JP2001056442A

JP2001056442A - 光スイッチ

Info

Publication number: JP2001056442A
Application number: JP2000062798A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kurosawa; 久夫黒沢; Masaya Horino; 正也堀野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】光スイッチを構成する筺体と蓋部材を接着剤
を介して接合する構成では、両者の内部に屈折率整合剤
を充填する。しかし、接着剤中に残留する気泡によっ
て、屈折率整合剤が漏れてしまう。そこで屈折率整合剤
の漏れを防止できる光スイッチを提供する。【解決手段】光ファイバ間に満たされる屈折率整合剤
と光ファイバ切替手段とを内部に収納した筺体と、前記
筺体に設ける蓋部材を備え、前記筺体の縁部に少なくと
も２段の平面を持った第一の段差面を有し、前記蓋部材
の縁部に少なくとも２段の平面を持った第二の段差面を
有し、前記第一の段差面と前記第二の段差面をつき合わ
せた光スイッチを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信の分野で用い
る光スイッチに関係する。特に、小型化に適した構造を
有する光スイッチに係わる。

【０００２】

【従来の技術】光通信の発達に伴って、光ファイバー通
信網はより長い光路と複雑な分岐を持つようになった。
このような環境では光通信装置や光伝送装置内におい
て、回線間で光ファイバーの光路（伝送経路）を切り替
える用途が増大し、多くの光スイッチが用いられてい
る。光スイッチを切替方式でみると、電気的あるいは光
学的に光路の屈折率や位相を変化させて光の進行方向を
切り替える方式のものや、機械的に光路を移動させて光
の進行方向を切り替える方式のもの等が開発されてい
る。精密な駆動を実現する低損失な光スイッチとして
は、後者の機械式光スイッチが有望である。光スイッチ
を分岐の数でみると、１本の入力光ファイバを２本の出
力光ファイバで切り替える１×２型光スイッチや、多数
の光ファイバの端面を対向させた１×ｍ型光スイッチあ
るいはｎ×ｍ型光スイッチ等がある。また、切替の目的
は、通常の回線切替の他に、断線した伝送経路を別の断
線していない経路に切り替える障害復旧用途や、建物内
や地域内の光通信ネットワークの回線を切り替える保守
点検用途等にも用いられている。

【０００３】従来の光スイッチは、例えば次ぎの構成が
特開昭６３−８５５２号公報に開示されている。この光
スイッチは、光ファイバを位置決め固定した２個のプラ
グをつき合わせて接続し、一方のプラグを他方のプラグ
に対して平行移動させて光路と切り替える光スイッチで
あり、精密な平行移動のためにガイドピンとガイドピン
を保持する穴と、ガイドピンを内部でスライドさせる穴
を有する。しかしながらこの構成には、つき合わせた光
ファイバの間に屈折率整合剤を満たす旨の詳細な記載は
されていない。

【０００４】光スイッチの分野では、屈折率整合剤を備
える構造として次のものが挙げられる。特開平１０−２
２７９８６号公報には、屈折率整合剤を入れたケース内
に光スイッチごと納めて、このケースにケースカバーを
接合して気密封止する構成が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の光スイッチ
では、ケースを封止したり、必要な箇所に物理的に屈折
率整合剤を供給／循環させる構成が検討されていた。し
かしながら、ケースを封止するタイプは気密を確保する
ために、接着剤の塗布を均一にしたり、製造後に気密を
再チェックすることを考慮すると製造工程の短縮が難し
い。供給／循環させるタイプは、光スイッチ自体が大型
化するために小型の光通信装置や配線盤に組み込むこと
が難しい。

【０００６】ケースとケースカバーの間に接着剤を塗布
して封止する場合、接着剤中に空気が混入して気泡を生
じることが多い。ケースとケースカバーを十分に密着さ
せて接着剤の厚さや分布を均一にしたつもりになって
も、密着の際に加えられる圧力によって、気泡同士が連
結して接着剤に貫通孔や凹凸を形成することがある。図
１０に、気泡による気密漏洩の貫通孔が形成された様子
を示す。筺体１０４と蓋部材１０１の間に介在させた接
着剤中には気泡１１１が残留し、筺体の内側１１３と外
側１１４をつなぐ経路１１２ができてしまう。これら貫
通孔や凹凸は、光スイッチ内の屈折率整合剤が外部に漏
洩（リーク）する原因となる。そこで、本発明の目的
は、異なる部材を接着剤を介在させて封止する際に、気
泡に起因するリークを防止した光スイッチを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
光ファイバ間に満たされた屈折率整合剤と光ファイバ切
替手段とを内部に収納している筺体と、前記筺体縁部に
組み合わされて設けられている蓋部材を備え、前記筺体
縁部に段差面が設けられていることを特徴とする。ここ
で段差面とは、階段状になった少なくとも２段の平面、
好ましくは水平面、とその平面間を接続している垂直面
とがあるそれらの面をいう。筺体は開口を有し、この開
口の縁部に沿って複数の段差面を設けてもよい。この段
差面は、１の平面を切り欠きによって分断して複数段の
平面としたものや、段差面にある平面自体を多段にした
ものを含む用語として用いる。

