JP2001208989A - 光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切換速度が早くかつ安定した切り換えが可能
で、しかも安価に製造することができる小型の光スイッ
チを提供する。 【解決手段】 それぞれ光入出力端面を有し少なくとも
その光入出力端面の近傍において各光軸が互いに平行に
なるように所定の間隔で配置された１対の固定裸ファイ
バと、光入出力端面を有しその光入出力端面が上記１対
の固定裸ファイバの光入出力端面のいずれとも対向でき
るように先端から所定の長さの可動部分がその根元で移
動可能に固定された可動裸ファイバとを備えたファイバ
移動型の光スイッチにおいて、可動裸ファイバの光入出
力端面を上記１対の固定裸ファイバの各光入出力端面に
光軸を一致させて対向させたときにそれぞれ、可動部分
の少なくとも一部が接するように設けられた変位拘束部
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として光通信分
野で用いられる光スイッチとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光スイッチとしては、例えば、特
開平６−２０８０６４号公報に示されたようなファイバ
可動型光スイッチが提案されている（以下、第１の従来
例という）。この第１の従来例の光スイッチは、図１３
に示すように、円筒スリーブ１０６の中で、円筒管１０
３及び半割円柱１０４を用いて、可動裸ファイバ１０１
及び静止裸ファイバをそれぞれ位置決めしている。ここ
で、図１３の第１の従来例では、可動裸ファイバ１０１
に磁性体１００を形成し、その磁性体を取り囲むように
ソレノイドコイル１０５及び永久磁石１０７を設けてス
イッチの切り換え制御をしている。尚、図１３におい
て、円筒管１０８は、可動裸ファイバ１０１の可動空間
を確保するために設けられている。

【０００３】また、組み立てを容易にするために、マイ
クロマシニングを利用した光スイッチ（以下、第２の従
来例という）が原らにより発表されている（Transduser
s'99Proceeding 2P6.4）。この第２の従来例の光スイッ
チは、図１４に示すように、可動裸ファイバ１５４を片
持ち梁状に固定するＶ溝とは別に、接続する静止裸ファ
イバ１５２を選択し可動裸ファイバ１５４と位置合わせ
するためのＶ溝１５１を有し、そのＶ溝１５１において
可動裸ファイバ１５４の先端と静止裸ファイバ１５１の
先端とを合わせるように構成している。

【０００４】ここで、第２の従来例の光スイッチにおい
て、可動裸ファイバ１５４を固定するＶ溝とＶ溝１５１
とは、シリコンウェハをエッチング技術を用いて形成
し、可動裸ファイバと静止裸ファイバを挿入し位置決め
固定する構造になっている。尚、第２の従来例の光スイ
ッチにおいて、切り換えのための可動裸ファイバの移動
は、形状記憶合金を利用したアクチュエータを用いて行
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例の光スイッチは、位置合わせが難しく、未だ組立
調整が困難であるという問題点があった。このために、
調整に時間がかかり安価に製造することができないとい
う問題点があった。また、第１の従来例の光スイッチ
は、切り換え時に不安定になるという問題点があった。
さらに、第１の従来例の光スイッチは、小型化が困難で
あるという問題点があった。また、この第２の従来例の
光スイッチは、位置決めに関しては第１の従来例の光ス
イッチに比べ容易であるが、可動裸ファイバの移動に形
状記憶合金を利用したアクチュエータを使用しているた
め、ファイバの切り替えが低速で、通常、光スイッチに
求められる切替速度を満足しないという問題点があっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、切換速度が早くかつ安
定した切り換えが可能で、しかも安価に製造することが
できる小型の光スイッチを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る光スイッチは、それぞれ光入出力端
面を有し少なくともその光入出力端面の近傍において各
光軸が互いに平行になるように所定の間隔で配置された
１対の固定裸ファイバと、光入出力端面を有しその光入
出力端面が上記１対の固定裸ファイバの光入出力端面の
いずれとも対向させることができるように先端から所定
の長さの可動部分がその根元で移動可能に固定された可
動裸ファイバとを備えたファイバ移動型の光スイッチに
おいて、上記可動裸ファイバの光入出力端面を上記１対
の固定裸ファイバの各光入出力端面に光軸を一致させて
対向させたときにそれぞれ、上記可動部分の少なくとも
一部が接するように設けられた変位拘束部を有すること
を特徴とする。以上のように構成された光スイッチは、
切替時に可動部分が過剰に移動することを防止できるの
で、上記可動裸ファイバが振動しないようにできる。

【０００８】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記可動裸ファイバをシリコン基板に互いに対向して設
けられた第１Ｖ溝の間で固定し、上記１対の固定裸ファ
イバを上記シリコン基板に互いに対向して設けられた第
２Ｖ溝にそれぞれ接するように固定し、上記変位拘束部
を上記シリコン基板の上記第１Ｖ溝と上記第２Ｖ溝の間
において、互いに対向して設けられた第３Ｖ溝により構
成してもよい。

