(57)【要約】【課題】高精度の位置決めおよび高い安定・信頼性が得られる小型で低損失の光スイッチを提供する。【解決手段】入射用光ファイバからの光ビームを反射ミラーによって、２本の出力用光ファイバのいずれか一方からもう一方に光路を切替える光スイッチにおいて、２枚の反射ミラーを備え、その反射ミラーの反射膜がミラー基板の一部にのみ設けられていることを特徴とする光スイッチを用いる。好ましくは前記２枚の反射ミラーの反射膜はお互いに異なる部分に設けられており、一方は基板の端部、もう一方は基板の中央部にあることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射用光ファイバからの光ビームを反射ミラーによって、２本の出力用光ファイバのいずれか一方からもう一方に光路を切替える光スイッチであって、２枚の反射ミラーを備え、前記反射ミラーは基板と反射膜を有し、前記反射膜が前記基板の一部にのみ設けられていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記２枚の反射ミラーの反射膜はお互いに異なる部分に設けられており、一方は基板の端部、もう一方は基板の中央部にあることを特徴とした請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記反射ミラーの反射膜は前記基板の面積の７０％以下であることを特徴とした請求項１または２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光スイッチであって、前記基板は紫外線透過率が８０％以上の材料で構成されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光スイッチを製造する方法であって、光スイッチ内に反射ミラーを固着する際に紫外線硬化樹脂を用いることを特徴とする光スイッチの製造方法。
【請求項６】
反射ミラーを光路変換、分岐または光の波長選択に用いる光部品であって、
前記反射ミラーは反射膜と基板を有し、前記反射膜は前記基板の７０％以下の面積を覆っていることを特徴とする光部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信等の光ファイバ伝送路中に挿入されて、伝送路を切り替えるための光スイッチおよび光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光スイッチはこれまで多くのタイプのスイッチが提案されている。そのうち、メカニカルスイッチとしては、ミラーやプリズム等の微小光学素子を駆動して光路を切り替える微小光学素子可動型１×２光スイッチも開示されている。（例えば特許文献１参照）図８の光スイッチでは反射ミラー２の反射面を中心とした円周上に１２０゜間隔で光ファイバ１Ａ、１Ｂ、１Ｃが配置されている。光ファイバ１Ａからの光路３は光ファイバに付加されたレンズによる光学系により平行ビームとして出射され、反射ミラー２で反射して光ファイバ１Ｂに入射結合出力される。反射ミラー２の回転角度を制御することによりそれぞれの光ファイバを選択する。従来の微小光学素子可動型スイッチにおけるプリズムやミラーはパルスモータ等により機械的回転角度および位置を制御していたが、光通信に用いられる光ファイバの結合ではサブミクロンオーダーでの位置合わせが必要となるためにパルスモータ等による位置制御では、０．５゜程度の回転角度精度であるために再現性に乏しく損失の増加をまねいていた。また、常にモータに電界を印可する必要があり、常時電力を必要としていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５４−１６２５５１号公報（図１、２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、光スイッチとして図１に示すような構成を検討している（検討構造）。入射光ファイバ１Ａからの光ビームを反射ミラー２Ｂで反射させて光ファイバ１Ｃに結合されている状態から、反射ミラー２Ａを一定方向に移動させることで反射ミラー２Ａにより入射光ファイバ１Ａからの光ビームが反射され光ファイバ１Ｂに結合され光路を切り替えることで光スイッチが実現できる。このように反射ミラーを２枚用いて固定ミラーによる光路とその光路を可動ミラーにより遮り、異なる方向に反射させており、固定ミラーによる光学系では位置的に安定であり、可動ミラー動作時は単純な動作のため、位置や角度に高い精度と再現性を得ることができる。
【０００５】
従来の図８や検討構造の図１に示すような光スイッチにおけるミラー等の反射手段を用いる場合に、反射ミラーを可動部材や固定部材に固定する方法として、接着剤を用いる。熱硬化型接着剤では硬化時の熱によりミラーの位置ずれが発生するために、紫外線硬化型接着剤によりミラーを固定しながら短時間の紫外線を照射する方法を検討している。しかし、反射膜が基板全面に施されている場合、基板と固定部材の接合部分に照射される紫外線が遮られてしまうためにミラーの固定が不十分な硬化となり信頼性が低くなるという問題があった。
