(57)【要約】【課題】従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、さらに低価格であり、波長選択も可能な光スイッチを提供すること。【解決手段】中間部と２つの側片部を有するコ字形の形状であり、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子２と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系１と、前記接極子２に固定された光路変換手段であるミラー３と、前記光路変換手段に光を入射するための入射側光ファイバ４と、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される出射側光ファイバ５および６とを備えた光スイッチとする。【選択図】　図１
2004145229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された少なくとも１つの光路変換手段とを備えたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記光路変換手段に光を入射させる入射側光ファイバと、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される出射側光ファイバとを備え、前記入射側光ファイバと前記出射側光ファイバの少なくとも一方は複数個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】
前記光路変換手段に光を導くための入射側光学系と、前記光路変換手段により光路変換された光を導くための出射側光学系とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記光路変換手段は前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項８】
中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定され、光ビームを遮断する光遮断手段とを備えたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項９】
前記光遮断手段の付近に光を入射するための少なくとも１つの入射側光ファイバと、該入射側光ファイバから入射された光が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備えたことを特徴とする請求項８に記載の光スイッチ。
【請求項１０】
前記光遮断手段に光を導くための入射側光学系と、前記入射側光ファイバから入射された光を出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の光スイッチ。
【請求項１１】
前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動であることを特徴とする請求項８、９または１０に記載の光スイッチ。
【請求項１２】
前記光遮断手段は前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けられていることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項１３】
中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定され、特定の波長範囲の光のみを反射する波長フィル夕とを備えたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項１４】
前記波長フィル夕に光を入射するための少なくとも１つの入射側光ファイバと、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光の少なくとも一方が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備えたことを特徴とする請求項１３に記載の光スイッチ。
【請求項１５】
前記入射側光ファイバから入射された光を前記波長フィル夕に導くための入射側光学系と、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えたことを特徴とする前記請求項１３または１４に記載の光スイッチ。
【請求項１６】
前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動であることを特徴とする請求項１３、１４または１５に記載の光スイッチ。
【請求項１７】
前記波長フィル夕が前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光を反射するように設置されていることを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項１８】
前記入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方が複数個であることを特徴とする請求項１４〜１７に記載の光スイッチ。
【請求項１９】
前記永久磁石は、一方の磁極となる一端がコ字形磁心の前記中間部の中央付近に位置して、他方の磁極となる一端が前記接極子の揺動運動の支点の付近になるように配置されたことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項２０】
前記永久磁石は、両端が同極の磁極となり、中央部が他の磁極となる複合的な永久磁石であり、前記コ字形磁心の両端の側片部間に嵌挿されたことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項２１】
前記永久磁石のＮ極またはＳ極のいずれかが、前記接極子に接触して固定され、前記接極子とともに揺動することを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項２２】