【０００８】本発明の他の光スイッチは、光ファイバ間
に満たされた屈折率整合剤と光ファイバ切替手段とを内
部に収納している筺体と、前記筺体縁部に組み合わされ
て設けられている蓋部材を備え、前記筺体縁部に少なく
とも２段の平面を持った第一の段差面を有し、前記蓋部
材縁部に少なくとも２段の平面を持った第二の段差面を
有し、前記第一の段差面と前記第二の段差面をつき合わ
せたことを特徴とする。ここでつき合わせるとは、段差
面と段差面を直接に接触させる場合と、両者の間に設け
た隙間に充填部材好ましくは接着剤を充填した場合のい
ずれをも指す。

【０００９】上記光スイッチにおいて、光ファイバ切替
手段とは、光ファイバの終端もしくはその近傍を支持す
る支持部材と、前記支持部材の少なくとも１つを動かす
ための磁界を印加する磁界発生手段、この磁界発生手段
に電流を供給する手段を含むものであり、これらによっ
て対向する光ファイバの終端の位置を変えて光路を変更
するものである。ここで磁界発生手段にはコイルや永久
磁石などを用いることができる。

【００１０】本発明の他の光スイッチは、対向する光フ
ァイバ先端部とその切替手段を内部に備える筺体を有
し、前記光ファイバ先端部間に満たされた屈折率整合剤
を密封している筺体である。屈折率整合剤を密封してい
る部材は、少なくとも筺体自体と、筺体に設ける蓋部材
と、両者の間に設ける充填部材とで構成される。さらに
他の部材を備えていても良い。例えば、前記構成に加え
て、蓋部材に設けた孔と、この孔を封じる第二の蓋と、
蓋部材に第二の蓋を固定する接着剤とを設けることもで
きる。

【００１１】本発明において、筺体とは、容器、パッケ
ージ、ケース、穴あるいは凹みを設けた板材を含む。こ
れらは光スイッチの駆動部や切替手段や屈折率整合剤等
を納めるための空間を備える。この空間を筺体の内側と
も称す。前記空間を備える部材であれば、蓋、板材、ブ
ロック等であってもよく、筺体はこれらを含む用語とし
て用いた。従って、本発明の構成で、筺体と蓋部材の関
係を逆にしたとしても、同様の機能を得ることは可能で
ある。筺体は、屈折率整合剤を密封できる材料で形成さ
れたものを用いる。光ファイバを通す隙間や孔を設ける
場合、筺体と光ファイバの間は接着剤で封止するものと
する。

【００１２】本発明において、筺体は、段差面や電極を
含めて光スイッチの構成要素を一体に保持する機能を有
する。従って、光スイッチ自体をケースに納めるタイプ
に比べて部品点数が少なく、製造工程も短縮できる。ま
た、不要な隙間がないため、外部からの振動による位置
ズレの心配もない。

【００１３】本発明の光スイッチにおいて、前記筺体と
前記蓋部材を充填部材を介して接合している。前記充填
部材としては有機接着剤を用いるが、特にエポキシ系接
着剤を用いることで、筺体と蓋部材の間で十分な接合強
度を得る。また、粘性が低い方が気泡の混入を抑制でき
る傾向にあるが、これは接合強度との関係から適宜選択
されるものである。

【００１４】本発明の光スイッチにおいて、前記充填部
材の中に残留する気泡の長さＲを、０．５ｍｍ以下とす
るのが好ましい。このように気泡の長さを小さくするこ
とで、外部と筺体内に通じる貫通孔や外部に開口する穴
が充填部材に生じるのを防止できる。さらに筺体に段差
を設けることで、大きな気泡を分断することや、複数の
気泡の連結による気泡外径が増大することを防止するこ
とができる。ここで長さＲは、気泡が球形あるいは円形
であれば、気泡の外径の最大値をいう。気泡が複数つな
がっている形状、長手方向を有する柱状あるいは不定形
であれば、その長さ寸法の最大値をいう。これらの長さ
寸法とは気泡形状が２カ所で内接する仮想的な円の直径
に相当する。さらに望ましくは、充填部材中の気泡の長
さＲを０．４ｍｍ以下とする。

