JP2001305443A - 光スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の入力端及び出力端を同時に切り替える
ことができる極めて小型の光スイッチ装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 互いに平行な複数の光路に沿って配置さ
れた入力端及び出力端が接続されるように構成された光
スイッチ装置において、隣接する２つの光路に対応して
少なくとも１個の光スイッチが設けられ、該光スイッチ
は、上記２つの光路上に配置される閉位置と上記２つの
光路より偏奇して配置される開位置の間を移動可能であ
り、上記閉位置では、上記２つの光路の第１の光路から
の光は第２の光路に導かれ上記２つの光路の第２の光路
からの光は第１の光路に導かれ、上記開位置では、上記
２つの光路の第１の光路からの光は第１の光路に導かれ
上記２つの光路の第２の光路からの光は第２の光路に導
かれるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光路を経由
する光を同時並行的に切り替えるための極めて小型の光
スイッチ装置に関する。本発明は特に、入力側の光路と
出力側の光路が同数であり且つ両者が同一線上にあるＮ
対Ｎ型の光スイッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８を参照して従来の光スイッチ装置の
例を説明する。図８に示す例は２対２型の光スイッチ装
置７０であり、入力側に互いに直交する２本の入力端１
０１、１０２が接続され、出力側に互いに直交する２本
の出力端２０１、２０２が接続されている。入力端及び
出力端は例えば光ファイバ端である。第１の入力端１０
１と第２の出力端２０２の光軸は、第１の光路Ｘ₁ に沿
って配置され、第２の入力端１０２と第１の出力端２０
１の光軸は、第１の光路Ｘ₁ に垂直な第２の光路Ｘ₂ に
沿って配置されている。光スイッチ装置は光路に対して
４５度の角度にて傾斜した鏡７１を有し、鏡７１は図示
の矢印のように光路に対して４５度の角度にて傾斜した
線に沿って移動することができるように構成されてい
る。鏡７１は両面に反射面を有する。

【０００３】図示のように、鏡７１が閉位置にあると
き、第１の入力端１０１からの光は第１の光路Ｘ₁ 、鏡
７１及び第２の光路Ｘ₂ を経由して第１の出力端２０１
に導かれ、第２の入力端１０２からの光は第２の光路Ｘ
₂ 、鏡７１及び第１の光路Ｘ₁を経由して第２の出力端
２０２に導かれる。鏡７１が開位置にあるとき、第１の
入力端１０１からの光は第１の光路Ｘ₁ を経由して第２
の出力端２０２に導かれ、第２の入力端１０２からの光
は第２の光路Ｘ₂ を経由して第１の出力端２０１に導か
れ。

【０００４】図９を参照して従来の光スイッチ装置の他
の例を説明する。図９に示す例はＮ対Ｎ型（Ｎ＝５）の
光スイッチ装置８０であり、入力側に互いに平行な５本
の入力端１０１、１０２、１０３、１０４、１０５が接
続され、出力側に互いに平行な５本の出力端２０１、２
０２、２０３、２０４、２０５が接続されている。入力
端及び出力端は例えば光ファイバ端である。入力側の光
路と出力側の光路は互いに直交しており、各交点上に鏡
８１が配置されている。これらの２５個の鏡８１は光路
に対して４５度の角度にて傾斜して配置されている。鏡
８１は基板上に装着され、直立又は転倒することができ
る。図９では、直立した鏡を実線にて示し、転倒した鏡
を破線にて示す。

【０００５】図示のように各行及び列において１個の鏡
のみをを直立させ他の４個の鏡は転倒させる。従って２
５個の鏡のうち５個の鏡が直立する。直立させる５個の
鏡の選択方法は５×４×３×２×１＝６０通りある。即
ち５本の入力端１０１、１０２、１０３、１０４、１０
５と５本の出力端２０１、２０２、２０３、２０４、２
０５の組み合わせは、６０通りある。

【０００６】近年、マイクロマシン技術を使用して極め
て微小な光スイッチ装置を製造する試みがなされてい
る。マイクロマシン技術には、エッチング等を利用した
微細加工技術、蒸着等を利用した金属薄膜製造技術等の
半導体製造技術が含まれる。例えば、シリコン基板に微
小な凹凸、鏡及びその駆動装置を形成する。駆動装置
は、駆動力として弾性力、静電支持力又は電磁力及びそ
れらの組み合わせを使用する。

