イッチ動作が可能である。Similar to the first embodiment, by using a light alloy, plastic, or the like as the material of the moving body, the ferrule itself which is driven up and down, the driving electromagnetic piston, and the like, the weight is reduced to realize a high-speed optical switch operation. Is possible. In any of these embodiments, as in the first embodiment of the present invention, it is possible to take advantage of the feature that the moving ferrule can be moved at high speed and the fitting pin can perform highly accurate positioning. Therefore, it is possible to operate multimode batch switch of single mode fiber with low loss of about 0.5 dB due to high speed in several tens of milliseconds.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、移動側多心コ
ネクタフェルールを高速に、接続すべき固定側多心コネ
クタフェルールに対向させるとともに、対向する多心コ
ネクタフェルール同士の高精度な軸合わせを嵌合ピンの
挿抜動作により高速に行うため、高速で高精度な多心コ
ネクタフェルールの切替スイッチ動作が可能であるとと
もに、嵌合ピンは往復運動による挿抜動作を行う作動機
構が一体的に連結されているため、接続切替の度に新し
いピンを嵌合孔に挿入してそれ以前のピンを押し出すも
のの如く、高い工作精度が要求され高価となる嵌合ピン
を使い捨てにするという無駄がなく、また、押し出され
た嵌合ピンが多心コネクタフェルールの移動を阻害する
ような恐れもない。また、嵌合ピンにより対向するフェ
ルール間の軸合わせ状態をロックする機構となっている
ため、機械式スイッチとしては、従来のものと比べ、外
部振動や電源の切断に対しても何らかの光信号の変動も
受けない等の利点がある。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the moving-side multi-fiber connector ferrule is made to face the fixed-side multi-fiber connector ferrule to be connected at high speed, and the height of the opposing multi-fiber connector ferrules is increased. Since accurate axis alignment is performed at high speed by inserting / removing the mating pin, a high-speed and highly-accurate multi-fiber connector ferrule changeover switch operation is possible, and the mating pin has an operating mechanism that performs reciprocating motion of the mating pin. Since they are integrally connected, a new pin is inserted into the fitting hole and the old pin is pushed out every time the connection is switched, and the expensive fitting pin that requires high work precision is made disposable. There is no waste, and there is no fear that the pushed out fitting pin will hinder the movement of the multi-fiber connector ferrule. In addition, since the mechanism is a mechanism that locks the axial alignment state between the facing ferrules with a mating pin, compared to conventional mechanical switches, some type of optical signal is generated even when external vibration or power is cut off. It has the advantage that it is not affected by fluctuations.
第1図は本発明の第1の実施例の一部切欠き斜視図であ
る。第2図(a)は従来の導波路形スイッチの説明図、
第2図(b)は従来の可動ミラー形スイッチの説明図、
第2図(c)は従来の多心フェルールシフト形スイッチ
の説明図である。第3図(a)(b)は本発明の第1の
実施例に用いている主要部分の斜視図である。第4図
(a)(b)(c)(d)は本発明の第1の実施例の動
作説明図である。第5図は本発明の第2の実施例の説明
図で、第5図(a)は外観の斜視図、第5図(b)は移
動側5心コネクタフェルール挿抜駆動ユニットの斜視
図、第5図(c)は移動側5心コネクタフェルール挿抜
駆動ユニットの断面図である。第6図は移動側コネクタ
フェルールの他の実施例を示す斜視図である。 1……光ファイバ、2……テープ心線、3……移動側多
心コネクタフェルール、4……移動ケース、5……固定
ネジ、6……平行移動用ベアリング、7……ガイドレー
ル、8……薄鋼板ベルト、9……プーリ、10……DCサー
ボモータ、11……光学式ロータリーエンコーダ、12……
モータ駆動回路用リード線、13……回転数検出回路用リ
ード線、14……固定側5心コネクタフェルール、15……
嵌合ピン挿入孔、16……嵌合ピン、17……嵌合ピンクラ
ンプ板、18……嵌合ピン引抜用電磁式ピストン、18′…
…嵌合ピン挿入用バネ、19……電磁式ピストン駆動回路
リード線、20……嵌合ピン先端のテーパ、21……光ファ
イバ端面、22……わずかなすき間、23……嵌合ピンの引
抜移動量、24……移動側5心コネクタフェルールの平行
移動量、25……移動量の誤差、26……嵌合ピンの挿入移
動量、27……嵌合ピンの挿入によりフェルールに働く
力。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is an explanatory view of a conventional waveguide type switch,
FIG. 2B is an explanatory view of a conventional movable mirror type switch,
