JP2002244052A - 光スイッチ及び光クロスコネクト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光スイッチの可動ミラーを精度良く確実にＯ
Ｎ／ＯＦＦ動作させる。 【解決手段】 基台となるベース部材１１と、前記ベー
ス部材１１側に向かって形成した凹状のミラー配置用空
間１６内にバネ性を有した一対のビーム１７，１７を介
して可動ミラー１８が一体的に形成された状態で前記ベ
ース部材１１上に垂設した可動ミラー保持部材１５と、
前記ベース部材１１と前記可動ミラー保持部材１５との
間に設けられ、前記可動ミラー１８をＯＮ／ＯＦＦ動作
させるための駆動手段１２，１９，２１，２２とを備
え、前記駆動手段をＯＮ状態にした時に、前記一対のビ
ームが下方の前記ベース部材側に変位すると共に水平方
向に向かって回動することで、前記可動ミラーを前記ベ
ース部材側に引き寄せることを特徴とする光スイッチを
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに用い
られ、光ファイバーからの光（光信号）の進行方向を切
り換えるためにＯＮ／ＯＦＦ動作する光スイッチと、こ
の光スイッチをベース部材上にマトリックス状に複数個
配置した光クロスコネクト装置とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットなどの普及によ
り、より高速・大容量の通信技術が必要とされてきてい
る。その中で、光ファイバーによる光伝送技術は、波長
多重分割技術などにより益々大容量化してきている。こ
の際、光ファイバーからの光をＯＮ／ＯＦＦ動作させた
り、あるいは、多数の光ファイバーを並べて光ファイバ
ーからの光の方向を様々な方向に切り換えたりする技術
も非常に重要になってくる。

【０００３】従来、光をＯＮ／ＯＦＦ動作させたり、光
の方向を切り換えたりする際に、音響光学素子などを用
いて光の屈折率の変化を利用しているが、このような方
法では、光の切り換え速度は速いものの、音響光学素子
を通るときに光の損失を伴ってしまうため、増幅器など
が必要であった。

【０００４】また、上記とは別な方法として、機械的に
ミラーを動かしたり、光ファイバーを動かしたりして光
の方向を切り換える方法もあるが、この方法では、光の
損失は極めて少ないという利点はあるものの、機械的な
駆動のため、ミラー又は光ファイバーの切り換え速度を
速くすることができず、光の高速伝送を必要とされる部
分には用いることができなかった。

【０００５】しかしながら、最近になって、マイクロマ
シン技術を用いて、Ｓｉ基板（シリコンウエハー）など
を薄く且つ小さく加工したマイクロミラーを有する光ス
イッチ、この光スイッチをベース部材上にマトリックス
状に複数個配置した光クロスコネクト装置などの例が発
表されるようになってきた。即ち、Ｓｉ基板などを薄く
且つ小さく加工することによって、マイクロミラーの自
重が軽くなり、このマイクロミラーを高速で駆動させる
ことが可能になる。また、マイクロミラーの駆動力には
静電力、電磁力、圧電力など色々な選択肢が増える。更
に、半導体技術を利用したＳｉ基板上へのマイクロミラ
ーの一括大量作製も可能であり、光スイッチ及び光クロ
スコネクト装置などの低価格化が可能である。

【０００６】このような、マイクロマシン技術を利用し
た従来の光スイッチの例として、特開平１１−１１９１
２３号公報、特開２０００−２５８７０４号公報が開示
されている。

【０００７】図９に示した従来の光スイッチ１００の一
例は、上記した特開平１１−１１９１２３号公報に開示
されたものである。

【０００８】図９（Ａ）に示したように、上記した光ス
イッチ１００では、基台となるＳｉ基板１０１の中央部
位に矩形状のミラー配置用空間１０２が形成されてお
り、且つ、ミラー配置用空間１０２内の対角から延出し
た２本の梁１０３，１０４間にミラー１０５が懸架され
ている。そして、これら２本の梁１０３，１０４と、ミ
ラー１０５は、マイクロマシン技術を利用してＳｉ基板
１０１と一体的に形成され、且つ、ミラー１０５の表面
にＡｕコーティング膜１０６を膜付けして、可動ミラー
１０７が構成されている。

