(57)【要約】【課題】磁歪素片の撓み量の変化を利用して光路の切り替えを行う光スイッチにおいて、磁気ヒステリシスに基づく光損失の発生を防止し、安定な動作を行うことができる光スイッチを提供する【解決手段】本発明の光スイッチは、素片に磁界を印加していない状態で、素片は殆どまたは全く撓んでいない状態となる。このとき、光入射部からの光は、素片に遮られることなく、第１光出射部に向けて照射される。一方、素片に磁界を印加したときには、素片を構成している磁歪薄膜が伸びるまたは縮むことにより、素片を構成する基体との間でずれ応力を生じ、素片が基体側または磁歪薄膜側のいずれかの側に撓む。このとき、光は素片に遮られ、光入射部からの光の光路内に素片上に設けられたミラーが変位し、ミラーは光を反射して第２光出射部に導く。【選択図】        図１
2004325982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スイッチに光を入射する光入射部と；
該光入射部からの光を光スイッチから選択的に出射する第１光出射部及び第２光出射部と；
基体、該基体の一面上に磁歪材料で形成された薄膜及びミラーを備える素片と；
該素片に磁界を印加する磁界印加手段と；を備え、
上記素片に磁界が印加されたときに、上記光入射部からの光が上記ミラーを介して第２光出射部に導かれ、磁界が印加されていないときに、上記光入射部からの光が第１光出射部に導かれることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
上記ミラーの反射面が上記基体の一面に対して略平行であることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
上記基体の一面上の一部にのみ薄膜が形成されており、上記ミラーが上記薄膜が形成されていない基体の一面上の領域に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
磁界が印加されたときに、上記薄膜の磁化が飽和磁化であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項５】
上記磁界印加手段を用いて印加される磁界が、上記薄膜の飽和磁化よりも大きい磁界であることを特徴とする請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
上記光入射部及び光出射部の少なくとも一方がレンズ付き光ファイバであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項７】
上記磁界印加手段が、硬質磁性体を一部に含むコア、該コアに周回して設けられたコイル及び電源で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項８】
上記硬質磁性体が、保磁力の異なる硬質磁性体から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、基体上に磁歪膜を形成した素片を用いた光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、光通信回線を切り替えるために光スイッチが必要である。光スイッチの方式の一つとして、例えば、光路上に反射ミラーを配置し、その角度を変化させることにより光の反射方向を変える方式の光スイッチが知られている。かかる光スイッチにおいて、反射ミラーの角度を変化させる方法としては、例えば、静電方式、圧電方式、磁気力方式などが知られている。
【０００３】
従来の磁気力方式の光スイッチとして、磁石と電磁石との吸引力を利用した光スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光スイッチは、磁性体が取り付けられているミラーが３次元的に運動可能な支持体を介して基板に取り付けられるとともに、ミラー近傍に電磁石を設けて構成されている。かかる光スイッチでは、電磁石を動作させて電磁石から磁界を発生させ、ミラーに取り付けられている磁性体を磁気的な相互作用により電磁石に引き付け、ミラーに入射したレーザを所定の方向にスイッチングさせている。
【０００４】
