(57)【要約】【課題】大径のプラスチック製の光ファイバについても高速且つ高安定なスイッチング動作を実現する光ファイバスイッチを提供する。【解決手段】静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０を基板９に固定すると共に、可動光ファイバ３の先端部３０を静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０に直列状に配して、その基部３２を基板９に固定した。そして、駆動機構５によって、先端部３０を先端部１０，２０の並び方向に揺動させる構成とした。具体的には、形状記憶合金コイル６を先端部３０上に十字状に配し、その中央部を先端部３０に連結して、第１の線材部６１，第２の線材部６２を形成した。そして、電流供給部７を用いて第１の線材部６１又は第２の線材部６２のいずれかに通電し、通電された線材部の収縮力で先端部３０を揺動させる。さらに、静止光ファイバ１，２と可動光ファイバ３との光接続状態を安定させるラッチ機構８を設ける。【選択図】      図１
2004264592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面の揃った一対の先端部が基板の表面に並行に固定されたプラスチック製の一対の静止光ファイバと、
その端面を上記一対の静止光ファイバの端面に近接させた所定長の先端部が上記一対の静止光ファイバと直列状に配され、且つ当該先端部の基部が上記基板の表面に固定されたプラスチック製の可動光ファイバと、
上記可動光ファイバの先端部を両側から挟むようにして上記基板上面上に突設された一対のストッパ部でなり、各ストッパ部に設けられた光ファイバ当接用内面が、上記静止光ファイバの一対の先端部の幅位置に位置するように設定された位置合せ機構と、
加熱によって記憶長さに収縮する形状記憶合金で形成され、上記可動光ファイバの先端部に連結された状態で当該先端部の側方に延出され且つ当該延出側の端部が固定された第１の線材部，この第１の線材部と同一の部材であって、上記先端部に連結された状態で上記第１の線材部と逆方に延出され且つ当該延出側の端部が固定されて、上記先端部の中心軸に関して第１の線材部と線対称をなす第２の線材部，及び、上記第１の線材部又は第２の線材部のいずれかに通電して加熱するための電流供給部を有してなる駆動機構と、
上記可動光ファイバの先端部に取り付けられた磁性部材，及び上記基板に埋め込まれた状態で当該磁性部材の両側に位置し、近づいてきた磁性部材を吸引するための一対の磁石を有してなるラッチ機構と
を具備することを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記駆動機構の第１の線材部は、所定形状の一の線材の一方半部で形成され、
第２の線材部は、当該一の線材の他方半部で形成され、
当該一の線材は、上記可動光ファイバの先端部上に十字状に配された状態で、その中央部が当該先端部に連結されると共にその両端部が固定され、
上記電流供給部の電流は、上記一の線材の一方半部又は他方半部のいずれかに通電されるものである、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記一の線材は、コイル状に形成されている、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項４】
請求項２に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記一の線材は、ワイヤであり、当該ワイヤの各半部は、他方の半部の収縮時に張力を逃す弛みを有する、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項５】
請求項１に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記駆動機構の第１の線材部及び第２の線材部は、別体に形成され、各線材部は、その曲げ部が上記可動光ファイバの先端部に連結され且つ両端部が固定されたＶ字状の線材である、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項６】
請求項５に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記Ｖ字状の各線材は、コイル状に形成されている、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項７】
請求項５に記載の光ファイバスイッチにおいて、
上記Ｖ字状の各線材は、ワイヤであり、当該各ワイヤは、他方のワイヤの収縮時に張力を逃す弛みを有する、
ことを特徴とする光ファイバスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光伝送システムで用いられる機械式の光ファイバスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光ファイバスイッチとして、例えば特許文献１に記載の技術がある。
図１４は、この光ファイバスイッチを示す縦断面図である。
