JP2001235690A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多チャンネルスイッチを構成するために移動
体に対応する電磁石の磁界のクロストークを抑えるた
め、各々の移動体の距離を十分に離す必要があり、小型
化が困難となる問題点があった。 【解決手段】 初期状態として、全ての駆動部３はｙ軸
の負の方向に位置し、出力光路を光ファイバ２５ｃとす
るときに、コイル１０２ｃに所定の電流を流して、ｙ軸
の正方向に駆動部３ｃを駆動し、ラッチする。この時、
入力光路である光ファイバ２２と光ファイバ２５ｃとが
光路的に結ばれ、光ファイバ２２から屈折率分布ファイ
バ１２３を通った光は、その光軸上にある反射鏡１６ｃ
で反射されて、屈折率分布ファイバ１２４ｃを通って、
光ファイバ２５ｃに至る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光通信分野に
おいて、光ファイバ伝送路や光送受信端末装置を切り換
える光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化・マルチメディア化に
対応して、損失低減を実現し大容量の情報の伝達が可能
な光通信の要求が高まっている。このような光通信のネ
ットワークでは、通常、その信頼性の向上を図るべく、
故障時における回線切換えや加入者間の回線切換えが行
われる。従来では、かかる回線切換え手段として、小型
且つ高速処理可能で、信頼性の高い光スイッチが広く利
用され、更に活発な開発が進められている。

【０００３】図１８は、特開昭５８−１９４００１号公
報に示された従来の光スイッチを示し、図１８（ａ）上
記光スイッチの正面図、図１８（ｂ）は側面図である。
図において、１０は支持台、１１と１２は支持台１０に
固定されたガイド、１３はガイド１１とガイド１２との
軸方向に摺動して移動可能である貫通穴を有したブロッ
ク状の移動体、１６はガイド１１とガイド１２との軸方
向と４５度の傾きで移動体１３の固定された反射鏡、１
７は移動体１３に固定されてガイド１１とガイド１２と
の軸方向に両極性を有する永久磁石、１８と１９は支持
台１１の外側でガイド１１とガイド１２との軸方向に配
置された電磁石、２０と２１は支持台１０の内側でガイ
ド１１とガイド１２の両端近傍い位置して移動体１３の
端面が衝合するストッパ、２２は反射鏡１６の一方側で
レンズ２３を介して光軸上に設けられた光ファイバ、２
５と２７は反射鏡１６の他方側でレンズ２４とレンズ２
６を介して光軸上に設けられたは光ファイバである。

【０００４】次に、動作について説明する。図の状態で
は、永久磁石１７が電磁石１８のコアに対して吸引する
ようになっており、ガイド１１とガイド１２に支持さ
れ、ストッパ２０に衝合することにより、移動体１３は
停止位置が定まっている。次に図示しない電源スイッチ
を介して永久磁石と対向する電磁石１８の磁極をＮ極、
電磁石１９の磁極をＳ極となるように励磁すると、移動
体１３は図示状態から磁力の反発吸引作用でガイド１１
とガイド１２に沿って移動し、支持台１０の他方のスト
ッパ２１と衝合して停止する。この状態で電磁石１８と
電磁石１９への通電を断つと、永久磁石１７の磁力が電
磁石１９のコアを吸引するように作用し、その方向へ移
動体を付勢するので、移動体の停止位置が定まる。