また、これとは異なる磁気力方式の光スイッチとして、曲げ弾性及び可撓性を有する基体上に磁歪材料からなる膜を形成した素片（磁歪素片）を利用した光スイッチが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この光スイッチでは、入射用の光ファイバからの光を磁歪素片の表面に形成したミラーで反射させている。磁歪素片に磁界を印加していない状態では、光は上記ミラーに対して所定の角度をもって入射し、ミラー面で反射された光は第１の出射用光ファイバに導かれる。これに対し、磁歪素片に磁界を印加した状態では、磁歪素片に撓みが生じる。これにより、光は磁界が印加されていない場合とは異なる入射角で上記ミラー面に入射し、ミラー面で反射された光は第１の出射用光ファイバとは異なる位置に配置された第２の出射用光ファイバに導かれる。このように、印加する磁界の値を切り替えて磁歪素片の撓み量を制御することにより、光のスイッチングを行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６２５２０号公報（第１−５頁）
【非特許文献１】
Ｓ．Ｍｏｏｎ，  Ｓ．Ｈ．Ｌｉｍらによる著，「オプティカル・スイッチ・ドリブン・バイ・ジャイアント・マグネトストリクティブ・シン・フィルムズ  （Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｄｒｉｖｅｎ  ｂｙ  Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ）」  Ｐａｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｄｅｓｉｇｎ，  Ｔｅｓｔ，  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  ａｎｄ  ＭＯＥＭＳ（パリ，フランス）（１９９９年３−４月）（第８５４−８６２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁石と電磁石との吸引力を利用した光スイッチにおいては、ミラーに磁性体を取り付けるとともに、変形可能な支持体を介してミラーを基板に取り付ける必要があるために、部品点数が多くなるとともに構造が複雑になり、製造工程もまた複雑化するという問題があった。
【０００７】
また、磁歪素片を利用した光スイッチにおいては、磁歪素片に磁界を印加した後に印加磁界をゼロとした場合、磁気ヒステリシスの影響による残留磁化が一定時間経過することによって消滅してしまう。磁歪膜が磁気ヒステリシスを有する場合、図８（ａ）に示すように、消磁状態から磁界を印加して磁化を飽和させた後、再び磁界をゼロにしても厳密には元の消磁状態には戻らず、残留磁化状態となる。この状態で磁歪膜に印加する磁界のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと、飽和磁化状態と残留磁化状態とを往復し、短時間の間ではこれらの状態を繰返して再現する。これにより、磁歪膜もこれらの状態の変化に応じて伸縮する。これに対し、残留磁化状態で磁界を印加せずにそのまま数時間放置した場合、磁歪膜は残留磁化状態から消磁状態に徐々に変化し（図８（ａ）中、矢印ＡＲ８）、磁歪膜の磁歪状態も磁界が印加されていないときの元の状態に戻る。この結果、わずかではあるが磁歪素片の撓み量（撓み角度）が変化し、ミラー面で反射した光の光路が微妙にずれて、出射用の光ファイバへ光が入射するときに損失を生じる。
【０００８】
また、消磁状態で磁歪膜の磁化状態が変化する別の原因として、図８（ｂ）に示すように、印加磁界がゼロであっても磁歪膜の撓みが残留する場合があることが挙げられる。例えば、磁歪膜における各磁化の方向が、図８（ｂ）下段左図に示すように、ランダムな方向に向く場合や、図８（ｂ）下段右図に示すように、所定の方向に逆向きに揃う場合がある。、図８（ｂ）下段左図のように、磁化方向がランダムとなる場合には、全体としての磁化がキャンセルされるために磁歪膜は伸縮しない。これに対し、、図８（ｂ）下段右図のように、隣り合う磁化の向き（ベクトル）が互いに逆向きとなる場合には、隣り合う磁化の向きは逆向きであるが一定方向に沿って配列しているため、その方向に磁歪膜の磁歪定数の正負に応じて伸びるまたは縮むことになる。このように、印加磁界をゼロとした場合でも、磁歪膜の磁化の向きが所定方向に沿って向くように磁化が分布していることにより、磁歪膜が伸縮した状態となる。即ち、印加磁界がゼロであっても磁歪素片の撓みが残る場合がある。この磁歪素片の撓みの残留は、上記の通り、反射光の光路に影響を及ぼすことになる。
【０００９】