【０００９】また、Ｓｉ基板１０１上には、４本のＶ字
型溝１０８〜１１１が矩形状のミラー配置用空間１０２
の中心部に向かって十字状に形成されており、これら４
本のＶ字型溝１０８〜１１１内に光ファイバー１１２〜
１１５がそれぞれ設置されている。この際、矩形状のミ
ラー配置用空間１０２内の可動ミラー１０７は十字状に
配置した光ファイバー１１２〜１１５に対して略４５°
の向きでそれぞれ対向している。また、Ｓｉ基板１０１
の反対面には絶縁層１１６を介して静電力駆動のための
固定電極１１７が固定配置されている。

【００１０】そして、上記構造による光スイッチ１００
の動作は、図９（Ｂ）に示したように、可動ミラー１０
７と固定電極１１７との間に電圧が印加されていない状
態では、可動ミラー１０７はＳｉ基板１０１と略平行に
なっているので、例えば、光ファイバー１１２からの光
は可動ミラー１０７に邪魔されずに通過してこの光ファ
イバー１１２と対向した光ファイバー１１４で受信でき
る。

【００１１】一方、図９（Ｃ）に示したように、可動ミ
ラー１０７と固定電極１１７との間に電圧が印加された
状態では、電圧の静電力により当該可動ミラー１０７は
９０゜回動するので下方に垂れ下がる。これにより、例
えば、光ファイバー１１２からの光は可動ミラー１０７
で反射されて光の方向が切り換えられて光ファイバー１
１３｛図９（Ａ）｝で受信できる。

【００１２】次に、図１０に示した従来の光スイッチ２
００の他例は、上記した特開２０００−２５８７０４号
公報に開示されたものである。

【００１３】図１０（Ａ），（Ｂ）に示した如く、上記
した光スイッチ２００では、導電材を用いた基板２０１
の表面にエッチング加工により凹部２０２が形成されて
いる。また、基板２０１上で凹部２０２と対向して基板
表面と平行に可動電極２０３が配置されている。この
際、可動電極２０３には複数の貫通孔２０４がマトリク
ス状に設けられており、これら複数の貫通孔２０４はデ
バイス製作時に後述するように基板２０１側の固定電極
と可動電極２０３との間に設けた犠牲層（図示せず）と
呼ばれる層の膜をエッチングする時に、これら複数の貫
通孔２０４を通してエッチング液を侵入させて犠牲層を
除去するためのものである。

【００１４】また、可動電極２０３は矩形状とされてそ
の対向２辺が同図に示したように枠状をなす支持構造体
２０５，２０５に連結支持された構造とされており、各
支持構造体２０５，２０５の他端はそれぞれ固定部２０
６，２０６に連結され、各固定部２０６，２０６が基板
２０１上に設置された構造となっている。そして、基板
２０１上に形成した凹部２０２の底面が可動電極２０３
と平行対向する固定電極面を構成しており、即ち、基板
２０１自体が固定電極となっている。

【００１５】また、可動電極２０３は可撓性を有する支
持構造体２０５，２０５によって支持されることによ
り、基板２０１の表面に対して垂直方向に変位可能とさ
れており、この可動電極２０３上にマイクロミラー２０
７が搭載されている。

【００１６】そして、上記構造による光スイッチ２００
の動作は、静電吸引力により可動電極２０３を駆動し
て、この可動電極２０３を基板表面に対して垂直方向に
変位させ、これにより可動電極２０３上に直立している
マイクロミラー２０７を基板表面に対して垂直方向に変
位させることにより、基板表面と平行方向から入射する
光ビームの光路を切り換えることができる。