【０００５】このような移動体１３の移動により、光フ
ァイバ２２からの光信号はレンズ２３によってビームと
なり、反射鏡１６によって光路を変更されたビームがレ
ンズ２４、光ファイバ２５へ伝送されていたのが、レン
ズ２６から光ファイバ２７への光路へと切り替えられ
る。電磁石１８と電磁石１９への励磁を上記と逆に行う
と、移動体１３は元に戻って光ファイバ２５への光路が
確保される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光スイッチは移
動体１３に加わる力の向きを変えるのに、外部に取り付
けた電磁石１８，１９に通電する電流の向きを変えてい
た。しかし、外部の一対の電磁石１８と電磁石１９は、
少なくとも移動体１３の移動距離に相当する分だけ隙間
を開ける必要があるため、電磁石１８、１９が作る磁界
は広範囲に広がる。このことは多チャンネルスイッチを
構成するためにスイッチ内に複数個の移動体を配した場
合、各々の移動体１３を独立に動かすためには、移動体
１３に対応する電磁石１８，１９の磁界のクロストーク
を抑える必要がある。そのため、各々の移動体１３の距
離を十分に離す必要があり、小型化が困難となる問題点
があった。この発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、多チャンネル光スイッチの
小型化を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光スイッ
チにおいては、光路変更素子と該光路変更素子を固定す
る支持体と該支持体に固定された磁性体から成って移動
可能に配置された駆動部と、上記駆動部の磁性体の磁化
を変化させる磁化変化手段と、上記駆動部を挟んだ２個
１組で固定された磁石とを具備して、上記磁化変化手段
によって上記光路変更素子を移動するものである。

【０００８】また、上記駆動部が、上記磁性体を取り巻
くコイルを有して、上記磁化変化手段として、上記コイ
ルに電流を流すことによって上記光路変更素子を移動す
るものである。

【０００９】さらに、上記磁石の間に、上記駆動部を複
数具備するものである。

【００１０】また、上記磁性体が、上記磁石の磁力によ
って上記駆動部の可動端で固定するように配置されたも
のである。

【００１１】さらにまた、上記駆動部を可動端で位置決
めするストッパーを具備するものである。

【００１２】また、上記磁石が上記駆動部を挟んで、同
極を上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁石
であるものである。

【００１３】さらに、上記磁石が上記駆動部を挟んで、
異極を上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁
石であり、上記支持体が片持ち梁または両持ち梁で、該
支持体の自由端に上記光路変更素子固定するものであ
る。

【００１４】また、上記支持体が撓まない場合に光路を
変更する梁であるものである。

【００１５】さたにまた、上記支持体の支持箇所を共通
にして、上記駆動部を櫛状に複数配列し、該駆動部を出
力チャンネル数と入力チャンネル数との積の個数有する
ものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明を
実施するための実施の形態１による入力１チャンネル、
出力４チャンネル（以後１×４と記す）の多チャンネル
の光スイッチを説明するための透視斜視図である。図に
おいて、１０は光スイッチ全体の支持台、１０１は例え
ばパーマロイやＭｎ−Ｚｎ−フェライトなどの軟磁性
体、１０３は軟磁性体１０１を支持する支持体、１６は
支持体１０３に固定された光路変更素子である反射鏡、
１０２は電流源およびコイル選択回路（両方とも図示せ
ず）に接続されており、軟磁性体１０１の外側を螺旋状
に周回して軟磁性体１０１との相対位置を保って軟磁性
体１０１あるいは支持体１０３に固定されているコイ
ル、３は支持体１０３と軟磁性体１０１とコイル１０２
とから構成されてｙ軸方向に駆動する駆動部、１７ａと
１７ｂは駆動部３と挟んで同極を駆動体に向けた１組と
なっている永久磁石である。尚、１６と１０１〜１０３
において、添え字のａ〜ｄはチャンネル各々を特定した
ものである。

【００１７】２２と２５は支持台１０に固定されて入出
力光を導く光ファイバである。但し２５において、添え
字のａ〜ｄはチャンネル各々を特定したものである。１
２３と１２４は光を各々光ファイバ２２と２５に導くレ
ンズ作用をする屈折率分布ファイバである。

【００１８】 図２は、駆動部３と光の入出力端の関係
がわかりやすいように永久磁石１７ａを除いた上面図で
ある。図３は駆動状態を表す断面図であり、図３（ａ）
は、選択された状態の駆動部、図３（ｂ）は選択されて
いない状態の駆動部を示している。図中、１１は駆動部
３をｙ軸方向に案内するガイドある。

