(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から光を入射させる光入射手段と、
前記光入射手段で入射させられた前記光を外部に出射させる光出射手段と、
前記光入射手段と前記光出射手段との間の光路中に配置され、当該光路を変化させる光変化部材と、
前記光変化部材を前記光路中に挿入された第１の位置と前記光路中から引き抜かれた第２の位置とに移動させる部材移動手段と、
前記部材移動手段による前記光変化部材の移動を案内する移動案内部材と、
前記光変化部材の移動範囲内に配置され、発生磁界による磁力であって、前記部材移動手段による前記光変化部材の移動の方向に対して交差する方向の磁力によって、前記光変化部材を前記移動案内部材に圧接させる磁界発生手段とを備え、
前記光変化部材が前記第１の位置にあるとき、前記光入射手段からの前記光が前記光出射手段に入射し、
前記光変化部材は、前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動するときにも前記磁界発生手段によって前記移動案内部材に圧接されることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記磁界発生手段は前記移動案内部材に固定され、かつ、前記光変化部材の少なくとも一部は、強磁性体であり、前記移動により位置が変化したときに前記磁力を変化させるよう前記磁界発生手段と対向する溝が形成され、前記光変化部材が前記第１の位置にあるとき、前記光変化部材が前記第１の位置および前記第２の位置の間にあるときに比べて、前記溝と前記磁界発生手段の磁極との重なる面積が小さいことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、前記光変化部材に固定された第１の磁界発生手段と、前記移動案内部材と一体に設けられ、前記光変化部材が前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動するとき前記光変化部材を前記移動案内部材に圧接させるよう前記第１の磁界発生手段の発生磁界に対して引き合うか又は反発し合う磁力を発生させる第２の磁界発生手段と、を有し、前記光変化部材が前記第１の位置にあるときに前記第１の磁界発生手段と前記第２の磁界発生手段との互いの磁極が最も接近することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報ネットワーク、光ＬＡＮなどの光通信分野において使用され、ミラー、プリズム、シャッターなどの光学素子を備える光スイッチ又は可変型光アッテネータなどの光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光デバイスとしては、例えば図９に示すような光スイッチ９００が知られている。
【０００３】
光スイッチ９００は、光ファイバ９１１、９２１及びレンズ系９１２、９２２を有して入力ポート９１０ａ、９２０ａを形成し、通過する光線を平行光線にするファイバコリメータ９１０、９２０と、光ファイバ９３１、９４１及びレンズ系９３２、９４２を有して出力ポート９３０ａ、９４０ａを形成し、通過する光線を平行光線にするファイバコリメータ９３０、９４０とを備えた２入力、２出力の２×２光スイッチである。
【０００４】
また、光スイッチ９００は、直角プリズム９５１、９５２を有する光路切換素子９５０と、光路切換素子９５０を支持する支持板９６０と、光路切換素子９５０を矢印９５０ａ及び矢印９５０ｂの示す方向に移動させる例えばソレノイドアクチュエータなどの駆動アクチュエータ９７０と、駆動アクチュエータ９７０による光路切換素子９５０の移動を案内するガイド機構９８０と、駆動アクチュエータ９７０及びガイド機構９８０を連結するカップリンク機構９９０とを備えている。
【０００５】
そして、光スイッチ９００は、光路切換素子９５０を駆動アクチュエータ９７０によって矢印９５０ａの示す方向に移動させてファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間から引き抜くことによって、ファイバコリメータ９１０、９２０で出射させられた光線を、直接ファイバコリメータ９３０、９４０に入射させる。
【０００６】
一方、光スイッチ９００は、光路切換素子９５０を駆動アクチュエータ９７０によって矢印９５０ｂの示す方向に移動させてファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間に挿入することによって、図９に示すように、ファイバコリメータ９１０、９２０で出射させられた光線を、光路切換素子９５０の直角プリズム９５１、９５２によって２回反射してファイバコリメータ９４０、９３０に入射させる。
【０００７】
即ち、光スイッチ９００は、ファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間に光路切換素子９５０を挿入するか否かによって、ファイバコリメータ９１０、９２０で出射させられた光線がファイバコリメータ９３０、９４０に入射する光路と、ファイバコリメータ９１０、９２０で出射させられた光線がファイバコリメータ９４０、９３０に入射する光路とを切り換えることができる。
【０００８】
ところで、光スイッチ９００においては、光路切換素子９５０が光路中に無い場合と共に、光路切換素子９５０が光路中に配置され、光路を切り換えた場合においても、挿入損失が小さいことが望ましい。
【０００９】