本発明の目的は、このような課題を解決し、高い位置決め精度が得られる小型で低損失の光スイッチを製造することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［１］  本発明の光スイッチは、入射用光ファイバからの光ビームを反射ミラーによって、２本の出力用光ファイバのいずれか一方からもう一方に光路を切替える光スイッチであって、２枚の反射ミラーを備え、前記反射ミラーは基板と反射膜を有し、前記反射膜が前記基板の一部にのみ設けられていることを特徴とする。
より具体的には、平板の一方の面若しくは平板状の基板の一方の面に、被膜として反射膜を設ける。前記反射膜は面を全て被覆している訳ではなく、一部に被覆していない領域を有する。反射ミラーを光スイッチ内に固着する際に、反射膜を被覆していない領域を通して、例えば接着剤の硬化状態を観察したり、紫外線硬化樹脂の接着剤に紫外線を確実に照射したりすることができる。反射膜を被覆していない領域を設けることで、反射ミラーを光スイッチ内（若しくは光スイッチ内の部材）に高い位置精度で固着し、小型で低損失の光スイッチを得ることができる。
【０００７】
［２］  本発明の他の光スイッチは、上記［１］の光スイッチで、前記２枚の反射ミラーの反射膜はお互いに異なる部分に設けられており、一方は基板の端部、もう一方は基板の中央部にあることを特徴とする。
一方の反射ミラーを動かし、他方の反射ミラーに向かう光路を遮ることで光路を切り替える構成の場合、一方の反射ミラーにおいて基板の端部に反射膜を設ける方が、反射ミラーの移動量を小さくすることができ、光スイッチの切替動作の安定性・信頼性を高める上で好ましい。
【０００８】
［３］  上記［１］又は［２］の構成で、前記反射ミラーの反射膜は前記基板の面積の７０％以下にすることができる。より具体的には、基板の一方の面の面積のうち、反射膜に被覆されいる領域は７０％以下である。
反射膜が基板の面を覆う割合が高すぎると、反射膜で被覆されていない領域から固着の様子を観察することが難しくなる。紫外線硬化樹脂を用いるにしても、基板の面の大部分が反射膜に遮られていると、反射ミラーを安定して固着することが難しい。したがって、好ましくは基板の面の７０％以下を反射膜が覆う構成とする。
【０００９】
［４］  上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の光スイッチで、前記基板は紫外線透過率が８０％以上の材料で構成されていることが望ましい。紫外線透過率の高い基板を用いると、反射ミラーを固着する接着剤として紫外線硬化樹脂を用いる際に、反射膜を被覆していない領域で接着剤を確実に硬化させることができる。光スイッチの信頼性を高める上で紫外線透過率８０％以上とすることが好ましい。なお、透過率８０％とは紫外線の波長領域において、透過率が８０％以上であることが望ましいが、特定の狭い紫外線波長領域の光を照射して接着剤を硬化させる場合には、その照射波長の範囲で透過率が８０％以上であれば差し支えない。
【００１０】
［５］  本発明の光スイッチの製造方法は、上記［１］ないし［４］のいずれかに記載の光スイッチを製造する方法であって、光スイッチ内に反射ミラーを固着する際に紫外線硬化樹脂を用いることを特徴とする。より詳細には、基板の面の一部に反射膜を設けることで反射ミラーを構成し、前記反射ミラーを紫外線硬化樹脂を介して光スイッチ内に固定し、前記基板の面で反射膜を設けていない領域に対して紫外線を照射することで前記反射ミラーを高精度に固着することを特徴とする反射ミラーを備えた光スイッチの製造方法である。
【００１１】
［６］  本発明の光部品は、反射ミラーを光路変換、分岐または光の波長選択に用いる光部品であって、前記反射ミラーは反射膜と基板を有し、前記反射膜は前記基板の７０％以下の面積を覆っていることを特徴とする。
平板の一方の面若しくは平板状の基板の一方の面に、被膜として反射膜を設け、反射ミラーを構成する。反射ミラーを光部品内に固着する際に、反射膜を被覆していない領域を通して、例えば接着剤の硬化状態を観察したり、紫外線硬化樹脂の接着剤に紫外線を確実に照射したりすることができる。反射膜を被覆していない領域を設けることで、反射ミラーを光部品内（光モニター、光アイソレータ、光フィルター等）に高い位置精度で固着し、小型で低損失の光部品を得ることができる。
【００１２】
本発明の光スイッチは、入射用光ファイバからの光ビームを反射ミラーによって光路を分岐させて、２本の出力用光ファイバのいずれか一方からもう一方に光路を切替える光スイッチ、または、その入出力ファイバの関係が反対の光スイッチにおいて、２枚の反射ミラーを備え、その反射ミラーの反射膜がミラー基板の一部だけに設けられている光スイッチである。２枚のそれぞれの反射ミラーの反射膜はお互いに異なる部分に設けられており、一方は基板の端部、もう一方は基板の中央部にあり、反射ミラーの反射膜はミラー基板の面積の７０％以下である光スイッチである。反射ミラーの固定に紫外線硬化樹脂を用いる事で反射膜の無い部分に紫外線を透過させて安定に硬化させる光スイッチの製造方法であって紫外線透過率が８０％以上の材料を用いたミラー基板を用いる。
ミラー基板の反射膜は光路変換、分岐または光の波長選択に用い、反射ミラーは反射膜と基板を有し、反射膜は前記基板の７０％以下の面積を覆っていることを特徴とする光部品である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて実施例を説明するが、本発明の構成がこれにより限定されるものではない。
（実施例１）