【００１９】次に動作について説明する。最初に、本発
明で用いている磁気力について概念的に述べる。図４
は、永久磁石１７ａと永久磁石１７ｂとに対する軟磁性
体１０１の相対位置によって、軟磁性体１０１の磁化の
向きが変わることを示している。図中、Ｎ、Ｓは永久磁
石１７ａと永久磁石１７ｂとの磁極の極性を示し、一点
破線は、永久磁石１７ａと永久磁石１７ｂとの等磁力線
であり、永久磁石１７ａと永久磁石１７ｂとの磁力が等
しい場合は、等磁力線は等距離線となる。また、ｘ軸ｙ
軸は図に示す方向である。図４（ａ）は等磁力線より上
に軟磁性体１０１があった場合であり、図４（ｂ）は等
磁力線より上に軟磁性体１０１があった場合でその逆で
ある。

【００２０】まず、駆動部３の２つの状態の保持に関す
る磁気力について述べる。。図４では、等磁力線よりｙ
軸方向の正の位置ではｙ軸方向の磁界Ｈｙは負であり、
等磁力線よりｙ軸方向の負の位置では磁界Ｈｙが正とな
る。そのため、図４（ａ）では軟磁性体１０１に印加さ
れる磁界Ｈｙは負となり、軟磁性体１０１に誘導される
磁化の向きは、負の方向となる。つまり、最短の距離に
ある永久磁石１７ａのＮ極と軟磁性体１０１のＳ極に引
力が働くため、軟磁性体１０１全体として永久磁石１７
ａに近づく方向に力が加わる。そのため、軟磁性体１０
１に加わるｙ軸方向の力は正（上向き）となる。軟磁性
体１０１が更に正方向上に移動できないように、例えば
図３（ａ）のごとく反射鏡１６が永久磁石１７ａに接触
すれば、その位置を保持できる。図４では、位置を保持
する力（以下「ラッチ力」と称す。）は磁気力以外に駆
動部３に働く重力があり、図４（ａ）では、磁気力から
重力を引いた値がラッチ力となる。移動を停める手段は
前記に限らず、ストッパを設けるなど設計上色々な方法
が考えられる。図４（ｂ）では、駆動部３が支持台１０
に接した所で保持される。ここでは、ラッチ力は磁気力
に駆動部３に働く重力を加えたものとなる。

【００２１】上記のように、二つの状態間の移動は、軟
磁性体１０１の磁化している方向と逆向きに磁界が生じ
るように、コイル１０２に電流を流すことで実現でき
る。図５に図４（ａ）（ｂ）に対応した電流の向きと軟
磁性体１０１の磁化の向きを示す。基本的には電流磁界
によって図４の状態にあった軟磁性体１０１の磁化の向
きを図５のごとく反転させ、軟磁性体１０１と永久磁石
１７の間に反力を生じさせることによって移動を行わせ
る。但し場合によっては、軟磁性体１０１の磁化の向き
を反転させる必要が無い場合がある。例えば、ｙ軸の負
の方向が重力方向の場合は、図４（ａ）から図４（ｂ）
の状態へ移るためには、上向きの磁気力が重力より弱け
ればよい。この状態は電流磁界により軟磁性体１０１に
誘導されている磁化の強さが弱くなっただけで実現され
得る。従って、コイルに電流を流す必要があるのは、ラ
ッチ状態を変更するために、駆動部３を駆動させるとき
だけである。

【００２２】次に光スイッチとしての動作について説明
する。まず初期状態として図１の如く、全ての駆動部３
はｙ軸の負の方向に位置し、出力光路を光ファイバ２５
ｃとするときに、磁性体１０１の磁化を変化させる磁化
変化手段としてのコイル１０２ｃに所定の電流を流し
て、ｙ軸の正方向に駆動部３ｃを駆動し、ラッチする。
この時、入力光路である光ファイバ２２と光ファイバ２
５ｃとが光路的に結ばれることになる。即ち、光ファイ
バ２２から屈折率分布ファイバ１２３を通った光は、そ
の光軸上にある反射鏡１６ｃで反射されて、屈折率分布
ファイバ１２４ｃを通って、光ファイバ２５ｃに至る。