光路切換素子９５０が光路中に配置され、光路を切り換えたときの挿入損失を小さくするためには、入力ポート９１０ａ、９２０ａを形成するファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線が、出力ポート９３０ａ、９４０ａを形成するファイバコリメータ９３０、９４０に入射するときの損失を小さくすることが必要である。
【００１０】
光路切換素子９５０をファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間から引き抜いた状態において、ファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線がファイバコリメータ９３０、９４０に入射する場合、ファイバコリメータ９１０とファイバコリメータ９３０との光軸のずれを小さくし、ファイバコリメータ９２０とファイバコリメータ９４０の光軸とのずれを小さくすることによって、挿入損失を小さくすることができる。
【００１１】
また、光路切換素子９５０をファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間に挿入した状態において、ファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線がファイバコリメータ９３０、９４０に入射する場合、ファイバコリメータ９１０から出射させられ直角プリズム９５１によって２回反射された光線９００ａと、ファイバコリメータ９４０の光軸とのずれを小さくし、ファイバコリメータ９２０から出射させられ直角プリズム９５２によって２回反射された光線９００ｂと、ファイバコリメータ９３０の光軸とのずれを小さくすることによって、挿入損失を小さくすることができる。
【００１２】
ここで、光路切換素子９５０が光路中にない場合、ファイバコリメータ９１０とファイバコリメータ９３０との光軸のずれや、ファイバコリメータ９２０とファイバコリメータ９４０との光軸のずれは、ファイバコリメータ９１０、９２０、９３０、９４０の位置および角度を調整し、固定することによって、調整することができるが、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸とのずれや、光線９００ｂとファイバコリメータ９３０の光軸とのずれは、ファイバコリメータ９１０、９２０、９３０、９４０の位置に加えて、光路切換素子９５０の位置および角度も調整しなければ調整することができない。
【００１３】
即ち、光路切換素子９５０をファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間に挿入した状態において、ファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線は光路切換素子９５０を介してファイバコリメータ９４０、９３０に入射するので、光路切換素子９５０をファイバコリメータ９１０、９２０及びファイバコリメータ９３０、９４０の間から引き抜いた状態と比較して、ファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線がファイバコリメータ９３０、９４０に入射するときの損失を小さくすることが困難である。
【００１４】
図１０を使用して、より詳細に説明する。図１０において、直角プリズム９５１の角９５１ａは９０度であり、角９５１ｂは４５度である。また、直角プリズム９５１の角９５１ａの部分の稜線をｚ軸に、ファイバコリメータ９１０の光軸をｘ軸にし、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心軸とした回転角をそれぞれ回転角θ、回転角φ、回転角ψとする。
【００１５】
ファイバコリメータ９１０から出射させられ直角プリズム９５１によって２回反射された光線９００ａは、図示しているように、光路切換素子９５０が設計した角度から回転角φの方向に角度Δφずれるとき、ファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれを発生させる。
【００１６】
また、光線９００ａは、図示していないが、光路切換素子９５０が設計した位置からずれるとき、又は、光路切換素子９５０が設計した角度から回転角θ又は回転角ψの方向にずれるとき、ファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれを発生させず、位置ずれを発生させる。
【００１７】
ここで、ファイバコリメータ９１０、９２０から出射させられた光線がファイバコリメータ９３０、９４０に入射するときの損失は、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれが発生するときの方が、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの位置ずれが発生するときよりも大きい。
【００１８】
例えば、光線９００ａの直径が０．５ｍｍであり、許容結合損失が０．２ｄＢである場合、実測では光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの位置ずれは０．０５ｍｍまで許容されるのに対して、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれは０．０２度しか許容されない。
【００１９】
ガイド機構９８０又はその他の位置合わせ手段を使って、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの位置ずれを０．０１ｍｍ程度以下にすることはできるが、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれを０．０２度以下にすることは、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの位置ずれを０．０１ｍｍ程度以下にすることと比較して極めて困難である。