図１４に示すように、この光ファイバスイッチは、スイッチ本体１００の左側端部に部分的に固定された可撓性の可動光ファイバ１０１を上方又は下方に撓ませることで、この可動光ファイバ１０１を、スイッチ本体１００の右側端部に固定された上，下一対の静止光ファイバ１０２，１０３のいずれかに連結させるものであり、その特徴は、可動光ファイバ１０１の撓みの方向の制御を形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１で実行する点にある。
【０００３】
具体的には、一方の形状記憶合金ワイヤ１１０を可動光ファイバ１０１の長さ方向に沿ってその上面に固定すると共に、他方の形状記憶合金ワイヤ１１１を同じく可動光ファイバ１０１の長さ方向に沿ってその下面に固定している。
これらの形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１は、一方向性の形状記憶合金であり、引張り変形されてセットされ、加熱されると記憶している長さに収縮し、冷却後もその収縮長さを保持する。
したがって、形状記憶合金ワイヤ１１０の前端と後端とにそれぞれ接続された給電線１２０に通電することで、形状記憶合金ワイヤ１１０が加熱されて収縮し、可動光ファイバ１０１が上方に撓む。逆に、形状記憶合金ワイヤ１１１の前，後端に接続された給電線１２１に通電すると、形状記憶合金ワイヤ１１１が収縮して可動光ファイバ１０１が下方に撓む。
この際、可動光ファイバ１０１の先端面の位置決めは、半割フェルール１３０，１３１に形成されたＶ溝で達成されるようなっている。
【０００４】
図１５は、半割フェルール１３０，１３１の組付け状態を示す断面図である。図１５に示すように、半割フェルール１３０，１３１には、Ｖ溝１３０ａ，１３１ａがそれぞれ刻設されており、これらのＶ溝１３０ａ，１３１ａが対向するように、半割フェルール１３０，１３１を組み付けることで、可動光ファイバ１０１の撓みが制御される。
すなわち、可動光ファイバ１０１が上方に撓むと、半割フェルール１３０のＶ溝１３０ａ内に入り込んで静止し、可動光ファイバ１０１の端面と静止光ファイバ１０２の端面とが一致するようになっている。また、破線で示すように、可動光ファイバ１０１が下方に撓むと、半割フェルール１３１のＶ溝１３１ａに入り込んで、可動光ファイバ１０１の端面が静止光ファイバ１０３の端面と一致することとなる。
【０００５】
上記したように、この光ファイバスイッチは、形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１のいずれかを通電により収縮させて、可動光ファイバ１０１を上又は下方に撓ませ、可動光ファイバ１０１と静止光ファイバ１０２又は静止光ファイバ１０３との端面合わせを半割フェルール１３０のＶ溝１３０ａ又は半割フェルール１３１のＶ溝１３１ａにより達成することで、可動光ファイバ１０１と静止光ファイバ１０２，１０３との連結の切換をスムーズに行わんとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５６０９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の光ファイバスイッチでは、次のような問題がある。
第１の問題は、形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１を可動光ファイバ１０１の長さ方向に沿って固着した構造であるので、形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１の収縮力を可動光ファイバ１０１に対して有効に作用させているとはいえないということである。
すなわち、例えば、可動光ファイバ１０１を上方に撓ませる場合には、図１６の矢印で示すように、形状記憶合金ワイヤ１１０を収縮させ、その収縮量を曲げ量に変換して、可動光ファイバ１０１を上方に撓ませる構造であるので、可動光ファイバ１０１の先端を所望量だけ、高速に変位させることは困難である。しかも、可動光ファイバ１０１を上方に撓ませる際に、可動光ファイバ１０１の下面側を伸ばすので、形状記憶合金ワイヤ１１１が抵抗として作用し、可動光ファイバ１０１を所望量だけ上方に撓ませるのに長い時間を要する。このため、スイッチング速度も遅い。
【０００８】
第２の問題は、切換の際、可動光ファイバ１０１の先端部の挙動が不安定になるおそれが高いということである。
すなわち、所望のスイッチング速度を得るためには、図１５に示すように、可動光ファイバ１０１の先端部が半割フェルール１３０のＶ溝１３０ａとＶ溝１３１ａとの間を直線的に移動する必要がある。このような直線的移動を確保するためには、図１７の破線で示すように、形状記憶合金ワイヤ１１０（１１１）が可動光ファイバ１０１の中心軸Ｌと一致するように正確に可動光ファイバ１０１表面に固定されていなければならない。しかし、極細の可動光ファイバ１０１表面に、形状記憶合金ワイヤ１１０（１１１）を中心軸Ｌと一致させるように固定する作業は、実際上、困難であり、図１７の実線で示すように、形状記憶合金ワイヤ１１０（１１１）が中心軸Ｌに対して僅かに傾いた状態で取り付けられるおそれが高い。形状記憶合金ワイヤ１１０がこのように傾いていると、収縮力Ｆの径方向の分力Ｆ１によって可動光ファイバ１０１の先端部が矢印方向（図１４の裏面方向）が曲がりながら、上方に撓むことになる。この結果、例えば図１８に示すように、可動光ファイバ１０１がＶ溝１３１ａの位置からＶ溝１３０ａ位置に移動する際に、可動光ファイバ１０１がＶ溝１３０ａの傾斜面１３０ｂに当たってから傾斜面１３０ｂ上を滑りながらＶ溝１３０ａに入り込むという不安定な挙動をとることとなる。これは、光ファイバスイッチのスイッチング速度を著しく劣下させる大きな要因となる。しかも、Ｖ溝１３０ａの傾斜面１３０ｂと可動光ファイバ１０１との間に生じる摩擦力の大きさによっては、可動光ファイバ１０１が傾斜面１３０ｂ上に静止し、Ｖ溝１３０ａに至らないという事態が発生し、光断線状態を起こすおそれもある。