【００２３】次に、出力ファイバ２５を切り替える場
合、例えば切り替え先が光ファイバ２５ａとする場合
は、コイル１０２ａに所定の電流を流し、ｙ軸の正方向
に駆動部３ａを動かしてラッチする。そして、コイル１
０２ｃに所定の電流を流して、ｙ軸の負の方向に駆動部
３ｃを駆動させて、ラッチする。ここで、切り替え先の
ファイバに対応する駆動部３ａを先に動かす方が、信号
切断時間は短くなるので望ましいが、これに限定する必
要は無く、同時あるいは、切り替え元のファイバに対応
する駆動体を先に動かしてもよい。

【００２４】上記実施形態では、永久磁石１７ａと駆動
部３と永久磁石１７ｂが一直線上に並んでいるが、永久
磁石１７ａ、１７ｂが作るｙ方向の磁界の向きが、２つ
のラッチ位置で逆になれば良いのであって、この配置に
限定されるものでは無い。例えば、永久磁石１７ａ、１
７ｂをガイド１１から同方向にずらした配置である図６
（ａ）や、ガイド１１から異なる方向にずらした図６
（ｂ）に示したような配置方法が考えられる。尚、上記
実施形態１では、パーマロイなどの軟磁性体を用いてい
るが、保磁力がある程度大きなＣｏなどの強磁性体であ
っても上記実施形態と同様な動作は可能であり、軟磁性
体に限定されるものではない。

【００２５】また、上記実施形態１では、駆動体の移動
方向が上下であったが、水平移動、回転移動など別の動
きであっても良い。さらに、上記実施形態では、入力光
路から出力光路に至る光路上で反射鏡を用いて光軸の方
向を変えたが、光軸の方向を変えるものであれば反射鏡
に限定されるものでは無い。例えば三角プリズムなど光
の透過を用いて光軸の方向を変えてもよい。また、上記
実施形態では、駆動体の移動方向がｙ軸方向であった
が、水平移動、回転移動など別の動きであっても良い。
さらにまた、上記実施形態では強磁性体の磁化の向きを
変えるのに、その強磁性体に周回するコイルに電流を流
すことによって行っているが、他の方法であっても良
い。一例として、磁気力が無くなると駆動体が磁石間の
等磁力線に戻るような例えば梁で駆動体が支持されてい
る構成をあげる。動作としては、選択した駆動体の強磁
性膜に例えばレーザーを当てることにより加熱し、キュ
ーリー点以上まで昇温させて、磁化を失わせ、ラッチを
はずす。磁石間の等磁力線まではキューリー点以上に保
ち、ラッチが外れた反動で駆動体が等磁力線を超えた時
にキューリー点以下にして磁化を回復させると反対側に
ラッチできる。ここでは、レーザーが磁性体の磁化を変
化させる磁化変化手段に相当する。

【００２６】実施の形態２．図７、８、９は、この発明
を実施するための実施の形態２による多チャンネルの光
スイッチを説明するための図であり、より具体的にはホ
トリソグラフィー技術などを用いた所謂マイクロマシニ
ング技術を用いて作成された入力１チャンネル、出力４
チャンネルのマイクロ光スイッチの、可動部と永久磁石
の概略の斜視図、全体の下面図（但し永久磁石を図示せ
ず）、側面断面図である。図において、図１〜５と同一
の符号を付したものは、同一またはこれに相当するもの
である。また、図１０以降についても同様である。

【００２７】図において、２０３は例えば単結晶Ｓｉな
どを用いて、機能的には実施の形態１における支持体１
０３に相当する片持ち梁である。そして、軟磁性体１０
１とコイル１０２は、片持ち梁２０３上に形成されてお
り、軟磁性体１０１とコイル１０２を形成後、４本の梁
と反射鏡を成す反射部材を例えばＳｉの異方性ウエット
エッチングやＩＣＰなどのドライエッチングなどの方法
で一括して形成する。反射鏡は、反射部材に例えばアル
ミなどの高反射膜を選択的に成膜することで形成する。