【００２０】
そこで、従来の光スイッチ９００は、光線９００ａとファイバコリメータ９４０の光軸９４０ｂとの角度ずれを０．０２度以下にするために、ガイド機構９８０に、２つ以上の固定ガイド面を有するガイド部材と、この２つ以上の固定ガイド面の間に配置され、ガイド部材との間隙を保ちながら、２つ以上の固定ガイド面の間を光路切換素子９５０を載せて移動するスライダとを備えた精密ガイド構造と呼ばれる機構を採用している。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光スイッチ９００においては、光路を切り換えるとき、光路切換素子９５０を高い角度精度で光路中に挿入し、挿入損失を小さくすることが困難であるという問題があった。
【００２２】
即ち、精密ガイド構造は、光路切換素子の角度ずれを０．０２度以下に制御するために固定ガイド面とスライダとの隙間が０．００１ｍｍ以下に設計加工されなければならず、コストアップ、耐久性がないなどの課題があった。さらに、スライダが移動すると、固定ガイド面およびスライダの表面が摩滅し、寸法が減少する。つまり、２つの固定ガイド面とスライダとの隙間は広がり、機械的ガタが生じる。機械的ガタにより、光路切換素子の傾き角度が大きくなり、光の損失が増大し，光スイッチの特性を劣化させる。このスライダの移動回数の耐久性が問題である。
【００２３】
精密ガイド構造のようなすべり軸受け構造以外の構造として、ベアリングを用いる転がり軸受け構造も考えられるが、ベアリングのボールまたはロッドが磨耗し、数千万回というスライダの移動において光路切換素子およびスライダの角度を上記０．０２度以下という厳しい精度に維持することは極めて困難である。
【００２４】
そこで、本発明は、従来と比較して挿入損失を小さくすることができる光デバイスを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光デバイスは、外部から光を入射させる光入射手段と、前記光入射手段で入射させられた前記光を外部に出射させる光出射手段と、前記光入射手段と前記光出射手段との間の光路中に配置され、当該光路を変化させる光変化部材と、前記光変化部材を前記光路中に挿入された第１の位置と前記光路中から引き抜かれた第２の位置とに移動させる部材移動手段と、前記部材移動手段による前記光変化部材の移動を案内する移動案内部材と、前記光変化部材の移動範囲内に配置され、発生磁界による磁力であって、前記部材移動手段による前記光変化部材の移動の方向に対して交差する方向の磁力によって、前記光変化部材を前記移動案内部材に圧接させる磁界発生手段とを備え、前記光変化部材が前記第１の位置にあるとき、前記光入射手段からの前記光が前記光出射手段に入射し、前記光変化部材は、前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動するときにも前記磁界発生手段によって前記移動案内部材に圧接される構成を有している。
【００２６】
この構成により、本発明の光デバイスは、磁力によって光変化部材を移動案内部材に圧接させることができるので、従来と比較して、光変化部材の設計された角度からのずれを小さく抑えることができ、挿入損失を小さくすることができる。また、本発明の光デバイスは、光変化部材が移動案内部材に対して外部からの振動によって移動することを防止することができる。
【００２７】
また、本発明の光デバイスは、前記磁界発生手段は前記移動案内部材に固定され、かつ、前記光変化部材の少なくとも一部は、強磁性体であり、前記移動により位置が変化したときに前記磁力を変化させるよう前記磁界発生手段と対向する溝が形成され、前記光変化部材が前記第１の位置にあるとき、前記光変化部材が前記第１の位置および前記第２の位置の間にあるときに比べて、前記溝と前記磁界発生手段の磁極との重なる面積が小さくなる構成を有している。
【００２８】
この構成により、本発明の光デバイスは、光変化部材の移動時に光変化部材と移動案内部材との摩擦を減少させるように光変化部材に溝が形成されていれば、光変化部材及び移動案内部材の磨耗を低減し、より長く挿入損失を維持することができる。また、本発明の光デバイスは、光変化部材の移動時に光変化部材と移動案内部材との摩擦を減少させるように光変化部材に溝が形成されていれば、部材移動手段による光変化部材の駆動力を低減し、省電力化することができる。
【００２９】
なお、前記磁界発生手段は、複数配置される構成を有しているのが好ましい。
【００３０】
この構成により、本発明の光デバイスは、外部環境や経過時間に対して減磁する可能性のある磁界発生手段を複数に分割して備えているので、複数に分割しないで備えている場合と比較して、外部環境や経過時間に対して磁界発生手段全体としての減磁を抑制することができ、より長く挿入損失を維持することができる。なお、磁界発生手段が互いに磁気的に結合する位置に複数配置される場合は、更に外部環境や経過時間に対して磁界発生手段個々の減磁を抑制することができ、より長く挿入損失を維持することができる。
【００３１】
また、本発明の光デバイスにおいては、前記磁界発生手段は、前記光変化部材に固定された第１の磁界発生手段と、前記移動案内部材と一体に設けられ前記光変化部材が前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動するとき前記光変化部材を前記移動案内部材に圧接させるよう前記第１の磁界発生手段の発生磁界に対して引き合うか又は反発し合う磁力を発生させる第２の磁界発生手段と、を有し、前記光変化部材が前記第１の位置にあるときに前記第１の磁界発生手段と前記第２の磁界発生手段との互いの磁極が最も接近するのがよい。