【０００７】これらの微小な光スイッチ装置の例とし
て、例えば米国ＡＴ＆Ｔ社による例（L.Y.Lin 、E. Gol
dstein、R.W.Tkach 、"Free-space micromachined opti
cal switches with sub-millisecond switching time f
or large scale optical crossconnect"、IEEE Photo.
Tech. Lett. Vol.10(1998)、p.525-527 ）、スイス国ニ
ューシャテル大学による例（C ．Marxer、N.F.de Rooj
i 、IEEE J．LightwaveTech.(1999) 、p.2.）がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光スイッチ装置
では、入力側の光路と出力側の光路とは互いに直交して
いる。従って、入力側の光路と出力側の光路が同一直線
上にある場合には使用することができなかった。

【０００９】従来の光スイッチ装置では、鏡の駆動機構
が複雑であり、微小な光スイッチ装置を構成することが
困難であった。

【００１０】従って本発明の目的は、入力側の光路と出
力側の光路が同一直線上にある場合において、入力端と
出力端を切り替えるための光スイッチを提供することを
目的とする。

【００１１】本発明の目的は、多数の入力端と出力端を
同時に且つ迅速に切り替えるための光スイッチ装置を提
供することを目的とする。

【００１２】本発明の目的は、極めて小型の光スイッチ
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によると、互いに
平行な複数の光路に沿って配置された入力端及び出力端
が接続されるように構成された光スイッチ装置におい
て、上記複数の光路のうち隣接する２つの光路に対応し
て少なくとも１個の光スイッチが設けられ、該光スイッ
チは、上記２つの光路上に配置される閉位置と上記２つ
の光路より偏奇して配置される開位置の間を移動可能で
あり、上記閉位置では、上記２つの光路の第１の光路か
らの光は第２の光路に導かれ上記２つの光路の第２の光
路からの光は第１の光路に導かれ、上記開位置では、上
記２つの光路の第１の光路からの光は第１の光路に導か
れ上記２つの光路の第２の光路からの光は第２の光路に
導かれるように構成されている。

【００１４】更に本発明によれば、上記光スイッチは１
対の光学素子を含み、該光学素子の各々は２つの反射面
を有する。

【００１５】従って光スイッチを切り替えることによっ
て、複数の入力端と出力端を同時に且つ迅速に切り替え
ることができる。

【００１６】本発明によれば、互いに平行な複数の光路
に沿って配置された入力端及び出力端が接続されるよう
に構成された光スイッチ装置において、上記入力端及び
出力端は同数であり且つ上記入力端及び出力端の各々は
同一光路に沿って配置され、上記複数の光路のうち隣接
する２つの光路に対応して少なくとも１個の光スイッチ
が設けられ、該光スイッチは本体と該本体に設けられた
１対の光学素子と上記本体を片持ち支持する支持部材と
上記本体を駆動する駆動装置とを有し、上記１対の光学
素子は上記隣接する２つの光路上に配置される閉位置と
上記隣接する２つの光路より偏奇して配置される開位置
の間を移動することができるように構成されている。

【００１７】更に、上記少なくとも１個の光スイッチは
単一の基板に形成されている。上記駆動装置は静電支持
力を使用して駆動力を生成するように構成されている。
従って極めて小型の光集積回路型の光スイッチ装置を提
供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１を参照して本発明の光スイッ
チ装置の第１の例を説明する。本例の光スイッチ装置は
２対２型の光スイッチ装置３０１であり、入力側に互い
に平行な２本の入力端１０１、１０２が接続され、出力
側に互いに平行な２本の出力端２０１、２０２が接続さ
れている。第１の入力端１０１及び出力端２０１の光軸
は同一線上、即ち第１の光路Ｘ₁ に沿って配置され、第
２の入力端１０２及び出力端２０２の光軸は同一線上、
即ち第２の光路Ｘ₂ に沿って配置されている。

【００１９】光スイッチ装置３０１は１対の光学素子３
１４、３１６を有し、これらは光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ に平行な
中心軸線に対して対称的に配置されている。各光学素子
は、向かい合う側、即ち内側に、２個の反射面を有す
る。２個の反射面は光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ に垂直な軸線に対し
て対称的に配置されている。

