(57)【要約】【課題】光反射部材が搭載された可動体を磁気駆動回路で駆動するタイプの光スイッチ装置において、比較的簡素な構成で、光の出射位置の安定性を向上でき、さらに光の出射位置を切り換えた以降、その位置保持に電力供給を不要可能とすることのできる構成を提供すること。【解決手段】光導波路切り換え装置１において、光導波路を切換用のプリズムミラー１０を搭載した可動体２は、磁気駆動回路によって固定側部材１３から浮いた状態でＸ方向に駆動される。そして、可動体２がＸ方向の所望の位置まで移動してきたとき、クランプ機構４０において、ソレノイド４５、４６への給電を停止し、クランプ板４１によって、可動体２を固定側部材１３に押し付け固定する。その際、可動体２に形成されたＶ字溝３０と、固定側部材１３に形成されたＶ字溝３１が噛み合い、可動体２は、Ｘ方向に位置決めされる。【選択図】      図２
2004354409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向としたときに、
Ｚ方向から入射してきた光を反射してＸ方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、
該可動体をＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持する固定側部材と、
前記可動体をＸ方向およびＹ方向に駆動する磁気駆動回路とを有する光スイッチ装置において、
前記可動体に対しては、当該可動体が駆動されるときには当該可動体を解放し、当該可動体がＸ方向の所定位置まで駆動されたときに当該可動体をＹ方向に押圧して前記固定側部材に押し付け固定するクランプ機構が構成され、かつ、
前記可動体、および前記固定側部材において互いにＹ方向で対向する領域の各々には、前記クランプ機構によって前記可動体が前記固定側部材に押し付け固定されるときに互いに噛み合って前記可動体のＸ方向における位置決めを行う凹凸がＸ方向に沿って各々複数、所定ピッチで形成されていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記クランプ機構は、前記可動体を前記固定側部材に向けて押圧するための押圧部と、該押圧部が前記可動体を前記固定側部材に向けて押し付け固定する付勢力を発生させるばね部材と、該ばね部材の付勢力に抗して、前記押圧部を前記可動体から離間させるソレノイドとを備えていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記可動体に形成されている前記凹凸は、断面Ｖ字状凹部および断面Ｖ字状凸部のうちの少なくとも一方を備え、前記固定側部材に形成されている凹凸は、断面Ｖ字状凹部および断面Ｖ字状凸部のうちの少なくとも他方を備えていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記可動体および前記固定側部材では、前記凹凸の形成領域と、前記可動体のＸ方向への移動経路とが平行であることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記光反射部材は、光がＺ方向から入出射する斜面、該斜面から入射してきた光をＸ方向に反射する第１の反射面、および該第１の反射面に対して直交し、当該第１の反射面から反射してきた光を前記斜面に向けて反射する第２の反射面を備えた直角プリズムであることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持していることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項７】
請求項６において、前記可動体は、前記クランプ機構によって前記固定側部材に向けて押し付け固定されたときのＹ方向における位置と、前記磁気駆動回路によるＹ方向への推力が加わっていないときのＹ方向における位置とが一致していることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項８】
請求項６または７において、前記サスペンションワイヤによる前記可動体の支持中心位置と、当該可動体全体の重心位置とが一致していることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかにおいて、前記磁気駆動回路によって前記可動体に加わるＸ方向への推力の中心位置と、当該可動体全体の重心位置とが一致していることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれかにおいて、前記可動体が前記磁気駆動回路によって駆動されるときと、前記クランプ機構によってクランプされたときとの間で、前記可動体の傾きを防止する姿勢調整手段を有していることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置には、共通の入力用光導光路、および複数本の出力用導光路がＸ方向に配列されていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記凹凸のピッチは、１２５μｍであることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記斜面に対して対峙する位置には、入力用光導光路、出力用光導光路、およびモニター用光導光路がＸ方向に配列されていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記凹凸のピッチは、１μｍであることを特徴とする光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの交換機に用いられる光導波路切り換え装置、あるいは光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いられる光スイッチ装置に関するものである。さらに詳しくは、光の出射位置を切り換える光反射部材に対する駆動技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの交換機に用いられる光導波路切り換え装置、あるいは光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いられる光スイッチ装置としては、光ファイバの熱による屈折率変動を利用する光導波路タイプのもの、半導体プロセスによるマイクロ光学素子とマイクロアクチュエータを利用するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）タイプものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５０８７４号公報（第３頁−第８頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光導波路タイプの光導波路切り換え装置は、光導波路ファイバの結合や分岐による光学的なロスが大きい。また、光導波路を切り換え後の状態を保持するために、常時ヒータに電力を供給しておく必要があり、装置の寿命が比較的短いという問題点がある。一方、ＭＥＭＳタイプの光スイッチは半導体プロセスを利用するために製造コストが高い。
【０００５】
また、本願出願人は、光反射部材が搭載された可動体を磁気駆動回路で駆動するタイプの光スイッチ装置も検討しているが、このタイプの光スイッチ装置では、外部からの振動などの影響で可動体が位置ずれを起こしやすいため、光の出射位置の安定性が低いという問題点がある。
【０００６】
上記の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光反射部材が搭載された可動体を磁気駆動回路で駆動するタイプの光スイッチ装置において、比較的簡素な構成で、光の出射位置の安定性を向上可能な構成を提供することにある。また、本発明の課題は、光の出射位置を切り換えた以降、その位置保持に電力供給が不要な光スイッチ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、互いに直交する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向としたときに、Ｚ方向から入射してきた光を反射してＸ方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、該可動体をＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持する固定側部材と、前記可動体をＸ方向およびＹ方向に駆動する磁気駆動回路とを有する光スイッチ装置において、前記可動体に対しては、当該可動体が駆動されるときには当該可動体を解放し、当該可動体がＸ方向の所定位置まで駆動されたときに当該可動体をＹ方向に押圧して前記固定側部材に押し付け固定するクランプ機構が構成され、かつ、前記可動体、および前記固定側部材において互いにＹ方向で対向する領域の各々には、前記クランプ機構によって前記可動体が前記固定側部材に押し付け固定されるときに互いに噛み合って前記可動体のＸ方向における位置決めを行う凹凸がＸ方向に沿って各々複数、所定ピッチで形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、可動体は、初期状態では、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定され、かつ、この状態で可動体側凹凸と固定側部材側凹凸とが噛みあっている。