図１は本発明に適用する光スイッチの一実施例に係る図である。この光スイッチでは、入射光ファイバ１Ａからの光ビームが反射ミラー２Ｂで反射されて出力光ファイバ１Ｃに結合されている。反射ミラー２Ａが移動すると、反射ミラー２Ａにより入射光ファイバ１Ａからの光ビームが反射されて（光路３を経て）、出力光ファイバ１Ｂに結合される。このときの入射光ファイバ１Ａと出力光ファイバ１Ｂの距離と、入射光ファイバ１Ａと出力光ファイバ１Ｃの距離はそれぞれ等しい。
【００１４】
本実施例による光スイッチのより詳細な構造を図２に示す。反射ミラー２Ａは駆動部８に設置されている。駆動の方法は、電磁コイル９Ａ、９Ｂにお互いに反対の電流を流すことで、磁気的に吸引または反発させて駆動部８を回転する。反射ミラー２Ａは、図３に詳細に示すように、光路部分であるミラー基板の端部にのみ反射膜２１が形成されている。反射膜２１以外の部分はガラス基板である。紫外線（４５０ｎｍ以下の波長）が８０％以上透過することで、ミラー基板（すなわちガラス基板）は駆動部８に紫外線硬化接着剤３１を介して固定されている。反射ミラー２Ｂは、図４に示すように、光路部分であるミラー基板の中央部にのみ反射膜２２が形成されており、反射膜２２以外の部分はミラー基板すなわちガラス基板である。紫外線がミラー基板の一部を透過して紫外線硬化接着剤３１を硬化させることにより、ミラー基板は固定部材１１に固定されている。反射ミラー２Ａ、２Ｂは、ミラーのガラス部分を紫外線が透過して紫外線硬化接着剤３１を安定に硬化できるため、安定で信頼性が高い。それぞれの反射ミラーにおいて、反射膜の基板に対する被覆面積は反射ミラーにおけるビーム径より大きくすることが望ましいが、ミラー基板と固定部材が接着剤を介して接する面について、３０％程度の面積を紫外線が透過するようにしたとき、すなわち、反射ミラー膜は基板面の７０％以下を被覆していればよい。
【００１５】
また、駆動部８や固定部材１１とのミラー基板との間隔である紫外線硬化接着剤の厚さは２００μｍ以下、望ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。ケース１０（光スイッチの筐体）の寸法は幅１４ｍｍ、長さ１６ｍｍ、厚さ８．５ｍｍである。入射光ファイバ１Ａから出た光ビームがミラーへ入射する入射角度は本実施例では８゜に設定したが、角度が２０°以上となると切替時間が長くなるのと挿入損失の偏光依存性が大きくなるため２０゜以下であることが必要とされる。また、反射ミラー２Ａ、２Ｂに入射するビーム同士に角度差を設けることで出力ファイバ１Ｂと１Ｃの重なりが無くなり容易に調整しやすくなる。本実施例では反射ミラーとファイバとの距離によるがビームの角度差を５°とした。本発明の光スイッチの挿入損失は０．６５ｄＢ以下であった。本発明の光スイッチの切替特性を測定した結果を示す。図５は固定ミラー２Ｂによる光路の場合で出力ファイバ１Ｃの結果であり、図６は可動ミラー２Ａによる光路の場合で出力ファイバ１Ｂの結果である。特に図５切替特性は初期変動は全く無く安定な切替動作が得られていることがわかる。それぞれ５Ｖ、５ｍｓの切替入力パルスに対して約３ｍｓ以下の切替時間で光出力が得られていることがわかる。０．５秒の繰り返し切替テストの結果を図７に示す。印加パルスは５Ｖ、１０ｍｓである。２０万回以上の切替を行っても挿入損失の変化は０．１ｄＢ以下であり安定な動作が得られていることがわかる。
【００１６】
本発明の光スイッチは挿入損失１ｄＢ以下という低損失であり、切替時間３ｍｓという高速で光路を切り替えることが可能である。また、２０万回以上の繰り返し再現性として挿入損失０．１ｄＢ以下の高い再現性と信頼性の光スイッチとして実現された。
【００１７】
本発明の実施例として光スイッチを用いて説明したが、ミラー基板の反射膜は光路変換、分岐または光の波長選択に用いることができ、反射ミラーは反射膜と基板を有し、反射膜は前記基板の７０％以下の面積を覆っている波長フィルタ等の光部品にも適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
反射ミラーの反射膜を部分的にすることで、高い位置決め精度が得られ、低損失でかつ高い再現性と信頼性が得られる小型の光スイッチを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の１×２光スイッチを説明するための平面図である。
【図２】本発明の一実施例の１×２光スイッチをより詳細に説明する概略図である。
【図３】本発明の一実施例の反射ミラーを説明するための概略側面図である。
【図４】本発明の一実施例の反射ミラーを説明するための概略側面図である。
【図５】本発明に係る光スイッチの切替特性を説明するグラフである。
【図６】本発明に係る光スイッチの切替特性を説明するグラフである。
【図７】本発明に係る光スイッチの切替回数と挿入損失の関係を示すグラフである。
【図８】従来例である光スイッチを説明するための平面図である。
【符号の説明】
１Ａ  入射光ファイバ、
１Ｂ，１Ｃ  出力ファイバ、
２，２Ａ，２Ｂ  反射ミラー、
３  光路、
８  駆動部、
９Ａ，９Ｂ  電磁コイル、
１０  ケース、
１１  固定部材、
２１，２２  反射膜、
３１  紫外線硬化接着剤
【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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