【００３２】
この構成により、本発明の光デバイスは、部材移動手段によって光変化部材を移動案内部材に対して所定の位置に合わせることができない場合であっても、第１の磁界発生手段及び第２の磁界発生手段の間に発生する磁力によって、光変化部材を移動案内部材に対して所定の位置に合わせることができる。
【００３３】
この場合も、前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段は、前記部材移動手段による前記光変化部材の移動に応じて前記光変化部材を前記移動案内部材に圧接させる力が変化するように構成されてもよい。
【００３４】
すなわち、光変化部材の移動時に光変化部材と移動案内部材との摩擦を減少させるように第１の磁界発生手段及び第２の磁界発生手段が配置されていれば、光変化部材及び移動案内部材の磨耗を低減し、より長く挿入損失を維持することができる。また、光変化部材の移動時に光変化部材と移動案内部材との摩擦を減少させるように第１の磁界発生手段及び第２の磁界発生手段が配置されていれば、部材移動手段による光変化部材の駆動力を低減し、省電力化することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
【００３７】
まず、第１の実施の形態に係る光デバイスの構成について説明する。
【００３８】
図１から図３までにおいて、本実施の形態に係る光デバイスとしての光スイッチ１００は、光ファイバ１１１、１２１及びレンズ系１１２、１２２を有して入力ポート１１０ａ、１２０ａを形成し、通過する光線を平行光線にするファイバコリメータ１１０、１２０と、光ファイバ１３１、１４１及びレンズ系１３２、１４２を有して出力ポート１３０ａ、１４０ａを形成し、通過する光線を平行光線にするファイバコリメータ１３０、１４０とを備えた２入力、２出力の２×２光スイッチである。
【００３９】
ここで、ファイバコリメータ１１０、１２０は光スイッチ１００の外部から内部に光を入射させる光入射手段を構成しており、ファイバコリメータ１３０、１４０はファイバコリメータ１１０、１２０で入射させられた光を光スイッチ１００の内部から外部に出射させる光出射手段を構成している。
【００４０】
また、光スイッチ１００は、反射ミラープリズムである直角プリズム１５１、１５２を有する光路切換素子１５０と、光路切換素子１５０が接着固定される鉄などの強磁性体製のスライダ１６０と、シャフト１７１を有し、光路切換素子１５０及びスライダ１６０を矢印１５０ａ及び矢印１５０ｂの示す方向に移動させる部材移動手段としてのソレノイドアクチュエータ１７０と、スライダ１６０及びソレノイドアクチュエータ１７０のシャフト１７１を連結するレバー１７２と、ソレノイドアクチュエータ１７０による光路切換素子１５０及びスライダ１６０の移動を案内する移動案内部材としてのガイド機構１８０とを備えている。
【００４１】
ここで、光路切換素子１５０及びスライダ１６０は、ファイバコリメータ１１０、１２０とファイバコリメータ１３０、１４０との間の光路中に配置され、光を変化させる光変化部材を構成している。
【００４２】
また、ソレノイドアクチュエータ１７０は、光路切換素子１５０がファイバコリメータ１１０、１２０及びファイバコリメータ１３０、１４０の間に挿入される位置（以下、第１の位置という。）と、光路切換素子１５０がファイバコリメータ１１０、１２０及びファイバコリメータ１３０、１４０の間から引き抜かれる位置（以下、第２の位置という。）との間で、光路切換素子１５０を移動させるようになっている。
【００４３】
なお、ガイド機構１８０は、ガイド部材１８１及びガイド部材１８２を有している。ガイド部材１８１は、スライダ１６０と接触する平面である固定ガイド面１８１ａと、凹み１８１ｂとが形成されており、ガイド部材１８１には、磁界を発生させる磁界発生手段としての磁石１９０が、発生させた磁界による磁力によってスライダ１６０をガイド部材１８１に圧接させる位置に配置され固定されている。
【００４４】
ここで、磁石１９０は、凹み１８１ｂ内で、ガイド部材１８１の固定ガイド面１８１ａに対してスライダ１６０とは反対側に位置しており、ガイド部材１８１が固定ガイド面１８１ａでスライダ１６０と接触するときでも、スライダ１６０と接触しないようになっている。
【００４５】
また、ファイバコリメータ１１０、１２０、１３０、１４０は、光路切換素子１５０及びスライダ１６０が第１の位置にあるとき、位置、角度を調節して、ガイド機構１８０のガイド部材１８１、１８２に接着固定されている。
【００４６】
次に、本の実施の形態に係る光デバイスの動作について説明する。
【００４７】
スライダ１６０は、ガイド機構１８０のガイド部材１８１に埋め込まれた磁石１９０によって発生させられる磁力によって、磁石１９０に吸引され、ガイド部材１８１に圧接される。
【００４８】
ソレノイドアクチュエータ１７０は、図示しないコントローラから電気信号が与えられると、与えられた電気信号に応じてシャフト１７１を矢印１５０ｂの示す方向に移動させることによって、レバー１７２を介してシャフト１７１に連結されたスライダ１６０及び光路切換素子１５０を、矢印１５０ｂの示す方向に第１の位置まで移動させる。ここで、スライダ１６０は磁石１９０によってガイド部材１８１に圧接されているので、スライダ１６０及び光路切換素子１５０は、ガイド部材１８１の固定ガイド面１８１ａに沿って移動する。
【００４９】