【０００９】さらに、本発明に係る光スイッチにおいて
は、上記シリコン基板に、固定裸ファイバと可動裸ファ
イバとを位置合わせするための位置合わせマークが形成
されていることが好ましい。このようにすると、製造時
に、例えば光学顕微鏡を用いて、上記固定裸ファイバと
上記可動裸ファイバとを容易にかつ精度よく位置合わせ
（特につき合わせ位置）することができる。

【００１０】またさらに、本発明に係る光スイッチはさ
らに、上記可動部分の一部に設けられた磁性体と、上記
磁性体の磁化の強度を調節するボビンコイルと、上記可
動部分の軸に対して垂直方向に上記磁性体に磁界を印加
する永久磁石とを有してなる可動裸ファイバ駆動機構を
用いて構成するようにしてもよい。この場合、上記可動
裸ファイバ駆動機構を位置精度よく組み立てるために、
上記シリコン基板に上記ボビンコイルと上記永久磁石と
を設ける位置を示す位置合わせマークを形成することが
好ましい。またこの場合、上記可動裸ファイバと上記固
定裸ファイバの突き合わせに用いた上記位置合わせマー
クを兼用して用いてもよい。

【００１１】また、本発明に係る光スイッチでは、より
効果的に振動を抑えるために、上記磁性体を介して又は
上記磁性体の近傍で、上記可動部分の少なくとも一部が
上記変位拘束部と接することが好ましい。

【００１２】さらに、本発明に係る光スイッチでは、上
記可動裸ファイバの入出力端面及び上記固定裸ファイバ
の入出力端面は互いに略平行とし、かつ上記可動裸ファ
イバの入出力端面及び上記固定裸ファイバの入出力端面
は、上記可動裸ファイバ及び上記固定裸ファイバの光軸
に対して垂直な面に対して、略６．１度傾斜させること
が好ましい。このようにすると、上記可動裸ファイバと
上記固定裸ファイバとを低い反射減衰量で結合させるこ
とができる。

【００１３】またさらに、本発明に係る光スイッチで
は、上記可動部分と上記変位拘束部との接触を検出する
検出手段を備えていることが好ましい。

【００１４】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記検出手段を、上記磁性体と上記変位拘束部に形成さ
れた導体とを含むようにして、上記磁性体と上記導体と
の導通により接触を検出するようにしてもよい。

【００１５】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記磁性体を上記可動裸ファイバに金属メッキ下地膜を
介して形成し、上記磁性体と上記導体との導通を上記金
属メッキ下地膜を介して検出するようにしてもよい。

【００１６】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記検出手段として、可動部分に隣接して設けられた１
対の磁気抵抗効果膜を用い、その２つの磁気抵抗効果膜
の抵抗変化を比較することにより検出するようにしても
よい。

【００１７】また、本発明に係る光スイッチでは、上記
磁気抵抗効果膜として軟磁性体を用いてもよい。

【００１８】本発明に係る光スイッチの製造方法は、可
動裸ファイバを固定するための厚さ方向に貫通する固定
溝と１対の固定裸ファイバを固定しかつその固定裸ファ
イバのいずれかと上記可動裸ファイバとを光軸を一致さ
せて対向させるための切換用溝と上記固定溝と上記切換
用溝との間に位置し上記可動裸ファイバの可動空間を確
保する可動空間用溝とが形成されたシリコン基板を備え
てなる光スイッチの製造方法において、上記シリコン基
板の上記固定溝、上記切換用溝及び上記可動空間溝を形
成する部分にそれぞれ、上記固定溝、上記切換用溝及び
上記可動空間溝の各幅に対応する本数のエッチング溝を
形成する工程と、上記固定溝、上記切換用溝及び上記可
動空間溝の両側面にＶ形状の溝を形成しかつ隣接するエ
ッチング溝の間に位置するシリコン基板を除去するため
に、上記エッチング溝が形成されたシリコン基板を異方
性エッチングする工程とを含むことを特徴とする。この
ような方法を用いると、寸法精度よく、上記固定溝、上
記切換用溝及び上記可動空間溝を形成することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る実施の形態の光スイッチについて説明する。 実施の形態１．本発明に係る実施の形態１の光スイッチ
は、図１及び図２に示すように、可動裸ファイバ１を固
定するための１対の第１Ｖ溝２１ａ，２１ｂ、２つの固
定裸ファイバ５を位置決めして固定するための第２Ｖ溝
２２ａ，２２ｂ及び可動裸ファイバ１の可動範囲を制限
するためのファイバ可動空間を構成する第３Ｖ溝２３
ａ，２３ｂが精度よく形成されたシリコン基板２を用い
て、以下のように構成される。