【００１７】次に、マイクロマシン技術を利用して光ス
イッチを作製し、この光スイッチを基板上にマトリック
ス状に複数個配置した従来の光クロスコネクト装置につ
いて図１１を用いて説明する。

【００１８】図１１に示した従来の光クロスコネクト装
置３００では、基板３０１上に可動ミラー３０２が直交
する２方向、即ち、マトリックスの行方向と列方向とに
４×４個配置されている。

【００１９】また、マトリックスの各行には入力用の光
ファイバー３０３〜３０６がそれぞれ配置されており、
一方、各列には出力用の光ファイバー３０７〜３１０が
それぞれ配置されている。

【００２０】そして、上記構造による光クロスコネクト
装置３００の動作は、各可動ミラー３０２のスイッチン
グ状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）により、所望の光路を形成
することができ、例えば第１行の入力用の光ファイバー
３０３からの光を所望の光路を経て４本の出力用の光フ
ァイバー３０７〜３１０のうちのいずれのものでも受信
することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示し
た従来の光スイッチ１００は、２本の梁１０３，１０４
と、ミラー１０５とを基台となるＳｉ基板１０１に一体
に形成しているために部品点数が少ないものの、ミラー
１０５の方向を切り換えるためには２本の梁１０３，１
０４によりミラー１０５を９０°に精度良く回動させる
必要があり、その精度を維持することが非常に難しい。
また、ミラー１０５を９０°まで２本の梁１０３，１０
４の捩じりで回動させるためは大きな静電力、電磁力が
必要であり、また、２本の梁１０３，１０４に大きな応
力が加わると共にミラー１０５に吸引力が加わるため、
２本の梁１０３，１０４が破損しやすい。そこで、これ
ら２本の梁１０３，１０４の破損などを防ぐために、こ
れらの梁１０３，１０４のバネ成分をやわらかくする
と、静電力が加わっていない時には、ミラー１０５が基
板２０１に対して略平行状態を取っているのでミラー１
０５が自重により垂れ下がってしまう。

【００２２】一方、図１０に示した従来の光スイッチ２
００は、静電力により基台となる基板２０１に対して可
動電極２０３を垂直方向に変位させ、且つ、この可動電
極２０３上に直立しているマイクロミラー２０７を基板
表面に対して垂直方向に変位させることでマイクロミラ
ー２０７をＯＮ状態にできるものの、マイクロミラー２
０７は光の径以上の上下ストローク間隔が必要となり、
そのためのマイクロミラー２０７への駆動電圧がかなり
大きくなってしまう。

【００２３】更に、図１１に示した従来の光クロスコネ
クト装置３００では、基板３０１上に可動ミラー３０２
をマトリックス上に複数個配置することで、入力用の光
ファイバー３０３〜３０６からの光を所望の光路を経て
出力用の光ファイバー３０７〜３１０に出力できるもの
の、各可動ミラー３０２を繰り返しＯＮ／ＯＦＦ動作さ
せた時に、各可動ミラー３０２は上記した従来の光スイ
ッチ１００，２００と略同等の性能しか備えていないの
で、光クロスコネクト装置３００の信頼性に対して確実
なものでない。

【００２４】そこで本発明は、上記のような問題点に鑑
み、簡単な構成であり、光損失が少なく、また少ない駆
動力で可動ミラーを駆動させて光のＯＮ／ＯＦＦ動作を
精度良く確実に行うことができる光スイッチと、この光
スイッチをベース部材上にマトリックス状に複数個配置
して、入力用の光ファイバーからの光を所望の光路を経
て出力用の光ファイバーで受信できる光クロスコネクト
装置とが望まれている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、基台となるベー
ス部材と、前記ベース部材側に向かって形成した凹状の
ミラー配置用空間内にバネ性を有した一対のビームを介
して可動ミラーが一体的に形成された状態で前記ベース
部材上に垂設した可動ミラー保持部材と、前記ベース部
材と前記可動ミラー保持部材との間に設けられ、前記可
動ミラーをＯＮ／ＯＦＦ動作させるための駆動手段とを
備え、前記駆動手段をＯＮ状態にした時に、前記一対の
ビームが下方の前記ベース部材側に変位すると共に水平
方向に向かって回動することで、前記可動ミラーを前記
ベース部材側に引き寄せることを特徴とする光スイッチ
である。