【０００９】
第３の問題は、可動光ファイバ１０１の熱膨張に配慮すると、可動光ファイバ１０１から静止光ファイバ１０２（１０３）への光伝送損失が非常に大きくなるおそれがあることである。
すなわち、形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１が可動光ファイバ１０１の上，下面に接触状態で取り付けられているため、形状記憶合金ワイヤ１１０，１１１で生じた熱が可動光ファイバ１０１に直接に伝搬し、可動光ファイバ１０１が長さ方向に大きく熱膨張する。しかも、可動光ファイバ１０１の外側に巻かれたテープ１０１ａの上から可動光ファイバ１０１を固定した構造の場合には、数１０ｍという長さの可動光ファイバ１０１の熱膨張の影響が静止光ファイバ１０３の先端部に現れる。このため、形状記憶合金ワイヤ１１０（１１１）の加熱前に、可動光ファイバ１０１の端面と静止光ファイバ１０２（１０３）の端面とのクリアランスＣを大きくとっておく必要がある。このように、クリアランスＣを大きくとると、熱膨張によって可動光ファイバ１０１の端面が静止光ファイバ１０２（１０３）の端面に近接する迄に長時間を要し、その間、多量の光信号が可動光ファイバ１０１の先端面から洩れることになる。
【００１０】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、大径のプラスチック製の光ファイバについても高速且つ高安定なスイッチング動作を実現する光ファイバスイッチを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る光ファイバスイッチは、端面の揃った一対の先端部が基板の表面に並行に固定された一対の静止光ファイバと、その端面を一対の静止光ファイバの端面に近接させた所定長の先端部が一対の静止光ファイバと直列状に配され、且つ当該先端部の基部が基板の表面に固定された可動光ファイバと、可動光ファイバの先端部を両側から挟むようにして基板上面上に突設された一対のストッパ部でなり、各ストッパ部に設けられた光ファイバ当接用内面が、静止光ファイバの一対の先端部の幅位置に位置するように設定された位置合せ機構と、加熱によって記憶長さに収縮する形状記憶合金で形成され、可動光ファイバの先端部に連結された状態で当該先端部の側方に基板の表面と略並行に延出され且つ当該延出側の端部が固定された第１の線材部，この第１の線材部と同一の部材であって、先端部に連結された状態で第１の線材部と逆方に延出され且つ当該延出側の端部が固定されて、先端部の中心軸に関して第１の線材部と線対称をなす第２の線材部，及び、第１の線材部又は第２の線材部のいずれかに通電して加熱するための電流供給部を有してなる駆動機構と、可動光ファイバの先端部に取り付けられた磁性部材，及び基板に埋め込まれた状態で磁性部材の両側に位置し、近づいてきた磁性部材を吸引するための一対の磁石を有してなるラッチ機構とを具備する構成とした。
かかる構成により、駆動機構の電源供給部によって、第１の線材部に通電して加熱すると、形状記憶合金で形成された第１の線材部が記憶長さに収縮し、可動光ファイバの先端部がその基部を支点として、第１の線材部の端部側に向かって撓まされる。すると、先端部が、撓み側に位置したストッパ部の光ファイバ当接用内面に当接する。このとき、光ファイバ当接用内面が静止光ファイバの一対の先端部の幅位置に位置するように設定されので、先端部の方向が当接したストッパ部によって規制される。この結果、当該ストッパ部側に位置する静止ファイバの先端部の端面とストッパ部に当接した可動ファイバの先端部の端面とが近接した状態で、互いの中心軸を一致させ、当該静止ファイバと可動ファイバとが光学的に接続した状態（光接続状態）になる。そして、かかる状態から、電源供給部によって、第２の線材部に通電して加熱すると、第２の線材部が記憶長さに収縮し、可動光ファイバの先端部がその基部を支点として、第２の線材部の端部側に撓まされ、前記ストッパ部と逆側に位置したストッパ部の内面に当接する。これにより、当該先端部の方向が当該ストッパ部によって規制され、当該ストッパ部側に位置する静止ファイバの先端部の端面と可動ファイバの先端部の端面とが近接した状態で、互いの中心軸が一致し、当該静止ファイバと可動ファイバとの光接続状態に切り換わる。さらに、静止ファイバと可動ファイバとの光接続状態においては、ラッチ機構の作用により、先端部に取り付けられた磁性部材が磁石に吸引され、先端部がストッパ部に当接した状態にラッチされる。
【００１２】