前記コ字形磁心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを有し、前記固定側絶縁体基台との一体成形により前記コ字形磁心および永久磁石が固定され、かつ前記コ字形磁心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して固定されたことを特徴とする請求項１９または２０に記載の光スイッチ。
【請求項２３】
前記接極子における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子における揺動運動に連動する可動ばね部とを備えたことを特徴とする請求項１９から２２のいずれかに記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等に用いる光部品に関し、特に光路の切り替え、光路の遮断または特定の波長の光に対してのみ光路の切り替えを行うのに好適な光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光スイッチには、石英光導波路やニオブ酸リチウム結晶光導波路を使った導波路形光スイッチや光ファイバ、プリズムなどを機械的に移動させるメカニカル方式の光スイッチがある。
【０００３】
導波路形光スイッチは、光導波路上に設置した薄膜ヒーターに電流を流したり、電気光学効果を利用して電極に電圧を加えることによって光導波路の一部の屈折率を変化させることによってスイッチングを行う。
【０００４】
また、光導波路に位相変調素子と全反射機能を有する素子を設けた光スイッチの例が、次の特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２９７４２０号公報
【０００６】
このような導波路形光スイッチは、可動部がなく信頼性が高いことが利点であるが、一般的に高価であり損失が大きいという欠点があるため、現在、実際に使用されているものはメカニカル方式の光スイッチの方が圧倒的に多い。
【０００７】
メカニカル光スイッチは、導波路形光スイッチに比べると低価格であり損失が小さいが、可動部があるため信頼性が低いという問題がある。
【０００８】
また、最近は光通信ネットワークが都市内の様々な領域に張り巡らされ、その信号経路の制御を柔軟に行う機能を実現させるために光スイッチが必要となっており、さらに低価格で信頼性の高い光スイッチが要求されている。その中でも特に複数の波長を利用した波長多重通信システムの普及に伴って、特定の波長の光信号のみを切り替える波長選択型の光スイッチの需要が大きくなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の状況にあって、本発明の課題は従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、低価格であり、さらに波長選択も可能な光スイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成の光スイッチは、中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された少なくとも１つの光路変換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成において、さらに前記光路変換手段に光を入射させる入射側光ファイバと、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される出射側光ファイバとを備え、前記入射側光ファイバと前記出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【００１２】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記光路変換手段に導くための入射側光学系と、前記光路変換手段により光路変換された光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【００１３】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【００１４】
また、前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることができる。
【００１５】
また、前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることができる。
【００１６】
また、前記入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【００１７】
そして、前記光路変換手段は、前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けることができる。
【００１８】
本発明の第２の構成の光スイッチは、中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された光遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成において、さらに前記光遮断手段の付近に光を入射するための少なくとも１つの入射側光ファイバと、該入射側光ファイバから入射された光が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備えることができる。
【００２０】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記光遮断手段に導くための入射側光学系と、前記入射側光ファイバから入射された光を出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【００２１】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【００２２】