【００２８】図１０、１１に軟磁性体１０１とコイル１
０２の構造体部分３０１の断面図と上面図を示す。コイ
ル１０２は、下部コイル１０２ａと上部コイル１０２ｂ
に分けて作成され、片持ち梁２０３上にアルミナなどの
絶縁膜を形成し、Ｃuなどの良電性金属膜を形成してパ
ターニングを施す。次に、アルミナやレジストなどの絶
縁体を上部が成るだけ平坦になるように形成もしくは平
坦化処理をし、その絶縁体の上にパーマロイやＣｏ−Ｚ
ｒ−ＮｂのごときＣｏ系アモルファス軟磁性膜１０１を
形成してパターニングを施す。更に絶縁膜を形成し、下
部コイル１０２ａと上部コイル１０２ｂのコンタクト相
当部にコンタクトホールを作る。さらに下部コイル１０
２ａと同様な方法で上部コイル１０２ｂを形成し、アル
ミナのような保護膜を設ける。

【００２９】３１は片持ち梁２０３の支持部、３２と３
３は各々、ガラスやセラミックなどで作成された上部カ
バーと下部カバーである。３４はパーマロイなどの永久
磁石用のヨークで、永久磁石１７ａ、１７ｂの磁極が梁
を挟む方のみに現れるようにしている。即ち、実施形態
１とは異なり、永久磁石１７ａ、１７ｂ の対向する面
が逆の磁極となるように配されている。

【００３０】次に動作について説明する。実施形態１で
は、軟磁性体１０１の磁化の向きが可動体３乃至反射鏡
１６の移動方向（ｙ方向）とほぼ一致していたが、本実
施形態は軟磁性体１０１の磁化の向きが反射鏡１６の移
動方向とほぼ直交方向（ｘ方向）とになっている。図１
２（ａ）および図１２（ｂ）に、各々、軟磁性体１０１
が永久磁石１７ａと永久磁石１７ｂとの等磁力線（一点
破線で図示）より上にあった場合と下にあった場合の軟
磁性体１０１における磁化の向きを示す。いずれの状態
でも、近い方の永久磁石１７ａまたは永久磁石１７ｂに
対して引力が働くので反射鏡１６をラッチできる。

【００３１】また、二つのラッチ状態間の移動は、軟磁
性体１０１の磁化している方向と逆向きに磁界が生じる
ように、コイル１０３に電流を流すことで実現できる。
図１３に図１２（ａ）に対応した電流の向きと軟磁性体
１０１の磁化の向きＨ２ｘを示す。図より、軟磁性体の
磁化の方向は実施形態１と異なるにも関わらず、近い方
の永久磁石１７ａまたは永久磁石１７ｂに対して引力が
働くので反射鏡１６をラッチできる。

【００３２】なお、上記例では、片持ち梁２０３につい
て述べたが、両持ち梁であっても良い。また、選択され
た状態の位置決めを反射鏡１６の下端と下部カバー３３
の接触で、選択されない状態の位置決めを軟磁性体１と
コイル２よりなる部分３０１と上部カバー３２の接触で
行っているが、別途ストッパーを設けても良い。永久磁
石１７ａと永久磁石１７ｂの配置、極性などは本発明の
範囲内で任意である。

【００３３】実施の形態３．実施の形態２において、駆
動部に加わる力は磁気力、重力、梁の撓み力であるが、
実施形態２の場合、駆動部は極めて小さく軽いため、重
力の影響は無視できる。駆動部の２つの状態をいずれか
を維持するには、磁気力が片持ち梁２０３の撓み力を上
回った場合である。そのため、力の設計においては、駆
動部の２つの状態における撓み力の大きさが同じ、即ち
動作がｙ軸方向で対称である方が容易である。

【００３４】一方、光学設計においては、片持ち梁２０
３が撓まない状態で光路変更を行う方が望ましい。なぜ
なら、マイクロマシニング技術を用いた場合、梁と反射
鏡は直角である方が梁と反射鏡の間の角度ばらつきを小
さくでき、片持ち梁２０３を撓ました場合、各梁の撓み
方を完全に一致させるのは容易でなく、水平方向と梁先
端のなす角にばらつき易いからである。