光路切換素子１５０が第１の位置にあるとき、図２に点線で示すように、光線がファイバコリメータ１１０の入力ポート１１０ａを介して光ファイバ１１１に入射すると、光ファイバ１１１に入射した光線は、光ファイバ１１１中を伝搬され光ファイバ１１１から出射させられた後、レンズ系１１２に入射する。レンズ系１１２に入射した光線は、レンズ系１１２を通過して略平行光線にされレンズ系１１２から出射させられた後、直角プリズム１５１で２回反射されてファイバコリメータ１４０のレンズ系１４２に入射する。レンズ系１４２に入射した光線は、レンズ系１４２を通過して集光されレンズ系１４２から出射させられた後、光ファイバ１４１に入射する。光ファイバ１４１に入射した光線は、光ファイバ１４１中を伝搬され出力ポート１４０ａを介して光ファイバ１４１から出射させられる。
【００５０】
また、光線がファイバコリメータ１２０の入力ポート１２０ａを介して光ファイバ１２１に入射すると、光ファイバ１２１に入射した光線は、光ファイバ１２１中を伝搬され光ファイバ１２１から出射させられた後、レンズ系１２２に入射する。レンズ系１２２に入射した光線は、レンズ系１２２を通過して略平行光線にされレンズ系１２２から出射させられた後、直角プリズム１５２で２回反射されてファイバコリメータ１３０のレンズ系１３２に入射する。レンズ系１３２に入射した光線は、レンズ系１３２を通過して集光されレンズ系１３２から出射させられた後、光ファイバ１３１に入射する。光ファイバ１３１に入射した光線は、光ファイバ１３１中を伝搬され出力ポート１３０ａを介して光ファイバ１３１から出射させられる。
【００５１】
また、ソレノイドアクチュエータ１７０は、図示しないコントローラから電気信号が与えられると、与えられた電気信号に応じてシャフト１７１を矢印１５０ａの示す方向に移動させることによって、レバー１７２を介してシャフト１７１に連結されたスライダ１６０及び光路切換素子１５０を、矢印１５０ａの示す方向に第２の位置まで光路切換素子１５０の高さ以上の距離移動させる。ここで、スライダ１６０は磁石１９０によってガイド部材１８１に圧接されているので、スライダ１６０及び光路切換素子１５０は、ガイド部材１８１の固定ガイド面１８１ａに沿って移動する。
【００５２】
光路切換素子１５０が第２の位置にあるとき、光線がファイバコリメータ１１０の入力ポート１１０ａを介して光ファイバ１１１に入射すると、光ファイバ１１１に入射した光線は、光ファイバ１１１中を伝搬され光ファイバ１１１から出射させられた後、レンズ系１１２に入射する。レンズ系１１２に入射した光線は、レンズ系１１２を通過して略平行光線にされレンズ系１１２から出射させられた後、直接ファイバコリメータ１３０のレンズ系１３２に入射する。レンズ系１３２に入射した光線は、レンズ系１３２を通過して集光されレンズ系１３２から出射させられた後、光ファイバ１３１に入射する。光ファイバ１３１に入射した光線は、光ファイバ１３１中を伝搬され出力ポート１３０ａを介して光ファイバ１３１から出射させられる。
【００５３】
また、光線がファイバコリメータ１２０の入力ポート１２０ａを介して光ファイバ１２１に入射すると、光ファイバ１２１に入射した光線は、光ファイバ１２１中を伝搬され光ファイバ１２１から出射させられた後、レンズ系１２２に入射する。レンズ系１２２に入射した光線は、レンズ系１２２を通過して略平行光線にされレンズ系１２２から出射させられた後、直接ファイバコリメータ１４０のレンズ系１４２に入射する。レンズ系１４２に入射した光線は、レンズ系１４２を通過して集光されレンズ系１４２から出射させられた後、光ファイバ１４１に入射する。光ファイバ１４１に入射した光線は、光ファイバ１４１中を伝搬され出力ポート１４０ａを介して光ファイバ１４１から出射させられる。
【００５４】
即ち、光スイッチ１００は、ファイバコリメータ１１０、１２０及びファイバコリメータ１３０、１４０の間に光路切換素子１５０を挿入するか否かによって、ファイバコリメータ１１０、１２０で出射させられた光線がファイバコリメータ１３０、１４０に入射する光路と、ファイバコリメータ１１０、１２０で出射させられた光線がファイバコリメータ１４０、１３０に入射する光路とを切り換えることができる。
【００５５】
以上に説明したように、光スイッチ１００は、スライダ１６０が磁石１９０によってガイド部材１８１に圧接されるので、従来の光スイッチと比較して、ガイド機構１８０に対するスライダ１６０及び光路切換素子１５０の矢印１６０ａの示す方向の位置、及び、矢印１６０ｂの示す方向の角度を精度良く定めることができ、挿入損失を小さくすることができる。
【００５６】
また、光スイッチ１００は、スライダ１６０が磁石１９０によってガイド部材１８１に圧接されるので、スライダ１６０及び光路切換素子１５０がガイド機構１８０に対して外部からの振動によって移動し、ファイバコリメータ１１０、１２０で出射させられた光線が光路切換素子１５０に照射することを防止することができる。
【００５７】
なお、光スイッチ１００は、ガイド部材１８１が固定ガイド面１８１ａでスライダ１６０と接触するときでも、磁石１９０がスライダ１６０と接触しないようになっているので、磁石１９０の磨耗による磁性粉の発生を抑えることができ、磁性粉の発生によって特性が変化することを防止することができる。ここで、スライダ１６０及び磁石１９０の間には、ガラス板など、平滑に加工しやすく、耐磨耗性のある非磁性材料を挿入することもできる。
【００５８】
また、ガイド部材１８１は、高硬度なステンレス、鋼板などの金属、アルミナ、石英ガラスなどのセラミックスなどの材料から形成されることによって、固定ガイド面１８１ａが形成される部分に耐磨耗性を有するようにしても良いし、炭素鋼などの鋼材から形成されて、固定ガイド面１８１ａが形成される部分のみダイヤモンドライクカーボンなどの耐磨耗表面処理が行なわれることによって、固定ガイド面１８１ａが形成される部分に耐磨耗性を有するようにしても良い。光スイッチ１００は、ガイド部材１８１の固定ガイド面１８１ａが形成される部分に耐磨耗性を有するようにすれば、ガイド部材１８１の固定ガイド面１８１ａが形成される部分の磨耗によって挿入損失が変化することを防止することができる。