また、入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【００２３】
そして、前記光遮断手段は前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けることができる。
【００２４】
本発明の第３の構成は、中間部と２つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された特定の波長範囲の光のみを反射する波長フィル夕とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この構成において、前記波長フィル夕に光を入射するための少なくとも１つの入射側光ファイバと、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光の少なくとも一方が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備えることができる。
【００２６】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記波長フィル夕に導くための入射側光学系と、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【００２７】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【００２８】
また、前記波長フィル夕が前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光を反射するように設置することができる。
【００２９】
そして、入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【００３０】
前記第１、第２または第３の構成の光スイッチおいて、前記永久磁石を、一方の磁極となる一端がコ字形磁心の前記中間部の中央付近に位置して、他方の磁極となる一端が前記接極子の揺動運動の支点の付近になるように配置することができる。
【００３１】
また、前記永久磁石は、両端が同極の磁極となり、中央部が他の磁極となる複合的な永久磁石であり、前記コ字形磁心の両端の側片部間に嵌挿することができる。
【００３２】
そして、前記永久磁石のＮ極またはＳ極のいずれかが、前記接極子に接触して固定され、前記接極子とともに揺動することができる。
【００３３】
また、前記コ字形磁心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを有し、前記固定側絶縁体基台との一体成形により前記コ字形磁心および永久磁石が固定され、かつ前記コ字形磁心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して固定された構造とすることができる。
【００３４】
そして、前記接極子における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子における揺動運動に連動する可動ばね部とを備えた構造とすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
【００３６】
（実施の形態１）図１は、本発明による光スイッチの実施の形態１を示す斜視図であり、図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれの光路に切り替えられた状態を示す。
【００３７】
図１において、１は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子２、および電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０が設けられている。
【００３８】
また、接極子２の一方の端部の上面には、薄いガラス板または結晶板上に反射膜をコーティングして形成されたミラー３が設置されており、その上面方向には入射側光ファイバ４、出射側光ファイバ５および６が設置され、入射側光ファイバ４からの出射光をミラー３に導くためのレンズ７、およびミラー３により反射された光を出射側光ファイバ５または６に導くためのレンズ８または９がそれぞれ設置されている。
【００３９】
なお、電磁駆動系１、並びに光ファイバ４、５、６、およびレンズ７、８、９は、図１では省略されている１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【００４０】
図２は、上記図１の光スイッチに使用する電磁駆動系の構成例１の原理動作を示す図である。
【００４１】
図２において、コイル１９が巻回されたコ字形鉄心２１の内側中央部に永久磁石２２が配置され、両端の側片部２１ａ、２１ｂのそれぞれに揺動運動を行う接極子２の両端部がそれぞれ対向するように配置され、また、永久磁石２２の一端が前記接極子の揺動運動の支点となるように配置されている。なお、本構成例１においては、コイル１９は中間部２１ｃに巻回されているが、側片部２１ａ，２１ｂに巻き回しても、コイル電流によって生成される磁束分布には変化がない。
【００４２】
コイル１９の無励磁状態を示す図２（ａ）では、永久磁石２２より生じる磁束φ１　によって接極子２が一方の側片部２１ｂ側に吸引されている。
【００４３】
また、コイル励磁状態を示す図２（ｂ）においては、励磁によりコ字形鉄心２１に生じる磁束φ０　が磁束φ１　を打ち消し、かつ接極子２の他側片部２１ａにおける磁束φ２　に加算されるため、接極子２は支点Ａを中心に揺動して他方（時計回り方向）に反転する。この状態では、コイル１９の励磁を断っても図２（ｃ）に示すように、磁束φ２　によって接極子２は側片部２１ａ側に吸引状態となる。
【００４４】
さらに、この状態を反転して図２（ａ）の状態に戻すには、コイルの電流方向を逆にすればよい。なお、本電磁駆動系については、次の特許文献２に詳細な原理、構造が記載されている。
【００４５】
【特許文献２】
特開昭６３−３０１４４１号公報
【００４６】
