(57)【要約】【課題】本発明は、優れた精度で光ファイバを位置決めできる光ファイバの位置決め方法、及び構造が簡単であり、装置の小型化、低コスト化が実現できる光ファイバの位置決め装置や光スイッチを提供する。【解決手段】本発明の光ファイバの位置決め方法は、光ファイバ６を支持体５に載せ、該支持体５を振動させて、該支持体５に形成された定在波の節に光ファイバ６を位置させるようにする構成とする。また光ファイバの位置決め装置は、光ファイバ６を載せる支持体５と、該支持体５を振動させる励振部３を具え、支持体５に形成された定在波の節に光ファイバ６を位置させるようにした構成とする。更に光スイッチは、支持体と励振部を具え、支持体に形成された定在波の節に、選択された光ファイバを位置させて、その端面が互いに対向するようにして接続し伝搬経路の切り替えを行う構成とする。【選択図】　図１
2004133048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを支持体に載せ、該支持体を振動させて、該支持体に形成された定在波の節に、前記光ファイバを位置させるようにすることを特徴とする光ファイバの位置決め方法。
【請求項２】
光ファイバを載せる支持体と、該支持体を振動させる励振部を具え、支持体に形成された定在波の節に、光ファイバを位置させるようにしたことを特徴とする光ファイバの位置決め装置。
【請求項３】
光ファイバを載せるとともに、自ら振動して定在波を形成する支持体を具え、支持体に形成された定在波の節に、光ファイバを位置させるようにしたことを特徴とする光ファイバの位置決め装置。
【請求項４】
１本又は複数の入力側光ファイバ群から選択された光ファイバと、複数の出力側光ファイバ群から選択された光ファイバを、その端面が互いに対向するように位置させて接続し、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチであって、
前記入力側光ファイバ群と出力側光ファイバ群の光ファイバを載せる支持体と、該支持体を振動させる励振部を具え、支持体に形成された定在波の節に、前記選択された光ファイバを位置させ、該光ファイバの端面が互いに対向するようにしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
１本又は複数の入力側光ファイバ群から選択された光ファイバと、複数の出力側光ファイバ群から選択された光ファイバを、その端面が互いに対向するように位置させて接続し、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチであって、
前記入力側光ファイバ群と出力側光ファイバ群の光ファイバを載せるとともに、自ら振動して定在波を形成する支持体を具え、支持体に形成された定在波の節に、前記選択された光ファイバを位置させ、該光ファイバの端面が互いに対向するようにしたことを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを他の光ファイバや光導波路部品に接続する際、光ファイバの軸合わせを行うための光ファイバの位置決め方法やその位置決め装置、また所望の入力側と出力側の光ファイバを選択し、軸合わせして接続することによって、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを他の光ファイバや光導波路部品に接続する際、その接続端面にてコアや光導波路に軸ズレが生じると、接続損失の原因となる。このため、接続損失を低減するためには、精度良く光ファイバを位置決めして接続し、軸ズレが生じないようにする必要がある。
【０００３】
特に、光導波路部品に、所望の間隔で複数の光ファイバを接続する場合は、精度良く光ファイバを整列させる必要がある。一般に光ファイバを所望の間隔で整列させる際、複数のＶ溝を設けた光ファイバアレイ基板を用い、この光ファイバアレイ基板のＶ溝に、光ファイバを配置して接着剤で固定する方法が行われる。これにより、精度良く光ファイバを整列でき、所望の位置に光ファイバを接続できる。
【０００４】
しかしながら、このような光ファイバアレイ基板は、Ｖ溝の加工精度によって、光ファイバの位置精度が決定される。このため高い加工精度でＶ溝を形成する必要があり、製造コストが高くなってしまう問題がある。また、既存の光ファイバアレイ基板のＶ溝とは異なる間隔で、光ファイバを整列する場合、その間隔にあわせて新たにＶ溝を形成する必要があり、製造時間がかかり、また製造コストも高くなる問題がある。
【０００５】