この状態から、光の出射位置を切り換える際には、まず、クランプ機構が可動体に対するクランプを解除し、次に、磁気駆動回路が可動体をＹ方向に駆動して固定側部材から浮かせた後、磁気駆動回路が可動体をＸ方向の所定位置まで駆動する。そして、可動体は、Ｘ方向の所定位置に到達するとそこで停止し、しかる後に、可動体は、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定される。その際、可動体および固定側部材の各々に形成されている凹凸同士が噛み合い、可動体は、Ｘ方向の所定位置に位置決めされる。従って、比較的簡素な構成でありながら、外部から振動などが伝わってきても、可動体は、Ｘ方向にずれることがなく、光の出射位置の安定性が高い。
【０００９】
本発明において、前記クランプ機構は、前記可動体を前記固定側部材に向けて押圧するための押圧部と、該押圧部が前記可動体を前記固定側部材に向けて押し付け固定する付勢力を発生させるばね部材と、該ばね部材の付勢力に抗して、前記押圧部を前記可動体から離間させるソレノイドとを備えていることが好ましい。このように構成すると、光の出射位置を切り換えた以降、その位置保持のための電力供給が不要である。それ故、光スイッチ装置での消費電力を削減できる。
【００１０】
本発明において、前記可動体に形成されている前記凹凸は、断面Ｖ字状凹部および断面Ｖ字状凸部のうちの少なくとも一方を備え、前記固定側部材に形成されている凹凸は、断面Ｖ字状凹部および断面Ｖ字状凸部のうちの少なくとも他方を備えていることが好ましい。このように構成すると、可動体および固定側部材の凹凸同士が嵌り合うだけで、可動体のＸ方向の位置が高い精度で規定される。すなわち、凹凸が断面Ｖ字状であれば、可動体が所望の位置からＸ方向にわずかにずれた位置で停止した場合でも、凹凸同士が嵌り合う際、Ｘ方向における可動体の位置誤差が修正される。従って、光の出射位置の精度を高めることができる。
【００１１】
本発明において、前記可動体および前記固定側部材では、前記凹凸の形成領域と、前記可動体のＸ方向への移動経路とが平行であることが好ましい。このように構成すると、可動体は、クランプ姿勢と同一姿勢で駆動されるので、Ｘ方向に駆動後、そのままの姿勢でスムーズにクランプされる。
【００１２】
本発明において、前記光反射部材は、光がＺ方向から入出射する斜面、該斜面から入射してきた光をＸ方向に反射する第１の反射面、および該第１の反射面に対して直交し、当該第１の反射面から反射してきた光を前記斜面に向けて反射する第２の反射面を備えた直角プリズムであることが好ましい。このような直角プリズムミラーを採用すれば、入射光軸と出射光軸を平行に設定できるので、入射側の光導波路および出射側の光導波路のレイアウトが容易である。また、直角プリズムミラーといった一般的な光学部材を用いることで、光スイッチ装置にコストを低減することができる。
【００１３】
本発明において、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持していることが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動する際、可動体の姿勢が安定しているので、光反射部材が傾かない。従って、光の出射位置の精度が高い。
【００１４】
本発明において、前記可動体は、前記クランプ機構によって前記固定側部材に向けて押し付け固定されたときのＹ方向における位置と、前記磁気駆動回路によってＹ方向への推力が加わっていないときのＹ方向における位置とが一致していることが好ましい。このように構成すると、クランプ機構によって可動体が固定側部材に向けて押し付け固定された状態でサスペンションワイヤに応力が加わらないので、サシペンションワイヤの疲労を軽減でき、サスペンションワイヤの寿命を延ばすことができる。
【００１５】
本発明において、前記サスペンションワイヤによる前記可動体の支持中心位置と、当該可動体全体の重心位置とが略一致していることが好ましい。このように構成すると、サスペンションワイヤは、可動体を安定した姿勢で支持することができ、かつ、可動体を駆動する際、および停止させる際、可動体の振動を抑えることができる。
【００１６】
本発明において、前記磁気駆動回路によって前記可動体に加わるＸ方向への推力の中心位置と、当該可動体全体の重心位置とが略一致していることが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動する際もその姿勢をさらに安定した状態に保持でき、かつ、可動体を駆動する際、および停止させる際、可動体の振動を抑えることができる。
【００１７】