次に、図１により本実施の形態１の光スイッチの動作を説明する。図１（ａ）は、接極子２上のミラー３が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸引された状態を示し、図１（ｂ）は、ミラー３が設置された側がコ字形鉄心に吸引された状態を示す。
【００４７】
図１（ａ）において、入射側光ファイバ４からの光１１はレンズ７によってコリメートされ、ミラー３に入射する。ミラー３により上方向に反射された光１２はレンズ８によって収束され出射側光ファイバ５に結合する。
【００４８】
次に、電極端子１０からコイルに電流が印加され、接極子２が反対方向に倒れた図１（ｂ）の状態では、入射側光ファイバ４からの光１１はミラー３により図１（ａ）の場合の反対方向に反射され、光１３となり、レンズ９を通過して収束され出射側光ファイバ６に結合する。
【００４９】
さらに元の、図１（ａ）の状態に戻すには電極端子１０に逆方向の電流を印加すればよい。以上のように電極端子１０への電流の印加により出力ポートを切り替えることができる。
【００５０】
ところで、ミラー３によって反射された光１２の方向は、接極子２の揺動方向に平行な面内にあるように、入射側光ファイバ４および出射側光ファイバ５を配置すると、作製時の調整が容易であるが、必ずしも平行な面内になくてもよい。
【００５１】
本実施の形態１において用いた、図２の構造の電磁駆動系は、以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に数年以上に渡り実用されており高い信頼性が確立されている。また、安価な製造方法も確立されている。さらに、使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものであり、本実施の形態１の光スイッチは安価に製造することができる。
【００５２】
図３は、本発明の光スイッチに使用することができる電磁駆動系の構成例２の原理動作を示す図である。
【００５３】
図３において、コイル２９が巻回されたコ字形鉄心３１の両端の側片部間に中央がＮ極、両端がＳ極となっている複合的な永久磁石３２が嵌挿され、両端の側片部３１ａ、３１ｂのそれぞれに揺動運動を行う接極子３０の両端部がそれぞれ対向するように配置されている。また、前記接極子３０の中央には揺動運動の支点となる突起が設けられ、それが永久磁石３２の中央に接するように配置されている。
【００５４】
コイル２９の無励磁状態の１つを示す図３（ａ）では、永久磁石３２より生じる磁束φ１　によって接極子３０が一方の側片部３１ｂ側に吸引されている。
【００５５】
コイル励磁状態を示す図３（ｂ）においては、励磁によりコ字形鉄心３１に生じる磁束φ０　が磁束φ１　を打ち消し、かつ接極子３０の他側片部３１ａにおける磁束φ２　に加算されるため、接極子３０は支点Ａを中心に揺動して他方（時計回り方向）に反転する。この状態では、コイル２９の励磁を断っても、図３（ｃ）に示すように、磁束φ２によって接極子３０は側片部３１ａ側に吸引された状態となる。
【００５６】
さらに、この状態を反転して図３（ａ）の状態に戻すにはコイルの電流方向を逆にすればよい。本電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。なお、本電磁駆動系については、次の特許文献３に詳細な原理、構造が記載されている。
【００５７】
【特許文献３】
特開２０００−３１１５６８号公報
【００５８】
ここで、図２、図３の電磁駆動系の構造としてコ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形で形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体成形により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【００５９】
また、電磁継電器で用いられているように、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力が与えられ、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。
【００６０】
また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることによる揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【００６１】
図４は、本発明に使用できる電磁駆動系の構成例３の原理動作を示す図である。
【００６２】
図４において、コイル３９が巻回されたコ字形鉄心４１の両方の側片部４１ａ、４１ｂのそれぞれに両端が対向するように揺動運動を行う接極子４０が配置され、その内側中央部に、接極子４０側がＮ極、反対側がＳ極となる永久磁石４２が設置されており、この永久磁石４２の中央部が前記接極子の揺動運動の支点となるように配置されている。また、前記永久磁石４２の下部中央には揺動運動の支点となる非磁性体の突起部４３が設けられている。
【００６３】
コイル３９の無励磁状態を示す図４（ａ）では、永久磁石４２より生じる磁束φ１によって接極子４０が一方の側片部４１ｂ側に吸引されている。
【００６４】
また、コイル励磁状態を示す図４（ｂ）においては、励磁によりコ字形鉄心４１に生じる磁束φ０　が磁束φ１を打ち消し、かつ接極子４０の他側片部４１ａにおける磁束φ２に加算されるため、接極子４０は支点Ａを中心に揺動して他方（時計回り方向）に反転する。この状態では、コイル３９の励磁を断っても、図４（ｃ）に示すように、磁束φ２によって接極子４０は側片部４１ａ側に吸引された状態となる。
【００６５】
さらに、この状態を反転して図４（ａ）の状態に戻すにはコイルの電流方向を逆にすればよい。本電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。
【００６６】
