(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を伝搬させる弾性変形可能な可動媒体と、前記可動媒体からの光を伝搬させる固定媒体と、前記可動媒体を前記固定媒体に対し相対運動させるアクチュエータからなる光スイッチにおいて、
前記アクチュエータが、前記可動媒体に固定された可動部用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材を両側から挟むように保持された複数のサイド用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材に対向する位置の前記固定媒体に保持されたセンタ用軟磁性部材と、前記サイド用軟磁性部材上に保持された複数のコイルと、前記センタ用軟磁性部材上に保持された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁石をつなぐ上部軟磁性部材とからなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
基板と、前記基板に設置された出力用光ファイバー固定部材と、前記出力用光ファイバー固定部材に対向する位置に可動に配置された入力用光ファイバー固定部材と、前記入力用光ファイバー固定部材に固定された入力用光ファイバーと、前記出力用光ファイバー固定部材に固定された出力用光ファイバーと、前記入力用光ファイバーを前記出力用光ファイバーに対し相対運動させるアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータが、入力用光ファイバー固定部材上に固定された可動部用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材を両側から挟むように前記基板上に固定された複数のサイド用軟磁性部材と、前記出力用光ファイバー固定部材上に固定されたセンタ用軟磁性部材と、前記サイド用軟磁性部材上に固定された複数のコイルと、前記センタ用軟磁性部材上に固定された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁石をつなぐ上部軟磁性部材とからなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
基板と、前記基板に設置された出力用光ファイバー固定部材と、前記出力用光ファイバー固定部材に対向する位置に可動に配置された入力用光ファイバー固定部材と、前記入力用光ファイバー固定部材に固定された入力用光ファイバーと、前記出力用光ファイバー固定部材に固定された出力用光ファイバーと、前記入力用光ファイバーを前記出力用光ファイバーに対し相対運動させるアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータが、軟磁性を有する前記入力用光ファイバー固定部材と、前記入力用光ファイバー固定部材を両側から挟むように前記基板上に固定された複数のサイド用軟磁性部材と、軟磁性を有する前記出力用光ファイバー固定部材と、前記サイド用軟磁性部材上に固定された複数のコイルと、前記出力用光ファイバー固定部材上に固定された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁石をつなぐ上部軟磁性部材とからなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
石英もしくはシリコンからなる基板と、前記基板上に片持ち梁状に保持された弾性変形可能な入力用光導波路と、前記基板上で入力用光導波路の端面に対向する位置に形成された出力用光導波路と、前記入力用光導波路を前記出力用光導波路に対し相対運動させるアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータが、前記入力用光導波路上に固定された可動部用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材を両側から挟むように前記基板上に固定された複数のサイド用軟磁性部材と、前記基板上で前記可動部用軟磁性部材に対向する位置に固定されたセンタ用軟磁性部材と、前記サイド用軟磁性部材上に固定された複数のコイルと、前記センタ用軟磁性部材上に固定された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁石をつなぐ上部軟磁性部材とからなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５】