ところで、第１及び第２の線材部は、可動光ファイバの先端部の連結部と端部との間で、収縮するものであれば、一の線材で一体に形成されたものでも、別体の線材で形成されたものであっても良い。
そこで、第１及び第２の線材部を一の線材で一体に形成した例として、請求項２の発明は、請求項１に記載の光ファイバスイッチにおいて、駆動機構の第１の線材部は、所定形状の一の線材の一方半部で形成され、第２の線材部は、当該一の線材の他方半部で形成され、当該一の線材は、可動光ファイバの先端部上に十字状に配された状態で、その中央部が当該先端部に連結されると共にその両端部が固定され、電流供給部の電流は、一の線材の一方半部又は他方半部のいずれかに通電されるものである構成とした。
【００１３】
特に、請求項３の発明は、請求項２に記載の光ファイバスイッチにおいて、一の線材は、コイル状に形成されている構成とした。
かかる構成により、一の線材を構成する第１又は第２の線材部の一方が収縮すると、この収縮に対応して、他方の線材部が弾性的に伸びる。この結果、可動光ファイバの先端部の撓みに対する他方の線材部の抵抗力はほとんど生じない。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項２に記載の光ファイバスイッチにおいて、一の線材は、ワイヤであり、当該ワイヤの各半部は、他方の半部の収縮時に張力を逃す弛みを有する構成とした。
かかる構成により、ワイヤの一方の半部が収縮すると、他方の半部が弛みを無くすように変形して、張力を逃すので、当該他方の半部による抵抗力は生じない。
【００１５】
一方、第１及び第２の線材部を別体の線材で形成した例として、請求項５の発明は、請求項１に記載の光ファイバスイッチにおいて、駆動機構の第１の線材部及び第２の線材部は、別体に形成され、各線材部は、その曲げ部が可動光ファイバの先端部に連結され且つ両端部が固定されたＶ字状の線材である構成とした。
【００１６】
特に、請求項６の発明は、請求項５に記載の光ファイバスイッチにおいて、Ｖ字状の各線材は、コイル状に形成されている構成とした。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項５に記載の光ファイバスイッチにおいて、Ｖ字状の各線材は、ワイヤであり、当該各ワイヤは、他方のワイヤの収縮時に張力を逃す弛みを有する構成とした。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る光ファイバスイッチの斜視図であり、図２は、この光ファイバスイッチの平面図であり、図３は、図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
これらの図に示すように、この実施形態の光ファイバスイッチは、一対の静止光ファイバ１，２と、一本の可動光ファイバ３と、位置合わせ機構４と、駆動機構５と、ラッチ機構８とを具備している。
【００１９】
静止光ファイバ１，２は、この実施形態では受信側をなすもので、その一対の先端部１０，２０が、端面１１，２１を揃えた状態で基板９の表面９０に並行に固定されている。
具体的には、一対のガイド部１２，２２が、基板９の表面９０の左端部に突設され、これらガイド部１２，２２が、基板中心軸Ｌ０を挟み、約１ｍｍの距離を置いて対向している。静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０は、端面１１，２１を揃えた状態で、これらガイド部１２，２２の間に嵌め込まれ、図示しない接着剤で固定されている。したがって、先端部１０，２０は、端面１１，２１を基板９の中央側に向けた状態で、互いに密着し、ガイド部１２，２２によって直状に規制されている。
この実施形態では、基板９として全長２５ｍｍ、全幅１５ｍｍ、全厚５ｍｍという極小の基板を適用している。また、静止光ファイバ１，２として、十分な可撓性有するプラスチック製光ファイバであって、コア径が０．４８６ｍｍで、外径が０．５ｍｍのもの、コア径が０．７２３ｍｍで外径が０．７５ｍｍのもの、あるいはコア径が０．９８ｍｍで外径が１．０ｍｍのもののいずれかを適用している。なお、これらの光ファイバはアニール処理され、端面が平坦に研磨処理されていることが好ましい。
【００２０】
一方、可動光ファイバ３は、送信側をなすもので、その先端部３０は、端面３１を静止光ファイバ１，２の端面１１，２１に近接させた状態で、先端部１０，２０と直列状に配されている。さらに、この先端部３０の基部３２は、基板９の表面９０上に固定されている。
詳しくは、可動光ファイバ３は、静止光ファイバ１，２と同型及び同製の光ファイバである。そして、基板９の表面９０上、右端部には、基板中心軸Ｌ０を挟み、約０．５ｍｍの距離を置いて対向する一対の固定部３３，３４が突設されている。先端部３０は、その端面３１を静止光ファイバ１，２の端面１１，２１の手前０．０１２ｍｍ迄近接させた状態で基板中心軸Ｌ０上に配されており、その基部３２は、これら固定部３３，３４に嵌め込まれ、接着剤で固定されている。これにより、先端部３０は、基部３２を支点として、静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０の並び方向に撓んで、自由に揺動することができる。