【００２６】また、第２の発明は、基台となるベース部
材と、前記ベース部材側に向かって少なくとも一つ以上
形成した凹状のミラー配置用空間内にバネ性を有した一
対のビームを介して可動ミラーが一体的に形成されてい
ると共に、前記可動ミラーを前記ベース部材の直交座標
平面上のＸＹ軸に対して略４５°の向きでマトリックス
状に複数個平行に配置した状態で前記ベース部材上に垂
設した複数の可動ミラー保持部材と、各可動ミラーをそ
れぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ動作させるための駆動手段
と、前記ベース部材上でＸ軸及びＹ軸に対して平行なマ
トリックス状の各行及び各列に、各可動ミラーと対向し
てそれぞれ設置した入力用及び出力用の光ファイバーと
を備え、各可動ミラーを選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させ
ることで、入力用の前記光ファイバーからの光を所望の
光路を経て出力用の前記光ファイバーで受信することを
特徴とする光クロスコネクト装置である。

【００２７】また、第３の発明は、基台となるベース部
材と、前記ベース部材の直交座標平面上にＸＹ軸に対し
て略４５°の向きでマトリックス状に複数個平行配置さ
れ、且つ、表裏面に光反射部を形成した可動ミラーと、
各可動ミラーをそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ動作させ
るための駆動手段と、前記ベース部材上でＸ軸及びＹ軸
に対して平行なマトリックス状の各行及び各列に、各可
動ミラーを介して互いに対向させてそれぞれ設置した入
力用及び出力用の光ファイバーとを備え、各可動ミラー
を選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させることで、入力用の前
記光ファイバーからの光を所望の光路を経て出力用の前
記光ファイバーで受信することを特徴とする光クロスコ
ネクト装置である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る光スイッチ及
び光クロスコネクト装置の一実施例を図１乃至図８を参
照して＜第１実施例＞〜＜第３実施例＞の順に詳細に説
明する。

【００２９】＜第１実施例＞図１は本発明に係る第１実
施例の光スイッチを示した斜視図、図２は本発明に係る
第１実施例の光スイッチの動作において、電源ＯＦＦ状
態を説明するための図、図３は本発明に係る第１実施例
の光スイッチの動作において、電源ＯＮ状態を説明する
ための図、図４は本発明に係る第１実施例の光スイッチ
の製造方法を説明するための図であり、（Ａ）は可動ミ
ラーを懸架した可動ミラー保持部材を示し、（Ｂ）はベ
ース部材を示した図である。

【００３０】図１に示した本発明に係る第１実施例の光
スイッチ１０Ａでは、基台となるベース部材１１がＳｉ
基板又はガラス基板を用いて略正方形状に形成されてい
る。また、ベース部材１１の中央部位には固定電極１２
がＡｕなどを用いて膜付けされており、更に、固定電極
１２上には図２及び図３に示したように絶縁膜１３が必
要に応じて膜付けされている。

【００３１】また、ベース部材１１の直交座標平面上に
は、固定電極１２を挟んだ左右に位置決め用の角孔１
４，１４がＸ軸に沿って一対穿設されている。

【００３２】次に、ベース部材１１上に垂設される可動
ミラー保持部材１５は、Ｓｉ基板を用いて外枠を長方形
状に形成されている。また、可動ミラー保持部材１５
は、ベース部材１１と対向する面側にマイクロマシン技
術を用いて凹状のミラー配置用空間１６が形成され、且
つ、この凹状のミラー配置用空間１６内に左右一対のバ
ネ性を有するビーム１７，１７が形成され、更に、一対
のビーム１７，１７間に矩形状の可動ミラー１８が略垂
直に懸架された状態で形成されている。この際、一対の
ビーム１７，１７及び可動ミラー１８は、可動ミラー保
持部材１５と一体に形成されていると共に、後述するよ
うにエッチング処理により可動ミラー保持部材１５の板
厚よりもごく薄い厚みに形成されて、一対のビーム１
７，１７及び可動ミラー１８への軽量化が図られてい
る。

