JP2001133705A - Vミラー光スイッチ - Google Patents

Vミラー光スイッチ

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JP2001133705A
JP2001133705A JP31590499A JP31590499A JP2001133705A JP 2001133705 A JP2001133705 A JP 2001133705A JP 31590499 A JP31590499 A JP 31590499A JP 31590499 A JP31590499 A JP 31590499A JP 2001133705 A JP2001133705 A JP 2001133705A
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JP
Japan
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mirror
optical
fiber
shaped movable
port
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JP31590499A
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English (en)
Inventor
Masato Takagi
正人 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiko Denki Co Ltd
Original Assignee
Taiko Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光損失の少ない、構造簡単な、マルチモード
ファイバにも使用可能な2×2光アド・ドロップスイッ
チを得る。 【解決手段】 対向して配置された2本の光ファイバ1
4,15と、前記2本の光ファイバの間に設けたV字可
動ミラー10と、前記2本の光ファイバ14,15と前
記V字可動ミラー10のそれぞれのミラー面を介して対
向する方向に設けた2本の光ファイバ16,17とを有
するVミラー光スイッチ20として、構造簡単で、光損
失を少なくし、マルチモードファイバにも使用可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバによって
伝送される光信号を取り出したり、新たな信号を光ファ
イバに送り込む2×2光アド・ドロップスイッチの改良
に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信技術の進展に伴い、種々の光部品
が開発されてきた。送られて来た光信号を必要ならば取
り出し、又必要なら光信号を送り取り出す2×2光アド
・ドロップスイッチは光情報通信に重要な光スイッチの
一つである。
【0003】図3に示す2×2光スイッチはリチウムネ
オベイト(LiNbO3)に導波路を作り込んだ方向性
結合器型光スイッチで、(a)は導波路断面図、(b)
はその外観図である。図3に示した方向性結合器型光ス
イッチでは導波路51に入射された光は導波路加熱用ヒ
ータ55,56のいずれにより加熱するかによって導波
路53或いは54に送られる、又導波路52に入射され
た光もまた同様に導波路53或いは54に送られる。図
3(b)の57は導波路加熱用電源端子である。現在迄
に開発されている2×2光スイッチは導波路材料の異な
るものがあるが基本的にはこのような働きをする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら図3(a)
に示す様な導波路を使ったものは、シングルモードでな
ければ光をコントロールできないため、シングルモード
石英光ファイバにのみ適用され、プラスチック光ファイ
バのようなマルチモードファイバには使用できない。そ
の上導波路型であるため光損失が大きいという欠点があ
った。
【0005】そこで本発明の目的は、上記課題を解決
し、シングルモード石英光ファイバ及びプラスチックあ
るいは石英光ファイバのようなマルチモードファイバに
も使用可能で損失の少ない、構造簡単な新しいタイプの
2×2光アド・ドロップスイッチを提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によるVミラー光スイッチは、対向して配置
された2本の光ファイバと、前記2本の光ファイバの間
に設けたV字可動ミラーと、前記2本の光ファイバと前
記V字可動ミラーのそれぞれのミラー面を介して対向す
る方向に設けた2本の光ファイバとを有するものとし