【００１５】本発明の光スイッチにおいて、前記段差面
にある各面の幅ｗは０．５≦ｗ≦１．５ｍｍとすること
が好ましい。このｗは、幅と深さの長さを示す。複数の
段差面がある場合には、その内の少なくとも１つがこの
数値規定を適用することが望ましい。接着剤を塗布する
工程で、気泡長さの小型化や気泡個数の低減を行うこと
ができても、存在を完全に無くすことは難しい。そこで
安全率をより高めるべく、外径の微小な気泡が残留して
も光スイッチの密封が破れることがないように、段差の
幅の下限を規定した。段差面のない幅０．５ｍｍの接着
面を用いると、接着剤中に長さＲ０．５ｍｍ以下の気泡
が存在しても気密がやぶれる可能性がある。しかし、段
差を設けることで２つの平面と１つの垂直面とがあるの
で実質的に接着面の幅が３倍になるため、本発明の構成
では気泡長さの最大値が０．５ｍｍで、段差面の幅ｗの
下限を０．５ｍｍとしても気密がやぶれることはない。
一方、段差面の幅を大きくしすぎると、筐体や蓋部材の
寸法も大きくする必要があるため、光スイッチの小型化
が難しい。また接着剤を塗布する面積が増大するため、
塗りむらが生じ易くなる。従って、接着剤を均一な厚さ
に塗布するには、段差面の幅の上限を１．５ｍｍとす
る。さらに本発明に用いている筐体では望ましくは０．
６≦ｗ≦１．０ｍｍとする。

【００１６】本発明の他の光スイッチは、光ファイバ間
に満たされた屈折率整合剤と光ファイバ切替手段とを内
部に収納している筺体と、前記筺体縁部に組み合わされ
て設けられている蓋部材を備え、前記筺体と前記蓋部材
を充填部材を介して接合し、前記充填部材の中に残留す
る気泡の長さＲが０．５ｍｍ以下であることを特徴とす
る。段差面をもって気泡の長さを抑制する方法に代え
て、光スイッチの製造工程において塗布した充填部材を
低圧状態にさらして、長さの大きい気泡を除去する工程
を用いてもよい。なお、Ｒの上限値が０．５ｍｍをわず
かに越える場合であっても、全気泡数のうち、少なくと
も９０％以上の気泡が、Ｒ≦０．４ｍｍとなるようにす
ると屈折率整合剤の漏れの発生率を抑制することはでき
る。望ましくは全ての気泡をＲ≦０．４ｍｍとする。

【００１７】なお、段差面の数の次のような組合せが挙
げられる。蓋部材に段差はなく、筺体縁部の内周近傍に
１の段差面があり、すなわち階段状になった少なくとも
２段の平面とこの平面間を接続している垂直面とからな
る段差面が１組あり、この段差面に前記蓋部材縁部が嵌
合されるタイプ。蓋部材縁部の一方の側に外周近傍に沿
って段差面があり、すなわち階段状になった少なくとも
２段の平面とこの平面間を接続している垂直面とからな
る段差面が１組あり、この段差面に適合する段差を筺体
縁部に設けたタイプ。蓋部材縁部に少なくとも１の段差
面があり、すなわち階段状になった少なくとも２段の平
面とこの平面間を接続している垂直面とからなる段差面
が１組あり、この段差面の少なくとも１つと筺体の有す
る少なくとも１組の段差面が嵌合するタイプ等がある。
また、筺体縁部の内側に段差面があって、この段差面に
蓋部材縁部が嵌合する前者のタイプと、筺体縁部の外側
に段差面があって、この段差面が蓋部材縁部に嵌合する
後者のタイプとが挙げられるが、縁同士が勘合するタイ
プで気泡の混入を少なくすることができるのは、前者の
タイプである。

【００１８】また、さらに気泡の混入を少なくする方法
として、本発明の他の光スイッチは、光ファイバ間に満
たされた屈折率整合剤と光ファイバ切替手段とを内部に
収納している筺体と、前記筺体縁部に組み合わされて設
けられている蓋部材を備え、前記筺体縁部または前記蓋
部材縁部の少なくとも一方は０．５≦ｔ≦１．８ｍｍの
幅である縁部先端ｔを具備し、前記筺体または前記蓋部
材を充填部材を介して接合することを特徴とする。ここ
で縁部先端とは図６に示すように筺体と蓋部材をつきあ
わせた場合の両者の実質的な接触部である。当然筺体や
蓋部材の反り、ゆがみからくる隙間を考慮して含めるも
のとし、例えば曲率半径が５以上の曲面を有するような
断面であってもよい。前記の形状とすることで、筺体と
蓋部材の接合時に加えられる圧縮によって接合面から気
泡が押し出されるため、図１０のような接合面での気泡
残りを抑制でき、貫通孔の発生を低減することが可能で
ある。縁部先端ｔを０．５ｍｍより狭くすると接合面自
体が小さくなりすぎて、筺体と蓋部材との密着強度が損
なわれるため好ましくない。また、１．８ｍｍより広く
すると接合時に圧力を加えても接合面の中心部に気泡が
あると接合面から気泡が押し出されず、気泡が残留しや
すい。さらに好ましくは０．７〜１．３ｍｍの範囲であ
る。