【００２０】２個の光学素子３１４、３１６は光路
Ｘ₁ 、Ｘ₂ に対して垂直方向に、同時に、移動すること
ができる、即ち、図１Ａに示す閉位置と図１Ｂに示す開
位置の間を移動することができる。閉位置では第１及び
第２の光学素子３１４、３１６はそれぞれ第１及び第２
の光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ 上に配置され、開位置では第１及び第
２の光学素子３１４、３１６はそれぞれ第１及び第２の
光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ より偏奇して配置される。

【００２１】図１Ａの閉位置では、第１の入力端１０１
からの光Ｓ１は、第１の光路Ｘ₁ を経由し、第１の光学
素子３１４の入力側の反射面を反射し、第２の光学素子
３１６の出力側の反射面を反射し、第２の光路Ｘ₂ を経
由して第２の出力端２０２に導かれる。同様に、第２の
入力端１０２からの光Ｓ２は、第２の光路Ｘ₂ を経由
し、第２の光学素子３１６の入力側の反射面を反射し、
第１の光学素子３１４の出力側の反射面を反射し、第１
の光路Ｘ₁ を経由して第１の出力端２０１に導かれる。

【００２２】図１Ｂの開位置では、第１の入力端１０１
からの光Ｓ１は、第１の光路Ｘ₁ を経由しそのまま第１
の出力端２０１に導かれる。同様に、第２の入力端１０
２からの光Ｓ２は、第２の光路Ｘ₂ を経由しそのまま第
２の出力端２０２に導かれる。

【００２３】光学素子３１４、３１６の各反射面におけ
る入射光線と反射光線のなす角θは２個の反射面のなす
角に等しく、２個の光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ 間の距離をＬ、２個
の反射面によって光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ が切り取られる長さを
Ｂとすると、ｔａｎ（θ−９０°）＝Ｂ／Ｌの関係があ
る。

【００２４】図２を参照して本発明の第２の例を説明す
る。本例の光スイッチ装置は３対３型の光スイッチ装置
であり、入力側に互いに平行な３本の入力端１０１、１
０２、１０３が接続され、出力側に互いに平行な３本の
出力端２０１、２０２、２０３が接続されている。第１
の入力端１０１及び出力端２０１の光軸は第１の光路Ｘ
₁ に沿って配置され、第２の入力端１０２及び出力端２
０２の光軸は第２の光路Ｘ₂ に沿って配置され、第３の
入力端１０３及び出力端２０３の光軸は第３の光路Ｘ₃
に沿って配置されている。

【００２５】本例の光スイッチ装置は、３個の光スイッ
チを有する。第１及び第２の光スイッチ３０１、３０２
は第１及び第２の光路Ｘ₁ 、Ｘ₂ に対応して配置され、
第３の光スイッチ３０３は第２及び第３の光路Ｘ₂ 、Ｘ
₃ に対応して配置されている。各光スイッチは図１を参
照して説明した光スイッチ装置３０１と同様の構成を有
し、１対の光学素子３１４、３１６を含み、開位置と閉
位置の間を移動する。

【００２６】本例の場合、３本の入力端１０１、１０
２、１０３と３本の出力端２０１、２０２、２０３の組
み合わせは３×２×１＝６通りある。本例の光スイッチ
装置の場合、各光スイッチは開位置と閉位置の２通りが
可能であり、従って３個の光スイッチ３０１、３０２、
３０３の開閉状態は２×２×２＝８通りある。この８通
りの場合のうち、３通りの場合に、光の経路は同一とな
る。従って、３個の光スイッチの開閉状態は８通りある
が、光の経路は６通りである。

【００２７】図２Ａは第１、第２及び第３の光スイッチ
３０１、３０２、３０３のいずれもが閉位置にある場合
を示す。この場合、第１の入力端１０１からの光Ｓ１
は、第１の光路Ｘ₁ 、第１の光スイッチ３０１、第２の
光路Ｘ₂ 、第３の光スイッチ３０３及び第３の光路Ｘ₃
を経由して第３の出力端２０３に導かれる。第２の入力
端１０２からの光Ｓ２は、第２の光路Ｘ₂ 、第１の光ス
イッチ３０１、第１の光路Ｘ₁ 、第２の光スイッチ３０
２及び第２の光路Ｘ₂ を経由して第２の出力端２０２に
導かれる。第３の入力端１０３からの光Ｓ３は、第３の
光路Ｘ₃ 、第３の光スイッチ３０３、第２の光路Ｘ₂ 、
第２の光スイッチ３０２及び第１の光路Ｘ ₁ を経由して
第１の出力端２０１に導かれる。