また、電磁継電器で用いられているように、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力が与えられ、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。
【００６７】
また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【００６８】
（実施の形態２）図５は、本発明による光スイッチの実施の形態２を示す斜視図であり、図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれの光路に切り替えられた状態を示す。
【００６９】
図５において、５１は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子５２、および電磁駆動系５１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子４４が設置されている。また、接極子５２の一方の端部の上面にはガラス板または結晶板上に反射膜をコーティングして形成されたミラー５３が設置され、このミラー５３の反射面は前記接極子５２の揺動方向とほぼ平行になっている。
【００７０】
さらに、ミラー５３の反射面に対して、入射側光ファイバ５４および出射側光ファイバ５６、並びにそれらの光ファイバとミラー５３の光反射点を中心にして点対称な方向に出射側光ファイバ５７および入射側光ファイバ５５がそれぞれ設置されている。
【００７１】
入射側光ファイバ５４または５５からの出射光をそれぞれミラー５３に導くためのレンズ５８、５９、およびミラー５３により反射された光を出射側光ファイバ５６または５７に導くためのレンズ６０、６１がそれぞれ設置されている。
【００７２】
なお、電磁駆動系５１並びに光ファイバ５４、５５、５６、５７およびレンズ５８、５９、６０、６１は、図５では省略されている１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【００７３】
また、本実施の形態２においては、ミラー５３の反射面は接極子５２の揺動方向とほぼ平行に設置されており、光の反射方向は、接極子５２の揺動方向とほぼ垂直になっているが、ミラー５３の反射面を接極子５２の揺動方向と平行な方位から傾けて設置することもできる。
【００７４】
本実施の形態２に使用する電磁駆動系５１は、既述の、図２、図３、図４の何れかの構成の電磁駆動系であり、その動作については、実施の形態１で説明したのと同様である。
【００７５】
次に、図５に基づいて、本実施の形態２の光スイッチの動作を説明する。図５（ａ）は、接極子５２におけるミラー５３が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸引された状態を示し、図５（ｂ）は、ミラー３が設置された側がコ字形鉄心に吸引された状態を示す。
【００７６】
図５（ａ）において、入射側光ファイバ５４からの光４５はレンズ５８によってコリメートされ、ミラー５３の裏側よりミラー反射面に入射する。ミラー５３により反射された光４６は、レンズ６０によって収束され、出射側光ファイバ５６に結合する。
【００７７】
一方、入射側光ファイバ５５からの光４７はレンズ５９によってコリメートされ、ミラー５３の表側よりミラー反射面に入射する。ミラー５３により反射された光４８はレンズ６１によって収束され、出射側光ファイバ５７に結合する。
【００７８】
次に、電極端子４４からコイルに電流が印加され、接極子５２が反対方向に倒れた図５（ｂ）の状態では、ミラー５３が下側に移動し、入射側光ファイバ５４、５５から出射した光４５、４７はそれぞれミラー５３の上方を通過し、それぞれミラー５３に対して反対側に設置された出射側光ファイバ５７、５６に、それぞれレンズ６１、６０を介して結合する。
【００７９】
さらに、元の、図５（ａ）の状態に戻すには電極端子４４に逆方向の電流を印加すればよい。
【００８０】
以上のように電極端子４４への電流の印加により出力ポートを切り替えることができた。ここで、ミラー５３の形状、位置および光ビーム径は接極子５２の端部の移動距離（通常０．３〜０．６ｍｍ）を考慮し、図５（ａ）の状態では光のほとんどのエネルギーが反射され、図５（ｂ）の状態では光のほとんどのエネルギーが通過するように設定されている。
【００８１】
また、ミラー５３の基板の厚さは、両方の光路切り替え状態で光の損失が増加しないように０．１〜１ｍｍ程度の十分に薄い厚さに設定されている。
【００８２】
なお、本実施の形態２では接極子の片方の端部にだけ１つのミラーを設置し、２×２ポートの切り替えを行う光スイッチを実現したが、接極子のもう一方の端部にもミラーを設置し、そのミラーに対しても同様に入射側、出射側光ファイバ各２本を配置すれば２チャンネルの２×２ポートの切り替え光スイッチが実現できる。
【００８３】
また、１つのミラーに対して多方向の入射・反射方向の組、例えば図５において入射側および出射側光ファイバが配置されている面に対して垂直な面内に、別の入射側および反射側光ファイバの組を設置することによって、さらに多チャンネルの光スイッチを構成することができる。
【００８４】
本実施の形態２において使用した電磁駆動系は、既に説明したように、高い信頼性を有する電磁継電器の駆動系を用いており、また使用する光部品も低コストあるので安価で高い信頼性の光スイッチを実現できる。
【００８５】
また、図５において、ミラー５３を金属などの光を遮断する板に変えることにより光遮断型の光スイッチが実現できる。
【００８６】
さらに、図１、図５の例では光ファイバからの射出光をコリメートし、またコリメートした光を光ファイバに結合するためにレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したＴＥＣファイバを用いることによりレンズは不要となる。また、あらかじめ、コリメート光が生成されていれば、光ファイバは不要である。
【００８７】