また、光ファイバを移動させて位置決めし、他の光ファイバや光導波路部品と軸合わせをする場合、移動ステージによって、光ファイバを所望の位置に移動させる方法が行われている。このような移動ステージには、数μｍの高い移動精度が要求されるため、高い加工精度の部品や、複雑な制御機構が必要となる。このため、装置にかかるコストが高くなり、また装置の小型化が難しいなどの問題がある。
【０００６】
この移動ステージのように、精度良く光ファイバを移動させて位置決めする機構は、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチにおいても用いられる。例えば、光ファイバを位置決めする機構を用いて、複数の入力側光ファイバと出力側光ファイバから、それぞれ所望の光ファイバを移動させて位置決めし、その光ファイバの端面を互いに対向させて接続することによって、所望の光ファイバに信号光の伝搬を行うことができる。
このような光スイッチは、前記した移動ステージと同様に、光ファイバを位置決めする機構にかかるコストが高くなり、また複雑な制御機構を必要とするため、小型化が難しいという問題がある。
【０００７】
ところで、光スイッチにおいては、近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる技術が開示された（特許文献１〜３参照。）。この技術は、整列した光ファイバ間に可動できる微小鏡を配置し、外部からの電場によって微小鏡を駆動して、信号光の伝搬経路の切り替えを行うものである。
この技術では、光スイッチの小型化が実現できるが、微小加工が必要となり、製造コストが高いという問題がある。
【０００８】
また、光スイッチにおける光ファイバの移動機構としては、超音波振動の進行波によって光ファイバを移動させる技術が開示された（特許文献４，５参照。）。この技術は、超音波発生手段を具備する２つの固体表面に、光ファイバを接触させ、側圧を受けた状態で移動させるものである。
この技術では、超音波振動の進行波を用いており、これにより超音波振動を与えているとき、光ファイバは絶えず移動することとなる。このため、光ファイバを所望の位置に停止するためには、静止させる位置にあらかじめ溝や突起物などを精度良く形成しておくか、又は光ファイバの位置を正確に測定し、その測定結果をもとに超音波振動の周波数などをフィードバック制御する必要がある。
このため、優れた加工精度で光スイッチを製造する必要があり、またフィードバック制御にかかる制御機構を設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１１９１２３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３６２６５号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５４３９９号公報
【特許文献４】
特開平６−３６０５号公報
【特許文献５】
特開平６−３４８９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち優れた精度で光ファイバを位置決めできる光ファイバの位置決め方法、及び構造が簡単であり、装置の小型化、低コスト化が実現できる光ファイバの位置決め装置や光スイッチを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、光ファイバを支持体に載せ、該支持体を振動させて、該支持体に形成された定在波の節に、前記光ファイバを位置させるようにすることを特徴とする光ファイバの位置決め方法である。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、光ファイバを載せる支持体と、該支持体を振動させる励振部を具え、支持体に形成された定在波の節に、光ファイバを位置させるようにしたことを特徴とする光ファイバの位置決め装置である。
【００１３】
請求項３にかかる発明は、光ファイバを載せるとともに、自ら振動して定在波を形成する支持体を具え、支持体に形成された定在波の節に、光ファイバを位置させるようにしたことを特徴とする光ファイバの位置決め装置である。
【００１４】
請求項４にかかる発明は、１本又は複数の入力側光ファイバ群から選択された光ファイバと、複数の出力側光ファイバ群から選択された光ファイバを、その端面が互いに対向するように位置させて接続し、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチであって、
前記入力側光ファイバ群と出力側光ファイバ群の光ファイバを載せる支持体と、該支持体を振動させる励振部を具え、支持体に形成された定在波の節に、前記選択された光ファイバを位置させ、該光ファイバの端面が互いに対向するようにしたことを特徴とする光スイッチである。