【００２８】図２Ｂは第１の光スイッチ３０１が開位置
にあり、第２及び第３の光スイッチ３０２、３０３が閉
位置にある場合を示す。この場合、第１の入力端１０１
からの光Ｓ１は、第１の光路Ｘ₁ 、第２の光スイッチ３
０２及び第２の光路Ｘ₂ を経由して第２の出力端２０２
に導かれる。第２の入力端１０２からの光Ｓ２は、第２
の光路Ｘ₂ 、第３の光スイッチ３０３及び第３の光路Ｘ
₃ を経由して第３の出力端２０３に導かれる。

【００２９】第３の入力端１０３からの光Ｓ３は、図２
Ａに示す場合と同様であり、第３の光路Ｘ₃ 、第３の光
スイッチ３０３、第２の光路Ｘ₂ 、第２の光スイッチ３
０２及び第１の光路Ｘ₁ を経由して第１の出力端２０１
に導かれる。

【００３０】ここでは、図２Ａの第１、第２及び第３の
光スイッチ３０１、３０２、３０３のいずれもが閉位置
にある場合と図２Ｂの第１の光スイッチ３０１が開位置
にあり且つ第２及び第３の光スイッチ３０２、３０３が
閉位置にある場合を説明したが、他の４通りの場合の説
明は省略する。

【００３１】図３を参照して本発明の第３の例を説明す
る。本例の光スイッチ装置は４対４型の光スイッチ装置
であり、入力側に互いに平行な４本の入力端１０１、１
０２、１０３、１０４が接続され、出力側に互いに平行
な４本の出力端２０１、２０２、２０３、２０４が接続
されている。第１の入力端１０１及び出力端２０１の光
軸は第１の光路Ｘ₁ に沿って配置され、第２の入力端１
０２及び出力端２０２の光軸は第２の光路Ｘ₂ に沿って
配置され、第３の入力端１０３及び出力端２０３の光軸
は第３の光路Ｘ₃ に沿って配置され、第４の入力端１０
４及び出力端２０４の光軸は第４の光路Ｘ₄ に沿って配
置されている。

【００３２】本例の光スイッチ装置は、５個の光スイッ
チを有し、これらは図示のようにＸ字形に配置されてい
る。即ち、第１及び第２の光路Ｘ₂ に沿って２個の光ス
イッチ３０１、３０２が配置され、第２及び第３の光路
Ｘ₃ に沿って１個の光スイッチ３０３が配置され、第３
及び第４の光路Ｘ₄ に沿って２個の光スイッチ３０４、
３０５が配置されている。

【００３３】本例の場合、４本の入力端１０１、１０
２、１０３、１０４と４本の出力端２０１、２０２、２
０３、２０４の組み合わせは４×３×２×１＝２４通り
ある。本例の光スイッチ装置の場合、各光スイッチは開
位置と閉位置の２通りが可能であり、従って５個の光ス
イッチ３０１〜３０５の開閉状態は２×２×２×２×２
＝３２通りある。この３２通りの場合のうち、８組の場
合にて、光の経路が同一となる。従って、５個の光スイ
ッチ３０１〜３０５の開閉状態の場合は３２通りある
が、光の経路は２４通りである。

【００３４】図３Ａは５個の光スイッチ３０１〜３０５
のいずれもが閉位置にある場合を示す。この場合、第１
の入力端１０１からの光Ｓ１は、第１の光路Ｘ₁ 、第１
の光スイッチ３０１、第２の光路Ｘ₂ 、第３の光スイッ
チ３０３、第３の光路Ｘ₃ 、第５の光スイッチ３０５及
び第４の光路Ｘ₄ を経由して第４の出力端２０４に導か
れる。第２の入力端１０２からの光Ｓ２は、第２の光路
Ｘ₂ 、第１の光スイッチ３０１、第１の光路Ｘ₁ 、第２
の光スイッチ３０２及び第２の光路Ｘ₂ を経由して第２
の出力端２０２に導かれる。第３の入力端１０３からの
光Ｓ３は、第３の光路Ｘ₃ 、第４の光スイッチ３０４、
第４の光路Ｘ₄ 、第５の光スイッチ３０５及び第３の光
路Ｘ₃ を経由して第３の出力端２０３に導かれる。第４
の入力端１０４からの光Ｓ４は、第４の光路Ｘ₄ 、第４
の光スイッチ３０４、第３の光路Ｘ₃ 、第３の光スイッ
チ３０３、第２の光路Ｘ₂ 、第２の光スイッチ３０２及
び第１の光路Ｘ₁ を経由して第１の出力端２０１に導か
れる。