【００５９】
また、磁石１９０としては、フェライト、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅＢなどの焼結磁石や、これらを練り込んだプラスチック磁石、ボンド磁石や、ゴム磁石などを使用することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
【００６１】
まず、第２の実施の形態に係る光デバイスの構成について説明する。
【００６２】
図４及び図５に示すように、本実施の形態に係る光デバイスとしての光スイッチ１００（図１参照）は、第１の実施の形態におけるスライダ１６０（図１参照）の代わりに光変化部材としてのスライダ２６０を備えており、第１の実施の形態における磁石１９０（図１参照）の代わりに磁界発生手段としての磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６を備えている。
【００６３】
スライダ２６０は、強磁性体の材質であり、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６に対向する位置に凹凸の切り欠け（溝；切欠きともいう）２６０ａが形成されている。
【００６４】
また、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６は、磁力線２９０を図示した例では、互いに磁気的に結合する位置に多極着磁されている。個々の磁石が単独とみなしうるような互いに磁気的な結合が無い、あるいはきわめて弱い場合でも、個々の磁石からの磁力による吸引力が変化し、同様の効果が得られる。
【００６５】
次に、本実施の形態に係る光デバイスの動作について説明する。
【００６６】
光スイッチ１００は、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６が多極着磁されているので、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６の磁力を合計した磁力と同一の磁力を有する磁石が１つだけ着磁されている場合と比較して、高温環境などの外部環境や経過時間に対して磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６全体としての減磁を抑制することができ、より長く挿入損失を維持することができる。
【００６７】
更に、光スイッチ１００は、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６が互いに磁気的に結合する位置に多極着磁されているので、高温環境などの外部環境や経過時間に対して磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６個々の減磁を抑制することができ、より長く挿入損失を維持することができる。
【００６８】
ところで、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさは、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６が発生する磁界の強さと、スライダ２６０の磁気特性とで決定され、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６が発生する磁界の強さは、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６の材質による物質固有の特性と、スライダ２６０及び磁極の重なる面積とで決定される。
【００６９】
Ｎ極から出た磁力線は近くのＳ極に入り、Ｓ極から出た磁力線は近くのＮ極に入るが、強磁性体製のスライダ２６０が磁極の近傍にあると、磁力線はスライダ２６０の内部を通る。しかしながら、スライダ２６０の切り欠け２６０ａが形成される部分では、スライダ２６０が磁極の近傍にないので、磁力線はスライダ２６０の内部を通らない。
【００７０】
したがって、スライダ２６０の切り欠け２６０ａが形成される部分と磁石の磁極との重なる面積が大きいほど、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさは小さく、スライダ２６０の切り欠け２６０ａが形成される部分と磁石の磁極との重なる面積が小さいほど、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさは大きい。
【００７１】
説明を簡単にするために、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６が図４及び図５において図面の奥行き方向に均一な磁極構造を持つとすると、矢印１５０ａ及び矢印１５０ｂの示す方向の磁極の幅がスライダ２６０及び磁極の重なる面積に比例することになる。
【００７２】
切り欠け２６０ａの幅、Ｎ極の幅、Ｓ極の幅、Ｎ極及びＳ極の狭間の幅がそれぞれＷ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３であり、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３であり、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３であるとすると、スライダ２６０の移動によって、切り欠け２６０ａと重なる磁極の幅や磁極間の幅が変化し、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさが変化する。