【００１５】
請求項５にかかる発明は、１本又は複数の入力側光ファイバ群から選択された光ファイバと、複数の出力側光ファイバ群から選択された光ファイバを、その端面が互いに対向するように位置させて接続し、光信号の伝搬経路の切り替えを行う光スイッチであって、
前記入力側光ファイバ群と出力側光ファイバ群の光ファイバを載せるとともに、自ら振動して定在波を形成する支持体を具え、支持体に形成された定在波の節に、前記選択された光ファイバを位置させ、該光ファイバの端面が互いに対向するようにしたことを特徴とする光スイッチである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［光ファイバの位置決め方法、光ファイバの位置決め装置］
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本実施形態の光ファイバの位置決め装置の概略構成図を示す。図中、符号３は、励振部であり、この励振部３は、固定台４に固定された電歪素子、圧電素子、磁歪素子などの超音波発振素子２と、電源部１とからなる。この超音波発振素子２は、電源部１に接続され、電源部１から所望の交流電圧が供給されるようになっている。また電源部１では、供給する交流電圧の周波数、電圧値などを制御できるようになっている。
符号５は、矩形状のステンレス鋼からなる支持体であり、この支持体５の一方の端部が超音波発振素子２に固定されている。この支持体５は、超音波発振素子２にて発生された振動によって、たわみ振動するようになっている。また支持体５上に、光ファイバ６を載せることができるようになっている。
【００１７】
電源部１にて交流電圧の周波数、電圧値が調整され、この交流電圧が超音波発振素子２に供給される。そして、超音波発振素子２より、所定の振動数の超音波振動が発生し、この超音波振動によって支持体５は、たわみ振動する。
このとき、この超音波振動の振動数を特定の値とすることによって、支持体５のたわみ振動の振幅分布が一定の波形を保つ定在波となって、支持体５が振動するようになる。
【００１８】
図２は、振幅分布が定在波となるように振動している支持体とその定在波の概略模式図を示す。図中、符号１１は、任意の時間における支持体の定在波を示しており、この定在波１１は、振幅の絶対値を縦軸として表したものである。定在波１１は、時間的な変動が支持体１０の長手方向に伝搬しない。このため、振幅が０となる定在波の節１１ａ，１１ａ，‥‥の位置では、支持体１０は見かけ上振動していないことになる。
【００１９】
振幅分布が定在波となるように支持体１０を振動させた場合、支持体１０上に載せられた光ファイバ１２は、支持体１０によって振動しながら移動し、見かけ上振動していない定在波の節１１ａに到達し、静止することとなる。
これは、「クラドニの砂図」（Ｊ．Ｗ．Ｓ．Ｒａｙｌｅｉｇｈ，”Ｔｈｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｓｏｕｎｄ”，ｖｏｌ．１，ｐ３６７）として古くから知られているように、振幅分布が定在波となるように振動する物体上に置かれたものが、その定在波の節の位置に移動し、停留する現象である。
【００２０】
上記したように、振幅分布が定在波となるように支持体１０を振動させるためには、振動している支持体の振幅分布の節と節との距離が、支持体１０の長手方向の長さを自然数ｎで除した値と一致するように、支持体１０を振動させる必要がある。
ここで、この自然数ｎは、その定在波のモード次数と言い、支持体１０の長手方向の長さを定在波１１の節と節との距離ｄで除した値として表される。
【００２１】
図３は、支持体の定在波のモード次数を順次変化させて、光ファイバを移動させた状態を示す概略模式図を示す。超音波振動の周波数を調整し、異なるモード次数の定在波となるように支持体２０を振動させると、定在波１１の節と節との距離が異なる値となるため、支持体２０の定在波の節の位置が変化する。このため、定在波振動のモード次数を１つずつ順次増した場合、光ファイバは図中符号２１→２２→２３→２４→２５→２６で示された節の位置に順次移動することになる。
【００２２】
このように光ファイバが定在波の節の位置に順次移動することを利用して、本実施形態では、光ファイバの位置決めを行う。まず、光ファイバを位置決めする目標位置に定在波の節１１ａがくるときの定在波のモード次数ｎｆを求める。また位置決めする前の光ファイバの位置に最も近い位置に定在波の節１１ａがくるときの定在波のモード次数ｎｉを求める。
次に、支持体１０の定在波のモード次数が、ｎｉからｎｆへ１つずつ順次変化するように、超音波振動の周波数を調整し、支持体１０を振動させる。