本発明において、さらに、前記可動体が前記磁気駆動回路によって駆動されるときと、前記クランプ機構によってクランプされたときとの間で、前記可動体の傾きを防止する姿勢調整手段を有していることが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動した後、可動体を固定側部材にクランプする際、および可動体の固定側部材へのクランプ状態を解除した後、可動体を駆動する際の双方において、可動体の姿勢を一定に保つことができる。従って、光反射部材が傾かなので、光の出射位置の精度が高い。また、光ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ／可変光減衰器）においては、調整時と固定時とで減衰率が変化しない。
【００１８】
本発明に係る光スイッチ装置を、光ファイバの交換機に用いられる光導波路切り換え装置などに用いる場合には、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置に、共通の入力用導光路、および複数本の出力用導光路がＸ方向に配列される。この場合、前記凹凸のピッチは、例えば、１２５μｍである。
【００１９】
本発明に係る光スイッチ装置を、光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いる場合には、前記斜面に対して対峙する位置には、入力用導光路、出力用導光路、およびモニター用導光路がＸ方向に配列される。この場合、前記凹凸のピッチは、例えば、１μｍである。このように構成すると、モニター用導光路を介して出力光をモニターしながら、可動体の位置を制御すれば、所定光量の出力光を出力用導光路に導くことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を利用して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
（光導波路切り換え装置の基本原理）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光導波路切り換え装置の基本原理を模式的に示す説明図である。なお、以下の説明では、互いに直交する方向をそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向として説明する。
【００２２】
図１において、本形態の光導波路切り換え装置１（光スイッチ装置）は、Ｚ方向に延びた１本の入力側光ファイバ２０、および８本の出力側光ファイバ２１がＸ方向に沿って並列配置された８チャンネルの光導波路切り換え装置であり、入力側光ファイバ２０から出力された光を８本の出力側光ファイバ２１のいずれかに導くことができる。ここで、入力側光ファイバ２０と出力側光ファイバ２１とからなる光ファイバアレイ３は、光ファイバが、Ｘ方向で２５０ｎｍのピッチで等間隔に並んでいる。
【００２３】
本形態の光導波路切り換え装置１では、Ｚ方向から入射してきた光を反射してＸ方向にずれた所定位置からＺ方向に向けて出射するための光反射部材として、Ｘ方向に駆動されるプリズムミラー１０が用いられている。プリズムミラー１０は、光がＺ方向から入出射する斜面１０１、この斜面１０１から入射してきた光をＸ方向に反射する第１の反射面１０２、およびこの第１の反射面１０２に対して直交し、第１の反射面１０１から反射してきた光を斜面１０１に向けて反射する第２の反射面１０３を備えた直角プリズムであり、斜面１０１（開口側）を光ファイバアレイ３に向けて正対している。また、入力側光ファイバ２０から出射された光は、プリズムミラー１０に入射する前に、コリメートレンズ２２により、コリメートな光となっている。なお、図示を省略するが、８本の出力側光ファイバ２１と、プリズムミラー１０の斜面１０１との間にもコリメートレンズが配置されている。
【００２４】
このように構成した光導波路切り換え装置１において、例えば、プリズムミラー１０が実線で示す位置に固定されているとする。この状態では、入力側光ファイバ２０から出射された光は、プリズムミラー１０に入射し、プリズムミラー１０内の第１の斜面１０２と第２の斜面１０３をそれぞれ９０度で反射する光路Ｌ１の経路を辿り、出力側光ファイバ２１の最右端にある出力側光ファイバ２１ａに導かれる。
【００２５】
次に、出力側の光導波路を出力側光ファイバ２１ａから、右側から６番目に位置する出力側光ファイバ２１ｆに切り換える場合には、プリズムミラー１０をＸ方向に駆動して点線で示す位置に移動させる。このようにプリズムミラー１０を移動させると、入力側光ファイバ２０から出射された光は、プリズムミラー１０内の第１の斜面１０２と第２の斜面１０３での反射位置が移動し、光路Ｌ２を辿って出力側光ファイバ２１ｆに導かれることになる。
【００２６】
ここで、光ファイバアレイ３では、入力側光ファイバ２０、および出力側光ファイバ２１が２５０μｍのピッチで並んでいるので、プリズムミラー１０については、入力側光ファイバ２０、および出力側光ファイバ２１のピッチの１／２倍に相当する１２５μｍ単位でＸ方向に移動させる。