請求項２に記載の光スイッチにおいて、
前記可動部用軟磁性部材およびサイド用軟磁性部材およびセンタ用軟磁性部材と、前記コイルおよび永久磁石および上部軟磁性部材との間に、非磁性の屈折率整合液封止部材を有することを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置や光伝送装置などで用いられる光スイッチに係り、特に組み立てが容易で光の透過損失の少ない光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光スイッチとして、特開平６−２０８０６２号公報に記載されている構成のものがある。この光スイッチは、弾性変形する入力用光ファイバーと、これに対向する位置に保持されている出力用光ファイバーと、入力用光ファイバを出力用光ファイバに対し相対運動させる電磁アクチュエータからなっている。入力用光ファイバーの先端と出力用光ファイバーの先端は、相対運動時にぶつからないように隙間を設けた状態で光ファイバー固定部材の中に挿入され保持されている。電磁アクチュエータは、入力用光ファイバーに挿入された可動部用軟磁性部材と、入力用光ファイバーを囲むように配置されたコイルと、コイルに固定された永久磁石からなっている。可動部用軟磁性部材を永久磁石を使って保持したり、コイルと組み合わせて保持位置を切り替えることで、光の切り替え機能と自己保持機能を実現している。
【０００３】
なお、この従来例は、出力側の光ファイバを固定するに当って裸のファイバ部をＶ溝に挿入する構成したとき、ファイバの急峻な曲がりが生じないように規制部材を設けて固定する構成のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光スイッチは、入力用光ファイバーに可動部用軟磁性部材を挿入する工程や、光ファイバー固定部材内に入力用光ファイバーや出力用光ファイバーを挿入する工程や、コイルの中に入力用光ファイバーを挿入する工程など、複雑な３次元的な組立工程を多数必要としていた。
【０００５】
また、入力用光ファイバーと出力用光ファイバーの間にある隙間のため、光の透過損失が大きくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、単純な２次元的な組立工程のみで製造可能な機械式光スイッチを提供することを目的としている。また、入力用光ファイバーが保持されているときには、入力用光ファイバーと出力用光ファイバーの隙間をなくし、保持時の光の透過損失を極力小さくおさえることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、以下の手段を備える。
【０００８】
（１）光を伝搬させる弾性変形可能な可動媒体と、光を伝搬させ前記可動媒体の端面に対向する位置にある固定媒体と、前記可動媒体を前記固定媒体に対し相対運動させるアクチュエータからなる機械式光スイッチにおいて、前記アクチュエータが、前記可動媒体に固定された可動部用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材を両側からはさむように保持された複数のサイド用軟磁性部材と、前記可動部用軟磁性部材に対向する位置に保持されたセンタ用軟磁性部材と、前記サイド用軟磁性部材上に保持された複数のコイルと、前記センタ用軟磁性部材上に保持された永久磁石と、前記コイルと前記永久磁石をつなぐ上部軟磁性部材とからなるようにしたものである。
【０００９】
光を伝搬させる媒体は、光導波路や光ファイバーを用いることができる。可動媒体と固定媒体との間を屈折率整合液で満たすため、可動部用軟磁性部材およびサイド用軟磁性部材およびセンタ用軟磁性部材を非磁性の封止部材で覆い、封止部材上にコイルおよび永久磁石および上部軟磁性部材を配置しても良い。光ファイバーを用いた場合は、光ファイバー固定部材を軟磁性材料にすることで、光ファイバー固定部材に軟磁性部材を固定する工程を省略することもできる。
【００１０】
（２）光を伝搬させる弾性変形可能な可動媒体と、光を伝搬させ前記可動媒体の端面に対向する位置にある固定媒体と、前記可動媒体を前記固定媒体に対し相対運動させるアクチュエータからなる機械式光スイッチにおいて、前記アクチュエータが、前記可動媒体を光の伝搬方向に垂直な方向に運動させる第１のアクチュエータと、光の伝搬方向に平行な方向に運動させる第２のアクチュエータとからなるようにしたものである。
【００１１】