【００２１】
位置合わせ機構４は、可動光ファイバ３の先端部３０の方向を規制する機構であり、先端部３０を両側から挟むように基板９の表面９０の上に突設された第１のストッパ部４０と第２のストッパ部４１とでなる。
具体的には、第１のストッパ部４０（第２のストッパ部４１）は、基板中心軸Ｌ０と平行に突設された突部４２，４３（４４，４５）で構成されており、各突部４２（４３〜４５）には、平面上の光ファイバ当接用内面４２ａ（４３ａ，４４ａ，４５ａ）が形成されている。これらの光ファイバ当接用内面４２ａ，〜，４５ａは、静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０の幅位置である幅線Ｌ１，Ｌ２上に位置されている。即ち、この実施形態では、光ファイバ当接用内面４２ａ，４３ａがガイド部１２の内面１２ａと面一になるように、そして、光ファイバ当接用内面４４ａ，４５ａがガイド部２２の内面２２ａと面一になるように設定されている。
これにより、可動光ファイバ３の先端部３０が静止光ファイバ２側に撓むと、突部４４，４５の光ファイバ当接用内面４４ａ，４５ａに当接して、先端部３０の中心軸と静止光ファイバ２の先端部２０の中心軸とが一致し、静止光ファイバ２と可動光ファイバ３とが光接続状態になる。そして、先端部３０が静止光ファイバ１側に撓んだ場合には、突部４２，４３の光ファイバ当接用内面４２ａ，４３ａによって、先端部３０の方向が規制され、静止光ファイバ１と可動光ファイバ３とが光接続状態になる。
【００２２】
駆動機構５は、可動光ファイバ３の先端部３０を撓ませて、静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０の幅方向に揺動させる機構であり、形状記憶合金コイル６と図１に示す電流供給部７とを有してなる。
【００２３】
形状記憶合金コイル６は、形状記憶合金で形成された一の線材をコイル状にしたもので、可動光ファイバ３の先端部３０上に十字状に配されている。
具体的には、形状記憶合金コイル６は、加熱されると記憶している長さに収縮し、冷却後は再び元の長さに伸びる性質を有した形状記憶合金である。この形状記憶合金コイル６の中央部は、可動光ファイバ３の先端部３０に取り付けられた金属製のリング６０に半田付けされており、このリング６０は接着剤によって先端部３０に固着されている。即ち、形状記憶合金コイル６の中央部はリング６０を介して先端部３０と連結されている。また、形状記憶合金コイル６の両端部は、後述する電流供給部７のパターンライン７０，７１に固定され、パターンライン７０，７１と電気的に接続されている。
したがって、形状記憶合金コイル６は、形状記憶合金コイル６の一方半部をなし且つ先端部３０の側方であって基板中心軸Ｌ０と直角方向（図２の下方向）に延出した第１の線材部６１と、形状記憶合金コイル６の他方半部をなし且つ第１の線材部６１と逆方向（図２に上方向）に延出して、第１の線材部６１と線対称をなす第２の線材部６２とで構成されている。
なお、この実施形態では、形状記憶合金コイル６として、素線直径０．０５ｍｍのニッケル−チタン合金製の線材をコイル幅０．２ｍｍで１ｍｍ当たり８ターンの割合で巻いて形成したコイルを適用する。
【００２４】
一方、電流供給部７は、上記形状記憶合金コイル６の第１の線材部６１又は第２の線材部６２のいずれかに通電して加熱するためのものである。
具体的には、導線７２，７３がパターンライン７０，７１に電気的に接続され、共通導線７４がリング６０と連結した形状記憶合金コイル６の中央部に電気的に接続されている。これらの導線７２，７３，７４は切換器７５に引き込まれ、切換器７５を操作することで、第１の線材部６１又は第２の線材部６２のいずれかに８０ｍＡの電流を通電することができるようになっている。
【００２５】
図４は、電流供給部７の電気回路図である。
図４に示すように、切換器７５は、共通導線７４が接続した電源７６と、この電源７６の出力端に接続された可動端子７７ａを有するスイッチ７７とでなる。スイッチ７７の可動端子７７ａは、導線７２，７３の固定端子７７ｂ，７７ｃのいずれかとの接触状態に切り換わるようになっている。これにより、可動端子７７ａを固定端子７７ｂに接触させると、電源７６からの電流が導線７２側に流れ、形状記憶合金コイル６の第１の線材部６１が通電状態になり、また、可動端子７７ａをスイッチ７７ｃに接触させると第２の線材部６２が通電状態になる。
【００２６】
駆動機構５が上記構成をとることにより、切換器７５のスイッチ７７を操作して、形状記憶合金コイル６の第２の線材部６２に通電すると、図５に示すように、第２の線材部６２が加熱されて、記憶長さに収縮し、可動光ファイバ３の先端部３０が、第２の線材部６２の収縮力Ｆにより、基部３２を支点として図５の上方に撓む。この際、第１の線材部６１に対して引張力が働くが、コイル形状であるので、第１の線材部６１は、その弾性によって容易に伸び、先端部３０に対する抵抗力を発生させない。
そして、第２の線材部６２への通電を切ると、第２の線材部６２は冷え、元の長さに戻ろうとするが、後述するラッチ機構８によって、可動光ファイバ３は静止光ファイバ２に接続した状態を維持する。