【００２７】
（光導波路切り換え装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態１における光導波路切り換え装置１を斜め後方からみた斜視図である。図３は、図２に示す光導波路切り換え装置１の要部を斜め前方からみた斜視図である。
【００２８】
本形態の光導波路切り換え装置１は、斜面１０１をＺ方向に向けてプリズムミラー１０が搭載された可動体２と、この可動体２をＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持する固定側部材１３とを有している。
【００２９】
可動体２には、プリズムミラー１０に加えて、１つのＹ方向駆動用の駆動用コイル５、および左右一対のＸ方向駆動用の駆動コイル６が搭載されている。これに対して、固定側部材１３には、支持ベース１２、１つのＹ方向駆動用の駆動マグネット７、左右一対のＸ方向駆動用の駆動マグネット８、およびヨーク９が搭載され、駆動マグネット７は、駆動用コイル５の内側に位置している。また、駆動マグネット８は、駆動コイル６に対向している。
【００３０】
支持ベース１２からは、可動体２をＸ方向の両側から挟んで片持ち状態で支持する左右２本ずつのサスペンションワイヤ４がＺ方向に水平に延びている。なお、可動体２に搭載された駆動コイル５、６に対する制御回路（図示せず）は、支持部材１２の側に配置され、可動体２に搭載された駆動コイル５、６に対する給電はワイヤー４を給電ラインとして行われる。
【００３１】
ここで、４本のサスペンションワイヤ４の可動体２の支持位置（サスペンションワイヤ４の先端部分）の中心位置と、可動体２全体の重心位置は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のそれぞれにおいて略一致している。すなわち、４本のサスペンションワイヤ４の可動体２の支持位置は、そのＸ方向における中心位置、そのＹ方向における中心位置、およびＸ方向における中心位置は、可動体２全体の重心のＸ方向における位置、Ｙ方向における位置、およびＺ方向における位置と各々、略一致している。
【００３２】
駆動マグネット７は、可動体２に搭載された駆動コイル５に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル５と対になって、可動体２をＹ方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル５に給電することより、可動体２にはＹ方向の推力が加わる。また、駆動マグネット８は可動体２に搭載された駆動コイル６に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル６と対になって、可動体２をＸ方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル６に給電することより、可動体２にはＸ方向の推力が加わる。
【００３３】
ここで、駆動用コイル６は、可動体２のＹ方向（厚さ方向）中心位置、かつ、可動体２のＺ方向（長さ方向）中心位置において、Ｘ方向において可動体２に対して対称となる位置に固着されている。このため、磁気駆動回路によって可動体２に加わるＸ方向の推力の中心と、可動体２全体の重心位置とは略一致している。
【００３４】
なお、駆動用コイル５は、可動体２のＹ方向（厚さ方向）、およびＸ方向（幅方向）の中心位置に固着されているが、可動体２のＺ方向（長さ方向）においてはやや後方に配置されている。従って、可動体２に対する駆動用コイル５の搭載位置をＺ方向にずらす、あるいは可動体２に対してウエイトなどを搭載して重心位置をＺ方向にずらすなどの方法によって、磁気駆動回路によって可動体２に加わるＹ方向の推力の中心も、可動体２全体の重心位置と略一致させることができる。
【００３５】
可動体２は、前方にプリズムミラー１０が搭載されたプリズムミラー搭載部１１と、駆動用コイル５、６が搭載されたフレーム部分１６とからなる。ここで、プリズムミラー搭載部１１のさらに前方には、図１を参照して説明した光ファイバアレイ３が配置されており、図２および図３には、光ファイバアレイ３の入力側光ファイバ２０からの出射光、および光ファイバアレイ３の出力側光ファイバ２０への出射の各光軸を、光軸Ｌｉｎおよび光軸Ｌｏｕｔで示してある。
【００３６】
このように構成した光導波路切り換え装置１において、可動体２に対して、Ｚ方向側には、可動体２をＹ方向下方に押圧して固定側部材１３に押し付け固定するクランプ機構４０が構成されている。
【００３７】