【００３５】図３Ｂは第１の光スイッチ３０１が開位置
にあり且つ第２、第３、第４及び第５の光スイッチ３０
２〜３０５が閉位置にある場合を示す。この場合、第１
の入力端１０１からの光Ｓ１は、第１の光路Ｘ₁ 、第２
の光スイッチ３０２及び第２の光路Ｘ₂ を経由して第２
の出力端２０２に導かれる。第２の入力端１０２からの
光Ｓ２は、第２の光路Ｘ₂ 、第３の光スイッチ３０３、
第３の光路Ｘ₃ 、第５の光スイッチ３０５及び第４の光
路Ｘ₄ を経由して第４の出力端２０４に導かれる。第３
の入力端１０３からの光Ｓ３は、第３の光路Ｘ₃ 、第４
の光スイッチ３０４、第４の光路Ｘ₄ 、第５の光スイッ
チ３０５及び第３の光路Ｘ₃ を経由して第３の出力端２
０３に導かれる。第４の入力端１０４からの光Ｓ４は、
第４の光路Ｘ₄ 、第４の光スイッチ３０４、第３の光路
Ｘ₃ 、第３の光スイッチ３０３、第２の光路Ｘ₂ 、第２
の光スイッチ３０２及び第１の光路Ｘ₁ を経由して第１
の出力端２０１に導かれる。

【００３６】ここでは、図３Ａの５個の光スイッチ３０
１〜３０５のいずれもが閉位置にある場合と図３Ｂの第
１の光スイッチ３０１が開位置にあり且つ第２、第３、
第４及び第５の光スイッチ３０２〜３０５が閉位置にあ
る場合を説明したが、他の２２通りの場合の説明は省略
する。

【００３７】一般にＮ本の入力端及び出力端に接続され
る光スイッチ装置において、光スイッチの必要な個数に
ついて考察する。Ｎ本の入力端とＮ本の出力端を接続す
る組み合わせはＮ！＝Ｎ×（Ｎ−１）×・・・ ×２×１通
りある。Ｍ個の光スイッチを設けた場合、各光スイッチ
は開位置と閉位置の２つの場合が可能であるから、Ｍ個
の光スイッチの開閉位置の組み合わせは２のＭ乗通りあ
る。従ってＭ個の光スイッチの開閉位置の組み合わせに
よってＮ本の入力端とＮ本の出力端を接続する組み合わ
せの全てをカバーするためには次の関係が必要である。

【００３８】

【数１】Ｎ！≦２^M

【００３９】図１の例のように、入力端及び出力端が２
本の場合は、光スイッチを1 個設ければよく、図２の例
のように、入力端及び出力端が３本の場合は、光スイッ
チを３個、図３の例のように、入力端及び出力端が４本
の場合は、光スイッチを５個、設ける必要がある。例え
ば、入力端及び出力端が５本の場合は、光スイッチを７
個、入力端及び出力端が６本の場合は、光スイッチを１
０個、入力端及び出力端が７本の場合は、光スイッチを
１３個設ける必要がある。

【００４０】図４及び図５を参照して本発明による光ス
イッチ装置の例を説明する。図４に示すように、本例の
光スイッチ装置は基板１０に形成された３個の光スイッ
チ３０１、３０２、３０３を含み、図２に示した例に対
応している。光スイッチ装置には入力側の３本の光ファ
イバ端１０１、１０２、１０３と出力側の３本の光ファ
イバ端２０１、２０２、２０３が接続されるように構成
されている。これらの光ファイバ端を接続するための接
続機構は図示されていないが、例えば適当な接着剤によ
って接着されてよい。