これにより、支持体１０上に載せられた光ファイバ１２は、支持体１０によって振動しながら移動し、目標位置の定在波の節１１ａに到達し、静止することとなり、光ファイバは位置決めされる。
【００２３】
また、本実施形態では、複数の光ファイバを位置決めすることもできる。図４は、複数の光ファイバを支持体に載せて、振幅分布が定在波となるように振動させ、定在波の節の位置に各光ファイバを移動、静止させた状態を示す概略模式図を示す。
複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を支持体３０上に、およその間隔で配置する。そして、振幅分布３５の節と節との距離が、整列させる間隔となるように、超音波振動の周波数を調整して、支持体３０を定在波振動させる。
光ファイバ３１，３２，３３，３４は、振動しながら移動し、それぞれ最も近い定在波３５の節に到達し、静止する。振幅分布３５において、節は一定の間隔ｄで分布するため、光ファイバ３１，３２，３３，３４は、それぞれが一定の間隔ｄで整列することになる。
【００２４】
本実施形態の光ファイバの位置決め方法は、図２に示されたように、支持体１０を振動させて、振幅分布が定在波１１となるようにし、この定在波の節１１ａ，１１ａ，‥‥に、光ファイバ１２を位置させるようにするため、優れた精度で光ファイバ１２の位置決めが実現できる。このため、光ファイバ１２を他の光ファイバや光導波路部品に接続する際、所望の位置に光ファイバ１２を静止し固定でき、軸ズレを無くすることができ、これにより接続損失の低減が実現できる。また、支持体１０の振動数を調整することによって、定在波の節１１ａ，１１ａ，‥‥の位置を制御でき、簡単な操作で容易に光ファイバ１２の位置決めができる。
【００２５】
また図４に示されたように、複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を支持体３０上に、およその間隔で配置し、支持体３０を振動させて、その定在波３５の節と節との距離が整列させる間隔となるようにすることによって、複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を所望の間隔で整列させることができる。
このとき、定在波３５のうち、振幅が極大又は極小となる位置を定在波３５の腹とすると、定在波３５の節の両側にある腹の位置よりも節側になるように、複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４をそれぞれ配置することが好ましい。これにより、支持体３０を定在波振動させたとき、同一の定在波３５の節に、２つ以上の光ファイバが移動し静止することを防止できる。
【００２６】
整列させる複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４の間隔に定在波３５の節がくるように、振動数や支持体の材質、寸法を調整することによって、どのような間隔であっても、複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を所望の間隔で整列させることができる。更に、支持体３０の定在波３５において、節は一定の間隔で分布するため、複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を互いに一定の間隔で整列させることができる。
【００２７】
また、このように複数の光ファイバ３１，３２，３３，３４を所望の間隔で整列させる際、従来の光ファイバアレイ基板を用いた場合のように、整列させる光ファイバの間隔に合わせてＶ溝を形成する必要が無い。このため光ファイバアレイのような高い加工精度が要求される部品を必要とせず、製造コストを大幅に低減できる。
【００２８】
次に、本実施形態の光ファイバの位置決め装置は、図１に示されたように、光ファイバ６を支える支持体５と、この支持体５を振動させる励振部３からなり、非常に単純な構造であり、装置の小型化が実現でき、更に装置の低コスト化も可能となる。
特に、支持体５の定在波の節に光ファイバ６を位置させるようにするため、従来の超音波の進行波を用いて光ファイバの位置決めを行う装置のように、静止させる位置に、あらかじめ溝や突起物などを支持体５に精度良く形成しておく必要が無い。また光ファイバの位置を正確に測定し、その測定結果をもとに超音波振動の周波数などをフィードバック制御する必要もない。
このため、従来の超音波の進行波を用いた光ファイバの移動機構に比べて、装置の大幅な低コスト化が実現できる。