第１のアクチュエータは（１）で述べた手段で構成し、第２のアクチュエータは、可動媒体の根元に固定された軟磁性を有する可動部根元固定用部材と可動部根元固定用部材に対向する位置に保持されたコイルとからなるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例である光スイッチの構造を、図１、図２、図３を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施例である光スイッチの基板部分の上面図およびＡ断面図及びＢ断面図を示したものである。
【００１４】
石英基板１１０上に、弾性変形可能で先端が連結された２本の可動梁１２０が形成され、この可動梁の中には入力用光導波路２１１、２１２が形成されている。また、入力用光導波路の端面に対向する位置に、出力用光導波路２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂが形成されている。
【００１５】
入力用光導波路を含む可動梁の先端には、可動部用軟磁性部材３００が固定されている。この可動部用軟磁性部材３００を両側から挟むように、石英基板１１０上にサイド用軟磁性部材３０１、３０２が固定されている。さらに、石英基板１１０上の可動部用軟磁性部材３００に対向する位置に、センタ用軟磁性部材３０３が固定されている。
【００１６】
まず、入力用光導波路を含む可動梁１２０の形成方法について、Ａ断面図およびＢ断面図を用いて説明する。
【００１７】
石英基板１１０上にシリコンの犠牲層１３０をスパッタリング法またはＣＶＤ法により成膜する。次に、シリコン犠牲層１３０上に、クラッド層２００で囲まれた入力用光導波路２１１、２１２及び出力用光導波路２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂを形成する。その後、ドライエッチング技術により可動梁状にクラッド層２００を除去し、更に可動梁の下にあるシリコン犠牲層１３０を、ウェットエッチング技術により除去する。前述の製造工程とすることで、弾性変形可能な入力用光導波路を含む可動梁が、基板上に形成できる。可動部用軟磁性部材３００、サイド用軟磁性部材３０１、３０２、及びセンタ用軟磁性部材３０３は、全て鉄または鉄とニッケルの化合物からできており、機械加工により形成した後で、接着剤により可動梁や基板上に固定される。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施例である光スイッチの基板部分に、屈折率整合液封止用の封止部材１４０を固定した状態の上面図およびＣ断面図およびＤ断面図を示す。
【００１９】
図１で説明した可動梁１２０、可動部用軟磁性部材３００、サイド用軟磁性部材３０１、３０２、およびセンタ用軟磁性部材３０３を覆うように封止部材１４０を基板１１０上に固定する。封止部材と基板に挟まれた領域には、屈折率整合液２３０を充填する。前記構成とすることで、入力用光導波路２１１、２１２と出力用光導波路２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂの間に隙間があっても、光の透過損失を低く抑えることが可能となる。封止部材１４０は、アクチュエータの動作に影響を及ぼさないように、極力薄くし、かつ非磁性の材料を用いる必要がある。材料としては、ステンレスやアルミニウムのような非磁性の金属やガラスやセラミックを用いることが可能である。
【００２０】
図３は、本発明の第１の実施例である光スイッチの基板部分に、屈折率整合液封止用の封止部材１４０を固定し、さらにその上に、コイル３１１、３１２と、永久磁石３２０と、高さ補正用軟磁性部材３０５と、上部軟磁性部材３０４を固定したときの構造を示す上面図およびＥ断面図およびＦ断面図を示す。
【００２１】
コイル３１１は、封止部材１４０を挟んでサイド用軟磁性部材３０１上に、コイル３１２は、封止部材１４０を挟んでサイド用軟磁性部材３０２上にそれぞれ固定される。また、永久磁石３２０は、封止部材１４０を挟んでセンタ用軟磁性部材３０３上に固定される。コイル３１１、３１２の高さと、永久磁石３２０の高さは同じではないので、高さ補正用の軟磁性部材３０５を永久磁石の上面に固定した後で、コイルと永久磁石の上面をつなぐ上部軟磁性部材３０４を固定する。固定は、全て接着剤を用いて行う。
【００２２】
以上説明してきた図１から図３までは、第１の実施例の組立手順に対応する。すなわち、まず、図１で説明したように石英基板に弾性変形可能な可動梁状の入力用光導波路を形成後、可動部用軟磁性部材、サイド用軟磁性部材、センタ用軟磁性部材を固定し、次に、図２で説明したように封止部材を固定し、最後に、図３で説明したようにコイル、永久磁石、上部軟磁性部材を固定する。この組立手順は、基板上に要素部品を積み上げていく２次元的なもので、部品の挿入といった複雑な３次元的工程を一切用ずに、光スイッチを組み立てることができる。このようにしてできた光スイッチをパッケージに固定し、コイルの電極を外に引き出せば、きわめて容易に実用的な光スイッチを提供することが可能となる。組立が容易であることから量産性も非常に優れている。