【００４１】本例の光スイッチ装置の製造方法について
は後に説明するが、基板１０及び光スイッチ３０１、３
０２、３０３は単一の材料、例えば単結晶ケイ素より形
成される。即ち、基板及び光スイッチの各構成部は、接
着剤等を使用することなく、単一の板材をエッチング加
工することによって形成される。本例の光スイッチ装置
の寸法は極めて小さく、例えば縦及び横の寸法は１０ｍ
ｍ以下であってよく、好ましくは５〜８ｍｍであり、高
さは５ｍｍ以下であってよく、好ましくは２〜３ｍｍで
ある。

【００４２】光スイッチ３０１、３０２、３０３は同一
構造を有し、以下ではその１つ３０１について説明す
る。図５に示すように、光スイッチ３０１は本体１２と
本体１２の上面１２Ａに設けられた１対の光学素子１
４、１６と本体１２を矢印方向に駆動するための駆動装
置３０とを有する。光学素子１４、１６の各々は２つの
反射面１４Ａ、１４Ｂ、１６Ａ、１６Ｂを有する。本体
１２は直方体であってよいが、図示のようにコの字形断
面を有するフレーム部材によって構成されてよい。

【００４３】本体１２は２本の支持部材２２、２４によ
って片持ち支持されている。支持部材２２、２４の他端
は基板１０に接続されている。支持部材２２、２４は図
示のように断面が縦長の薄板状に形成されており、実質
的に横方向にのみ撓むが縦方向には撓まない。支持部材
２２、２４が撓むことによって、本体１２は図示の矢印
のように横方向に移動する。

【００４４】駆動装置３０は本体１２を移動させるため
の駆動力を生成する。本体１２に駆動力が作用すると、
本体１２を支持している支持部材２２、２４が撓み、本
体１２は矢印方向に移動する。本例の場合、この駆動力
は静電支持力である。勿論、駆動力として、静電支持力
以外の力、例えば電磁力が使用されてもよい。

【００４５】図４に示すように、本体１２は基板１０の
溝１１内に且つ溝１１の内面に接触しないように配置さ
れている。溝１１の１つの側面１１Ａは、本体１２の移
動に対してストッパとして機能する。即ち、本体１２に
駆動力が作用すると、本体１２は矢印方向に移動する
が、本体１２の側面が溝１１の側面１１Ａに当接するこ
とによって、本体１２の移動は制限される。

【００４６】図６を参照して駆動装置３０の構成及び動
作を説明する。駆動装置３０は第１の電極支持部材３１
とその両側に配置された第２及び第３の電極支持部材３
２、３３とを有する。第１の電極支持部材３１は本体１
２の側面１２Ａに接続され、第２及び第３の電極支持部
材３２、３３は基板１０（図５）に接続されている。各
電極支持部材３１、３２、３３は図示のように多数の板
状突起３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３３Ａを有する。

【００４７】第１の電極支持部材３１の第１の板状突起
３１Ａと第２の電極支持部材３２の板状突起３２Ａは互
い違いに配置され、且つ、互いに他に対して隔置されて
いる。同様に第１の電極支持部材３１の第２の板状突起
３１Ｂと第３の電極支持部材３３の板状突起３３Ａは互
い違いに配置され、且つ、互いに他に対して隔置されて
いる。従って、第１の電極支持部材２１の第１の板状突
起３１Ａと第２の電極支持部材３２の板状突起３２Ａに
よって第１のコンデンサ群が構成され、第１の電極支持
部材２１の第２の板状突起３１Ｂと第３の電極支持部材
３３の板状突起３３Ａによって第２のコンデンサ群が構
成される。

【００４８】各コンデンサによって生成される静電支持
力によって駆動力が生成される。コンデンサを構成する
２つの電極間に電圧を印加することによって、２つの電
極間に電位差の２乗に比例した静電支持力が発生し、そ
れによって両者は互いに引き合う。

【００４９】例えば図６に示すように、第１の電極支持
部材３１の板状突起３１Ａ、３１Ｂを接地し、電圧を０
ボルトとする。第２の電極支持部材３２の板状突起３２
ＡにＶ0 ＋ＶD の電圧を印加し、第３の電極支持部材３
３の板状突起３３ＡにＶ0 −ＶD の電圧を印加する。こ
こに、Ｖ0 はバイアス電圧、ＶD は偏差電圧である。第
１の電極支持部材３１と第２の電極支持部材３２の間の
静電支持力は、第１の電極支持部材３１と第３の電極支
持部材３３の間の静電支持力に比べて大きく、従って、
第１の電極支持部材３１は第２の電極支持部材３２方向
に引き寄せられる。この力はＶ0 バイアス電圧と偏差電
圧ＶD の積に比例する。