なお、上記の磁歪膜における磁気ヒステリシスは、磁歪膜の軟磁気特性を向上させると無視できる程度に減少させることができるが、磁歪膜として磁歪定数が大きい組成の磁歪材料を選択した場合には、磁気ヒステリシスが増加する傾向がある。したがって、磁気ヒステリシスが存在する磁歪膜を用いた光スイッチにおいて、光損失を抑制若しくは消失させることが重要となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、磁歪素片の撓み量の変化を利用して光路の切り替えを行う光スイッチにおいて、磁気ヒステリシスに基づく光損失の発生を防止し、安定な動作を行うことができる光スイッチを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様によれば、光スイッチに光を入射する光入射部と；
該光入射部からの光を光スイッチから選択的に出射する第１光出射部及び第２光出射部と；
基体、該基体の一面上に磁歪材料で形成された薄膜及びミラーを備える素片と；
該素片に磁界を印加する磁界印加手段と；を備え、
上記素片に磁界が印加されたときに、上記光入射部からの光が上記ミラーを介して第２光出射部に導かれ、磁界が印加されていないときに、上記光入射部からの光が第１光出射部に導かれることを特徴とする光スイッチが提供される。
【００１２】
本発明の光スイッチでは、素片に磁界を印加していない状態で、素片は殆どまたは全く撓んでいない状態となる。このとき、光入射部からの光は、素片に遮られることなく、第１光出射部に向けて照射される。一方、素片に磁界を印加したときには、素片を構成している磁歪薄膜が伸びるまたは縮むことにより、素片を構成する基体との間でずれ応力を生じ、素片が基体側または磁歪薄膜側のいずれかの側に撓む。このとき、光は素片に遮られ、光入射部からの光の光路内に素片上に設けられたミラーが変位し、ミラーは光を反射して第２光出射部に導く。本発明の光スイッチは、上述のような印加磁界をゼロとしたときに、光入射部からの光がミラーを照射しないため、素片の撓み量にかかわらず、光は第１光出射部に常に導かれる。これにより、１×２チャンネルの光スイッチの切り替えを、光損失を生じることなく行うことができる。
【００１３】
本発明の光スイッチでは、上記ミラーの反射面が上記基体の一面に対して略平行であることが好ましい。また、上記基体の一面上の一部にのみ薄膜が形成されており、上記ミラーが上記薄膜が形成されていない基体の一面上の領域に配置されていることが好ましい。これにより、ミラーが配置されている領域の素片部分は撓まず、よって、ミラーの反射面を水平に保つことができる。
【００１４】
本発明の光スイッチでは、磁界が印加されたときに、上記薄膜の磁化が飽和磁化であることが好ましい。また、上記磁界印加手段を用いて印加される磁界が、上記薄膜の飽和磁界よりも大きい磁界であることが好ましい。これにより、磁界印加時の素片の撓み量は最大且つ一定となる。さらに、上記光入射部及び光出射部の少なくとも一方がレンズ付き光ファイバであることが好ましい。
【００１５】
本発明の光スイッチでは、上記磁界印加手段が、硬質磁性体を一部に含むコア、該コアに周回して設けられたコイル及び電源で構成されていることが好ましい。また、上記硬質磁性体が、保磁力の異なる硬質磁性体で構成されていてもよい。これにより、磁界印加手段を用いてコアに磁界印加した直後に磁界印加を止めた場合においてもコアに引き続き磁界が生じているので、素片の撓み状態もそのまま維持されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態を、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１７】
【実施例１】
本発明における光スイッチの第１の実施の形態について、図１〜５を用いて説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の光スイッチ２００の概略図であり、図１（ａ）は、光スイッチ２００を構成する磁歪素片１０が撓んでおらず、光入射部となるレンズ付き光ファイバ１２から照射された光が、光ファイバ１２に対向する位置に配置された第１の光出射部となるレンズ付き光ファイバ１４に直接入射する様子を示している。一方、図１（ｂ）は、磁歪素片１０が撓んだ状態であり、光ファイバ１２から照射された光が、磁歪素片１０上に形成されたミラー５を介して、光ファイバ１４とは異なる位置に配置された第２の光出射部となるレンズ付き光ファイバ１６に入射する様子を示している。本実施例の光スイッチ２００の動作に関する詳細については、後に説明する。