【００２０】実施の形態１の光スイッチにおいて、第１
Ｖ溝２１ａ，２１ｂ、第２Ｖ溝２２ａ，２２ｂ及び第３
Ｖ溝２３ａ，２３ｂは、詳細後述するようにシリコン基
板２を２段階にエッチングすることにより、寸法精度よ
く形成される。

【００２１】また、実施の形態１の光スイッチにおい
て、可動裸ファイバ１は、光ファイバにおいて先端から
所定の長さの部分の有機樹脂皮膜が除去され、その有機
樹脂皮膜が除去されたファイバの先端部近傍の所定の位
置に磁性体３がめっきされてなり、シリコン基板２に形
成された第１Ｖ溝２１ａ，２１ｂにより構成される固定
空間２１に位置合わせマークの所まで挿入されて、固定
空間２１において図３（ｃ）に示すように樹脂７等によ
り固定される。

【００２２】ここで、可動裸ファイバ１はその可動部分
１ａの先端（入出力端面）が第２Ｖ溝２２ａ，２２ｂに
よって構成される切換空間２２に位置するようにかつ磁
性体が形成された可動部分１ａの主要部がファイバ可動
空間２３に位置するように、片持ち梁状に固定空間２１
で固定される。また、磁性体３は可動裸ファイバ１の可
動部分１ａの一部に、その周囲を取り囲むように形成さ
れている。

【００２３】また、２つの固定裸ファイバ５はそれぞ
れ、可動裸ファイバ１と同様に、光ファイバにおいて先
端から所定の長さの部分の有機樹脂皮膜が除去されてな
り、一方の固定裸ファイバ５は、図３（ａ）に示すよう
に、第２Ｖ溝２２ａの両傾斜面に接触するように固定さ
れ、他方の固定裸ファイバ５は、第２Ｖ溝２２ｂの両傾
斜面に接触するように固定される。尚、本実施の形態１
の光スイッチに用いる可動裸ファイバ及び固定裸ファイ
バの光ファイバは、クラッド径１２５μｍ、コア径１０
μｍのシングルモードファイバである。

【００２４】また、ボビンコイル４は、線材を巻くため
のボビン４ａとそのボビン４ａに導線が巻かれたコイル
４ｂからなり、磁性体の磁化の強度を切り換えるため
に、磁性体３を取り囲むように設けられる。そして、ボ
ビンコイル４の外側には、磁性体３に対して可動裸ファ
イバの光軸に対して垂直方向に磁気的吸引力を付与する
ために、磁性体３に対して、軸方向の一方向に磁界を印
加する１対の永久磁石６が設けられる。以上のように構
成された磁性体３、ボビンコイル４及び１対の永久磁石
６によって可動裸ファイバ駆動部が構成され、磁性体３
の磁化の強弱に対応して可動部分１ａが移動し、可動裸
ファイバ１の光軸と各固定裸ファイバ５の光軸とが互い
に一致するように、可動裸ファイバ１の入出力端面が一
方の固定裸ファイバ５の入出力端面又は他方の固定裸フ
ァイバ５の入出力端面と対向して切り換えられる。本実
施の形態の光スイッチでは、上述のような可動裸ファイ
バ駆動機構により、切替時間を１０ｍｓｅｃ以下にする
ことができる。

【００２５】ここで、特に本実施の形態１の光スイッチ
においては、ファイバ可動空間２３の幅を、可動裸ファ
イバ１の光入出力端面を一方の固定裸ファイバ５の光入
出力端面又は他方の固定裸ファイバ５の入出力端面に光
軸を一致させて対向させたときにそれぞれ、可動部分１
ａの少なくとも一部がファイバ可動空間の壁面と接し
て、それ以上外側には可変部分が移動しないように設定
している。このように、本実施の形態１では、ファイバ
可動空間２３を可動裸ファイバ１の可動部分１ａの移動
幅を所定の範囲内に抑える変位拘束部として機能させる
ことにより、切換時に安定した特性を得ることができ
る。

【００２６】すなわち、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す
ように、ファイバ可動空間を変位拘束部として機能させ
ない場合（ファイバ可動空間の幅を本実施の形態１より
広く設定した場合）は、ファイバ可動空間の側面２３０
により可動部分の動きが制限されないので、荷重をかけ
て切り換えた時に、図４（ｃ）に示すように、可動裸フ
ァイバ１の先端が第２Ｖ溝２２ａの中で振動（過渡応
答）する。従って、その振動が減衰するまで、安定した
接続特性（切換特性）が得られない。これに対して、図
４（ｄ），（ｅ）に示すように、ファイバ可動空間の側
面２３０に可動部分の移動を一定の範囲内に制限する制
限部２３１を設けると、荷重をかけて切り替えたとき
に、可動裸ファイバ１の先端部の振動を効果的に抑える
ことができ、極めて短時間に安定した接続特性が得られ
る。