このクランプ機構４０は、金属製のクランプ板４１と、クランプ板４１を揺動可能に支持する揺動支点４２、４３と、クランプ板４１の先端部分を可動体２のプリズムミラー搭載部１１の上面１１ｂに押し付ける付勢力を発揮する板ばね４７と、揺動支点４２を挟んで可動体２と反対側に配置された２個のソレノイド４５、４６とから構成され、揺動支点４２、４３、およびソレノイド４５、４６は、いずれも固定側部材１３から直立している。また、クランプ板４１の先端部分の下面には、プリズムミラー搭載部１１の上面１１ｂと当接する半球状の突起４４（押圧部分）が形成されている。
【００３８】
さらに、本形態では、可動体２において、プリズムミラー搭載部１１の固定側部材１３と対向する下面１１ａには、Ｘ方向の全範囲にわたって、Ｖ字溝３０が一定のピッチで連続的に形成されている。従って、可動体２の下面側には、断面Ｖ字状凹部と断面Ｖ字状凸部とが交互に形成されている。本形態では、光ファイバアレイ３のピッチが２５０μｍであるので、それに対応して、Ｖ字溝３０のピッチは１２５μｍとしてある。
【００３９】
これに対して、固定側部材１３において、可動体２のプリズムミラー搭載部１１の下面１１ａに対向する位置には、下面１１ａよりもＸ方向に長い寸法を有する固定部１５が形成され、固定部１５の上面１５ａには、可動体２の下面１１ａに形成されたＶ字溝３０（凹凸）と噛み合うＶ字溝３１（凹凸）が連続的に形成されている。従って、固定側部材１３には、断面Ｖ字状凹部と断面Ｖ字状凸部とが交互に形成されている。このＶ字溝３１のピッチも１２５μｍである。
【００４０】
ここで、可動体２のＸ方向への移動経路、プリズムミラー搭載部１１の下面１１ａ、および固定側部材１３に形成された固定部１５の上面１５ａは、互いに平行に形成されている。
【００４１】
このように構成した光導波路切り換え装置１において、光導波路の切り換えを終了した状態で、クランプ機構４０では、ソレノイド４５、４６への給電が停止しているため、可動体２は、クランプ板４１によって固定側部材１３に押し付け固定されており、この状態において、サスペンションワイヤ４は、Ｙ方向に応力が加わっていない状態にあり、４本のサスペンションワイヤ４は、いずれも平行に真っ直ぐに延びている。
【００４２】
なお、光導波路切り換え装置１が作動していない自然位置では、入力側光ファイバ２０から出射された光が、出力側光ファイバ２１の右側から３番目または４番目に導かれる基準位置に止まるように、Ｖ字溝３１とファイバアレイ２０とがあらかじめ調整されている。この場合には、サスペンションワイヤ４は、Ｘ方向にも応力が加わっていない状態にあり、４本のサスペンションワイヤ４は、いずれも平行に真っ直ぐに延びている。
【００４３】
［光導波路切り換え動作の説明］
図４を参照して、本形態の光導波路切り換え装置１で光導波路を切り換える動作を説明する。
【００４４】
図４は、光導波路切り換え装置１において光導波路を切り換える動作を行う際、可動体２と固定側部材１３との位置関係などを示す説明図である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、初期の固定位置では、可動体２は、クランプ板４１により固定側部材１３に押し付け固定されており、上下のＶ字溝３０、３１が係合した状態である。
【００４６】
この状態から、光導波路を切り換える動作を行うには、図４（ｂ）に示すように、まず、ソレノイド４５、４６に給電して、板ばね４７の付勢力に抗して、クランプ板４１の先端側を浮き上がらせ、可動体２の拘束状態を解除する。次に、駆動コイル５に給電して、可動体２をＹ方向上方に移動させ、可動体２を固定側部材１３から浮かす。
【００４７】
次に、駆動コイル６に給電して、図４（ｃ）に示すように、可動体２をＸ方向に移動させる。そして、可動体２がＸ方向の所望の位置まで移動してきたとき、図４（ｄ）のように、駆動コイル５への給電を停止または下側に駆動して、サスペンションワイヤ４の弾性復帰力によって、可動体２をＹ方向下方に沈み込ませる。
【００４８】
次に、ソレノイド４５、４６への給電を停止する。その結果、図４（ｄ）に示すように、クランプ板４１は、可動体２をＹ方向下方に押圧して固定側部材１３に押し付け固定する。その際、可動体２に形成されたＶ字溝３０と、固定側部材１３に形成されたＶ字溝３１が噛み合い、可動体２は、Ｘ方向に位置決めされる。
【００４９】
しかる後に、駆動コイル６への給電を停止する。これにより、光導波路の切り換え動作が完了する。従って、入射側光ファイバ２０からプリズムミラー１０に入射した光は、プリズムミラー１０を介して、所定の出力側光ファイバ２１に出射されることになる。
【００５０】
（本形態の効果）