【００３３】また、上記した一対のビーム１７，１７
は、バネ性を備えるために例えば細い幅に形成され、且
つ、可動ミラー１８に対して左右対称でコの字型を上下
に逆転して連接させることで、可動ミラー１８を上下方
向に変位させる（撓ませる）機能と、可動ミラー１８を
水平方向に向かって回動（捩じれ）させる機能とを備え
ている。

【００３４】また、可動ミラー保持部材１５は、図２及
び図３に示したように可動ミラー１８の表裏面を含めて
電極１９がＡｕなど用いて膜付けされており、且つ、可
動ミラー１８の表裏面にＡｕなど膜付けすることにより
両面に光反射部が形成されている。この際、可動ミラー
１８に膜付けした光反射部はベース部材１１上に膜付け
した固定電極１２と対向する対向電極としての機能も備
えており、この光反射部は可動ミラー保持部材１５に膜
付けした電極１９と導通している。

【００３５】また、可動ミラー保持部材１５は、ベース
部材１１と対向する面で凹状のミラー配置用空間１６の
左右側方にマイクロマシン技術を用いて一対の位置決め
凸部２０，２０がベース部材１１側に向けて突出形成さ
れている。そして、可動ミラー保持部材１５に形成した
一対の位置決め凸部２０，２０を、ベース部材１１上に
穿接した一対の角孔１４，１４に嵌め込むことにより、
ベース部材１１上に可動ミラー保持部材１５が位置決め
して垂設されている。この際、ベース部材１１上に膜付
けした固定電極１２の上方に、可動ミラー１８が一対の
ビーム１７，１７を介して懸架されている。

【００３６】また、ベース部材１１上に膜付けした固定
電極１２と、可動ミラー保持部材１５上に膜付けした電
極１９との間にスイッチ２１及び電源２２が接続されて
いる。

【００３７】また、ベース部材１１上には、このベース
部材１１の各コーナ部位から可動ミラー１８の中心部位
に向けて４本の光ファイバー２３〜２６がそれぞれ設け
られている。この際、可動ミラー１８は、ベース部材１
１の各コーナ部位から十字状に設置した４本の光ファイ
バー２３〜２６に対して略４５°の向きでそれぞれ対向
している。この実施例では、入力用の光ファイバー２３
と出力用の光ファイバー２４、及び、入力用の光ファイ
バー２５と出力用の光ファイバー２６がベース部材１１
上でそれぞれ直交していると共に、入力用の光ファイバ
ー２３と出力用の光ファイバー２６、及び、入力用の光
ファイバー２５と出力用の光ファイバー２４がそれぞれ
互いに対向している。

【００３８】次に、上記のように構成した第１実施例の
光スイッチ１０Ａの動作について説明する。

【００３９】まず、図１及び図２（Ａ），（Ｂ）に示し
た如く、スイッチ２１が開いて電源２２の電圧を印加し
ない電源ＯＦＦ時には、ベース部材１１上に膜付けした
固定電極１２と可動ミラー保持部材１５に一対のビーム
１７，１７を介して懸架した可動ミラー１８（＝電極１
９）との間に静電力が働かないので、可動ミラー１８は
ベース部材１１に向かって略垂直な姿勢を保っている。
この時、入力用の光ファイバー２３からの光は可動ミラ
ー１８の表面で反射されて出力用の光ファイバー２４で
受信でき、一方、入力用の光ファイバー２５からの光は
可動ミラー１８の裏面で反射されて出力用の光ファイバ
ー２６で受信できる。