【００２９】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、超音波発振素子２には、チタン酸バリウムなどの電歪素子や、ニオブ酸リチウムなどの圧電素子や、フェライトなどの磁歪素子などが挙げられる。磁歪素子を用いる場合、磁歪素子に交流磁界を発生させるコイルなどの機構を設けて、この磁歪素子に磁界を印加して所望の周波数の超音波振動を発生できるようにする。
【００３０】
図５は、定在波の節を所望の位置とするために、支持体の振動有効長さを調整できるようにした光ファイバ位置決め装置の概略構成図を示す。符号４２は、支持体を示し、この支持体４２の一方の端部付近は、固定部４１に固定されている。また超音波発振素子４３が支持体４２に連結され、この超音波発振素子４３と支持体４２との連結部が可動するようになっている。
【００３１】
支持体４２の一方の端部付近は、固定部４１に固定されているため、支持体４２のうち、連結部４２ａから自由端４２ｂまでが、超音波発振素子４３によって振動される部分となり、この長さが有効長さとなる。
目標位置に定在波の節がくるように、超音波振動の周波数を調整するだけでなく、図５に示されたように超音波発振素子４３と支持体との連結部４２ａが可動するようにして、振動する支持体４２の長さを調整しても構わない。これにより更に精度良く定在波の節の位置を調整でき、所望の位置に光ファイバ４４を位置決めできる。
【００３２】
［第２の実施形態］
図６は、この第２の実施形態の光ファイバの位置決め装置の概略斜視図である。符号５４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの強誘電体結晶からなる矩形状の支持体であり、振幅分布が定在波となるように自ら振動するようになっている。またこの支持体５４上に、光ファイバ５５が設置できるようになっている。
符号５３は、振動制御部を示し、この振動制御部５３は、支持体５４上に形成されたくし形電極５２，５２と、電源部５１とからなる。くし形電極５２，５２は、電源部５１に接続され、電源部５１から所望の交流電圧が供給されるようになっている。また電源部５１では、供給する交流電圧の周波数、電圧値などを制御できるようになっている。
【００３３】
電源部５１にて交流電圧の周波数、電圧値が調整され、この交流電圧がくし形電極５２，５２に供給される。そして、くし形電極５２，５２は、所定の交流電界を支持体５４に発生させる。このとき、支持体５４を構成する強誘電体結晶の電歪効果によって、支持体５４表面に振動が生じ、弾性表面波として支持体の一方端５４ａに向かって伝搬する。
この弾性表面波は、支持体の一方端５４ａにて反射され、くし形電極５２，５２の方向へ伝搬する戻り弾性表面波となる。弾性表面波の振動数が特定の値のとき、支持体の一方端５４ａに向かって伝搬する弾性表面波と、くし形電極５２，５２方向へ伝搬する戻り弾性表面波とは互いに重なり合い、定在波となる。
【００３４】
支持体５４上に、光ファイバ５５を載せ、上記したように振幅分布が定在波となるように支持体５４を振動させると、第１の実施形態と同様に、この光ファイバ５５は、支持体５４の定在波によって振動しながら移動し、見かけ上振動していない振幅分布の節に到達し、静止することとなる。
また第１の実施形態と同様に、複数の光ファイバを支持体５４上に載せて、振幅分布の節と節との距離が、整列させる間隔となるように、交流電圧の周波数、電圧値を調整して、振幅分布が定在波となるように支持体５４を振動させると、所望の間隔で光ファイバを整列させることができる。
【００３５】
弾性表面波は、くし形電極の利用などにより、振動数が高く波長の短い波動を容易に得られるので、節と節との距離を短くすることができ、光ファイバの移動分解能を高めることができる。これにより、更に精度良く光ファイバの位置決めができる。
【００３６】
［光スイッチ］
図７は、本実施形態の光スイッチの上面から見た概略構成図を示す。入力側光ファイバの位置決め機構６９ａと出力側光ファイバの位置決め機構６９ｂは、本実施形態の光ファイバの位置決め装置と同様の励振部と支持体からなる。この入力側及び出力側光ファイバの位置決め機構６９ａ，６９ｂは、互いに対向するように、それぞれ独立して固定台６８のレーン６４に連結され、このレーン６４上を図中ｘ軸方向に移動できるようになっている。
入力側及び出力側光ファイバの位置決め機構６９ａ，６９ｂの励振部６３ａ，６３ｂは、それぞれ超音波発振素子６２ａ，６２ｂと電源部６１ａ，６１ｂからなり、入力側及び出力側光ファイバの位置決め機構６９ａ，６９ｂで発振させる超音波振動をそれぞれ独立して調整できるようになっている。
【００３７】
入力側光ファイバの位置決め機構６９ａの支持体６７ａ上には、入力側光ファイバ６５Ｘ，６５Ｙが配置され、また出力側光ファイバの位置決め機構６９ｂの支持体６７ｂ上には、出力側光ファイバ６６Ｘ，６６Ｙが配置されている。