【００１９】さらに筺体と蓋部材のどちらか一方に段差
面を設けることで接合部から押し出された余分な接着剤
がその段差でたまって凝固するため、接合強度を向上す
ることができる。段差の高さｈは０．１ｍｍ以上が好ま
しい。段差が０．１ｍｍ未満では気泡溜が垂直面側に押
し出され難く、図１０のような接合面と大差ない。段差
により密着強度を向上させるには段差を１．０ｍｍ以下
とすることが好ましい。さらに０．３〜０．７ｍｍとす
ることで良好な接合状態を得ることができる。しかし強
度的に十分であれば段差を設けなくても良いのはもちろ
んである。また、筺体と蓋部材がずれないように一部両
者が勘合するような突起を設けても良い。

【００２０】本発明の構成を適用した光スイッチは、屈
折率整合剤が漏洩する心配がないので、筺体の外側に漏
れ防止機構や漏洩した屈折率整合剤の受け皿を設ける必
要がなく、光スイッチの小型化が可能である。従って、
光通信装置や切替ボックスの中に光スイッチを装着する
場合、切替ボックス内により多くの光スイッチを装備で
きる。光スイッチの数を増やさない場合、切替ボックス
自体を小型化できる。

【００２１】本発明において、前記筺体や蓋部材はセラ
ミックスあるいはガラス等を主として構成することが好
ましい。例えば、一体成形後に焼結したセラミックスか
らなる筺体、複数のセラミックスシートを張り合わせた
後に焼結して一体化した筺体、またはセラミックスシー
トと導電性金属膜を張り合わせた後に焼結して一体化し
た筺体等を用いることができる。

【００２２】上記本発明において、段差面の詳細構造を
説明する。段差面の平面と垂直面との境界は、面同士が
直角に交わる構成、面同士の間に曲面がある構成のいず
れも選択可能である。各々の段差面は筺体の縁の近傍を
周回する１の面であるが、屈折率整合剤の漏洩を生じな
いかぎり、周回する段差面が非連続であってもよい。こ
の非連続のもととなる切り欠きは、例えば光ファイバを
通す箇所であるが、場所が容易に特定できるので接着剤
で封止する工程自体は困難ではない。段差を設けている
箇所である縁とは、内周あるいは内側の面の端、外周あ
るいは外側の面の端、内面と外面の境界、内面と外面を
連結する端面、あるいはこれらの近傍を含む用語として
挙げた。

【００２３】光ファイバ切替手段は、前記切替手段を駆
動する磁気回路を備える。より詳しくは光ファイバ固定
部材と、光ファイバ可動部材と、前記光ファイバ可動部
材に磁界を印加する磁気回路を構成する磁極部材と、こ
の磁極部材に磁界を印加する電磁コイルと、電磁コイル
に電流を供給する導電性部材と、前記磁気回路に磁界を
印加する永久磁石とを備える。

【００２４】上記本発明の構成を用いることで、屈折率
整合剤が光スイッチから漏れるのを防止できる。さらに
は、気泡の大きさを所定の大きさより小さく制御でき、
接着剤内の気泡寸法を制御することで筺体と蓋部材間の
固着強度を高く保持することも可能である。また、段差
を設けることで、筺体と蓋部材の間を介する接着剤の接
合面積も増大するので、筺体と蓋部材間の固着強度が向
上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の光ス
イッチを説明する。図１は本発明の１実施形態に係る光
スイッチの斜視図である。図２は、本発明の１実施形態
に係る光スイッチの筺体と蓋部材の一部断面図を（ａ）
で示し、その段差面の部分の一部拡大断面図を（ｂ）で
説明する。図３は、本発明の１実施形態に係る光スイッ
チの筺体と蓋部材の一部断面図である。図４（Ａ）〜
（Ｃ）は、筺体あるいは蓋部材の段差面を説明するもの
であって、図２の（ｂ）と同様の一部断面図である。図
５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の１実施形態に係る光スイ
ッチの筺体と蓋部材の断面図である。図６（ｇ）〜
（ｊ）は本発明の他の実施形態にかかる光スイッチの筐
体と蓋部材の縁近傍の断面図である。図７は、図２の構
成で接着剤を介して筺体と蓋部材を接合する様子を
（１）と（２）で示し、その接着剤中の気泡の様子を
（３）で説明する断面図である。図８は、本発明の光ス
イッチの筺体の製造方法の一部を説明する概略図であ
る。図９は、本発明を適用する光スイッチの一実施形態
に係る斜視図である。図１０は、従来の光スイッチの筺
体に係る一部断面図であり、気泡が連結する様子を示
す。

【００２６】（実施例１）図１の斜視図で本発明に係る
光スイッチを分解した様子を示す。同図の光スイッチ
は、セラミックスの筺体１と、光ファイバ切替手段と、
蓋部材４を有する構成とした。ここで光ファイバ切替手
段は、固定ブロック２３と可動ブロック２９と静止ブロ
ック３１と、可動ブロック２９をＹ軸方向に動かす磁気
的な駆動手段（図示を省略）を備えるものである。入力
側の２本の光ファイバ９は固定ブロック２３に固定さ
れ、その先端部は可動ブロック２９に保持させた。出力
側の４本の光ファイバ１０は、静止ブロック３１に固定
され、その先端部は入力側の光ファイバ９の先端部と対
向させた。図示を省略したが蓋部材にはシリコンオイル
を筺体内に満たすための注入孔を設けた。なお、この図
で７は蓋部材内部であり、８は筐体内部を指している。