【００３５】図１４は、本実施の形態における光スイッ
チの断面である。図１４（ａ）は光路変更を行う選択さ
れた状態であり、図１４（ａ）は光路変更を行わない選
択されていない状態である。

【００３６】本実施形態の一例として実際に作成された
片持ち梁方式のマイクロ光スイッチを以下に示す。片持
ち梁２０３は単結晶Ｓｉで構成され、支持部から先端ま
での長さは２０ｍｍ、厚みは０.０５ｍｍ、幅０.２ｍｍ
である。なお、梁と梁の隙間は０.０５ｍｍであり、１
チャンネル当たりの幅方向にピッチは０.２５ｍｍ、軟
磁性膜の材質はパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）膜で、
（ｘ方向）長さは２ｍｍ、幅は０.１ｍｍ、膜厚は０.０
１ｍｍであり、片持ち梁２０３の先端部分に形成されて
いる。コイルの材質はＣｕ膜で、幅０.００５ｍｍ、厚
み０.００４ｍｍである。コイル間スペースは０.００５
ｍｍで、コイルピッチは０.０１ｍｍとなる。なお、上
コイルと下コイルのコンタクト部の大きさは０.００５
×０.０４平方ｍｍである。永久磁石はＳｍＣｏ系磁石
であり、１７ａ、１７ｂは対向するように配置され、そ
の距離は４ｍｍである。また各々の（ｘ方向）長さは
１.７ｍｍ、厚さは１ｍｍである。ヨークの材質はパー
マロイである。

【００３７】軟磁性膜の端部は、ほぼ永久磁石１７ａ、
１７ｂの端部を結んだ線上にあり、片持ち梁２０３が撓
まない状態における軟磁性膜と永久磁石１７ａ、１７ｂ
との最短距離は１.９ｍｍ及び２.１ｍｍである。

【００３８】また、選択されていない片持ち梁２０３の
撓みは、ｙ方向の距離で０.２ｍｍである。片持ち梁２
０３の撓みによるｙ方向の変位と軟磁性体１０１に加わ
る力（磁気力と梁の撓み力との和）との関係を図１５に
示す。図中（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々コイル１０２に０
ｍＡ、５０ｍＡ、-５０ｍＡの直流電流を流した場合で
ある。図１５（ａ）より、選択された状態（片持ち梁２
０３の撓み無し、変位０）においては上向きの力（Ｆｙ
が正）、選択されない状態（変位０.２ｍｍ）において
は下向きの力（Ｆｙが負）となっており、必要なラッチ
力が働いていることがわかる。さらに、図１５（ｂ）
（ｃ）より、コイル１０２に電流を流すことにより２つ
の状態間を遷移させ得ることがわかる。

【００３９】なお、本実施形態においては、特定の具体
的材料および設計値を示しているが、本発明の範囲内に
おいて組み合わされる如何なる材質、設計値であっても
なんら差し支えない。

【００４０】実施の形態４．図１６は、この発明を実施
するための実施の形態４による多チャンネル光スイッチ
を説明するための図であり、より具体的には２×２チャ
ンネルの光スイッチの、光ファイバーと反射鏡の配置を
説明するスイッチ上面図である。なお、図１６（ａ）は
入力側の光路と出力側の光路が鈍角の場合を、図１６
（ｂ）は入力側の光路と出力側の光路が鈍角の場合を示
している。

【００４１】図１６より明らかなように、同一平面内に
光軸を持った入力２チャンネル、出力２チャンネルの入
出力の全ての組み合わせが可能である。この実施例で
は、２×２チャンネルであるが、入力側がｍチャンネル
（ｍは２以上の整数）、出力側がｎチャンネル（ｎは２
以上の整数）のいずれであっても良い。また、この実施
例は、可動部が片持ち梁方式であるが、発明の範囲内で
他の方式であってもかまわない。