【００１８】
［磁歪素片の作製方法］
次に、本発明の光スイッチに用いる磁歪素片の作製方法を、図２を用いて説明する。図２に示すように、磁歪素片１０は、基体１、磁歪材料層３及びミラー５で構成されている。基体１は、長さ１０ｍｍ、幅０．８ｍｍ、厚み２０μｍの平板状の石英ガラスである。次に、基体１の一方の表面上に、磁歪材料層３をスパッタリングにより形成した。このとき、磁歪材料層３として、負の磁歪定数を有するサマリウム−鉄合金を、厚さ６μｍとなるように形成した。また、基体１の長手方向の片側端部から１ｍｍの領域１ａに磁歪材料層３が形成されないように、予めその領域をマスキングしてスパッタリングを行った。次いで、基体１の磁歪材料層３を形成した面とは反対側の面上で且つ領域１ａの裏側の領域１ｂのみにミラー５が形成されるようにマスキングしてスパッタリングを行った。このとき、ミラー５として金を、厚さ１００ｎｍとなるように形成した。また、ミラー５は、表面形状が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの方形となり、ミラー５の表面が基体１の表面と略平行であった。なお、本実施例では、基体１として石英ガラスを用いたが、シリコン、金属箔等を用いてもよい。
【００１９】
［光スイッチの製造方法］
次に、こうして得られた磁歪素片１０を用いて製造した光スイッチについて、図１及び３を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、光スイッチ２００は、主に、磁気コア１００、コイル１３、磁歪素片１０、入射用のレンズ付き光ファイバ１２、出射用のレンズ付き光ファイバ１４，１６及び電源（不図示）で構成される。磁気コア１００は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、幅（図中、Ｙ方向の長さ）ｄ１＝１５ｍｍ、長さ（図中、Ｘ方向の長さ）ｄ２＝１０ｍｍ及び高さ（図中、Ｚ方向長さ）ｄ３＝１０ｍｍの四角柱状であり、磁気コア１００の内部にはＸ方向に貫通する貫通孔１０１が形成されている。貫通孔１０１により、磁気コア１００は、図３（ｂ）に示すように、Ｚ方向に上面部１００ａと底面部１００ｂに分けられる。さらに、磁気コア１００の上面部１００ａには、Ｙ方向の中央部に、Ｘ方向に延在するギャップ１８が形成され、ギャップ１８は上面部１００ａを右上面部１００ａｒと左上面部１００ａｌに分割している。ギャップ１８は貫通孔１０１と連通している。貫通孔１０１の幅及びギャップ１８の幅（ギャップ幅）は、それぞれ、１０ｍｍ及び１．２ｍｍである。また、磁気コア１００は、フェライトからなる軟質磁性体で構成されている。なお、磁気コア１００の軟質磁性体は０．２［Ｏｅ］の保磁力を有する。磁気コア１００は、フェライトからなる軟質磁性体を、所望の形状となるように加圧成形して作製した。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、磁気コア１００の底面部（１００ｂ）には、直径０．３ｍｍのエナメル線からなるコイル１３が、Ｘ方向及びＺ方向に２００回程度周回して設けられている。不図示の電源はコイル１３の両端に接続され、コイル１３に電力を供給する。磁歪素片１０は、ギャップ（１８）内で、Ｘ方向に延在し且つ磁歪素片１０の表面が磁気コア１００の上面部（１００ａ）の表面と平行になるように配置されている。ここで、図１（ａ）に示すように、磁歪素片１０のミラー５が形成されていない側の一端を固定端として、ギャップ（１８）の端部に挟持された支持片１５に接着剤等で固着し、磁歪素片１０の他端を支持せずに自由端とした。なお、磁歪素片１０は、磁歪素片１０の磁歪材料層がコイル１３側を向くように、ギャップ内に配置される。
【００２１】
次に、入射用のレンズ付き光ファイバ１２及び出射用のレンズ付き光ファイバ１４，１６の配置について、図４を用いて説明する。入射用のレンズ付き光ファイバ１２及び出射用のレンズ付き光ファイバ１４，１６は、それぞれ先端部に集光レンズが設置された光ファイバであり、波長１．５μｍのシングルモード対応の光ファイバを用いた。図４（ａ）に示すように、入射用のレンズ付き光ファイバ１２から照射された光が直接入射されるように、光ファイバ１２に対向する位置に（光ファイバ１２の光軸上に）、出射用のレンズ付き光ファイバ１４が配置される。これに対し、出射用のレンズ付き光ファイバ１６は、図４（ｂ）に示すように、磁歪素片１０の撓み量が後述するように飽和状態となったときに、入射用光ファイバ１２から照射されて磁歪素片１０上に形成されたミラー５の表面で反射された光が入射される位置に配置される。