ところで、本実施の形態２においても、図２または図３に示した電磁駆動系について、コ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形で形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体成形により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【００８８】
さらに、図２、図３または図４に示した電磁駆動系について、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより、揺動運動に対して付加的な力を与え、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより、揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【００８９】
（実施の形態３）図６は、本発明による光スイッチの実施の形態３を示す斜視図であり、図６（ａ）は特定の波長の光に対してのみ光路を切り換えた状態を示し、図６（ｂ）は光路を切り換える前の状態を示す。
【００９０】
図６において、５１は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子５２、および前記電磁駆動系に含まれるコイルに電流を流すための電極端子４４が設置されている。また、接極子５２の一方の端部の上面にはガラス板または結晶板上に誘電体多層膜をコーティングして形成された波長フィル夕６３が設置され、この波長フィルタ６３の反射面は接極子５２の揺動方向とほぼ平行になっている。
【００９１】
ここで、波長フィル夕６３は、入射光のうちλｉ（　ｉ＝１，２，…　）の波長成分のみを反射し、他の波長成分は透過するように作製されている。例えば、入射光が波長１５１０ｎｍ、１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍの５つの波長の信号光が多重された光であり、λｉ　は１５５０ｎｍとした場合、波長フィル夕６３を１５５０ｎｍの光は反射し、その他の４つの波長の信号光は波長フィル夕６３を透過する。
【００９２】
その波長フィル夕６３の反射面の側には、入射側光ファイバ５４、出射側光ファイバ５６が設置され、さらに、その２つの光ファイバと、波長フィル夕６３の光反射点を中心にして対称な方向に出射側光ファイバ５７、入射側光ファイバ５５がそれぞれ設置されている。
【００９３】
また、入射側光ファイバ５４、５５からの出射光をそれぞれ波長フィル夕６３に導くためのレンズ５８、５９、および波長フィル夕６３により反射された光および波長フィル夕６３を透過した光を出射側光ファイバ５６または５７に導くためのレンズ６０、６１がそれぞれ設置されている。
【００９４】
なお、電磁駆動系５１および光ファイバ５４、５５、５６、５７やレンズ５８、５９、６０、６１は図１には省略されている１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【００９５】
本実施の形態３に使用する電磁駆動系５１は、既述の、図２、図３、図４の何れかの構成の電磁駆動系であり、その動作については、実施の形態１で説明したのと同様である。
【００９６】
次に、図６により本実施の形態の光スイッチの動作を説明する。
【００９７】
図６（ａ）は、接極子５２における波長フィル夕６３が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示し、図６（ｂ）は、波長フィル夕６３が設置された側が吸着された状態を示す。
【００９８】
図６（ａ）において、入射側光ファイバ５４を伝搬する光には波長λ１　からλｎ　までのｎ個の波長の光が多重されている。また、入射側光ファイバ５４を出射した光４５はレンズ５８によってコリメートされ、波長フィル夕６３の裏側より膜面に入射する。波長フィルタ６３により反射された波長λｉの光４６はレンズ６０によって収束され出射側光ファイバ５６に入射する。
【００９９】
一方、入射側光ファイバ５５には、上記の光４５とは別の光源によって出射され変調された波長λｉ　の光が伝搬している。上記入射側光ファイバ５５から出射した光４７は、レンズ５９によってコリメートされ波長フィル夕６３の表側より膜面に入射する。この波長フィル夕６３により反射された波長λｉ　の光および入射側光ファイバ５４を出射し波長フィル夕６３を透過した波長λ１，　‥，λｉ−１，λｉ＋１，‥，λｎ　の光は合成されて光４８となり、レンズ６１によって収束され出射側光ファイバ５７に結合する。
【０１００】
この結果、入射側光ファイバ５４を伝搬する光は波長λｉ　の光信号のみ出射側光ファイバ５６に取り出され、代わりに波長λｉ　の別の光信号が入射側光ファイバ５５により加えられて合成され、出射側光ファイバ５７に伝搬されることになる。
【０１０１】
次に、電極端子４４からコイルに電流が印加され接極子５２が反対方向に倒れた図６（ｂ）の状態では、波長フィル夕６３が下側に移動し、入射側光ファイバ５４から出射した光４５は波長フィル夕６３の上方を通過し、出射側光ファイバ５７にレンズ６１を介して入射するので出射側光ファイバ５７には元の光信号がそのまま伝搬する。
【０１０２】
さらに、元の、図６（ａ）の状態に戻すには電極端子４４に逆方向の電流を印加すればよい。以上のように電極端子４４への電流の印加により出力ポートを切り替えることができた。
【０１０３】
ここで波長フィル夕６３の形状、位置および光ビーム径は接極子５２の端部の移動距離（通常０．３〜０．６ｍｍ）を考慮し、図６（ａ）の状態では波長λｉ　の光のほとんどのエネルギーが反射され、図５（ｂ）の状態では光のほとんどのエネルギーが通過するように設定されている。また、波長フィルタ６３の基板の厚さは両方の光路切り替え状態で光の損失が増加しないように０．１〜ｌｍｍ程度の十分に薄い厚さに設定されている。
【０１０４】
なお、本実施の形態３では、接極子の片方の端部にだけ１つの波長フィル夕を設置し、切り替えを行う光スイッチを実現したが、接極子のもう一方の端部にも異なる波長の光を反射する波長フィル夕を設置し、その波長フィル夕に対しても同様に入射側、出射側光ファイバ各２本を配置すれば、２チャンネルの切り替え光スイッチが実現できる。