【００２７】尚、図４（ｅ）では、制限部２３１の面
（図上では上面）で可動部分の移動を制限するように描
いているが、本発明はこれに限られず、少なくとも１点
（単純支持点）で接触させるようにして、可動部分の移
動を制限するようにすればよい。図５（ａ）は、図４
（ａ）〜（ｃ）に示す可動部分の移動を制限しない場合
の、切換時の接続特性を示す図であり、図５（ｂ）は少
なくとも１点の単純支持点を用いて可動部分の移動を制
限した場合の、切換時の接続特性を示す図である。この
図５（ａ）（ｂ）を比較することにより明らかなよう
に、少なくとも１つの単純支持点を用いて、可動部分の
移動を制限することにより、切換時における可動裸ファ
イバ１の先端部分の振動を抑えることができ、安定した
接続特性をえることができる。

【００２８】すなわち、本実施の形態１の光スイッチで
は、ファイバ可動空間２３の幅そのものを可動裸ファイ
バ１の可動部分１ａを制限するように設定して、ファイ
バ可動空間２３を構成する第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂの傾
斜面における少なくとも１点に可動部分１ａのいずれか
の部分を接触させることにより、変位束縛部としての機
能を発揮させている。尚、本実施の形態１では、ファイ
バ可動空間２３の側面は第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂの傾斜
面であるが、ファイバ可動空間の幅は、可動裸ファイバ
１の移動幅、すなわち、第３Ｖ溝２３ａの傾斜面に可動
裸ファイバが接したときのそのファイバの最も外側にお
ける接線と、第３Ｖ溝２３ｂの傾斜面に可動裸ファイバ
が接したときのそのファイバの最も外側における接線と
の距離をいう。

【００２９】また、本実施の形態１の光スイッチでは、
図６及び図７に示すように、可動裸ファイバ１の入出力
端面７１及び固定裸ファイバ５の入出力端面５１を互い
に略平行になるようにし、かつ可動裸ファイバ１の入出
力端面７１及び固定裸ファイバ５の入出力端面５１は、
光軸に垂直な面に対して、略６．１度傾斜させている。
また、可動裸ファイバ１の入出力端面７１と固定裸ファ
イバ５の入出力端面５１の間隔は、１０μｍに設定して
いる。このように、入出力端面７１と入出力端面５１と
を上述の角度に傾斜させることにより、屈折率整合剤を
用いることなく反射減衰量を低くすることができる。

【００３０】尚、本実施の形態１において、入出力端面
５１，７１の傾斜角（６．１度）の項さは、±０．５度
に設定することが好ましく、この範囲であると屈折率整
合剤を用いることなく結合損失を低くすることができ
る。また、入出力端面５１，７１は、多重反射を抑える
ためにさらに、ＡＲ（anti‐reflective）コーティング
することが好ましい。尚、固定裸ファイバ５の入出力端
面及び可動裸ファイバ１の入出力端面は、互いに平行で
上述の角度であれば、その面が下向きでも上向きでもま
たどの方向を向いていてもよい。

【００３１】次に、本実施の形態１において、シリコン
基板２に、第１Ｖ溝２１ａ，２１ｂ、第２Ｖ溝２２ａ，
２２ｂ及び第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂを形成する方法につ
いて説明する。まず、第１工程として、図１２に示すよ
うに、ガラス基板１０上のシリコン基板２において、第
１Ｖ溝２１ａ，２１ｂを側面とする固定部分２１を形成
する部分に、シリコン基板２を貫通するエッチング溝６
１を形成し、第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂを側面とするファ
イバ可動空間２３を形成する部分に、シリコン基板２を
貫通するエッチング溝６３をファイバ可動空間２３の幅
に対応する本数だけ形成し、第２Ｖ溝２２ａ，２２ｂを
側面とする切換空間２２を形成する部分に、シリコン基
板２を貫通するエッチング溝６２を切換空間２２の幅に
対応する本数だけ形成する。ここで、エッチング溝６
１，６２，６３は互いに同一の幅にディープＲＩＥ（リ
アクティブ・イオン・エッチング）で形成する。

【００３２】そして、第２工程として、エッチング溝６
１，６２，６３が形成されたシリコン基板２をエッチン
グ溝６１，６２，６３の各側面にＶ溝が形成されるよう
にＴＭＡＨにより異方性エッチングをする。このように
すると、エッチング溝６１の両側面にそれぞれ第１Ｖ溝
が形成され、最も外側に位置するエッチング溝６３の外
側の側面に、第３Ｖ溝が形成されかつ隣接するエッチン
グ溝６３の間に位置するシリコンが除去され、最も外側
に位置するエッチング溝６２の外側の側面に、第２Ｖ溝
が形成されかつ隣接するエッチング溝６２の間に位置す
るシリコンが除去される。その結果、シリコン基板２
に、第１Ｖ溝２１ａ，２１ｂを側面とする固定部分２１
と、第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂを側面とするファイバ可動
空間２３と、第２Ｖ溝２２ａ，２２ｂを側面とする切換
空間２２とが形成される。