ところで、第１の線材部６１や第２の線材部６２が収縮すると、先端部３０の基部３２に収縮力Ｆによる曲げモーメントが生じるが、この曲げモーメントは、収縮力Ｆと基部３２から連結点Ｐ迄の距離Ｄとの積値である。距離Ｄは、光ファイバの直径に比べて遙かに大きい。このため、先端部３０は、収縮力Ｆによって容易に大きく撓むので、先端部３０を大揺動量で揺動させることができる。
【００２７】
図１ないし図３に示すラッチ機構８は、磁性部材である磁性体リング８０と、一対の永久磁石８１，８２とを有してなる。
磁性体リング８０は、可動光ファイバ３の先端部３０に接着剤によって取り付けられており、永久磁石８１，８２は基板９に埋め込まれている。
具体的には、矩形状の収納穴８３が、磁性体リング８０の下側に位置する基板９に凹設され、同形且つ同磁束密度の永久磁石８１，８２がこの収納穴８３内に嵌め込まれている。さらに、永久磁石８１，８２は、磁性体リング８０の両側であって基板中心軸Ｌ０に関して線対称になる位置に固定されている。
これにより、可動光ファイバ３が一方の静止光ファイバ２に接続している状態で切換器７５が切り換わると、第１の線材部の線材部６１に電流が流れ、その熱によって該第１の線材部６１が収縮する。このため、永久磁石８２側に偏心していた磁性体リング８０はその磁力に抗して形状記憶合金の復元力によって反対側に付勢され、永久磁石８１の磁力範囲に入り込んで該永久磁石８１吸引される。これよって、可動光ファイバ３が他方の静止光ファイバ１に接続する状態に切り換わる。しかも、磁石８１，８２が基板９に埋設されているので、その磁力は磁性体リング８０を斜め下方に引き付ける様に作用する。この結果、可動光ファイバ３が浮き上がるようなことはなく、基板９の表面９０上を円滑に滑って揺動することとなる。
なお、この実施形態では、磁性体リング８０として、肉厚０．５ｍｍの鉄製リングを用い、また、永久磁石８１，８２として、表面磁束密度３２０ミリテスラの永久磁石を用いた。
【００２８】
次に、この実施形態の光ファイバスイッチの使用例とその動作について説明する。
受信側の規模や距離と送信側の距離に応じて、静止光ファイバ１，２及び可動光ファイバ３の長さを設定し、静止光ファイバ１，２の図示しない端部（図２の左側端部）を情報端末器やＯＡ機器などに接続すると共に、可動光ファイバ３の図示しない端部（図２の右側端部）を分電盤や分岐器などに接続する。
かかる状態で、可動光ファイバ３を静止光ファイバ２と光接続する場合には、電流供給部７の切換器７５を操作して、図４に示すように、スイッチ７７の可動端子７７ａをスイッチ７７ｃに接触させる。
すると、電源７６からの電流が形状記憶合金コイル６の第２の線材部６２にのみ通電され、第２の線材部６２が加熱されて収縮する。その結果、図５に示すように、可動光ファイバ３の先端部３０が、第１の線材部６１の抵抗をほとんど受けることなく、図２に示す位置合わせ機構４の第２のストッパ部４１側に向かって撓む。
このとき、ラッチ機構８の磁性体リング８０が永久磁石８２側に近づいて吸引されるので、先端部３０は、かかる永久磁石８１，８２の吸引力と第１の線材部６１の収縮力とによって、第２のストッパ部４１側に高速に揺動される。
そして、先端部３０は、図６に示すように、突部４５，４４に当接し、光ファイバ当接用内面４４ａ，４５ａによってその方向を規制され、その中心軸を静止光ファイバ２の先端部２０の中心軸に一致させた状態で停止する。
これにより、可動光ファイバ３と静止光ファイバ２とが光接続状態になり、可動光ファイバ３側からの光信号が静止光ファイバ２側に伝送される。
このとき、永久磁石８１，８２は、基板９の収納穴８３に埋没されているので、その磁力線が磁性体リング８０を斜下方に引き付けるように作用するので、可動光ファイバ３が浮き上がってしまうような事態を防止することができる。従って、上述した従来技術のように、半割フェルール１３０を用いなくとも、確実且つ滑らかなスイッチング動作が可能となる。
【００２９】
ところで、第２の線材部６２が加熱されると、先端部３０への熱影響が問題となるが、第２の線材部６２は先端部３０とほぼ非接触状態にあり、第２の線材部６２の熱は先端部３０にほとんど伝わらない。したがって、第２の線材部６２の熱輻射を考慮しても、先端部３０の熱膨張は無視できるほど小さい。このため、図３に示すように、静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０の端面１１，２１と先端部３０の端面３１とのクリアランスＣが０．０１２ｍｍという極小の値に設定されていても、可動光ファイバ３の端面３１が静止光ファイバ２の端面２１に突き当たることがなく、狭いクリアランスＣを維持する。この結果、可動光ファイバ３からの光信号が外部にほとんど漏れず、光伝搬損失はきわめて少ない。
【００３０】
そして、消費電力削減のために、第２の線材部６２への通電を切ると、第２の線材部６２が冷え、元の長さに戻ろうとするが、磁性体リング８０が永久磁石８２によって吸引されているので、先端部３０は、永久磁石８２の吸引力によって、突部４４，４５の光ファイバ当接用内面４４ａ，４５ａに押しつけられた状態になる。この結果、第２の線材部６２への通電切断後も、先端部３０は安定した光接続状態を維持し続けることになる。
【００３１】