【００５０】図６Ｂに示すように、第１の電極支持部材
３１の板状突起３１Ａ、３１Ｂの電圧を０ボルトとし、
第２の電極支持部材３２の板状突起３２Ａに電圧Ｖ0 −
ＶDを印加し、第３の電極支持部材３３の板状突起３３
Ａに電圧Ｖ0 ＋ＶD を印加する。第１の電極支持部材３
１と第２の電極支持部材３２の間の静電支持力は、第１
の電極支持部材３１と第３の電極支持部材３３の間の静
電支持力に比べて小さい。従って、第１の電極支持部材
３１は第３の電極支持部材３３方向に引き寄せられる。

【００５１】第１の電極支持部材３１が第２の電極支持
部材３２方向又は第３の電極支持部材３３方向に引き寄
せられることによって本体１２を支持する支持部材２
２、２４が撓み、本体１２が移動する。その結果、本体
１２に設けられた１対の光学素子１４、１６が光路に垂
直な方向に移動する。

【００５２】図７を参照して入力端及び出力端の光ファ
イバ端について説明する。光ファイバ端は、通常、シン
グルモード光ファイバ端であるが、本例では、シングル
モード光ファイバ端にＧＩ型（グレーデッドインデック
ス型）マルチモード光ファイバ端が接続されている。図
３Ａは通常の光ファイバ端、即ちシングルモード光ファ
イバ端１０１を示す。シングルモード光ファイバは中心
のコア１０１ａと周囲のクラッド１０１ｂを含み、その
外側に皮膜( 図示なし) が設けられている。コア１０１
ａの外径は例えば、数μｍ〜数十μｍであり、クラッド
１０１ｂの外径は例えば、１００〜２００μｍである。
コア１０１ａを伝播した光は光ファイバ端より外部に伝
播するとき、図示のように所定の拡がり角θを有する。
従って、入力端より出力された光が出力端に到達するま
でに、光束の径が大きくなり、入力端に対する出力端の
位置合わせが困難となる。

【００５３】図３Ｂはシングルモード光ファイバ端１０
１にＧＩ型マルチモード光ファイバ端１０１Ａが接続さ
れた本発明の例を示す。ＧＩ型マルチモード光ファイバ
１０１Ａでは、コア１０１Ａ−ａの外径が、シングルモ
ード光ファイバのコア１０１ａの外径より大きく、例え
ば、数倍〜数十倍である。ＧＩ型マルチモード光ファイ
バ１０１Ａのコア１０１Ａ−ａ内を伝播する光束の径
は、破線にて示すように、比較的大きな周期λを有す
る。ＧＩ型マルチモード光ファイバ１０１Ａの長さは、
そのコア１０１Ａ−ａ内を伝播する光束の径が最大とな
る位置にて切断端を有するように選択される。

【００５４】コア１０１Ａ−ａ内を伝播する光束の周期
（光束の径の最大点と次の最大点の間の距離）をλとす
ると、ＧＩ型マルチモード光ファイバ１０１Ａの長さは
（ｎ＋１／２）λ（ｎ：整数）である。

【００５５】こうして、シングルモード光ファイバ端
に、長さ（ｎ＋１／２）λ（ｎ：整数）のＧＩ型マルチ
モード光ファイバ１０１Ａを接続することによって、コ
ア１０１Ａ−ａの径を有する平行光線が得られる。

【００５６】図１〜図５に示した例において、入力端及
び出力端のシングルモード光ファイバ端にＧＩ型マルチ
モード光ファイバ端を接続することによって、入力端と
出力端の位置合わせの許容値が大きくなり、位置合わせ
作業が簡単化されることができる。

【００５７】本例の光スイッチ装置の製造方法について
説明する。本例の光スイッチ装置はマイクロマシン技
術、即ち半導体装置の製造分野にて使用されている、エ
ッチング、金属薄膜形成技術等を使用することによって
製造される。先ず、ケイ素、好ましくは単結晶ケイ素か
らなる基板が用意される。この基板よりエッチングによ
って光スイッチの本体１２、光学素子１４、１６、支持
部材２２、２４、電極支持部材３１、３２、３３等が形
成され、金属薄膜形成技術によって、電極パターン及び
配線パターンが形成される。