【００４０】次に、図３（Ａ），（Ｂ）に示した如く、
スイッチ２１が閉じて電源２２の電圧を印加した電源Ｏ
Ｎ時には、ベース部材１１上に膜付けした固定電極１２
と可動ミラー保持部材１５に一対のビーム１７，１７を
介して懸架した可動ミラー１８（＝電極１９）との間に
静電力が働くので、可動ミラー１８はベース部材１１側
に引き寄せられる。ここで、可動ミラー１８が静電力に
よってベース部材１１側に引き寄せられる際、コの字型
を上下に逆転して連接した一対のビーム１７，１７が下
方に撓んで可動ミラー１８が下がろうとするが、静電力
は面積が大きくなるほど有効に働くため、同時に可動ミ
ラー１８が固定電極１２に向きあうように動いて傾き、
捩じれによる回動変位も発生する。このため、光が通過
するために必要な可動ミラー１８の移動量は先に図９を
用いて説明した従来の光スイッチ１００の回動角よりも
小さくてすみ、また、先に図１０を用いて説明した従来
の光スイッチ２００の上下変位よりも小さくてすむ。つ
まり、可動ミラー１８の移動に必要な駆動力を小さく設
定できる。また、可動ミラー１８の変位は（捩じれの回
動＋撓みの上下）になるので、可動ミラー１８が大きく
変位しても、一対のビーム１７，１７への応力集中は少
なく、一対のビーム１７，１７が破損するなど心配がな
くなり信頼性が高くなる。また、電源ＯＦＦ時に、可動
ミラー１８は自分自身の自重でベース部材１１に対して
略垂直状態を維持することができる。

【００４１】尚、一対のビーム１７，１７の形状は、上
述のような撓みと共に捩じれが発生するような構造であ
れば、前述したようなコの字を上下に逆転して接続した
構造でなくても構わない。

【００４２】尚また、この実施例では、固定電極１２上
に絶縁膜１３を膜付けしているので、可動ミラー１８が
ベース部材１１に接近した時に、可動ミラー１８がベー
ス部材１１に接触してもショートによる破壊は起こらな
いので、固定電極１２と可動ミラー１８との距離を小さ
くすることができ、より少ない電圧で可動ミラー１８を
駆動させることが可能である。尚、可動ミラー１８がベ
ース部材１１上の固定電極１２に接触しない場合には絶
縁膜１３を膜付けしなくても良いものの、安全を考慮す
ると絶縁膜１３を膜付けした方が良い。

【００４３】そして、可動ミラー１８が上記のように静
電力によりベース部材１１に接近した時には、入力用の
光ファイバー２３からの光は可動ミラー１８の表面で反
射されることなく直進して出力用の光ファイバー２６で
受信でき、一方、入力用の光ファイバー２５からの光は
可動ミラー１８の裏面で反射されることなく直進して出
力用の光ファイバー２４で受信できる。

【００４４】このようにして、電源２２の電圧のＯＮ／
０ＦＦ制御で入力用の光ファイバー２３，２５からの光
の方向を切り換えて出力用の光ファイバー２４，２６で
受信することができる。

【００４５】ここで、第１実施例の光スイッチ１０Ａの
製造方法について図４を用いて説明する。

【００４６】まず、図４（Ａ）に示した如く、可動ミラ
ー保持部材１５を作製する場合には、板厚が例えば４０
０ミクロン程度のＳｉ基板を用意する。そして、可動ミ
ラー保持部材１５の外枠、凹状のミラー配置用空間１６
の内枠、一対のビーム１７，１７、可動ミラー１８、一
対の位置決め凸部２０，２０がＳｉ基板の表面側にその
まま露出しするようにマスキングを施し、且つ、一対の
ビーム１７，１７及び可動ミラー１８の厚みが例えば１
０ミクロン程度となるようにＳｉ基板の表面側からマス
キングパターンに従って図中の斜線部分に例えば１０ミ
クロン程度の浅いエッチングを施す。このエッチングに
はＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などが用いられ
る。