以上説明したように、光導波路切り換え装置１において、プリズムミラー１０をＸ方向に駆動するアクチュエータとして、光ヘッド装置などで用いられている磁気駆動式アクチュエータを用い、このアクチュエータでプリズムミラー１０をＸ方向の所定の位置まで移動させる。また、可動体２は、Ｘ方向の所定位置において、クランプ機構４０によって固定側部材１３に押し付け固定され、かつ、その際、可動体２および固定側部材１３の各々に所定ピッチで形成されているＶ字溝３０、３１が噛み合う。従って、可動体２は、Ｘ方向の所定位置に確実に位置決めされる。従って、比較的簡素な構成でありながら、外部から振動などが伝わってきても、可動体２は、Ｘ方向にずれることがなく、光の出射位置の安定性が高い。しかも、可動体２のＸ方向での位置決めにＶ字溝３０、３１を用いたため、図４（ｄ）、（ｅ）に示すように、可動体２の停止位置に誤差があったとしても、可動体２が固定側部材１３に固定される段階では当該誤差が修正され、入射した光を所定の出力側光ファイバに確実に導くことができる。
【００５１】
また、光路を切り換えるための光反射部材として、直角プリズムからなるプリズムミラー１０を用いたため、入射光軸と出射光軸を平行に設定できる。従って、入射側の光導波路および出射側の光導波路のレイアウトが容易である。また、プリズムミラー１０といった一般的な光学部材を用いたので、光導波路切り換え装置１のコストを低減することができる。
【００５２】
さらに、可動体２をクランプ機構４０によって固定側部材１３を押し付け固定した状態で、サスペンションワイヤ４は、Ｙ方向の応力が加わらず、真っ直ぐに伸びた状態にある。このため、サスペンションワイヤ４の疲労が少ないので、サスペンションワイヤ４の劣化を防止できるなど、光導波路切り換え装置１の信頼性を向上することができる。
【００５３】
また、可動体２は、板ばね４７の付勢力を受けたクランプ部材４１によって固定側部材１３に押し付け固定され、その間、駆動コイル５、６への給電、およびソレノイド４５、４６への給電が停止される。従って、駆動コイル５、６やソレノイド４５、４６に対して、常時給電する必要がないので、光導波路切り換え装置１の消費電力を削減することができる。
【００５４】
また、可動体２のＸ方向への移動経路、プリズムミラー搭載部１１の下面１１ａ、および固定側部材１３に形成された固定部１５の上面１５ａは、互いに平行である。従って、可動体２は、クランプ姿勢と同一姿勢で駆動されるので、Ｘ方向に駆動後、そのままの姿勢でスムーズにクランプされることなる。それ故、光導波路切り換え装置１の光導波路切り換え動作が安定する。
【００５５】
さらに、４本のサスペンションワイヤ４の可動体２の支持位置（サスペンションワイヤ４の先端部分）の中心位置と、可動体２全体の重心位置とが略一致している。また、磁気駆動回路によって可動体２に加わるＸ方向への推力の中心と、可動体２全体の重心位置とが略一致している。従って、可動体２をＸ方向に移動させる際、あるいは停止させる際に、可動体２の上下左右の振れを小さくすることができる。それ故、光導波路切り換え装置１の光導波路の切り換え動作が安定している。
【００５６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、本発明を各種光スイッチのうち、光導波路切り換え装置に適用した例であるが、本発明を可変光減衰器に適用してもよい。この場合、プリズムミラー１０に対する磁気駆動回路やクランプ機構などの構成は、実施の形態１と同一であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。
【００５７】
図５は、本発明を適用した可変光減衰器の基本原理を模式的に示す説明図である。図５において、本形態の可変光減衰器１００は、一本の入力側光ファイバ２００から可変光減衰器１００に入射する光を、適宜減衰させて、出力側光ファイバ２１０に出力するものである。出力側光ファイバ２１０への光の出力を所望の値とするために、出力光の一部をモニタするモニタ用光ファイバ２３０が設けられている。また、モニタ用光ファイバ２３０に入射する光の値により、プリズムミラー１０の停止位置をフィードバック制御するための制御回路（図示せず）を備えている。
【００５８】
可変光減衰器１００はＸ方向に移動可能な直角プリズムミラー１０を搭載している。入力側光ファイバ２００から出射された光は、プリズムミラー１０に入射する前に、コリメートレンズ２２により、コリメート光となっている。
【００５９】
初期の状態ではプリズムミラー１０は実線で表された位置に固定されているとする。この状態では、入力側光ファイバ２００から出射された光は、一定の幅でプリズムミラー１０内の第１の斜面１０２と第２の斜面１０３をそれぞれ９０度で反射された光路を辿り、斜面１０１から光束Ｌ１０が出射される。このとき、出射された光は、出力側光ファイバ２１０、およびモニタ用光ファイバ２３０の双方に入射する。従って、モニタ用光ファイバ２３０を介して、プリズムミラー１０から出射された光をモニターし、そのモニター結果に基づいて、プリズムミラー１０をＸ方向に移動させれば、出力側光ファイバ２１０に導かれる光を所定の減衰率に制御できる。