【００２２】
［光スイッチの駆動方法］
次に、光スイッチ２００の駆動方法について、図１を用いて説明する。図１（ｂ）に示すように、不図示の電源によってコイル１３に電力を供給することにより、磁気コア１００に磁界を発生させる。このとき、磁気コア１００のギャップに、磁歪素片１０の幅方向（Ｙ方向）に磁界が発生する。これにより、ギャップ内に配置された磁歪素片１０のサマリウム−鉄合金からなる磁歪材料層が、発生した磁界の方向に縮み、その結果、発生した磁界と直交する方向である素片の長手方向（Ｘ方向）に伸長する。磁歪材料層が伸長することにより、磁歪素片１０の磁歪材料層と基体との間でずれ応力が生じ、磁歪素片１０は支持片１５で固定された固定端を支点として、矢印ＡＲ１で示すように、コイル１３側とは反対側、即ち、上方に向かって撓む。これにより、光スイッチの切り替えに必要な変位量を得る。
【００２３】
ここで、磁歪素片１０の撓み量について、図５を用いて説明する。図５は、コイルに流した電流と磁歪素片１０上に設けたミラーの表面の角度変位との関係を示したグラフである。ミラー表面の角度変位は、電流値９０ｍＡで飽和しており、９０ｍＡ以上電流を流した場合でも角度変位は一定である。この磁歪素片１０において、１２０ｍＡの電流のＯＮ／ＯＦＦを繰り返した後に電流をゼロにした場合、ミラー表面の角度が徐々に変化し、数時間経過後に０．１°程度変化することが分かった。これは、上述の通り、磁歪素片の磁歪材料層が残留磁化状態から消磁磁化状態へと徐々に変化することに起因する。これに対し、１２０ｍＡの電流印加状態では、長時間経過した後でもミラー表面の角度変位は認められなかった。
【００２４】
次に、本実施例における光スイッチ切り替えの具体的な方法について、図１及び４を用いて説明する。図１（ａ）及び図４（ａ）に示すように、光スイッチ２００は、コイル１３に電流を流さない状態、即ち、磁気コア１００に磁界が印加されていない状態では、磁歪素片１０は撓まず、入射用の光ファイバ１２から照射された光は、直接出射用の光ファイバ１４に入射する。これに対し、コイル１３に１２０ｍＡの電流を流して、磁気コア１００のギャップ部に磁界Ｈ１＝４５０［Ｏｅ］を発生させることにより、図１（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、磁歪素片１０は矢印ＡＲ１の方向に撓む。上述の通り、磁歪素片１０の撓み量は飽和状態となっている。また、磁歪素片１０が撓むことにより、入射用の光ファイバから照射された光は磁歪素片１０上のミラー５表面に入射し、ミラー５で反射された後に、光ファイバ１４とは異なる位置で且つ反射光を入射することができる位置に設置されている光ファイバ１６に入射する。このように、コイル１３への電力供給をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光路の切り替えが可能となる。これにより、光スイッチングが実現される。
【００２５】
本実施例の光スイッチでは、磁歪素片を撓まない元の状態に戻したときに、入射用の光ファイバから照射された光の光路を遮ることがないよう、十分な間隔を開けて磁歪素片が配置されている。これにより、上述のように印加磁界をゼロとした後に残留磁界の影響や磁化状態がランダムに変化することによって磁歪素片の撓み状態が微妙に変化した場合であっても、入射用光ファイバから照射された光に影響を与えない。したがって、出射用光ファイバに入射する光の損失は生じない。また、飽和磁化するような磁界を印加した状態では、磁歪素片の撓み変化は一定となり、磁歪素片のミラー表面で反射した光は常に所定の方向に反射される。よって、この場合において光の損失を生じることはない。
【００２６】
さらに、本実施例における磁歪素片１０のミラー５は、図２に示すように、基体１の磁歪材料層３が形成されていない領域１ａの裏側の領域１ｂに形成されているので、磁歪素片１０が撓んだ状態でも領域１ｂにおける基体表面の平坦性は保たれる。即ち、ミラー５の反射面の平坦性も保たれることになる。これにより、ミラー５の反射面が凸面鏡として機能することを防止し、反射光の光束の広がりや反射光の断面形状変化を抑制することができる。よって、これらに起因する光損失の発生を抑制することもできる。