【００４７】次に、図４（Ｂ）に示した如く、板厚が例
えば４００ミクロン程度のＳｉ基板の裏面側から、可動
ミラー保持部材１５の外枠、一対の位置決め凸部２０，
２０を残して、一対のビーム１７，１７及び可動ミラー
１８の厚みが例えば１０ミクロン程度となるように例え
ば３９０ミクロン程度の深いエッチングを行う（図中斜
線部分）。この場合のエッチングは、ＤＥＥＰ−ＲＩＥ
の手法を用いればかなり深くてもエッチングが可能で且
つベース部材１１に対する接合面をほぼ垂直な状態でエ
ッチング加工ができる。

【００４８】そして、図４（Ｃ）に示した如く、Ｓｉ基
板の裏面側からのエッチングが完了した時点で、一対の
ビーム１７，１７及び可動ミラー１８が略１０ミクロン
程度の厚さに形成されると同時に、表裏が貫通する部位
により可動ミラー保持部材１５をＳｉ基板から分離でき
る。この際、可動ミラー保持部材１５の分離はエッチン
グ処理だけで機械加工を用いる必要がないので、厚みの
薄い一対のビーム１７，１７及び可動ミラー１８への破
損の心配がない。尚、この後、可動ミラー保持部材１５
全体にＡｕなどを膜付けすることで、電極１９及び可動
ミラー１８の表裏面への光反射部が形成される。

【００４９】次に、図４（Ｄ）に示した如く、ベース部
材１１を作製する場合には、適宜な板厚のＳｉ基板又は
ガラス基板を用意し、このＳｉ基板上又はガラス基板上
に固定電極１２をＡｕなどを用いて膜付けする。

【００５０】次に、図４（Ｅ）に示した如く、Ｓｉ基板
上又はガラス基板上に、ＤＥＥＰ−ＲＩＥなどの手法を
用いて、一対の位置決め用の角孔１４，１４を貫通して
穿設する。

【００５１】この後、図４（Ｆ）に示した如く、ベース
部材１１をＳｉ基板又はガラス基板から個々に分離する
には、可動ミラー保持部材１５と同様、一対の位置決め
用の角孔１４，１４の形成と同時に切り離し部分もエッ
チングしても良いし、普通に機械加工で切断分離しても
良い。

【００５２】そして、可動ミラー保持部材１５に形成し
た一対の位置決め凸部２０，２０を、ベース部材１１に
穿設した一対の位置決め用の角孔１４，１４に嵌め合わ
せれば良いので、上記したようにベース部材１１及び可
動ミラー保持部材１５を製造する方法は構造が簡単で容
易である。尚、可動ミラー保持部材１５をベース部材１
１に対してより強固に固定するためには、両者の接合面
に接着材を塗布するか、または、陽極接合、直接接合な
どの方法がある。

【００５３】次に、第１実施例の変形例の光スイッチ１
０Ｂについて図５を用いて簡略に説明する。尚、説明の
便宜上、第１実施例の光スイッチ１０Ａと同一構成部材
に対しては同一の符号を付して適宜説明し、この変形例
では異なる点を中心に説明する。

【００５４】図５は本発明に係る第１実施例の光スイッ
チを一部変形した変形例の光スイッチを説明するための
図である。

【００５５】図５（Ａ），（Ｂ）に示した如く、第１実
施例の光スイッチ１０Ａを一部変形した変形例の光スイ
ッチ１０Ｂでは、ベース部材１１上に電磁石３０が設け
られている。

【００５６】また、可動ミラー１８にはパーマロイなど
による磁性膜３１が電磁石３０と対向する側に膜付けさ
れている。更に、ベース部材１１上に設けた電磁石３０
と、可動ミラー保持部材１５上に膜付けした電極１９と
の間にスイッチ２１及び電源２２が接続されている。