かかる状態から、可動光ファイバ３を静止光ファイバ１との光接続状態に切り換える場合には、切換器７５のスイッチ７７を操作して、図４の破線で示すように、可動端子７７ａを固定端子７７ｂに接触させる。これにより、形状記憶合金コイル６の第１の線材部６１が加熱されて収縮し、第１の線材部６１の収縮力と永久磁石８１の吸引力とによって、先端部３０が位置合わせ機構４の第１のストッパ部４０側に撓む。
この際、第１の線材部６１が、その収縮力により、元の長さに復元している第２の線材部６２を引っ張って伸ばすことになるが、コイル状の第２の線材部６２が弾性的に変形するので、その抵抗力は非常に小さい。
先端部３０が、突部４２，４３の光ファイバ当接用内面４２ａ，４３ａに当接すると、前述したと同様に、先端部３０の中心軸が静止光ファイバ１の先端部１０の中心軸と一致して、可動光ファイバ３と静止光ファイバ１とが光接続状態になる。
【００３２】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図であり、図８は電流供給部の回路図である。
この実施形態の光ファイバスイッチは、駆動機構５の第１及び第２の線材部を別体の線材で形成し、これらをＶ字状にして先端部３０に連結した点が、上記第１実施形態の光ファイバスイッチと異なる。
【００３３】
具体的には、図７に示すように、第１の線材部６１−１，第２の線材部６２−１がＶ字状に曲げられ、その曲げ部６１ａ，６２ａが、リング６０を介して先端部３０に連結されている。また、第１の線材部６１−１の両端部は、パターンライン７０−１，７０−２に固定され、第２の線材部６２−１の両端部は、パターンライン７１−１，７１−２に固定されている。
そして、導線７３−１，７３−２がパターンライン７０−１，７１−１にそれぞれ接続され、導線７４−１，７４−２がパターンライン７０−２，７１−２にそれぞれ接続されている。
さらに、導線７２−１，７３−１は、図８に示すように、スイッチ７７の固定端子７７ｂ，７７ｃにそれぞれ接続され、導線７４−１，７４−２は共に電源７６に接続されている。
【００３４】
かかる構成により、切換器７５のスイッチ７７を操作して、可動端子７７ａを固定端子７７ｂ，７７ｃに接触させると、電源７６の電流が第１の線材部６１−１に供給され、第１の線材部６１−１が加熱されて収縮し、また、可動端子７７ａを固定端子７７ｃに接触させると、第２の線材部６２−１が収縮する。
例えば、第２の線材部６２−１が収縮すると、図９に示すように、曲げ部６２ａに対してＶ字状に収縮力Ｆ，Ｆが加わる。そして、各収縮力Ｆの垂直成分Ｆ１が先端部３０に垂直に作用し、先端部３０が２つの垂直成分Ｆ１の合成力２Ｆ１によって、図９の上方に撓まされる。また、第１の線材部６１−１が収縮すると、先端部３０が合成力２Ｆ１によって図９の下方に撓まされる。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００３５】
（第３実施形態）
図１０は、この発明の第３実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図である。
この実施形態の光ファイバスイッチは、上記第１実施形態の変形例であり、第１及び第２の線材部を一のワイヤで形成した。
【００３６】
具体的には、形状記憶合金ワイヤ６’を先端部３０上に十字状に配し、その中央部をリング６０を介して先端部３０に連結し、各々の半部を第１の線材部６１−２，第２の線材部６２−２とした。
そして、第１の線材部６１−２，第２の線材部６２−２には、引っ張り力を逃すための弛みが設けられている。
この弛み量Ｓは、第１の線材部６１−２（第２の線材部６２−２）の実際の長さと連結点Ｐから第１の線材部６１−２（第２の線材部６２−２）の固定端Ｐ１迄の距離との差である。弛み量Ｓは、図１１に示すように、基板中心軸Ｌ０から静止光ファイバ２（１）の先端部２０（１０）の中心軸Ｌ３迄の距離Ｒに略等しく設定されている。なお、弛み量Ｓが、距離Ｒ以上である限りにおいて、第１の線材部６１−２，第２の線材部６２−２は張力を逃がす機能を奏する。
【００３７】
かかる構成により、第２の線材部６２−２が収縮して記憶長さになると、図１２に示すように、第１の線材部６１−２が延びるが、弛み量Ｓが上記距離Ｒに略等しく設定されているので、第１の線材部６１−２が伸びきることはない。このため、第１の線材部６１−２に張力が生じることはないので、先端部３０に対する第１の線材部６１−２の抵抗力は全く生じない。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００３８】
（第４実施形態）
図１３は、この発明の第４実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図である。
この実施形態の光ファイバスイッチは、上記第１実施形態の変形例であり、第１及び第２の線材部を別体のワイヤで形成した。
【００３９】
具体的には、形状記憶合金ワイヤ６１−３，６２−３がそれぞれ略Ｖ字状に曲げられ、その曲げ部６１ａ’，６２ａ’が先端部３０に連結されている。
そして、ワイヤ６１−３，６２−３には、上記第３の実施形態と同様に、張力を逃すための弛みが設けられている。