【００２７】以下、筺体１と蓋部材４を接合する手順
と、接合箇所となる段差面の詳細について説明する。ま
ず、光ファイバ９及び１０を接続・固定した光ファイバ
切替手段を付けたガラス基板を筺体内部８に固定した。
図１では筺体と蓋部材に設けた段差面の記載は省略した
ので、その詳細を図２の断面図で説明する。図２の
（ａ）は、図１の光スイッチの蓋部材４と筺体１を各々
Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線でみた断面であり、この断面はＹＺ
平面に平行な面である。図２の（ｂ）は、図２（ａ）の
筺体１の段差面２の近傍を拡大した一部拡大断面図であ
る。段差面２は、ほぼ直交する３つの面からなり、その
深さすなわち垂直面の幅ｗ１を０．６４ｍｍとし、一方
の平面の幅ｗ２を０．７５ｍｍとした。同図では光ファ
イバ切替手段や接着剤等の構成の記載は省略した。

【００２８】図２に示す筺体の縁に形成した段差面２
に、充填部材すなわちエポキシ系接着剤を塗布した。こ
のエポキシ系樹脂は塗布直前に予め、脱泡処理を施した
ものを用いた。この脱泡処理は、未硬化のエポキシ樹脂
を内部の気圧を１５Ｔｏｒｒに保持した低圧容器内に保
持して、エポキシ樹脂内にある長さ数ミリメートル以上
の気泡を除去するものとした。脱泡処理後、エポキシ樹
脂を筺体の縁の段差面２と蓋部材の縁の段差面３の双方
に塗布した。

【００２９】続けて、塗布したエポキシ樹脂を表面から
観察して、長さが０．５ｍｍより大きい気泡を針で穿孔
し、気泡中のガスを抜いて気泡を除去した。気泡除去
後、前記筺体１と蓋部材４を互いの段差面２及び３でか
み合わせるように接合した。さらに両者を治具に固定し
て３０分間経過させて筺体１と蓋部材４を強固に接合し
た。筺体１から光ファイバ９及び１０を出している孔を
接着剤で封止して、光ファイバ９及び１０の周囲から屈
折率整合剤が漏れないようにした。次に、筺体を治具か
ら外し、蓋部材の注入孔を通じて筺体内部８および蓋部
材内部７に屈折率整合剤としてシリコンオイルを注入し
た。上記光スイッチの構成では、気泡の低減と段差面に
よる接合力の向上によって、筺体１と蓋部材４の境界か
らシリコンオイルが漏れることはなかった。所定の量の
シリコンオイルを注入した後、前記注入孔に接着剤を介
して蓋を設けた。以上の手順により、シリコンオイルを
充填させた状態で光スイッチを封止できた。この光スイ
ッチは、その制御回路、電源等とともに切替ボックスの
中に設けて使用した。

【００３０】（実施例２）実施例１の構成において、屈
折率整合剤と接着剤の構成を次のように変えた光スイッ
チを形成した。まず、屈折率整合剤には、脂環式脂肪族
炭化水素に水素添加ジフェニルベンゼンを混合したもの
であって、屈折率λ＝１．４７のものを用いた。接着剤
には、３０分ほどで硬化する粘性の低い２液性エポキシ
樹脂を用いた。接着剤の塗布は、筺体と蓋部材の双方に
行うことが望ましい。接着剤の塗りムラがあると気泡が
生じやすくなるため、均一かつ厚めに接着剤を塗布し
た。本発明において、屈折率整合剤の粘性係数は１０ポ
イズ以下とした。接着剤を硬化させた後、接着剤中に貫
通孔は生じなかった。従って、筺体内に屈折率整合剤と
してシリコンオイルを充填しても、接着剤で封止した箇
所からシリコンオイルが漏れ出すことはなかった。この
ような構成によって、筺体と蓋部材の間を接合する接着
剤の箇所を検査して、不都合な貫通孔のある箇所を再度
接着剤で塞ぐ工程が不要となった。

【００３１】気泡を除去する方法として、実施例２では
次の二つを併用した。１つは、接着剤を塗布した後、接
着剤中の気泡を針でつついて除去し、除去した箇所を押
して平坦化させる方法である。もう１つは、減圧容器中
に接着剤を放置して大きな気泡を除去する方法である。
望ましくは、筺体と蓋部材の接合領域の双方に接着剤を
塗布し、気泡を除去し、筺体と蓋部材を合わせて接着固
定させる方法が最もよい。こうすると、筺体と蓋部材の
いずれか一方のみに接着剤を塗布した場合に比べて、気
泡の発生を低減できる。