【００７３】
磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさは、切り欠け２６０ａの磁石２９６側のエッジ２６０ｂの位置が、磁石２９６の磁石２９５側のエッジ２９６ａの位置と対向するとき（即ち、スライダ２６０が第２の位置にあるとき）と比較して、スライダ２６０が矢印１５０ｂの示す方向に移動して、図４に示すように磁石２９５の磁石２９６側のエッジ２９５ａの位置と対向するとき（即ち、スライダ２６０が第１の位置及び第２の位置の間にあるとき）に減少する。
【００７４】
また、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさは、切り欠け２６０ａのエッジ２６０ｂの位置が、スライダ２６０が矢印１５０ｂの示す方向に移動して、図５に示すように磁石２９５の磁石２９４側のエッジ２９５ｂの位置と対向するとき（即ち、スライダ２６０が第１の位置にあるとき）に再び増加して、切り欠け２６０ａの磁石２９６側のエッジの位置が磁石２９６のエッジ２９６ａの位置と対向するときと等しくなる。
【００７５】
即ち、スライダ２６０は、ソレノイドアクチュエータ１７０（図１参照）による移動に応じて、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６によって発生させられた磁界による磁力を変化させる位置に切り欠け２６０ａが形成されている。
【００７６】
以上に説明したように、光スイッチ１００は、スライダ２６０が第１の位置にあるときに、第１の位置及び第２の位置の間にあるときと比較して、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさが大きいので、光路切換素子１５０（図１参照）を安定してガイド機構１８０（図１参照）に対して固定し、ファイバコリメータ１１０、１２０で出射させられた光線を光路切換素子１５０によってファイバコリメータ１４０、１３０に入射させることができる。
【００７７】
また、光スイッチ１００は、スライダ２６０が第２の位置にあるときに、第１の位置及び第２の位置の間にあるときと比較して、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさが大きいので、スライダ１６０及び光路切換素子１５０がガイド機構１８０に対して外部からの振動によって移動し、ファイバコリメータ１１０、１２０で出射させられた光線が光路切換素子１５０に照射することを防止することができる。
【００７８】
また、光スイッチ１００は、スライダ２６０が第１の位置及び第２の位置の間を移動しているときに、スライダ２６０が第１の位置又は第２の位置にあるときと比較して、磁石２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６がスライダ２６０を吸引する磁力の大きさが小さく、スライダ２６０とガイド部材１８１との摩擦力を減少させるので、スライダ２６０及びガイド部材１８１の磨耗を低減し、より長く挿入損失を維持することができる。
【００７９】
また、光スイッチ１００は、スライダ２６０が第１の位置及び第２の位置の間を移動しているときに、スライダ２６０が第１の位置又は第２の位置にあるときと比較して、スライダ２６０とガイド部材１８１との摩擦を減少させるので、ソレノイドアクチュエータ１７０によるスライダ２６０及び光路切換素子１５０の駆動力を低減し、省電力化することができる。
【００８０】
なお、光スイッチ１００は、図６に示すように、磁石３９１、３９２、３９３、３９４の場所や、スライダ３６０の切り欠け３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃの場所が２箇所以上に分割されていると、スライダ３６０とガイド部材１８１との接触面積を減少させ、スライダ３６０とガイド部材１８１との摩擦力を減少させることができるので、スライダ３６０が移動することで、接触面の磨耗による角度変化の発生が抑えられ、より一層長く挿入損失を維持することができる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
【００８２】
まず、第３の実施の形態に係る光デバイスの構成について説明する。
【００８３】
図７に示すように、本実施の形態に係る光デバイスとしての光スイッチ１００（図１参照）は、第１の実施の形態におけるスライダ１６０（図１参照）の代わりに光変化部材としてのスライダ４６０を備えており、第１の実施の形態における磁石１９０（図１参照）の代わりに磁界発生手段としての磁石４９１、４９２を備えている。
【００８４】
磁石４９１は、スライダ４６０に埋め込まれて固定される第１の磁界発生手段を構成しており、磁石４９２は、ガイド機構１８０（図１参照）のガイド部材１８１に対して所定の位置に配置される第２の磁界発生手段を構成している。
【００８５】
また、磁石４９１、４９２は、スライダ４６０が第１の位置にあるとき、磁石４９１のＳ極と磁石４９２のＮ極とが互いに磁気的に引き合う位置に配置されている。
【００８６】
次に、本実施の形態に係る光デバイスの動作について説明する。
【００８７】
スライダ４６０が第１の位置にあるとき、磁石４９１のＳ極と磁石４９２のＮ極とが互いに磁気的に引き合うので、スライダ４６０は、磁石４９１及び磁石４９２によってガイド部材１８１に圧接される。
【００８８】
したがって、光スイッチ１００は、スライダ４６０及び光路切換素子１５０（図１参照）のガイド機構１８０に対する角度精度を維持することができる。
【００８９】