その他の構成，作用及び効果は上記第２及び第３実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００４０】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、静止光ファイバ１，２を受信側に適用し、可動光ファイバ３を送信側に適用した例を示したが、逆側に適用しても同様の作用効果を奏することはもちろんである。
また、静止光ファイバ１，２の先端部１０，２０を密着させた例について説明したが、先端部１０，２０間に間隙を持たせても良い。
また、上記第３及び第４実施形態では、形状記憶合金ワイヤ６’，６１−３，６２−３に弛みを持たせた構成としたが、これらのワイヤに弛みがないものを発明範囲から除外する意味ではない。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、この発明の光ファイバスイッチによれば、駆動機構の第１又は第２の線材部を収縮させることで、可動光ファイバの所定長の先端部をその基部を支点として撓ませる構成としたので、先端部の基部に、（線材部の収縮力）×（連結部から基部までの距離）という非常に大きな曲げモーメントを加えることができる。この結果、可動光ファイバの先端部を大きく揺動させることができ、プラスチック製光ファイバのような大径の光ファイバについても、高速にスイッチング動作を行うことができるという優れた効果がある。
また、第１及び第２の線材部を、可動光ファイバの先端部に連結した状態で、先端部の側方に延出させ、延出側の端部を固定するだけで、第１及び第２の線材部を取り付けることができるので、取り付け作業が容易であり、取付誤差もほとんど生じない。この結果、可動光ファイバの先端部の挙動が安定し、スイッチング動作が安定するという効果がある。
さらに、第１及び第２の線材部のほとんどの部分が可動光ファイバの先端部と非接触状態にあるので、線材部への通電時に生じた熱は先端部にほとんど伝搬しない。このため、先端部の熱膨張がほとんど生じないので、当該先端部の端面と静止光ファイバの一対の先端部の端面との近接距離すなわちクリアランスを非常に小さくすることができる。しかも、可動光ファイバの先端部がその基部で固定されているので、可動光ファイバ全体の熱膨張の影響を受けない。このため、上記クリアランスをほとんど無視できる程度まで小さくすることができるという効果がある。
【００４２】
特に、請求項３，請求項４，請求項６及び請求項７の発明に係る光ファイバスイッチによれば、第１及び第２の線材部の一方の収縮時に、他方の線材部が可動光ファイバの先端部の撓みに対する抵抗として作用しないので、スイッチング動作の更なる高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る光ファイバスイッチの斜視図である。
【図２】図１の光ファイバスイッチの平面図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図４】電流供給部の電気回路図である。
【図５】先端部の撓み状態を示す部分拡大図である。
【図６】先端部の位置合わせを説明するための部分拡大図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図である。
【図８】図７の光ファイバスイッチに適用された電流供給部の回路図である。
【図９】先端部の撓み状態を示す部分拡大図である。
【図１０】この発明の第３実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図である。
【図１１】弛み量Ｓを説明するための部分拡大平面図である。
【図１２】弛み機能を説明するための部分拡大平面図である。
【図１３】この発明の第４実施形態に係る光ファイバスイッチの要部を示す平面図である。
【図１４】従来の光ファイバスイッチを示す縦断面図である。
【図１５】半割フェルールの組付け状態を示す断面図である。
【図１６】可動光ファイバの撓み状態を示す部分拡大図である。
【図１７】形状記憶合金ワイヤの取り付け状態を示す平面図である。
【図１８】可動光ファイバの挙動を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１，２…静止光ファイバ、  ３…可動光ファイバ、  ４…位置合わせ機構、  ５…駆動機構、  ６…形状記憶合金コイル、  ７…電流供給部、  ８…ラッチ機構、  ９…基板、  １０，２０…先端部、  １１，２１，３１…端面、  ９０…表面、  １２，２２…ガイド部、  ３２…基部、  ３３，３４…固定部、  ４０…第１のストッパ部、  ４１…第２のストッパ部、  ４２，〜，４５…突部、  ４２ａ，〜，４５ａ…光ファイバ当接用内面、  ６１…第１の線材部、  ６２…第２の線材部、  ７０，７１…パターンライン、  ７２，７３…導線、  ７４…共通導線、  ７５…切換器、  ７６…電源、  ７７…スイッチ、  ７７ａ…可動端子、７７ｂ，７７ｃ…固定端子、  ８０…磁性体リング、  ８１，８２…永久磁石、  ８３…収納穴、  Ｆ…収縮力。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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