【００３２】（実施例３）図３は、本発明の１実施形態
に係る光スイッチの一部断面図である。この構成では筺
体１ｂの縁に段差面２を設け、この段差面に嵌合する寸
法の蓋部材４を用いた。蓋部材４の接合面５には段差面
を設けていないが、Ｌ字状の面を有する筺体の段差面に
よって、筺体１と蓋部材４の接合面積は実質的に２倍と
なるため、両者を接着剤を介して接合したときの接合強
度を向上させることができる。従来の接合では、段差面
のない筺体と蓋部材について、縁の端面同士を接合して
いたため、本発明の構成に比べて接合面積が小さい。

【００３３】図４は、本発明の実施形態に係る段差面の
一部断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々
段差面の近傍の角、即ちコーナー１１ａ、１１ｂ及び１
１ｃの少なくとも１カ所に丸みを付けた構成とした。こ
のようにすると、蓋部材４と筺体１を合わせる際に、一
方に角が他方にぶつかって筺体あるいは蓋部材を構成す
るセラミックスに傷をつけたり、セラミックスの粉塵を
発生するということを抑制できた。

【００３４】図５に本発明の他の実施形態に係る光スイ
ッチの一部断面図を示す。筺体と蓋部材の断面のみを示
している（ａ）〜（ｅ）の実施形態では、各々の筺体は
その縁の内側に低い平面を持った段差面を形成し、蓋部
材を筺体内に嵌合させる構成とした。図５の（ａ）は、
筺体１ａの内側に低い平面を持った１の段差面を設け、
この段差面にあう寸法よりわずかに小さくした蓋部材４
ａの縁の外側に１の段差面を設ける構成とした。なお、
ここでいう１の段差面は、光ファイバを外部に導出する
ために孔や溝などによって部分的に欠損しているタイプ
も含む。図５の（ｂ）は、筺体１ｂの内側に低い平面を
持った１の段差面を設け、ほぼ平板の蓋部材４ｂの端の
一方の側に段差面を設けた構成とした。図５の（ｃ）
は、筺体１ｃの内側に低い平面を持った１の段差面を設
け、この段差面と嵌合する凸部を蓋部材４ｃに設ける構
成とした。図５の（ｄ）は、筺体１ｄの内側に低い平面
を持った１の段差面を設け、この段差面につき合わせる
寸法の平板４ｄを蓋部材として設ける構成とした。図５
の（ｅ）は、筺体１ｅの内側に２の平面を持った段差面
を設け、この段差面とつき合わせるように蓋部材４ｅの
縁の外側に２の段差面を設ける構成とした。図５の
（ｆ）は、筺体１ｆの縁の中心部を凸とした内外に低い
平面を持った段差面を設け、この段差面とつき合わせる
ように蓋部材４ｆの縁の中心部を凹段とした差面を設け
る構成とした。これらの構成のうち、（ｂ）と（ｄ）は
蓋部材の構成が簡単なために製造工程を簡略化できる。
（ｅ）と（ｆ）の構成は、他の形態に比べて光スイッチ
の密封を確実にできるが、製造工程が複雑になった。

【００３５】図６に気泡の低減を重視した本発明の他の
実施形態に係る光スイッチの一部断面図を示す。筺体と
蓋部材の縁部断面のみを示した（ｇ）〜（ｊ）の実施形
態では、各々の筺体はその縁が略平坦であり、蓋部材の
縁ｔより幅広いものとした。また、蓋部材の縁は縁部先
端を０．３〜１．０ｍｍとした。図６（ｇ）は、段差が
無く縁部先端ｔが０．８ｍｍになった縁部、接合面５１
ｇを持った蓋部材４ｇに接着剤を塗布し、筺体１ｇの縁
に圧力をかけて接合した。接着剤６ｇは接合面５１ｇに
対して左右に押し出されるように流れた。その際、気泡
が存在していても気泡は接着剤６ｇの流れに同調して流
れ出て、接合面５１ｇには気泡が残らないことを確認し
た。図６（ｈ）は、段差が無く縁部先端（接合面５１
ｈ）を０．８ｍｍとした若干の曲率を有する蓋部材４ｈ
の縁部に接着剤６ｈを塗布し、筺体１ｈの縁に圧力をか
けて接合した。接着剤６ｈは接合面５１ｈに対して左右
に押し出されるように流れた。その際、気泡が存在して
いても気泡は接着剤６ｈの流れに同調して流れ出て、接
合面には気泡が残らないことを確認した。図６（ｉ）
は、０．５ｍｍの平面と０．８ｍｍの縁部先端平面との
段差面を持った蓋部材４ｉの縁部に接着剤６ｉを塗布
し、筺体１ｉの縁に圧力をかけて接合した。接着剤６ｉ
は接合面５１ｉに対して左右に押し出されるように流れ
た。その際、気泡１１１ｉが存在していても気泡は接着
剤の流れに同調して流れ出て、段差面または接合面５１
ｉに対して段差面とは反対側のどちらかに移動したこと
を確認した。図６（ｊ）は、０．５ｍｍの段差面を接合
面５１ｊの両方に備えかつ縁部先端（接合面５１ｊ）を
０．８ｍｍとした蓋部材４ｊの縁部に接着剤６ｊを塗布
し、筺体１ｊの縁に圧力をかけて接合した。接着剤６ｊ
は接合面５１ｊに対して左右に押し出されるように流れ
た。その際、気泡１１１ｊが存在していても気泡１１１
ｊは接着剤６ｊの流れに同調して流れ出て、段差面に移
動したことを確認した。これらの構成のうち、（ｇ）と
（ｈ）は同等の接着強度であった。また、（ｇ），
（ｈ）と比較して（ｉ）の方の接着強度が高く、また
（ｉ）よりも（ｊ）の方が高いことが判った。