入力側光ファイバ６５Ｘ，６５Ｙと、出力側光ファイバ６６Ｘ，６６Ｙとから、接続させる光ファイバをそれぞれ１本選択する。入力側及び出力側光ファイバの位置決め機構６９ａ，６９ｂにおいて、それぞれ独立して超音波振動の振動数を調整し、振幅分布が所望のモード次数の定在波となるように、支持体６７ａ，６７ｂを振動させ、この選択された光ファイバの端面が互いに対向するように、光ファイバの位置決めをする。
【００３８】
そして、接続させる光ファイバの上方に、例えば矩形状の石英ガラス板（図示省略）などを設けて、接続させる光ファイバを固定し、入力側及び出力側光ファイバの位置決め機構６９ａ，６９ｂをｘ軸方向に移動させて、光ファイバの端面を接続する。
【００３９】
以上により、所望の光ファイバを選択し、その端面を相互に対向させて接続することができ、所望の入力側光ファイバからの信号光を所望の出力側光ファイバに伝搬でき、光スイッチとして使用できる。
特に本実施形態では、支持体６７ａ，６７ｂを振動させて、振幅分布が定在波となるようにし、この定在波の節に光ファイバを位置させるようにするため、優れた精度で光ファイバの位置決めができる。このため、接続する光ファイバの軸ズレを無くすることができ、これにより接続損失の低減が実現できる。また、振動数を調整することによって、定在波の節の位置を制御でき、簡単な操作で容易に光ファイバの位置決めができる。
更に、この光スイッチは、非常に単純な構造であり、装置の小型化が実現でき、また高い加工精度を必要とせず製造でき、装置の低コスト化も可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態の光スイッチは、少なくとも本実施形態の光ファイバの位置決め装置と同様の支持体、励振部を具えた装置構成の光ファイバの位置決め機構を有していれば、他の装置構成は特に限定されないものである。
また、第２の実施形態の光ファイバの位置決め装置と同様に、光ファイバを載せるとともに、自ら振動して定在波を形成する支持体を具えた装置構成の光ファイバの位置決め機構を有していても構わない。これにより、更に精度良く光ファイバの位置決めができる。
【００４１】
また、支持体６７ａ，６７ｂに配置する入力側光ファイバと出力側光ファイバは特に限定されず、３本以上であっても構わない。また、１対の入力側光ファイバと出力側光ファイバだけでなく、２対以上の入力側光ファイバと出力側光ファイバをそれぞれ同時に接続しても構わない。
【００４２】
次に本発明の具体例を以下に述べる。
具体例では、図１に示された光ファイバ位置決め装置を使用した。超音波発振素子２には、端面が５ｍｍ×５ｍｍ、高さが９ｍｍのピエゾ素子（電歪素子）が用いられ、また支持体５は、断面が３ｍｍ×６ｍｍ、長さが１００ｍｍのステンレス鋼である。この支持体５の一方の端部が超音波発振素子２に固定されている。
その他の装置構成は、第１の実施形態の光ファイバ位置決め装置と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
まず、超音波発振素子２に３２．３０ｋＨｚの交流電圧を供給した。このとき、支持体５は励振されて、７次のモード次数で定在波振動した。支持体５上に載せられた光ファイバ６は、超音波発振素子２から５番目の節の位置に移動し、静止した。この静止位置は、超音波発振素子２から５８．０ｍｍであった。
表１は、超音波発振素子に供給する交流電圧の周波数と、そのときの定在波振動のモード次数、光ファイバ６の静止位置を示す。
【００４４】
【表１】
2004133048.tif 000003
【００４５】
図８は、交流電圧の周波数を表１に示されたＮｏ．１からＮｏ．１２へ、その後Ｎｏ．１２からＮｏ．１へ、順に１．５秒毎に変化させたときの光ファイバの位置の経時変化を示す。
光ファイバ６は、超音波発振素子２からの距離が５８．０ｍｍ〜９７．０ｍｍの位置まで順次変化することが確認できた。このように、超音波発振素子２に供給する交流電圧の周波数を調整することによって、光ファイバ６を所望の位置に移動させて静止させることができた。
【００４６】
次に他の具体例として、図６に示された第２の実施形態の光ファイバ位置決め装置を用いて、光ファイバの移動、静止を行った。周波数が１０ＭＨｚの交流電圧をくし形電極５２，５２に供給した。このとき支持体５４は、定在波の節と節との距離が２００μｍとなるように振動した。
支持体５４に強誘電体結晶を使用し、この強誘電体結晶の電歪効果によって発生させた弾性表面波を利用するため、前述した図１に示された光ファイバ位置決め装置を用いた具体例と比べて、節と節との距離が非常に小さい定在波振動が実現できた。このため、光ファイバ５５の移動分解能を高めることができ、精度良く光ファイバ５５の位置決めができた。