【００３３】すなわち、面積の大きく異なる固定部分２
１、ファイバ可動空間２３及び切換空間２２とにそれぞ
れ対応する開口パターンをそのまま転写してＲＩＥ加工
を行うと、大面積開口部程エッチングが速くなるため
に、小面積開口部の断面の傾斜を垂直となるまでエッチ
ングすると大面積開口部側面の底部がオーバーエッチン
グされ、垂直面を得ることができない。このように垂直
な穴（溝）加工ができないと、精度良くＶ溝を側面に形
成することもできない。しかしながら、本実施の形態１
のように、各開口部を互いに幅の等しいスリットに分割
して貫通穴を形成することで、各スリットにおけるエッ
チング速度を同じにでき、精度よく穴あけ加工すること
ができる（精度よく垂直面が形成できる）。そして、精
度よく形成された垂直面に、Ｖ溝を形成するためにＴＭ
ＡＨによるシリコンの異方性エッチングを行うと、寸法
精度よくＶ溝形成ができる。

【００３４】尚、エッチング溝６１，６２，６３の幅
は、所望の形状の第１第２第３Ｖ溝が形成されるように
設定し、隣接するエッチング溝６２，６３の間隔は、所
望の形状の第１第２第３Ｖ溝がエッチングにより形成さ
れた時点で、隣接するエッチング溝６２，６３の間に位
置するシリコンが除去されるように設定する。尚、主表
面が（１００）面であるシリコン基板を用いると、異方
性エッチングにより、頂点の角度が１０９．４８度のＶ
溝が形成される。

【００３５】本実施の形態１では、上述のようにして微
細加工が可能なエッチングを用いて、シリコン基板２に
固定部分２１、ファイバ可動空間２３及び切換空間２２
とを形成しているので、極めて高い寸法精度で第１Ｖ溝
２１ａ，２１ｂを側面とする固定部分２１、第３Ｖ溝２
３ａ，２３ｂを側面とするファイバ可動空間２３及び第
２Ｖ溝２２ａ，２２ｂを側面とする切換空間２２とを形
成することができる。従って、本実施の形態１の光スイ
ッチは、寸法精度よく形成された固定部分２１と切換空
間２２とを用いて、可動裸ファイバ１と固定裸ファイバ
５とを精度よくかつ簡単に位置合わせすることができ
る。すなわち、本実施の形態１の光スイッチは、組立調
整が容易であり、安価に製造することができる。

【００３６】また、本実施の形態１の光スイッチは、上
述したようにファイバ可動空間の幅を所定の幅に設定す
ることにより、可動裸ファイバ１の移動幅を制限してい
るので、切換時において極めて短時間で接続を安定させ
ることができる。また、実施の形態１の光スイッチは、
第１の従来例に比較して小型化が容易である。また、実
施の形態１の光スイッチは、第２の従来例の光スイッチ
に比較して、高速で切換ができる。またさらに、本実施
の形態１の光スイッチは、シリコン基板２に精度よく、
可動裸ファイバ１、固定裸ファイバ５及びボビンコイル
等の位置合わせマークを形成することができ、この位置
合わせマークに従って、位置精度よく可動裸ファイバ
１、固定裸ファイバ５及びボビンコイル等を組み立てる
ことができる。

【００３７】実施の形態２．次に、図８及び図９を参照
しながら、本発明に係る実施の形態２の光スイッチにつ
いて説明する。実施の形態２の光スイッチは、光スイッ
チの接続経路を検出する簡単な検出回路を備えている以
外は、実施の形態１の光スイッチと同様に構成される。
すなわち、本実施の形態２の光スイッチでは、図９に示
すように、第３Ｖ溝２３ａ，２３ｂの傾斜側面にそれぞ
れ導電性膜２４ａ，２４ｂを形成し、可動裸ファイバ１
の外周に形成された磁性体３が、導電性膜２４ａ，２４
ｂのうちのいずれの導電性膜と導通しているか検出する
ことにより、接続経路を検出するものである。

【００３８】ここで、導電性膜２４ａ，２４ｂはそれぞ
れシリコン基板２の上面に形成された配線導体２５ａ，
２５ｂに接続され、さらに配線導体２５ａ，２５ｂはそ
れぞれ先端にパッド電極２６ａ，２６ｂを有しており、
そのパッド電極２６ａ，２６ｂを介して例えば電流検出
計に接続できるように構成されている。また、可動裸フ
ァイバ１の外表面には磁性体３に接続された導電性膜１
ｂが形成され、導電性膜１ｂは第１Ｖ溝２１ａにおいて
シリコン基板の上面に形成された配線導体を介してパッ
ド電極２７ａに接続され、例えば電流検出計に接続でき
るように構成されている。尚、可動裸ファイバ１の導電
性膜１ｂは磁性体３をメッキで形成する際にメッキの下
地層として形成する金属膜をそのまま用いることができ
る。