【００２３】
なお、本実施例では、屈折率整合液を封止するために、封止部材を用いているが、これを省いて、コイルや永久磁石を直接サイド用軟磁性部材やセンタ用軟磁性部材に固定しても良い。この場合、屈折率整合液がないので挿入損失は増加するが、屈折率整合液による特性のばらつきや高温時の不安定性を防止することができる。
【００２４】
図４は、本発明の第１の実施例の光スイッチに用いたアクチュエータの動作原理を説明するための模式図である。図４（１）は、可動部用軟磁性部材３００が、サイド用軟磁性部材３０１に保持されている時（状態１とする）の磁束を模式的に示したものである。
【００２５】
入力用光導波路２１１、２１２は、それぞれ出力用光導波路２２１ａ、２２２ａに結合している。永久磁石３２０の磁束は、封止部材１４０、センタ用軟磁性部材３０３を通って可動部用軟磁性部材３００に流れる。更に、サイド用軟磁性部材３０１、コイル３１１（保持時には電流は通電せず）、上部軟磁性部材３０４を通って永久磁石に戻る。この磁束によって、可動部用軟磁性部材３００にはサイド用軟磁性部材３０１の方を向いた力Ｆが働く。このとき、可動部用軟磁性部材から、サイド用軟磁性部材３０２に流れる磁束もわずかながらあるが、サイド用軟磁性部材３０２と可動部用軟磁性部材との距離が、サイド用軟磁性部材３０１と可動部用軟磁性部材との距離よりもはるかに長いので、ほとんど無視できる量である。
【００２６】
図４（２）は、可動部用軟磁性部材の位置をサイド用軟磁性部材３０１の方からサイド用軟磁性部材３０２の方（状態２とする）に切り替えるときの磁束を模式的に示したものである。
【００２７】
コイル３１１には、図４（１）で説明した磁束を弱めるように（すなわち上から下に向いた磁束が生じるように）電流を流し、逆にコイル３１２には、図４（１）のところで説明した可動部用軟磁性部材３００からサイド用軟磁性部材３０２に流れる磁束を強めるように（すなわち下から上に向いた磁束が生じるように）電流を流す。コイル３１１が作る磁束は、永久磁石の磁束を打ち消すように働くため、永久磁石の磁束はほとんどが可動部用軟磁性部材を通って、サイド用軟磁性部材３０２の方に流れる。その結果、可動部用軟磁性部材には、サイド用軟磁性部材３０２の方を向いた力Ｆが働き、そちらの方へ引かれて状態２に切り替わる。
【００２８】
図４（３）は、状態２に保持されている時の磁束を模式的に示す。このとき、入力用光導波路２１１、２１２は、それぞれ出力用光導波路２２１ｂ、２２２ｂに結合している。
【００２９】
永久磁石３２０の磁束は、封止部材１４０、センタ用軟磁性部材３０３を通って可動部用軟磁性部材３００に流れる。更に、サイド用軟磁性部材３０２、コイル３１２（電流は通電せず）、上部軟磁性部材３０４を通って永久磁石に戻る。この磁束によって、可動部用軟磁性部材３００にはサイド用軟磁性部材３０２の方を向いた力Ｆが働く。この場合でも、可動部用軟磁性部材から、サイド用軟磁性部材３０１に流れる磁束がわずかながらあるが、サイド用軟磁性部材３０１と可動部用軟磁性部材との距離が、サイド用軟磁性部材３０２と可動部用軟磁性部材との距離よりもはるかに長いため、ほとんど無視できる量である。
【００３０】
以上説明したのように、本実施例で説明した光スイッチは、２次元的に積み上げるきわめて簡単な工程のみで組み立てることができるだけでなく、光の切り替えや自己保持機能という光スイッチとしての基本的な特性も十分に満足していることがわかる。
【００３１】
図５は、状態１にある光スイッチの上面図を示す。
【００３２】
可動梁１２０は、可動部用軟磁性部材３００に働くサイド用軟磁性部材３０１の方を向いた力Ｆによって弾性変形している。ところでこのとき、可動部用軟磁性部材３００には、力Ｆとは別にセンタ用軟磁性部材３０３の方を向いた力Ｆａも働いている。この理由は、永久磁石３２０の磁束が、センタ用軟磁性部材３０３から可動部用軟磁性部材３００に入ることにより、この磁束によって両者の間に引力が働くためである。
【００３３】
本実施例においては、力Ｆａは光スイッチの機能に対して特に影響を及ぼさないが、後で述べる本発明の第３の実施例においては、この力Ｆａを積極的に利用して光スイッチの機能の向上を実現している。このことについては、後で詳しく説明する。
【００３４】
本発明の第２の実施例である光スイッチの構造を、図６、図７、図８を用いて説明する。