FIG. 2C is an explanatory diagram of a conventional multi-core ferrule shift type switch. 3 (a) and 3 (b) are perspective views of the main parts used in the first embodiment of the present invention. 4 (a), (b), (c), and (d) are operation explanatory views of the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view of a second embodiment of the present invention, FIG. 5 (a) is an external perspective view, FIG. 5 (b) is a perspective view of a moving side five-core connector ferrule insertion / extraction drive unit, FIG. 5C is a sectional view of the moving-side five-core connector ferrule insertion / extraction drive unit. FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the moving side connector ferrule. 1 ... Optical fiber, 2 ... Tape core wire, 3 ... Moving side multi-fiber connector ferrule, 4 ... Moving case, 5 ... Fixing screw, 6 ... Parallel moving bearing, 7 ... Guide rail, 8 ...... Thin steel sheet belt, 9 …… Pulley, 10 …… DC servo motor, 11 …… Optical rotary encoder, 12 ……
Lead wire for motor drive circuit, 13 ... Lead wire for rotation speed detection circuit, 14 ... Fixed 5-core connector ferrule, 15 ...
Mating pin insertion hole, 16 …… Mating pin, 17 …… Mating pin clamp plate, 18 …… Electromagnetic piston for extracting mating pin, 18 ′…
… Mating pin insertion spring, 19 …… Electromagnetic piston drive circuit lead wire, 20 …… Mating pin tip taper, 21 …… Optical fiber end face, 22 …… Slight gap, 23 …… Mating pin Pull-out movement amount, 24 …… Movement side 5-core connector ferrule parallel movement amount, 25 …… Movement error, 26 …… Mating pin insertion movement amount, 27 …… Force acting on ferrule by inserting mating pin .
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 真二 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162 番地 日本電信電話株式会社茨城電気通 信研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−170606(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Nagasawa 162 Shirane, Shirahoji, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Prefecture Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Ibaraki Dentsu Communication Laboratory (56) Reference JP-A-63-170606 (JP, A)
Claims (1)
されてなる多心コネクタフェルールを所定方向に複数個
配列させた固定側多心コネクタフェルール群と、前記固
定側多心コネクタフェルールと同一構成でかつ該固定側
多心コネクタフェルールと対向してその配列方向に移動
可能な移動側多心コネクタフェルールとを備え、前記移
動側もしくは固定側多心コネクタフェルールの嵌合ピン
穴の一方には相手側の嵌合ピン穴に対する挿抜動作の可
能な嵌合ピンが挿入されており、かつ該嵌合ピン穴には
往復運動による挿抜動作を行う作動機構が一体的に連結
されていることを特徴とする光ファイバ用多心一括切替
スイッチ。1. A fixed-side multi-fiber connector ferrule group in which a plurality of multi-fiber connector ferrules in which fitting pin holes and a large number of optical fibers are arranged are arranged in a predetermined direction, and the fixed-side multi-fiber connector ferrule. And a movable side multi-core connector ferrule facing the fixed side multi-core connector ferrule and movable in the arrangement direction, one of the fitting pin holes of the movable side or the fixed side multi-core connector ferrule A fitting pin that can be inserted into and removed from the mating pin hole on the mating side is inserted into the mating pin hole, and an operating mechanism that performs an inserting and extracting operation by reciprocating motion is integrally connected to the mating pin hole. A multi-fiber batch switch for optical fibers.
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|---|---|---|---|
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