【００３９】以上のように構成された実施の形態２の光
スイッチは、実施の形態１と同様の作用効果を有し、さ
らに接続チャンネルを検出することができる。

【００４０】実施の形態３．以下、本発明に係る実施の
形態３の光スイッチについて説明する。本実施の形態３
の光スイッチは、接続チャンネルを検出するための、漏
洩磁束検出センサ４１ａ，４１ｂを備えている以外は、
実施の形態１の光スイッチと同様に構成される。ここ
で、本実施の形態３において、漏洩磁束検出センサ４１
ａ，４１ｂはそれぞれ磁気抵抗効果膜１２からなり、漏
洩磁束検出センサ４１ａは、可動裸ファイバ１が一方の
固定裸ファイバ５に接続されている状態（チャンネル１
（ＣＨ１））で、磁性体３の直上に位置するように設け
られ、漏洩磁束検出センサ４１ｂは、可動裸ファイバ１
が他方の固定裸ファイバ５に接続されている状態（チャ
ンネル２（ＣＨ２））で、磁性体３の直上に位置するよ
うに設けられる。

【００４１】具体的には、図１１に示すように、磁気抵
抗効果膜１２からなる漏洩磁束検出センサ４１ａ，４１
ｂと配線導体とからなる磁気抵抗回路が形成されたガラ
ス基板１１を、その磁気抵抗回路がシリコン基板２の上
面と対向するように設ける。すなわち、ガラス基板１１
の下面には、漏洩磁束検出センサ４１ａ，４１ｂを構成
する磁気抵抗効果膜１２、漏洩磁束検出センサ４１ａを
構成する磁気抵抗効果膜１２の一端及び他端をそれぞれ
外部回路に接続するための配線導体３１ａ，３２ａ及び
パッド電極３３ａ，３４ａ、漏洩磁束検出センサ４１ｂ
を構成する磁気抵抗効果膜１２の一端及び他端をそれぞ
れ外部回路に接続するための配線導体３１ｂ，３２ｂ及
びパッド電極３３ｂ，３４ｂが形成されている。そし
て、漏洩磁束検出センサ４１ａ，４１ｂはそれぞれ上述
の配線導体及びパッド電極を介して、抵抗値検出計（不
図示）に接続される。

【００４２】以上のように構成された実施の形態３の光
スイッチにおいて、例えば、可動裸ファイバ１が一方の
固定裸ファイバ５に接続された状態（ＣＨ１）におい
て、漏洩磁束検出センサ４１ａは、可動裸ファイバ１の
磁性体３の直上に近接して位置する。この状態では、永
久磁石６による磁束はその磁性体３に集中し、漏洩磁束
検出センサ４１ａに届く磁束が少なくなるため、磁気抵
抗変化は小さい。また、この時、選択されていない経路
に対応する漏洩磁束検出センサ４１ｂの直下には磁性体
が存在しないので、永久磁石６からの磁束が漏洩磁束検
出センサ４１ｂに多く印加されることになり、その磁束
による磁気抵抗変化は大きい。従って、磁束が無い状態
で漏洩磁束検出センサ４１ａ，４１ｂの抵抗値を同一に
設定しておくと、印加される磁束の違いにより抵抗値間
に差を生じ、この差を検出することにより接続経路を検
出することができる。

【００４３】以上のように構成された実施の形態３の光
スイッチは、実施の形態１と同様の作用効果を有し、さ
らに接続経路を検出できる。尚、磁気抵抗効果膜とし
て、例えば、膜厚１０ｎｍのＮｉ（８０ａｔ％）Ｆｅ
（２０ａｔ％）なる軟磁性体を用いると、その最大の抵
抗変化量は約２％となる。

【００４４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る光スイッチは、上記可動裸ファイバの光入出力端面
を上記１対の固定裸ファイバの各光入出力端面に光軸を
一致させて対向させたときにそれぞれ、上記可動部分の
少なくとも一部が接するように設けられた変位拘束部を
有するので、切換時に上記可動裸ファイバが振動しない
ようにでき、切換速度が早くかつ安定した切り換えがで
きる。

【００４５】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
シリコン基板に上記第１Ｖ溝、上記第２Ｖ溝及び上記第
３Ｖ溝を形成して可動裸ファイバ及び固定裸ファイバを
組み合わせるようにすることにより、安価に製造できか
つ小型にできる。

【００４６】本発明に係る光スイッチにおいて、上記シ
リコン基板に、固定裸ファイバと可動裸ファイバとを位
置合わせするための位置合わせマークを形成することに
より、製造時に上記固定裸ファイバと上記可動裸ファイ
バとを容易にかつ精度よく位置合わせすることができ、
より安定して切換特性を有する光スイッチを提供でき
る。

【００４７】さらに、本発明に係る光スイッチはさら
に、上記可動部分の一部に設けられた磁性体と、上記磁
性体の磁化の強度を調節するボビンコイルと、上記可動
部分の軸に対して垂直方向に上記磁性体に磁界を印加す
る永久磁石とを有してなる可動裸ファイバ駆動機構を用
いて構成することにより、切換が容易にできる。