【００４７】
更に他の具体例として、この図６に示された第２の実施形態の光ファイバ位置決め装置を用いて、複数の光ファイバの整列を行った。５本の光ファイバを支持体５４上に配置し、周波数が８ＭＨｚの交流電圧をくし形電極５２，５２に供給した。このとき支持体５４は、節と節との距離が２５０μｍで定在波振動した。５本の光ファイバは、間隔が２４８μｍ〜２５３μｍの範囲内で整列した。このように非常に高い精度で光ファイバを所望の間隔で整列することができた。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、請求項１乃至５に係る発明によれば、支持体を振動させて、振幅分布が定在波となるようにし、この定在波の節に、光ファイバを位置させるようにするため、優れた精度で光ファイバの位置決めが実現できる。このため、光ファイバを他の光ファイバや光導波路部品に接続する際、所望の位置に光ファイバを静止し固定でき、軸ズレを無くすることができ、これにより接続損失の低減が実現できる。
また、支持体の振動数を調整することによって、定在波の節の位置を制御でき、簡単な操作で容易に光ファイバの位置決めができる。
【００４９】
これに加えて、請求項１乃至３に係る発明によれば、複数の光ファイバを支持体上に、およその間隔で配置し、支持体を振動させて、その定在波の節と節との距離が整列させる間隔となるようにすることによって、複数の光ファイバを所望の間隔で整列させることができる。
整列させる複数の光ファイバの間隔に定在波の節がくるように、振動数や支持体の材質、寸法を調整することによって、どのような間隔であっても、複数の光ファイバを所望の間隔で整列させることができる。更に、支持体の定在波において、節は一定の間隔で分布するため、複数の光ファイバを互いに一定の間隔で整列させることができる。
【００５０】
更に、請求項２乃至５に係る発明によれば、光ファイバの位置決め装置や光スイッチにおける光ファイバの位置決め機構は、光ファイバを支える支持体と、この支持体を振動させる励振部からなり、非常に単純な構造であり、装置の小型化が実現でき、更に装置の低コスト化も可能となる。
【００５１】
特に、支持体の定在波の節に光ファイバを位置させるようにするため、従来の超音波の進行波を用いて光ファイバの位置決めを行う装置のように、静止させる位置に、あらかじめ溝や突起物などを支持体に精度良く形成しておく必要が無い。また光ファイバの位置を正確に測定し、その測定結果をもとに超音波振動の周波数などをフィードバック制御する必要もない。
このため、従来の超音波の進行波を用いた光ファイバの移動機構に比べて、装置の大幅な低コスト化が実現できる。
【００５２】
また、請求項４及び７に係る発明では、強誘電体結晶の電歪効果を利用し、弾性表面波を発生させて支持体を振動させる。弾性表面波は、くし形電極の利用などにより、振動数が高く波長の短い波動を容易に得られるので、節と節との距離を短くすることができ、光ファイバの移動分解能を高めることができる。これにより、更に精度良く光ファイバの位置決めができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光ファイバの位置決め装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】支持体とその定在波の概略模式図である。
【図３】モード次数を順次変化させたときの光ファイバの移動を示す概略模式図である。
【図４】支持体を定在波振動させ、複数の光ファイバを整列させた状態を示す概略模式図である。
【図５】第１の実施形態の光ファイバ位置決め装置の他の一例を示す概略構成図である。
【図６】第２の実施形態の光ファイバの位置決め装置の一例を示す概略斜視図である。
【図７】本実施形態の光スイッチの一例を示す概略構成図である。
【図８】交流電圧の周波数を変化させたときの光ファイバの位置の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
６，１２，３１，３２，３３，３４，４４，５５，６５Ｘ，６５Ｙ，６６Ｘ，６６Ｙ‥‥光ファイバ、５，１０，２０，３０，４２，５４，６７ａ，６７ｂ‥‥支持体、１１，３５‥‥定在波、１１ａ，２１，２２，２３，２４，２５，２６‥‥定在波の節、３，６３ａ，６３ｂ‥‥励振部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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