【００４２】実施の形態５．図１７は、この発明を実施
するための実施の形態５による多チャンネル光スイッチ
を説明するための図であり、より具体的には３×４チャ
ンネルの光スイッチの、可動体と光ファイバーと反射鏡
の配置を説明するスイッチ上面図である。図１７より明
らかなように、隣接する片持ち梁２０３の間隔を同じに
しても３×４チャンネルの光スイッチが構成できる。

【００４３】次に、図１７の配置方法について述べる。
図中に示すように、入力側の隣接する光軸同士の距離を
ｄ_in、出力側の隣接する光軸同士の距離をｄ_out、片持
ち梁２０３に対する光軸の入力角をφ_in、出力角をφ
_out、梁のピッチをｐとし、出力チャンネル数はｎとす
る。

【００４４】まず入力角φ_inを０ラジアンより大きく、
（π/２）ラジアンより小さい角度で任意に定める。次
に入力側の光路と出力側の光路が成す角（φ_in +
φ_out）を次式によって定める。

【００４５】 ｔａｎ（φ_in +φ_out）＝ｔａｎ（φ_in）/（１+ｎ） φ_in +φ_out＜π／２ ｔａｎ（φ_in +φ_out）＝ｔａｎ（φ_in）/（１-ｎ） φ_in +φ_out＞π／２ （１） ｄ_in、ｄ_outは各々以下の（２）式と（３）式より求め
る。 ｄ_in＝ｐ×（ｎ+１）／ｃｏｓφ_in φ_in +φ_out＜π／２ ｄ_in＝ｐ×（ｎ-１）／ｃｏｓφ_in φ_in +φ_out＞π／２ （２） ｄ_out＝ｐ×ｓｉｎ（φ_in+φ_out）／ｓｉｎφ_in （３） 上記の決定方法で、片持ち梁２０３を等ピッチで配置し
たｍ×ｎチャンネルの光スイッチが構成できる。

【００４６】また、この実施例では、入力側の角度より
定めたが、この配置は幾何学的であるので、入力と出力
を逆に取っても良い。また、梁のピッチを同じにするた
めに異なる決定方法であっても、発明の範囲内であれば
かまわない。更にこの実施例では、可動体を梁としてい
るが、発明の範囲内で別の可動体であってもかまわな
い。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光路
変更素子と該光路変更素子を固定する支持体と該支持体
に固定された磁性体から成って移動可能に配置された駆
動部と、上記駆動部の磁性体の磁化を変化させる磁化変
化手段と、上記駆動部を挟んだ２個１組で固定された磁
石とを具備して、上記磁化変化手段によって上記光路変
更素子を移動することによって、各々の可動体を独立し
て動かすことができ、磁界の干渉を抑えた小型の光スイ
ッチを得ることができる。

【００４８】また、上記駆動部が、上記磁性体を取り巻
くコイルを有して、上記磁化変化手段として、上記コイ
ルに電流を流すことによって上記光路変更素子を移動す
ることによって、各々の可動体を独立して動かすことが
でき、高速なスイッチング特性を有する。

【００４９】さらに、上記磁石の間に、上記駆動部を複
数具備する事によって、磁気的な干渉を防ぐためにスイ
ッチ全体を大きくすること無く構成できるので、小型で
高速のマルチチャンネル光スイッチを得られる。

【００５０】また、磁性体が、磁石の磁力によって上記
駆動部の可動端で固定するように配置されたことによっ
て、ラッチ状態を変更するときのみ電流を流せばよい。

【００５１】さらにまた、上記駆動部を可動端で位置決
めするストッパーを具備することによって、反射鏡によ
り光路変更を確実に行うことができる。

【００５２】また、磁石が上記駆動部を挟んで、同極を
上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁石であ
ることによって、磁気的な干渉を防ぐためにスイッチ全
体を大きくすること無く構成できるので、小型で高速の
マルチチャンネル光スイッチを得られる。

【００５３】さらに、磁石が上記駆動部を挟んで、異極
を上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁石で
あり、上記支持体が片持ち梁または両持ち梁で、該支持
体の自由端に上記光路変更素子固定することによって、
摺動部位が無い信頼性の高い光スイッチを得られる。