【００４８】また、本発明に係る光スイッチでは、上記
磁性体を介して又は上記磁性体の近傍で、上記可動部分
の少なくとも一部が上記変位拘束部と接するように構成
することにより、より効果的に振動を抑えることができ
るので、切換時の過渡応答をより小さくできる。

【００４９】さらに、本発明に係る光スイッチでは、上
記可動裸ファイバの入出力端面及び上記固定裸ファイバ
の入出力端面は互いに略平行とし、かつ上記可動裸ファ
イバの入出力端面及び上記固定裸ファイバの入出力端面
は、上記可動裸ファイバ及び上記固定裸ファイバの光軸
に対して垂直な面に対して、略６．１度傾斜させること
により、上記可動裸ファイバと上記固定裸ファイバとを
低い反射減衰量で結合させることができる。

【００５０】またさらに、本発明に係る光スイッチで
は、上記可動部分と上記変位拘束部との接触を検出する
検出手段を備えることにより、接続経路を確認できる。

【００５１】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記検出手段を、上記磁性体と上記変位拘束部に形成さ
れた導体とを含むようにして、上記磁性体と上記導体と
の導通により接触を検出することにより、簡単に接続経
路を確認できる。

【００５２】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記磁性体を上記可動裸ファイバに金属メッキ下地膜を
介して形成し、上記磁性体と上記導体との導通を上記金
属メッキ下地膜を介して検出するようにすることによ
り、検出回路の構成を簡単にできる。

【００５３】また、本発明に係る光スイッチにおいて、
上記検出手段として、可動部分に隣接して設けられた１
対の磁気抵抗効果膜を用い、その２つの磁気抵抗効果膜
の抵抗変化を比較することにより検出するようにする
と、簡単に接続経路を検出できる。

【００５４】また、本発明に係る光スイッチでは、上記
磁気抵抗効果膜として軟磁性体を用いると、より効果的
に接続経路を検出することができる。

【００５５】本発明に係る光スイッチの製造方法は、上
記シリコン基板の上記固定溝、上記切換用溝及び上記可
動空間溝を形成する部分にそれぞれ、上記固定溝、上記
切換用溝及び上記可動空間溝の各幅に対応する本数のエ
ッチング溝を形成する工程と、上記固定溝、上記切換用
溝及び上記可動空間溝の両側面にＶ形状の溝を形成しか
つ隣接するエッチング溝の間に位置するシリコン基板を
除去するために、上記エッチング溝が形成されたシリコ
ン基板を異方性エッチングする工程とを含むので、寸法
精度よく、上記固定溝、上記切換用溝及び上記可動空間
溝を形成することができ、可動裸ファイバ及び固定裸フ
ァイバの位置合わせを容易にかつ位置精度よくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態１の光スイッチの構
成を示す斜視図である。

【図２】 図１の光スイッチの平面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線
についての断面図である。

【図４】 実施の形態１の変位拘束部の作用を説明する
ための模式図である。

【図５】 （ａ）支持点が無い場合の光スイッチの切換
時における過渡応答を示す図であり、（ｂ）は支持点が
有る場合（実施の形態１）の光スイッチの切換時におけ
る過渡応答を示す図である。