【００２７】
【実施例２】
本発明の第２の実施の形態について、図６及び７を用いて説明する。図６に本実施例における光スイッチ６００を、図７に光スイッチ６００に用いる磁気コア５００を、それぞれ示す。本実施例では、磁気コアの底面部のＹ方向中央で磁気コアを分割するように、即ち、ギャップに対向する位置に配置されるように、保磁力が異なる２種類の硬質磁性体材料（フェライト）からなる硬質磁性体部を形成した以外は、実施例１と同様に構成した。磁気コアの硬質磁性体部は、図７（ａ）に示すように、第１硬質磁性体部５５及び第２硬質磁性体部５７で構成されており、第１硬質磁性体部５５が第２硬質磁性体部５７上に重なるように、即ち、磁気コア５００のギャップ５８側に第１硬質磁性体部５５が配置されている。第１硬質磁性体部５５及び第２硬質磁性体部５７の厚さ（高さ）はそれぞれ２．５ｍｍとした。第１硬質磁性体部５５の保磁力は８０［Ｏｅ］を有し、第２硬質磁性体部５７の保磁力は２５００［Ｏｅ］を有する。なお、磁気コア５００は、以下のように製造した。軟質磁性体部５１、第１硬質磁性体部５５及び第２硬質磁性体部５７を、予め所望形状にそれぞれ加圧成形した。次いで、第１硬質磁性体部５５と第２硬質磁性体部５７とを接着剤で固着し、固着した第１硬質磁性体部５５及び第２硬質磁性体部５７を軟質磁性体部５１に接着剤で固着した。
【００２８】
次に、磁気コア５００の磁気特性について、図７（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。コイルに１５０ｍＡの電流を流して、第１硬質磁性体部５５の保磁力と第２硬質磁性体部５７の保磁力との間の磁界である外部磁界Ｈ１’＝９０［Ｏｅ］を発生させる。外部磁界Ｈ１’は、第１硬質磁性体部５５の保磁力を上回っているので、第１硬質磁性体部５５は外部磁界Ｈ１’に揃う方向に磁化する。なお、第２硬質磁性体部５７は、予め外部磁界Ｈ１’の方向に磁化しているものとする。ここで、外部磁界Ｈ１’を消失させても、図７（ｃ）に示すように、第１及び第２硬質磁性体部５５，５７は、磁気ヒステリシスを有するので、残留磁化ＡＲ５５ａ，ＡＲ５７が残る（図７（ｂ）に示した第１硬質磁性体部のヒステリシスカーブにおける残留磁界Ｍｓ’参照）。これらの残留磁化の合成磁化ＡＲ７ａは、磁気コア５００のギャップ５８に磁界を発生させている状態を維持する。
【００２９】
一方、上記と逆向きに１５０ｍＡの電流を流し、磁界Ｈ２’＝−９０［Ｏｅ］（即ち、Ｈ２’＝−Ｈ１’）を印加する。磁界Ｈ２’は第１硬質磁性体部５５の保磁力よりも大きいため、第１硬質磁性体部５５の磁化は、図７（ｄ）に示すように反転する。これに対し、第２硬質磁性体部５７の保磁力は外部磁界Ｈ２’よりも大きいため、第２硬質磁性体部５７の磁化の向きは、図７（ｄ）に示すように変化しない。ここで、外部磁界Ｈ２’を消失させると、第１及び第２硬質磁性体部５５，５７にそれぞれ残留磁化ＡＲ５５ｂ，５７が残る。第１及び第２硬質磁性体部５５，５７においては、残留磁化ＡＲ５５ｂ，ＡＲ５７の大きさが予めほぼ等しくなるように調整されているとすれば、それらは互いに逆向きであるので、硬質磁性体全体の磁化はほぼ０となる。これにより、硬質磁性体により磁気コア５００に生じる磁界は消失する。
【００３０】
この磁気コア５００を用いて、実施例１と同様にして、図６に示すような光スイッチ６００を作製することができる。本実施例における光スイッチ６００では、コイル５３に所定時間（例えば、１０ｍｓの間）電流を流した後に、コイル５３への電力供給を停止した場合でも、磁気コア５００のギャップ（５８）に引き続き磁界が発生した状態が維持される。これにより、図６に示すように、磁気コア５００のギャップ（５８）に配置されている磁歪素片５０の撓み状態も維持される。これに対し、コイル５３に上記と逆向きの電流を所定時間（例えば、１０ｍｓの間）流すことにより、磁気コア５００に生じていた磁界は消失する。これにより、磁歪素片５０は撓まない状態に戻る。このように、本実施例における光スイッチでは、磁歪素片５０の撓み状態を切り替えるときにのみ、即ち、光のスイッチングを行うときのみ電力供給を行えばよく、電力供給を停止した後も磁歪素片の撓み状態はそれぞれの状態で維持され、自己保持している状態といえる。また、本実施例の光スイッチは、大きさの等しい外部磁界の極性（±Ｈ１’）を切り替えるだけで、光スイッチの状態切り替えを行うことができる。