【００５８】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００５９】

【発明の効果】本発明の光スイッチ装置によると、同一
線上にある入力端と出力端を任意の組み合わせによって
且つ迅速に接続することができる利点がある。

【００６０】本発明の光スイッチ装置によると、入力端
及び出力端の光路に対して直交する方向に光スイッチの
支持部材及び駆動機構を設けることができるから、多数
の光スイッチ素子を同一基板上に配置することができる
利点がある。

【００６１】本発明の光スイッチ装置によると、多数の
入力端及び出力端を任意の組み合わせによって且つ迅速
に接続することができる利点がある。

【００６２】本発明の光スイッチ装置によると、単一の
材料より構成されるから、高精度且つ耐久性のある利点
がある。

【００６３】本発明の光スイッチ装置によると、極めて
小型の光スイッチ装置を提供することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光スイッチ装置の第１の例を示す図で
ある。

【図２】本発明の光スイッチ装置の第２の例を示す図で
ある。

【図３】本発明の光スイッチ装置の第３の例を示す図で
ある。

【図４】本発明の光スイッチ装置の斜視図である。

【図５】図４の光スイッチ装置の一部詳細を示す図であ
る。

【図６】図４の光スイッチ装置の駆動装置の動作を説明
するための図である。

【図７】本発明の光スイッチ装置に接続する光ファイバ
端の構造を説明するための説明図である。

【図８】従来の光スイッチ装置の例を説明するための図
である。

【図９】従来の光スイッチ装置の例を説明するための説
明図である。

【符号の説明】

１０・・・ 基板、１１・・・ 溝、 １２・・・ 本体、 １４,
１６・・・ 光学素子、 ２２, ２４・・・ 支持部材、 ３０
・・・ 駆動装置、 ３１, ３２, ３３・・・ 電極支持部材、
７１，８１・・・ 鏡、 １０１〜１０５・・・ 入力端、
２０１〜２０５・・・ 出力端、 ３０１〜３０５・・・ 光ス
イッチ、 ３１４, ３１６・・・ 光学素子、

フロントページの続き (72)発明者 村越 尊雄 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 Ｆターム(参考） 2H041 AA15 AA16 AB13 AC06 AZ02 AZ08 5K002 BA06 CA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な複数の光路に沿って配置さ
   れた入力端及び出力端が接続されるように構成された光
   スイッチ装置において、 上記複数の光路のうち隣接する２つの光路に対応して少
   なくとも１個の光スイッチが設けられ、該光スイッチ
   は、上記２つの光路上に配置される閉位置と上記２つの
   光路より偏奇して配置される開位置の間を移動可能であ
   り、上記閉位置では、上記２つの光路の第１の光路から
   の光は第２の光路に導かれ上記２つの光路の第２の光路
   からの光は第１の光路に導かれ、上記開位置では、上記
   ２つの光路の第１の光路からの光は第１の光路に導かれ
   上記２つの光路の第２の光路からの光は第２の光路に導
   かれるように構成されていることを特徴とする光スイッ
   チ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光スイッチ装置におい
   て、上記光スイッチは１対の光学素子を含み、該光学素
   子の各々は２つの反射面を有することを特徴とする光ス
   イッチ装置。
3. 【請求項３】 互いに平行な複数の光路に沿って配置さ
   れた入力端及び出力端が接続されるように構成された光
   スイッチ装置において、上記複数の光路のうち隣接する
   ２つの光路に対応して少なくとも１個の光スイッチが設
   けられ、該光スイッチは本体と該本体に設けられた１対
   の光学素子と上記本体を片持ち支持する支持部材と上記
   本体を駆動する駆動装置とを有し、上記１対の光学素子
   は上記隣接する２つの光路上に配置される閉位置と上記
   隣接する２つの光路より偏奇して配置される開位置の間
   を移動することができるように構成されていることを特
   徴とする光スイッチ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光スイッチ装置におい
   て、上記少なくとも１個の光スイッチは単一の基板に形
   成されていることを特徴とする光スイッチ装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の光スイッチ装置におい
   て、上記駆動装置は静電支持力を使用して駆動力を生成
   するように構成されていることを特徴とする光スイッチ
   装置。