て、1×2光スイッチ2個の機能を持たせ、光損失も少
ない構造簡単な、マルチモードファイバにも使用可能
な、光スイッチにできる。
【0007】また、上記光ファイバのいずれもを、プラ
スチックあるいはマルチモード石英光ファイバとすれ
ば、プラスチック光ファイバ(POF)インフォメイシ
ョンネットワーク構築に使用でき、既設のマルチモード
石英ファイバのLANにも使用できる。
【0008】また、上記V字可動ミラーを、磁石または
磁性体を持つ可動部を有するものとすれば、信頼性の高
いVミラー光スイッチとすることが出来る。
【0009】磁性体と電磁石、電磁石と電磁石等の組み
合わせがあり、かつ電磁石に磁性体をさらに組み合わせ
ることも可能である。
【0010】さらに、前記V字可動ミラーが、表面マイ
クロマシン技術(「マイクロマシーニングとマイクロメ
カトロニクス」江刺正喜 外著 1992 培風館)等
を用いてシリコン基板上に構成された、Vミラーと磁性
体とこれらを支持するスプリングを有するものとすれ
ば、小型で量産に適したVミラー光スイッチを得ること
が出来る。
【0011】
【作用】上記構成によって、例えば、Vミラー光スイッ
チの対向する2本の光ファイバの一方に入射した光信号
は、V字可動ミラーが対向する光の光路中にある時、入
射光はVミラーの一方で反射し、対向する2本の光ファ
イバとほぼ直角の方向で、かつV字可動ミラーの狭くな
っている方向に配置された2本の光ファイバの内の、入
射光ファイバに近い1本のファイバに入射する。この光
は、入射光ファイバに近いファイバからセンサーなどを
介した後、Vミラーの他の一方で反射しもう一本の並列
するファイバに受けられ、対向するファイバの出射側に
出力される。
【0012】対向する2本の光ファイバの一本に入射し
た光信号は、マイクロVミラーが対向する光の光路中存
在しない時、対向する他方のファイバに進む。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例とともに詳述する。
【0014】第1の実施形態 図1、図2は本発明の一実施形態を示す。図1は平面
図、図2はV字可動ミラー10のミラー11及び可動部
の縦断面図である。矢印型のほぼ90゜のV字型ミラー
11は、頭部にミラー11a、尾部に延伸部11bを持
つ矢印形状である。射出成形により成形し、ミラー11
aの外面を無電解メッキ法によりニッケルメッキする。
延伸部11bに小型のドーナツ状の電気磁石13を差込
み、可動な状態とする。この電気磁石を付けた矢印型ミ
ラーの柄である延伸部11bに磁性体12を固定する。
さらにこのように加工した矢印型のV字型ミラー11に
更にもう1個の小型のドーナツ状の電気磁石13を差込
み、2つの小型電気磁石の間をなめらかに前後に動く電
気磁石付きV字可動ミラー10を作成した。次に所定の
大きさの基板20上、V字可動ミラー10のミラー11
aに対向して3方向に各50cmの長さでかつF05
(JIS規格)形単心光コネクタ付き(挿入損失は測定
済み)プラスチックファイバ(EskaMEGA,NA
=0.3、三菱レイヨン製)を一方向に1本のプラスチ
ックファイバ14、もう一方向に1本のプラスチックフ
ァイバ15、残りの一方に2本のプラスチックファイバ
16,17を取り付けた。基板の残りの一辺に垂直に、
上記電気磁石付き矢印型のV字可動ミラー10の、ミラ
ー11aのそれぞれの中心が対向するそれぞれのファイ
バの光軸と一致するようにその2個の電気磁石で基板に
固定した。F05形単心光コネクタ接続損失は以下の表
1のようであった。図1上の各プラスチックファイバ1
4,15,16,17をそれぞれポート1,2,3,4
と呼ぶ。
【0015】
【表1】
【0016】かくして得られたVミラー光スイッチ20
の性能を測定する為に、100.5、μW、660nm
のLED及び光パワー測定器を用意した。各ファイバ端
コネクタに660nmのLEDをつなぎ、他方の各ファ
イバ端のコネクタに光パワー測定器をつなぎそれぞれの
測定値(μW)を測定し表2にまとめた。
【0017】
【表2】 入力 ポート1(14) ポート4(17 ) 出力 ポート 1(14) 2(15) 27.0μW 25.8μW 3(16) 24.7μW
【0018】この結果から各ポート間の過剰損失(L
S)を計算すると、以下のようになる: ポート1(14)からポート2(15) LS=―10・log27.0/100.5 −(1.
8+1.9)= 5.7−3.7=2.0(dB) ポート1(14)からポート3(16) LS=―10log24.7/100.5 − (1.
8+2.1)=6.1−3.9=2.2(dB) ポート4(17)からポート2(15) LS=―10log25.8/100.5 − (1.