なお、図７においては、磁石４９１のＳ極と磁石４９２のＮ極とが互いに磁気的に引き合う場合について説明したが、磁石４９１の磁極を反対にして、図８に示すように、磁石４９１のＮ極と磁石４９２のＮ極とが互いに磁気的に反発し合うようにしても、スライダ４６０は、第１の位置にあるとき、磁石４９１及び磁石４９２によってガイド部材１８２に圧接され、光スイッチ１００は、スライダ４６０及び光路切換素子１５０のガイド機構１８０に対する角度精度を維持することができる。
【００９０】
以上に説明したように、光スイッチ１００は、ソレノイドアクチュエータ１７０によってスライダ４６０をガイド機構１８０に対して所定の位置に合わせることができない場合であっても、磁石４９１及び磁石４９２の間に発生する磁力によって、スライダ４６０をガイド機構１８０に対して所定の位置に合わせることができる。
【００９１】
なお、磁石４９１、４９２は、永久磁石のみならず、電磁石でも良い。磁石４９１、４９２が電磁石である場合、磁石４９１、４９２に流す電流の向き及び大きさを調整することによって、磁石４９１及び磁石４９２が互いに引き合うか、反発し合うかを制御することができる。
【０１０１】
また、上述した各実施の形態において、光路切換素子１５０として直角プリズム１５１、１５２を例示していたが、本発明によれば、直角プリズムに限らず、平面ミラーその他のミラーであっても良いし、Ｕ字状に曲げた光ファイバの両端にコリメータレンズを配置したファイバ型ミラー素子や液晶と複屈折材料などを組み合わせた偏光を利用した光路切換素子を用いても良い。
【０１０２】
また、上述した各実施の形態において、光デバイスとして光路を切り換える光スイッチ１００を例示していたが、本発明によれば、光線の遮断量を任意に変化させて出射光量を変化させる可変型光アッテネータなどの他の光デバイスであっても良い。
【０１０３】
また、上述した各実施の形態において、光変化部材として光路を切り換える光路切換素子１５０を例示していたが、本発明によれば、シャッターなどの他の光学素子であっても良い。
【０１０４】
また、上述した各実施の形態において、光変化部材が直線運動する場合を例示していたが、本発明によれば、光変化部材が回転運動する場合についても同様に適用できる。例えば、円板やスイングアームの回転運動についても、円板やスイングアームを磁力によって移動案内部材に圧接することによって、円板やスイングアームの角度精度を維持することができる。更に、球体がおわん状の球面（以下、おわん面という。）が形成される部材（以下、おわん部材という。）のおわん面に沿って運動する場合についても、球体を磁力によっておわん部材に圧接することによって、おわん面に沿った球体の角度精度を維持することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来と比較して挿入損失を小さくすることができる光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る光スイッチの断面図である。
【図２】  図１に示す光スイッチの上面図である。
【図３】  図１に示す光スイッチの一部の斜視図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチの一部の断面図である。
【図５】  図４に示す状態とは異なる状態での図４に示す光スイッチの一部の断面図である。
【図６】  図４及び図５に示す例とは異なる例での本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチの一部の断面図である。
【図７】  本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチの一部の断面図である。
【図８】  図７に示す例とは異なる例での本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチの一部の断面図である。
【図９】 従来の光スイッチの斜視図である。
【図１０】 図９に示す光スイッチの一部の斜視図である。
【符号の説明】
１００      光スイッチ（光デバイス）
１１０、１２０      ファイバコリメータ（光入射手段）
１３０、１４０      ファイバコリメータ（光出射手段）
１５０      光路切換素子（光変化部材）
１６０      スライダ（光変化部材）
１７０      ソレノイドアクチュエータ（部材移動手段）
１８０      ガイド機構（移動案内部材）
１９０      磁石（磁界発生手段）
２６０      スライダ（光変化部材）
２６０ａ      切り欠け（溝、切欠き）
２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６      磁石（磁界発生手段）
３６０      スライダ（光変化部材）
３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ      切り欠け（溝、切欠き）
３９１、３９２、３９３、３９４      磁石（磁界発生手段）
４６０      スライダ（光変化部材）
４９１      磁石（磁界発生手段、第１の磁界発生手段）
４９２      磁石（磁界発生手段、第２の磁界発生手段）
５６０      スライダ（光変化部材）
【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】
0003967154.tif 000008
【図８】
0003967154.tif 000009
【図９】
0003967154.tif 000010
【図１０】
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