【０１０５】
また、本実施の形態３では、波長λの光を入射または出射するのに光ファイバを用いたが、光源からの変調光を直接波長フィル夕に入射してもよく、波長フィル夕からの反射光を直接光検出器に入力してもよい。
【０１０６】
ところで、本実施の形態３において使用した、図２、図３および図４の構造の電磁駆動系は、他の実施の形態でも説明したように、従来から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に数年以上に渡り実用されており高い信頼性が確立されている。また、安価な製造方法も確立されている。加えて使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものであり、本実施の形態３の光スイッチは安価に製造することができる。
【０１０７】
ここで、図２、図３の電磁駆動系について、コ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形により形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体形成により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【０１０８】
さらに、図２、図３または図４の電磁駆動系について、前記接極子の揺動運動を支持するヒンジばね部と前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力を与え、切り替え動作するのに必要な消費電力を小さくすることができる。また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【０１０９】
ところで、図６の実施の形態３では光ファイバからの出射光をコリメートし、またコリメートした光を光ファイバに結合するためにレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したＴＥＣファイバを用いることによりレンズは不要となる。
【０１１０】
また、上記の実施の形態においては、光スイッチの内部に光を導入するための入力部において、あるいは、そこから光を導出する出力部において、光ファイバを用いたが、一般の光導波路を用いてもよく、さらに、コリメート光が既に生成されている場合には、光ファイバおよびレンズのいずれも省略することができる。
【０１１１】
なお、上記の実施の形態においては、永久磁石またはコイルによる磁束を導くためにコ字形鉄心を用いたが、一般の軟磁性材によるコ字形磁心を用いてもよい。
【０１１２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、既存の電磁継電器の電磁駆動系構造と簡単な光学部品を組み合わせることにより従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、安価であり、さらに波長選択も可能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】
【図１】実施の形態１による光スイッチの斜視図。図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれの光路に切り換えられた状態を示す図。
【図２】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例１を示す原理構成図。図２（ａ）はコイルによる励磁がない状態を示し、図２（ｂ）はコイルによる励磁状態を示し、図２（ｃ）はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図３】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例２を示す原理構成図。図３（ａ）はコイルによる励磁がない状態を示し、図３（ｂ）はコイルによる励磁状態を示し、図３（ｃ）はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図４】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例３を示す原理構成図。図４（ａ）はコイルによる励磁がない状態を示し、図４（ｂ）はコイルによる励磁状態を示し、図４（ｃ）はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図５】実施の形態２による光スイッチの斜視図。図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれの光路に切り換えられた状態を示す図。
【図６】実施の形態３による光スイッチの斜視図。図６（ａ）は特定の波長の光に対してのみ光路を切り換えた状態を示し、図６（ｂ）は光路を切り換える前の状態を示す図。
【符号の説明】
１，５１　　電磁駆動系
２，３０，４０，５２　　接極子
１０，４４　　電極端子
１１，１２，１３，４５，４６，４７，４８　　光
１９，２９，３９　　コイル
２１，３１，４１　　コ字形鉄心
２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ　　側片部
２１ｃ　　中間部
２２，３２，４２　　永久磁石
３，５３　　ミラー
４，５４，５５　　入射側光ファイバ
５，６，５６，５７　　出射側光ファイバ
７，８，９，５８，５９，６０，６１　　レンズ
４３　　突起部
６３　　波長フィルタ
Ａ　　支点
φ０，φ１，φ２　　磁束
【図１】
2004145229.tif 000003
【図２】
2004145229.tif 000004
【図３】
2004145229.tif 000005
【図４】
2004145229.tif 000006
【図５】
2004145229.tif 000007
【図６】
2004145229.tif 000008