【図６】 実施の形態１の光スイッチにおける、可変裸
ファイバと固定裸ファイバとを示す斜視図である。

【図７】 実施の形態１の光スイッチにおける、可変裸
ファイバと固定裸ファイバとを示す側面図である。

【図８】 本発明に係る実施の形態２の光スイッチの構
成を示す平面図である。

【図９】 図８のＤ−Ｄ’線についての断面図である。

【図１０】 本発明に係る実施の形態３の光スイッチの
構成を示す平面図である。

【図１１】 図１０のＥ−Ｅ’線についての断面図であ
る。

【図１２】 実施の形態１の製造工程に使用するマスク
の平面図である。

【図１３】 第１の従来例の構成を示す斜視図である。

【図１４】 第２の従来例の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 可動裸ファイバ、１ａ 可動部分、１ｂ，２４ａ，
２４ｂ 導電性膜、２シリコン基板、３ 磁性体、４
ボビンコイル、４ａ ボビン、４ｂ コイル、５ 固定
裸ファイバ、６ 永久磁石、７ 樹脂、１０，１１ ガ
ラス基板、１２磁気抵抗効果膜、２１ 固定空間、２２
切換空間、２１ａ，２１ｂ 第１Ｖ溝、２２ａ，２２
ｂ 第２Ｖ溝、２３ ファイバ可動空間、２３ａ，２３
ｂ 第３Ｖ溝、２５ａ，２５ｂ，３１ａ，３２ａ 配線
導体、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，３３ａ，３４ａ パッ
ド電極、４１ａ，４１ｂ 漏洩磁束検出センサ、５１，
７１ 入出力端面、６１，６２，６３ エッチング溝、
２３１ 制限部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 堤 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H036 LA03 LA04 LA05 LA07 2H041 AA04 AB19 AC05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ光入出力端面を有し少なくとも
   その光入出力端面の近傍において各光軸が互いに平行に
   なるように所定の間隔で配置された１対の固定裸ファイ
   バと、光入出力端面を有しその光入出力端面が上記１対
   の固定裸ファイバの光入出力端面のいずれとも対向でき
   るように先端から所定の長さの可動部分がその根元で移
   動可能に固定された可動裸ファイバとを備えたファイバ
   移動型の光スイッチにおいて、 上記可動裸ファイバの光入出力端面を上記１対の固定裸
   ファイバの各光入出力端面に光軸を一致させて対向させ
   たときにそれぞれ、上記可動部分の少なくとも一部が接
   するように設けられた変位拘束部を有することを特徴と
   する光スイッチ。
2. 【請求項２】 上記可動裸ファイバは、シリコン基板に
   互いに対向して設けられた第１Ｖ溝の間で固定され、 上記１対の固定裸ファイバは上記シリコン基板に互いに
   対向して設けられた第２Ｖ溝にそれぞれ接するように固
   定され、 上記変位拘束部は上記シリコン基板の上記第１Ｖ溝と上
   記第２Ｖ溝の間において、互いに対向して設けられた第
   ３Ｖ溝により構成されている請求項１記載の光スイッ
   チ。
3. 【請求項３】 上記シリコン基板に、固定裸ファイバと
   可動裸ファイバとを位置合わせするための位置合わせマ
   ークが形成されている請求項２記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】 上記光スイッチはさらに、上記可動部分
   の一部に設けられた磁性体と、上記磁性体の磁化の強度
   を調節するボビンコイルと、上記可動部分の軸に対して
   垂直方向に上記磁性体に磁界を印加する永久磁石とを有
   してなる可動裸ファイバ駆動機構を備えた請求項１〜３
   のうちのいずれか１項に記載の光スイッチ。
5. 【請求項５】 上記磁性体を介して又は上記磁性体の近
   傍で、上記可動部分の少なくとも一部が上記変位拘束部
   と接する請求項３又は４記載の光スイッチ。
6. 【請求項６】 上記可動裸ファイバの入出力端面及び上
   記固定裸ファイバの入出力端面は互いに略平行であり、
   かつ上記可動裸ファイバの入出力端面及び上記固定裸フ
   ァイバの入出力端面は、上記可動裸ファイバ及び上記固
   定裸ファイバの光軸に対して垂直な面に対して、略６．
   １度傾斜している請求項１〜５のうちのいずれか１項に
   記載の光スイッチ。
7. 【請求項７】 上記光スイッチがさらに、上記可動部分
   と上記変位拘束部との接触を検出する検出手段を備えた
   請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の光スイッ
   チ。
8. 【請求項８】 上記検出手段が、上記磁性体と上記変位
   拘束部に形成された導体とを含んで成り、上記磁性体と
   上記導体との導通により接触を検出する請求項７記載の
   光スイッチ。
9. 【請求項９】 上記磁性体は、上記可動裸ファイバに金
   属メッキ下地膜を介して形成され、上記磁性体と上記導
   体との導通を上記金属メッキ下地膜を介して検出するよ
   うにした請求項８記載の光スイッチ。
10. 【請求項１０】 上記検出手段が、可動部分に隣接して
    設けられた１対の磁気抵抗効果膜を有してなり、その２
    つの磁気抵抗効果膜の抵抗変化を比較することにより検
    出する請求項７記載の光スイッチ。
11. 【請求項１１】 上記磁気抵抗効果膜が軟磁性体からな
    る請求項１０に記載の光スイッチ。
12. 【請求項１２】 可動裸ファイバを固定するための厚さ
    方向に貫通する固定溝と１対の固定裸ファイバを固定し
    かつその固定裸ファイバのいずれかと上記可動裸ファイ
    バとを光軸を一致させて対向させるための切換用溝と上
    記固定溝と上記切換用溝との間に位置し上記可動裸ファ
    イバの可動空間を確保する可動空間用溝とが形成された
    シリコン基板を備えてなる光スイッチの製造方法におい
    て、 上記シリコン基板の上記固定溝、上記切換用溝及び上記
    可動空間溝を形成する部分にそれぞれ、上記固定溝、上
    記切換用溝及び上記可動空間溝の各幅に対応する本数の
    エッチング溝を形成する工程と、 上記固定溝、上記切換用溝及び上記可動空間溝の両側面
    にＶ形状の溝を形成しかつ隣接するエッチング溝の間に
    位置するシリコン基板を除去するために、上記エッチン
    グ溝が形成されたシリコン基板を異方性エッチングする
    工程とを含むことを特徴とする光スイッチの製造方法。