9+1.9)=5.9−3.9=2.0(dB)
【0019】以上の結果からプラスチック光ファイバ用
スイッチとしては極めて小さい挿入損失(過剰損失)と
いえる。スイッチング速度は1秒以下であった。
【0020】第2実施形態 次に他の実施形態として石英光ファイバとV字可動ミラ
ー(マイクロVミラー)を組み合わせたVミラー光スイ
ッチについて説明する。
【0021】図4は、このVミラー光スイッチ40の平
面図、図5は、図4のVミラー光スイッチのV字可動ミ
ラー30の平面状態を示す斜視図、図6は、図5のV字
可動ミラー30の縦断面図である。図4と図5とには、
Vミラー30a、図6には、マグネットコイル33を示
す。V字可動ミラー30の形成のためにシリコン基板上
に、表面マイクロマシン技術を使って、磁性体とマイク
ロVミラーを備えた上下に動くスプリング構造を作製す
る。以下その概要を断面形状を示す説明図7乃至図9に
基づき説明する。
【0022】単結晶シリコン基板上に低温酸化膜(LT
O)すなわちSiO2を作り(図7、1)、パターンマ
スクとエッチングによりLTOの島状のパターンを作る
(図7,2)。この上にほぼ50μmのニッケル層をメ
ッキ堆積法で作る(図7,3)。ニッケルの島状部分を
LTOで囲い、その他の部分はポリシリコンー1のパタ
ーニング成膜をする(図7,4)。更に成膜・パターニ
ングを繰り返してニッケル層以外にLTOを作製し、更
にポリシリコンー2を作製する(図7,5)。さらに、
LTOで全体を覆う(図8,6)。マイクロVミラー用
のシード層を銅と金の合金メッキで作り(図8,7)、
次に厚膜レジストを塗布し、露光現像することで所定の
位置にマイクロVミラー形状の露出部を設け、この露出
部にニッケルをメッキ堆積させ、マイクロVミラーを形
成する(図8,8)。続いて厚膜レジストを除去し、水
酸化カリウム溶液によりシリコン基板のエッチングを行
う。この時LTOで囲われたニッケル層を除いてポリシ
リコンー1がエッチチャネルとなり可動部の下のシリコ
ン基板もエッチングされる(図9,9と10)。最後に
LTOを除去し、マイクロVミラー及びニッケルの磁性
体の付いた可動構造物(図9,11)ができる。
【0023】上記の図5は、マイクロVミラー及びニッ
ケルの磁性体の付いた可動構造物(図9,11)の斜視
図である。次にこの可動構造物の裏面のシリコン層34
のマイクロVミラー直下に孔をあけ、マグネットコイル
33を埋め込む(図6)。なお、スプリング30bはV
ミラー支持部30aから4方向に伸びて、端部30cで
支持されている。
【0024】かくして得られたマグネットコイル付きの
マイクロVミラー及びニッケルの磁性体の付いた可動構
造物(以後デバイス又はV字可動ミラーと呼ぶ)を中心
に置き、一端をシリコンV溝で固定した石英ファイバ
(製品名:CFC−100/140、NA:0.25,
平河ヒューテック製、あらかじめSCコネクタ付き、長
さ50cm)、そのクラッド径が140μmでコア径が
100μmである、を本質的には実施形態1と同様に配
置してモジュール(図4)とした。ポート1・44の石
英ファイバの先端を加工してレンズ状にしその焦点が対
向するポート2・45のファイバの近辺に来るようにし
た。その他のファイバの先端は特に加工しなかった。
【0025】このモジュールの挿入損失を以下に述べる
ように測定した。この時、石英ファイバに付けたSCコ
ネクタの挿入損失は0.1dB以下なので無視した。
【0026】光源として赤色LED,2mW(製品名:
NSPR436AS,日亜化学工業製)と光パワー測定
器(Model 225,Hakutoronics
製)を用意した。ポート1・44、ポート4・47より
2mW 強度の光を入射して、それぞれポート1・4
4、ポート3・46及びポート4・47からの出力(μ
W)を測定した結果を表3に示した。
【0027】
【表3】 入力 ポート1(44) ポート4(47) 出力 ポート 1(44) 2(45) 0.760μW 0.576μW 3(46) 0.590μW
【0028】この結果から各ポート間の過剰損失(L
S)を計算すると、以下のようになる: ポート1からポート2 LS=―10・log 0.760/2= = 4.2(dB) ポート1からポート3 LS=―10log0590/2 =5.3(dB) ポート4からポート2 LS=―10log0.576/2 =5.4(dB)
【0029】このように、各ポート内の過剰損失は小さ
く、V字可動ミラーをシリコン基板上に、表面マイクロ