【００３６】図７は、図２の構成で接着剤を介して筺体
と蓋部材を接合する様子を示す断面図（１）及び（２）
と、その接着剤６中の気泡の様子を説明する断面図
（３）である。本発明に係る製造方法では、筺体１と蓋
部材４の各々について、段差面を含む縁の近傍に接着剤
６を塗布し、この塗布面同士を一定の圧力で押しつけ
て、これらを固定して接着剤を硬化させるものとした。
図７の（２）に示すように、筺体１と蓋部材４は直交す
る面で接合されているため、１の平面で接合されている
場合に比べて強い接合強度を得ることができた。図７の
（３）に接着剤６中に残留した気泡７の様子を示す。こ
の気泡の長さ（外径）Ｒは、すべて０．４ｍｍ以下とし
た。気泡は接着剤に比べて熱膨張しやすく、光スイッチ
が加熱された場合、接着剤の接合強度に影響を与える。
このとき、気泡が大きいと熱膨張する体積も大きいた
め、接着剤の剥離に寄与するおそれがある。本発明で
は、これらの気泡の寸法を抑制することで熱膨張による
接着剤はがれを防止しうることを見いだした。

【００３７】次に、図８を参照して本発明の光スイッチ
に係る筺体の製造方法を説明する。ここで筺体は、電極
膜を含むセラミックスの積層体で構成した。まず、セラ
ミックスのシート（１）〜（６）を用意した。同図中、
左側の列はこれらセラミックスシートの斜視図であり、
右側の列は各々のセラミックスシートの断面図である。
（７）はこれらセラミックスシートを張り合わせて形成
した筺体（積層体）の断面図である。段差面は積層体を
形成するときに作り込む。次に、これらのセラミックス
シートを順に積層して治具で固定した。この治具ごと積
層したセラミックスシートを加熱炉に保持することで熱
処理して、一体化させたセラミックスの固まりを得た。
これを室温まで冷却した後、治具を外して変形箇所を切
削で修正した筺体を得た。図８では単一の筺体を得る様
子を説明したが、複数のセラミックスシートを連結させ
た大きなシートを使用して、一括して複数の筺体を得る
方法で、製造工程の効率を向上させることができた。こ
の方法では、最後に個々の筺体をカッター等による切断
で分割する工程を加えた。

【００３８】本発明の筺体を形成する他の実施例を説明
する。第２の製法は、セラミックスシートを積層して積
層体を得て、この積層体を型に入れた後に一軸方向に圧
力を加えてセラミックスシートを圧着し、これを熱処理
して筺体を得た。第３の製法は、セラミックスシートを
積層し、これを治具に挟んで接着した後に、熱処理でセ
ラミックシートを硬化させ、筺体を得た。

【００３９】図９に、本発明に係る段差面を適用する光
スイッチの斜視図を示す。この光スイッチは、筺体２１
内に、保持基板２７を備え、これを覆うように蓋部材４
２と筺体２１を接着剤を介して接合し、蓋部材４２に設
けた注入孔４４から屈折率整合剤を光スイッチ内に充填
した後、貫通孔４４を封止板４３で密封するものであ
る。ここで保持基板２７はその上に、入力側の光ファイ
バ４１を支持する固定ブロック２３と、光ファイバ４１
の先端部近傍を支持する可動ブロック２９と、出力側の
光ファイバ３４を支持する静止ブロック３１とを備え
る。さらにこの保持基板上には、静止ブロックの後ろ側
に接して配置させた永久磁石３３と、永久磁石に接合さ
せたコ字形状のヨーク３２と、このヨークの両方の先端
部の各々に設けた先端ヨーク２８及び３６と、可動ブロ
ック２９と静止ブロック３１とヨーク３２と先端ヨーク
２８からなる磁気回路に磁界を印加する導電コイル３０
と、可動ブロック２９と静止ブロック３１とヨーク３２
と先端ヨーク３６からなる磁気回路に磁界を印加する導
電コイル３５とを有する。さらに、筺体２１には、直列
接続された導電コイル３０及び３５から延びる導電線２
６と３７をハンダ２５と３８で接続する電極膜２４と３
９と、これら電極膜と導通する電極ピン２２と４０を備
える。図９では筺体の縁に段差面を記載することを省略
したが、実際には、Ｄ−Ｄ線でみる断面やＦ−Ｆ線でみ
る断面に、本発明に係る段差面を設けた。