【００３１】
本実施例では、第１硬質磁性体部と第２硬質磁性体部とを、接着剤を用いて固着したが、第２硬質磁性体部上に第１硬質磁性体部を、接着剤を用いずに密着させ、その側面に軟質磁性体５１を接着剤で固着してもよい。また、本実施例では、保磁力が異なる２種類の硬質磁性材料を同じ厚さで成形したが、保磁力が高い硬質磁性体部の厚さが保磁力の低い硬質磁性体部の厚さに比べて小さくなくなるように、第１及び第２硬質磁性体部を成形してもよい。これにより、硬質磁性体部の磁化を相殺するための印加磁界を小さくすることができる。さらに、硬質磁性体部を１種類の硬質磁性体で構成し、磁気コアの軟質磁性体の磁化を硬質磁性体の磁化で相殺して、磁気コアのギャップに生じる磁界をゼロにするような磁界を印加することにより、本実施例と同様な効果を得ることができる。
【００３２】
上記実施例では、磁歪材料層を負の磁歪定数を有するサマリウム−鉄非晶質合金を用いて形成したが、エルビウム−鉄合金、ツリウム−鉄合金、サマリウム−鉄−コバルト合金、サマリウム−エルビウム−鉄合金、サマリウム−ツリウム−鉄合金等を用いて形成してもよい。また、正の磁歪定数を有するテルビウム−鉄合金、ホロミウム−鉄合金、テルビウム−ニッケル合金、テルビウム−コバルト合金、テルビウム−鉄系合金（例えば、Ｔｂ−Ｃｏ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｎｉ−Ｆｅ）、テルビウム−ニッケル系合金（例えば、Ｔｂ−Ｃｏ−Ｎｉ）、ジスプロシウム−鉄合金、ガドリニウム−鉄合金、テルビウム−ジスプロシウム−鉄合金等を用いて磁歪材料層を形成することもできる。磁歪材料層に正の磁歪定数を有する磁歪材料を用いる場合、磁歪素片の撓み方向を一定とするために、磁歪材料層が磁気コアの外側、即ち、ミラー形成面側に配置されるように基体上に形成される。
【００３３】
上記実施例では、磁気コアに用いる軟質磁性体部及び硬質磁性体部を、保磁力の異なるフェライトを用いて作製したが、鉄−ボロン−シリコン非晶質合金、サマリウム−コバルト系硬質磁性体等を用いて作製してもよい。また、上記実施例では、光ファイバ５４に光ファイバ５２から直接光が入射する場合を示したが、光ファイバ５４の位置を変更して光スイッチをコンパクトにするために、適宜反射部材を介在させて光ファイバ５４に光を入射させてもよい。光ファイバ５６についても同様にして位置を変更し、適宜反射部材を介在させて、光ファイバ５６に光を入射させてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の光スイッチは、印加磁界をゼロにしたときの素片の撓み量の微小な差に関係なく、光入射部から照射された光を第１または第２光出射部に正確に導くことができるので、光損失を生じることなく、１×２チャンネルの光スイッチの切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における光スイッチの概略構成図である。
【図２】実施例１における磁歪素片の概略構成図である。
【図３】実施例１における光スイッチに用いる磁気コアの概略図である。
【図４】実施例１における光スイッチに切り替えの様子を説明するための図である。
【図５】実施例１の光スイッチの磁歪素片に形成したミラー表面の角度変位とコイルに流した電流との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の実施例２における光スイッチの概略構成図である。
【図７】実施例２の光スイッチにおける自己保持機能を説明するための図である。
【図８】従来の磁歪素片を利用した光スイッチにおける課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１  基体
３  磁歪材料層
５，５’  ミラー
１０，５０  磁歪素片
１２，５２  入射用レンズ付き光ファイバ
１４，１６，５４，５６  出射用レンズ付き光ファイバ
１３，５３  コイル
１５，５５  支持体
１８，５８  ギャップ
５１  軟質磁性体部
５５  第１硬質磁性体部
５７  第２硬質磁性体部
１００，５００  磁気コア
２００，６００  光スイッチ
【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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