【００３５】
図６は、本発明の第２の実施例である光スイッチの基板部分の上面図を示したものである。
【００３６】
ステンレススチールや銅などの非磁性の金属でできた薄板基板１５０に、弾性変形可能で先端が連結された２本の可動梁１６０が形成されている。連結された可動梁の自由端上には、入力用光ファイバー４１１を固定するための入力用光ファイバー固定部材（図示せず）が固定され、さらにその上に可動部用軟磁性部材３００が固定されている。また、可動梁の固定端側近くの基板上には、入力用光ファイバー４１１を固定するための入力用光ファイバー根元固定用部材５１０が固定されており、入力用光ファイバー４１１は、これらふたつの固定用部材によって基板上に支持されている。
【００３７】
入力用光ファイバーの端面は入力用光ファイバー固定部材上にある。一方、入力用光ファイバーの端面に対向する位置には、出力用光ファイバー４２１ａ、４２１ｂが、出力用光ファイバー固定部材（図示せず）によって基板上に支持される。出力用光ファイバー固定部材上には、センタ用軟磁性部材３０３が固定されている。サイド用軟磁性部材３０１、３０２は第１の実施例で説明した光スイッチと同様に、可動部用軟磁性部材３００を両側から挟むように、基板１５０上に固定されている。
【００３８】
非磁性の金属基板１５０内に可動梁１６０を作成する方法としては、ウェットエッチング法または機械加工法がある。光ファイバー固定用の三つの部材は、光ファイバーと熱膨張係数が近いシリコンやセラミックを、ウェットエッチング法または機械加工法により加工して形成される。可動部用軟磁性部材、サイド用軟磁性部材、及びセンタ用軟磁性部材は、第１の実施例で説明した光スイッチと同様すべて鉄または鉄とニッケルの化合物からできており、機械加工により形成した後で、接着剤により可動梁や基板上に固定される。
【００３９】
図７は、本発明の第２の実施例である光スイッチの基板部分に、屈折率整合液封止用の封止部材１４０を固定した状態の上面図を示したものである。
【００４０】
本実施例では、可動梁１６０、可動部用軟磁性部材３００、及び入力用光ファイバーと出力用光ファイバーの結合部を覆うように封止部材１４０を基板１５０に固定した。但し、第１の実施例で説明した光スイッチと異なり、サイド用軟磁性部材３０１、３０２、センタ用軟磁性部材３０３、及びファイバー根元固定用部材５１０の一部は、封止部材１４０からはみ出している。これは、基板の両側に出ている光ファイバーと封止用部材１４０が交差しないようにしたものである。
【００４１】
すなわち、屈折率整合液が漏れ出さないように封止部材１４０には切り欠きが作られており、この切り欠きがサイド用軟磁性部材３０１、３０２、センタ用軟磁性部材３０３、及びファイバー根元固定用部材５１０とぴったり勘合するようにしている。封止部材と基板に挟まれた領域には、同様に屈折率整合液２３０を充填する。
【００４２】
本実施例の光スイッチにおいては、アクチュエータを構成するコイルや永久磁石を直接サイド用軟磁性部材やセンタ用軟磁性部材上に固定することができるので、封止部材はアクチュエータの動作に全く影響を及ぼさない。従って特に薄くする必要はないが、材料的には非磁性のものを用いる必要がある。材料としては、ステンレスやアルミニウムのような非磁性の金属やガラスやセラミックを用いることが可能である。
【００４３】
図８は、本発明の第２の実施例である光スイッチの基板部分に、屈折率整合液封止用の封止部材１４０を固定し、さらに、コイル３１１、３１２と、永久磁石（図示せず）と、高さ補正用軟磁性部材（図示せず）と、上部軟磁性部材３０４を固定したときの構造を示す上面図およびＧ断面図を示す。コイル３１１は、サイド用軟磁性部材３０１上に、コイル３１２は、サイド用軟磁性部材３０２上にそれぞれ直接固定される。
【００４４】
また、永久磁石は、センタ用軟磁性部材３０３上に直接固定される。コイル３１１、３１２の高さと、永久磁石の高さは同じではないので、高さ補正用の軟磁性部材を永久磁石の上面に固定した後で、コイルと永久磁石の上面をつなぐ上部軟磁性部材３０４を固定する。固定は、すべて接着剤を用いて行う。なお、図８のＧ断面図を見ればわかるように、入力用光ファイバー４１１は、可動梁１６０上に固定された入力用光ファイバー固定部材５００の中のＶ型の溝内に固定されており、可動部用軟磁性部材３００は、この入力用光ファイバー固定部材の上に固定されている。
【００４５】