【００６０】
例えば、プリズムミラー１０が実線で示す位置にあるとき、モニタ用光ファイバ２３０を介してのモニター結果に基づいて、プリズムミラー１０をＸ方向の点線で示す位置まで移動させれば、プリズムミラー１０内での光軸位置がずれるので、斜面１０１からは、光束Ｌ２０が出射される。従って、出力側光ファイバ２１０に入射する光量が低減することができる。
【００６１】
ここで、可変光減衰器１００では、入力光を適宜減衰させ出力するために、プリズムミラー１０の移動ピッチを微細に制御する必要がある。そのため、図２および図３に示す可動体２、および固定側部材１３に形成するＶ字溝３０、３１のＸ方向のピッチについては１μｍに設定される。
【００６２】
［その他の実施の形態］
上記形態では、可動体２のＸ方向への位置決めを行うための凹凸として、可動体２および固定側部材１３に対して、連続したＶ字溝３０、３１を形成して、可動体２および固定側部材１３の双方に断面Ｖ字状凹部および断面Ｖ字状凸部を形成したが、例えば、図６（ａ）に示すように、可動体２に対して断面Ｖ字状凸部３０′を所定ピッチで形成する一方、固定側部材１３に対して、断面Ｖ字状凹部３１′を所定ピッチで形成してもよい。また、図示を省略するが、図６（ａ）とは反対に、可動体２に対して断面Ｖ字状凹部を所定ピッチで形成する一方、固定側部材１３に対して、断面Ｖ字状凸部を所定ピッチで形成してもよい。
【００６３】
また、図６（ｂ）に示すように、可動体２に対して断面円形の凸部３０″を所定ピッチで形成する一方、固定側部材１３に対して、断面円形の凹部３１″を所定ピッチで形成してもよい。また、図示を省略するが、図６（ｂ）とは反対に、可動体２に対して断面円形の凹部を所定ピッチで形成する一方、固定側部材１３に対して、断面円形の凸部を所定ピッチで形成してもよい。
【００６４】
さらに、上記形態では、クランプ機構４０を可動体２に対して、光の入出射側に構成したが、図７に示すように、クランプ機構４０を可動体２に対して光の入出射側と反対側に配置すれば、ファイバーアレイ３のレイアウトが容易になるという利点がある。
【００６５】
さらにまた、可動体２を固定側部材１３に押し付け固定するためのばね部材として、上記形態では、クランプ板４１の先端部に板ばね４７を配置したが、このようなばね部材としては、板ばね４７に限らず、コイルばねを用いてもよい。また、クランプ板４１自身を板ばねで構成してもよい。
【００６６】
また、上記実施の形態において、固定側部材１３の上面のうち、可動体２が沈み込んでくる領域に、可動体２の下面を受けるコイルばねなどを姿勢調整手段として配置してもよい。このように構成すると、可動体２が磁気駆動回路によって駆動されるときと、クランプ機構４０によってクランプされたときとの間で、可動体２が傾くのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光導波路切り換え装置の原理を模式的に表した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光導波路切り換え装置を斜め後方からみた斜視図である。
【図３】図２に示す光導波路切り換え装置の要部を斜め前方からみた斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る光導波路切り換え装置において光導波路を切り換える動作を行う際の、可動体と固定側部材との位置関係などを示す説明図である。
【図５】本発明が適用される可変光減衰器の原理を模式的に示す斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はいずれも、本発明が適用される光スイッチ装置で可動体のＸ方向における位置決めに用いることのできる凹凸の説明図である。
【図７】本発明を適用した別の光導波路切り換え装置を斜め後方からみた斜視図である。
【符号の説明】
１  光導波路切り換え装置（光スイッチ装置）
２  可動体
３  光ファイバアレイ
４  ワイヤー
５、６  駆動コイル
７、８  駆動マグネット
１０  プリズムミラー
１３  固定側部材
２０  入力側光ファイバ
２１  出力側光ファイバ
３０、３１  Ｖ字溝（凹凸）
４０  クランプ機構
４１  クランプ板
４５、４６  ソレノイド
４４  突起（押圧部）
１００  可変光減衰器（光スイッチ装置）
２００  入力側光ファイバ
２１０  出力側光ファイバ
２３０  モニタ用光ファイバ
【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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