【００５４】また、支持体が撓まない場合に光路を変更
する梁であることによって、光軸合わせが容易となり、
性能ばらつきが小さくなるので、安価に光スイッチを得
られる。

【００５５】さらにまた、支持体の支持箇所を共通にし
て、上記駆動部を櫛状に複数配列し、該駆動部を出力チ
ャンネル数と入力チャンネル数との積の個数有すること
によって、スイッチ全体の可動体並び方向の長さを製造
可能な隣接する可動体間の距離の（ｍ×ｎ）倍程度に、
光スイッチを小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
斜視図である。

【図２】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
上面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
側面断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
動作を説明するための図である。

【図５】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
動作を説明するための図である。

【図６】 この発明の実施の形態１を示す光スイッチの
変形例を説明するための図である。

【図７】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチの
斜視図である。

【図８】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチの
上面図である。

【図９】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチの
側面断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチ
の部分拡大図である。

【図１１】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチ
の部分拡大図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチ
の動作を説明するための図である。

【図１３】 この発明の実施の形態２を示す光スイッチ
の動作を説明するための図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３を示す光スイッチ
の側面断面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態３を示す光スイッチ
の動作を説明するための図である。

【図１６】 この発明の実施の形態４を示す光スイッチ
の光スイッチの上面図である。

【図１７】 この発明の実施の形態５を示す光スイッチ
の上面図である。

【図１８】 従来の光スイッチを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０ 支持台、 １１、１２ ガイド、 １３ 移動
体、 １６ 反射鏡、１７ 永久磁石、 １８、１９
電磁石、 ２０，２１ ストッパ、 ２２，２５，２７
光ファイバ、 ２３，２４，２６ レンズ、 ３１
梁の支持部、３２、３３ カバー、 ３４ ヨーク、
１０１ 軟磁性体、 １０２ コイル、 １０３ 可動
移動体、 １２３、１２４ 屈折率分布ファイバ、 ２
０３片持ち梁、 ３０１ 軟磁性体とコイルの構造体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 康一 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 末廣 善幸 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） 2H041 AA14 AA15 AA16 AB13 AC05 AZ02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光路変更素子と該光路変更素子を固定す
   る支持体と該支持体に固定された磁性体から成って移動
   可能に配置された駆動部と、上記駆動部の磁性体の磁化
   を変化させる磁化変化手段と、 上記駆動部を挟んだ２個１組で固定された磁石とを具備
   して、 上記磁化変化手段によって上記光路変更素子を移動する
   ことを特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】 上記駆動部が、上記磁性体を取り巻くコ
   イルを有して、上記磁化変化手段として、上記コイルに
   電流を流すことによって上記光路変更素子を移動するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 【請求項３】 上記磁石の間に、上記駆動部を複数具備
   する事を特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】 上記磁性体が、上記磁石の磁力によって
   上記駆動部の可動端で固定するように配置されたことを
   特徴とする請求項２または請求項３に記載の光スイッ
   チ。
5. 【請求項５】 上記駆動部を可動端で位置決めするスト
   ッパーを具備することを特徴とする請求項１、２、３又
   は４に記載の光スイッチ。
6. 【請求項６】 上記磁石が上記駆動部を挟んで、同極を
   上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁石であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
7. 【請求項７】 上記磁石が上記駆動部を挟んで、異極を
   上記駆動部に向けている２個１組で固定された磁石であ
   り、上記支持体が片持ち梁または両持ち梁で、該支持体
   の自由端に上記光路変更素子固定することを特徴とする
   請求項１、２、３、４又は５に記載の光スイッチ。
8. 【請求項８】 上記支持体が撓まない場合に光路を変更
   する梁であることを特徴とする請求項７に記載の光スイ
   ッチ。
9. 【請求項９】 上記支持体の支持箇所を共通にして、上
   記駆動部を櫛状に複数配列し、該駆動部を出力チャンネ
   ル数と入力チャンネル数との積の個数有することを特徴
   とする請求項７に記載の光スイッチ。