図６から図８までは、本発明の第２の実施例である光スイッチの組立工程に対応するものである。この工程は、基板上に要素部品を積み上げていく２次元的なもので、部品の挿入といった複雑な３次元的工程を一切必要としていない。完成した光スイッチをパッケージに固定し、コイルの電極を外に引き出せば、第１の実施例と同様、きわめて容易に実用的な光スイッチを提供することが可能となる。組立が容易であることから量産性も非常に優れている。更に、本実施例においても光の切り替えや自己保持機能という光スイッチとしての基本的な特性は十分に満足している。
【００４６】
なお、本実施例では、入力用光ファイバー固定部材上に可動部用軟磁性部材を、出力用光ファイバー固定部材上にセンタ用軟磁性部材をそれぞれ直接固定している。このため、両者の熱膨張係数の差による変形を低減する必要がある。そこで、入力用光ファイバー固定部材や出力用光ファイバー固定部材の上には、まずガラスやセラミック製のファイバー押さえ板を固定し、その上に可動部用軟磁性部材やセンタ用軟磁性部材を固定しても良い。また、入力用光ファイバー固定部材や出力用光ファイバー固定部材を軟磁性の金属材料で形成することにより、可動部用軟磁性部材やセンタ用軟磁性部材の固定という工程を省くこともできる。
【００４７】
本発明の第３の実施例である光スイッチの構造を、図９、図１０を用いて説明する。基本的な構造は、第２の実施例で説明した光スイッチと同じように、弾性変形する可動梁上に固定した入力用光ファイバーを電磁型のアクチュエータで動かすことにより切り替え動作を行うものである。第３の実施例の特徴は、切り替え動作用のアクチュエータのほかにもう一つ別のアクチュエータを有していることである。
【００４８】
図９は、本実施例の光スイッチに用いるステンレススチールや銅などの非磁性の金属でできた薄板基板１５０の構造を示したものである。
【００４９】
第２の実施例では、可動梁１６０のみが基板内に形成されていたが、本実施例では、さらに可動梁１６１が可動梁１６０に連結された形で形成されている。このような構造にすることにより、可動梁１６０の自由端側を、紙面の上下方向だけでなく紙面の左右方向にも動かすことが可能になる。
【００５０】
図１０は、図９で説明した基板１５０上に図６で説明した光スイッチの要素部品を固定したときの上面図およびＨ断面図を示したものである。
【００５１】
可動梁１６０の自由端上には、入力用光ファイバー４１１を固定するための入力用光ファイバー固定部材（図示せず）が固定されており、さらにその上には可動部用軟磁性部材３００が固定されている。また、可動梁１６０の固定端側で、可動梁１６１によって支持されている部分には、入力用光ファイバー４１１を固定するための入力用光ファイバー根元固定用軟磁性部材６００が固定されており、入力用光ファイバー４１１は、これら２つの固定用部材によって基板上に支持されている。入力用光ファイバーの端面は入力用光ファイバー固定部材上にある。一方、入力用光ファイバーの端面に対向する位置には、出力用光ファイバー４２１ａ、４２１ｂが、出力用光ファイバー固定部材（図示せず）によって基板上に支持される。出力用光ファイバー固定部材上には、センタ用軟磁性部材３０３が固定されている。サイド用軟磁性部材３０１、３０２は、可動部用軟磁性部材３００を両側からはさむように、基板１５０上に固定されている。さらに本実施例においては、入力用光ファイバー根元固定用軟磁性部材６００に対向する位置の基板上に、吸引コイル６１１、６１２と上部ヨーク６０１が固定されている。
【００５２】
各要素部品の材料や組立手順は、第２の実施例と同じである。
【００５３】
このような構造を有する光スイッチにおいては、可動部用軟磁性部材３００の下にある入力用光ファイバー４１１の端面は、可動梁１６０によって光の伝搬方向に対して垂直方向に動くことができるだけでなく、可動梁１６１によって光の伝搬方向に対し平行な方向へも動くことができる。
【００５４】
図１１は、本実施例の光スイッチの動作を説明するための上面図である。図１１（１）は、図４で説明した状態１（可動部用軟磁性部材３００がサイド用軟磁性部材３０１に力Ｆで保持されている状態）にあるときのようすを示したものである。
【００５５】
可動梁１６０が力Ｆによって弾性変形し、入力用光ファイバー４１１は出力用光ファイバー４２１ａに結合している。またこのとき、可動部用軟磁性部材３００には、図５で説明したようにセンタ用軟磁性部材３０３の方を向いた力Ｆａも作用しており、この力Ｆａによって可動梁１６１が弾性変形し、可動部用軟磁性部材３００がセンタ用軟磁性部材３０３の方にも引き寄せられている。この結果、入力用光ファイバー４１１の端面と、出力用光ファイバー４２１ａの端面の間にある隙間が狭まり、両者が接触した状態で保持することができる。従って、入力用光ファイバーから出力用光ファイバーに光が伝搬するときに生じる光の透過損失を、ほぼゼロにすることが可能となる。もちろん、光ファイバー同士の結合部を屈折率整合液で満たす必要もないので、第２の実施例のところで説明した封止部材を用いる必要もない。