マシン製法によって製作するため量産が容易であるとと
もに小型化が可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。請求項1記載の発明では、V字型の
ミラーを使ったので従来なら1×2光スイッチが2個必
要な場合でも1個で済み、それだけ挿入損失が少なくて
済む。請求項2記載の発明では、プラスチック光ファイ
バ(POF)を使ったのでPOFインフォメーションネ
ットワークを構築する場合にも使用でき、既設の石英フ
ァイバのLANにも使用出来る。請求項3記載の発明で
は、可動部として既に長い実績のある磁石または磁性体
を使ったので信頼性が高い。請求項4記載の発明では、
表面マイクロマシン技術による製法をとったので量産に
適するものとできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるVミラー光スイッチの第1の実
施の形態を示す平面図である。
【図2】 図1のV字可動ミラーのミラー及び可動部の
縦断面図である。
【図3】 従来の2×2光スイッチを示し、(a)はそ
の導波路断面、(b)は外観図である。
【図4】 本発明によるVミラー光スイッチの第2の実
施の形態を示す平面図である。
【図5】 図4のVミラー光スイッチのV字可動ミラー
の平面状態を示す斜視図である。
【図6】 図5のV字可動ミラーの縦断面図である。
【図7】 図5、図6に示すV字可動ミラーの製作工程
を示す説明図である。
【図8】 図5、図6に示すV字可動ミラーの製作工程
を示す説明図である。
【図9】 図5、図6に示すV字可動ミラーの製作工程
を示す説明図である。
【符号の説明】
10,30 V字可動ミラー、11 V字型ミラー、1
1a,30a ミラー、11b 延伸部、12 磁性
体、13 電気磁石、14,15,16,17プラスチ
ック光ファイバ(ポート1,2,3,4)、20,40
Vミラー光スイッチ、30a Vミラー支持部、30
b スプリング、30c 端部、33マグネットコイ
ル、34 シリコン層(シリコン基板)、44 ポート
1、45ポート2、46 ポート3、47 ポート4。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向して配置された2本の光ファイバ
    と、 前記2本の光ファイバの間に設けたV字可動ミラーと、 前記2本の光ファイバと前記V字可動ミラーのそれぞれ
    のミラー面を介して対向する方向に設けた2本の光ファ
    イバと、を有することを特徴とするVミラー光スイッ
    チ。
  2. 【請求項2】 前記光ファイバのいずれもが、プラスチ
    ックあるいはマルチモード石英光ファイバであることを
    特徴とする請求項1記載のVミラー光スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記V字可動ミラーが、磁石または磁性
    体を持つ可動部を有することを特徴とする請求項1又は
    2記載のVミラー光スイッチ。
  4. 【請求項4】 前記V字可動ミラーが、シリコン基板上
    に構成された、Vミラーと磁性体とこれらを支持するス
    プリングを有することを特徴とする請求項1,2又は3
    記載のVミラー光スイッチ。
JP31590499A 1999-11-05 1999-11-05 Vミラー光スイッチ Pending JP2001133705A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7164817B2 (en) 2002-05-24 2007-01-16 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
US7236657B2 (en) 2002-05-24 2007-06-26 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same

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US7164817B2 (en) 2002-05-24 2007-01-16 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
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