【００４０】本発明に係る蓋部材の製造方法を説明す
る。蓋部材は上記筺体と同様の方法で形成してもよい
が、プレスを用いるとより短い工程で作製することがで
きる。即ち、セラミックスの材料にバインダーを添加し
た粉末を金型でプレスして蓋部材を得た。形状を精密に
する場合、金型の精度を向上させるか、あるいはプレス
後にマイクログラインダーで無駄な部分を削り取る方法
を用いた。他の製造方法としては、板材やブロック等の
一部分を、エッチングあるいは切削で除去することによ
り、穴もしくは凹みを形成して筺体や蓋部材を得る方法
等が挙げられる。ただし、本発明に係る段差面を精密に
形成するには、上記の積層法が好適であった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成を用
いることにより、屈折率整合剤が外部に漏れない光スイ
ッチを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態に係る光スイッチの斜視図
である。

【図２】本発明の１実施形態に係る光スイッチの一部断
面図である。

【図３】本発明の１実施形態に係る光スイッチの一部断
面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る段差面形状の一部断面
図である。

【図５】本発明の１実施形態に係る光スイッチの一部断
面図である。

【図６】本発明の他の実施形態に係る光スイッチの一部
断面図である。

【図７】図２の構成で接着剤を介して筺体と蓋部材を接
合する様子を説明する断面図である。

【図８】本発明の光スイッチの筺体の製造方法の一部を
説明する概略図である。

【図９】本発明を適用する光スイッチの斜視図である。

【図１０】従来の光スイッチの筺体に係る一部断面図で
あり、気泡が連結する様子を示す。

【符号の説明】

１１ａ１ｂ１ｃ１ｄ１ｅ１ｆ１ｇ１ｈ
１ｉ１ｊ筺体２段差面３段差面４４ａ４ｂ４ｃ４ｄ４ｅ４ｆ４ｇ４ｈ
４ｉ４ｊ蓋部材６６ｇ６ｈ６ｉ６ｊ接着剤７蓋部材内部８筺体内部９光ファイバ１０光ファイバ１１ａ１１ｂ１１ｃコーナー２１筺体２２４０電極ピン２３固定ブロック２４３９電極膜２５３８ハンダ２６３７導電線２７保持基板２８３６先端ヨーク２９可動ブロック３０３５導電コイル３１静止ブロック３２ヨーク３３永久磁石３４光ファイバ４１光ファイバ４２蓋部材４３封止板４４注入孔５５１ｇ５１ｈ５１ｉ５１ｊ接合面１０１蓋部材１０４筺体１１１１１１ｉ１１１ｊ気泡１１２気泡が連結する道筋１１３屈折率整合剤を充填する側１１４外面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀野正也茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB19 AC05 AZ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ間に満たされた屈折率整合剤
と光ファイバ切替手段とを内部に収納している筺体と、
前記筺体縁部に組み合わされて設けられている蓋部材を
備え、前記筺体縁部に段差面が設けられていることを特
徴とする光スイッチ。
【請求項２】光ファイバ間に満たされた屈折率整合剤
と光ファイバ切替手段とを内部に収納している筺体と、
前記筺体縁部に組み合わされて設けられている蓋部材を
備え、前記筺体縁部に少なくとも２段の平面を持った第
一の段差面を有し、前記蓋部材縁部に少なくとも２段の
平面を持った第二の段差面を有し、前記第一の段差面と
前記第二の段差面をつき合わせたことを特徴とする光ス
イッチ。
【請求項３】前記筺体と前記蓋部材を充填部材を介し
て接合することを特徴とする請求項１または２のいずれ
かに記載の光スイッチ。
【請求項４】前記段差面の幅ｗは０．５≦ｗ≦１．５
ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の光スイッ
チ。
【請求項５】光ファイバ間に満たされた屈折率整合剤
と光ファイバ切替手段とを内部に収納している筺体と、
前記筺体縁部に組み合わされて設けられている蓋部材を
備え、前記筺体の縁部または前記蓋部材の縁部の少なく
とも一方は０．５≦ｔ≦１．８ｍｍの幅である縁部先端
ｔを具備し、前記筺体または前記蓋部材を充填部材を介
して接合することを特徴とする光スイッチ。
【請求項６】前記筺体縁部または前記蓋部材縁部のど
ちらか一方に段差面を設け、かつ他方は段差面を設けた
縁部よりも幅が広いことを特徴とする請求項５に記載の
光スイッチ。
【請求項７】光ファイバ間に満たされた屈折率整合剤
と光ファイバ切替手段とを内部に収納している筺体と、
前記筺体縁部に組み合わされて設けられている蓋部材を
備え、前記筺体と前記蓋部材を充填部材を介して接合
し、前記充填部材の中に残留する気泡の長さＲが、０．
５ｍｍ以下であることを特徴とする光スイッチ。