【００５６】
図１１（２）は、（１）で説明した状態１から状態２（可動部用軟磁性部材３００がサイド用軟磁性部材３０２に力Ｆで保持されている状態）に切り替えるときの状態を示したものである。
【００５７】
入力用光ファイバーが結合する出力用光ファイバーを切り替えるための動作、すなわち光の伝搬方向に垂直な方向の動作は、図４で説明した動作と全く同じである。サイド用軟磁性部材３０１上のコイルに永久磁石の磁束を打ち消す磁束を作るように電流を流し、サイド用軟磁性部材３０２上のコイルに永久磁石の磁束を強める磁束を作るように電流を流すことにより動作させる。しかし、（１）に示した状態で、入力用光ファイバーを光の伝搬方向に垂直な方向に動かすと、入力用光ファイバーの端面と出力用光ファイバーの端面がこすれてしまい、動かすのに大きな力が必要であるだけでなく、光ファイバーの端面に傷をつけてしまう恐れがある。
【００５８】
このような問題を回避するために、上記した動作をさせる直前に、入力用光ファイバーに光の伝搬方向に平行な方向の動作をさせる。この動作を実現するため、吸引コイル６１１、６１２に電流を流し、入力用光ファイバー根元固定用軟磁性部材６００を力Ｆｂで吸引する。この力Ｆｂによって、可動梁１６１が再び弾性変形し、光ファイバー根元固定用軟磁性部材が紙面の左側にわずかに移動する。この動作により、保持時には接触していた入力用光ファイバーの端面と出力用光ファイバーの端面が一瞬離れて、なんの問題もなく光の結合状態を切り替えることが可能となる。光の伝搬方向に垂直な方向の動作と平行な方向の動作を起こすタイミングは、後者の方をわずかに早くしてやれば良い。駆動回路をふたつ持つことによりこの動作は容易に実現できるが、前者の動作をさせるコイルの時定数を相対的に長くしてやることによりひとつの回路で実現することもできる。
【００５９】
本実施例で説明した光スイッチは、組立が容易であるだけでなく、保持時には入力用光ファイバーの端面と出力用光ファイバーの端面が接触しているため、光の透過損失を極めて低く押さえることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な組立工程無しに製造でき、光の透過損失がきわめて小さい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】本発明の第１の実施例の光スイッチの基板の構造図である。
【図２】本発明の第１の実施例の光スイッチの封止部材の構造図である。
【図３】本発明の第１の実施例の光スイッチのアクチュエータの構造図である。
【図４】本発明の第１の実施例の光スイッチのアクチュエータの動作を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施例の光スイッチの保持時の状態を示す上面図である。
【図６】本発明の第２の実施例の光スイッチの基板の構造図である。
【図７】本発明の第２の実施例の光スイッチの封止部材の構造図である。
【図８】本発明の第２の実施例の光スイッチのアクチュエータの構造図である。
【図９】本発明の第３の実施例の光スイッチの基板の上面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例の光スイッチの基板の構造図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の光スイッチの切り替え動作を示す上面図である。
【符号の説明】
１１０…石英基板、１５０…金属基板、１２０、１６０、１６１…可動梁、１３０…シリコン犠牲層、１４０…封止部材、２００…クラッド層、２１１、２１２…入力用光導波路、２２１ａ、２２２ａ、２２１ｂ、２２２ｂ…出力用光導波路、２３０…屈折率整合液、３００…可動部用軟磁性部材、３０１、３０２…サイド用軟磁性部材、３０３…センタ用軟磁性部材、３０４…上部軟磁性部材、３０５…高さ補正用軟磁性部材、３１１、３１２…コイル、３２０…永久磁石、４１１…入力用光ファイバー、４２１ａ、４２１ｂ…出力用光ファイバー、５００…入力用光ファイバー固定部材、５１０…入力用光ファイバー根元固定用部材、６００…入力用光ファイバー根元固定用軟磁性部材、６０１…上部ヨーク、６１１、６１２…吸引コイル。
【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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