【００５７】そして、スイッチ２１を介して電源２２を
０Ｎ／ＯＦＦ制御することにより、電源ＯＮ時に電磁石
３０に電流を流して発生させた磁力で、可動ミラー１８
をベース部材１１側に吸引することで、可動ミラー１８
は第１実施例と同じ様な動作をすることが可能である。

【００５８】＜第２実施例＞図６は本発明に係る第２実
施例の光クロスコネクト装置を説明するための平面図で
ある。

【００５９】図６に示した如く、本発明に係る第２実施
例の光クロスコネクト装置４０は、先に説明した第１実
施例の光スイッチ１０Ａ又は第１実施例を一部変形した
変形例の光スイッチ１０Ｂの技術的思想を適用したもの
である。

【００６０】上記した第２実施例の光クロスコネクト装
置４０では、基台となる略矩形状のベース部材４１の直
交座標平面上に複数の可動ミラー保持部材４２Ａ〜４２
Ｅが垂設されている。これら複数の可動ミラー保持部材
４２Ａ〜４２Ｅには、ベース部材４１側に向かって少な
くとも一つ以上形成した凹状のミラー配置空間（図示せ
ず）内にバネ性を有した一対のビーム（図示せず）を介
して可動ミラー４３が略垂直に懸架されている。また、
複数の可動ミラー保持部材４２Ａ〜４２Ｅにそれぞれ形
成した一つ以上の可動ミラー４３は、ベース部材４１の
直交座標平面上のＸＹ軸に対して略４５°の向きでマト
リックス状に複数個平行に配置されており、この第２実
施例では、可動ミラー４３が各行と各列とに３×３個マ
トリックス状に配置されている。

【００６１】この際、可動ミラー保持部材４２Ａ，４２
Ｅには可動ミラー４３が１個、可動ミラー保持部材４２
Ｂ，４２Ｄには可動ミラー４３が２個、可動ミラー保持
部材４２Ｃには可動ミラー４３が３個それぞれ一体に形
成されており、これら複数の可動ミラー保持部材４２Ａ
〜４２Ｅは第１実施例の技術的思想を適用して製作され
ているものである。

【００６２】尚、ベース部材４１と、複数の可動ミラー
保持部材４２Ａ〜４２Ｅとの間には、各可動ミラー４３
をそれぞれ独立して選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させるた
めの駆動手段（図示せず）が設けられている。

【００６３】また、ベース部材４１上でＸ軸及びＹ軸に
対して平行なマトリックス状の各行及び各列には、入力
用の光ファイバー４４〜４６及び出力用の光ファイバー
４７〜４９がそれぞれ配置されている。そして、各可動
ミラー４３は各光ファイバー４４〜４９に対して略４５
°の向きでそれぞれ対向している。

【００６４】尚、第２実施例では、可動ミラー４３を３
×３個マトリックス状に配置して説明したが、これに限
ることなく、可動ミラー４３をＮ×Ｎ個又はＮ×Ｍ個マ
トリックス状に配置しても良く、これに合わせて入力用
及び出力用の光ファイバーを各行と各列にそれぞれ配置
すれば良いものである。

【００６５】上記構造により、複数の可動ミラー４３を
ベース部材４１上にマトリックス状に容易に配置するこ
とができ、且つ、入力用の光ファイバー４４〜４６から
のそれぞれの光が直進する列上にある可動ミラー４３の
１つにのみ反射して他の可動ミラー４３では通過するこ
とにより、出力用の光ファイバー４７〜４９のいずれか
に確実に受信させている。従って、それぞれの入力光を
反射させる可動ミラー４３をＯＮ／ＯＦＦ動作すること
により、出力側に導く光の方向を切り換えることが可能
になる。この場合にも、ベース部材４１と別体に設けた
複数の可動ミラー保持部材４２Ａ〜４２Ｅにそれぞれ懸
架した可動ミラー４３を精度良く確実にＯＮ／ＯＦＦ動
作できる。

【００６６】＜第３実施例＞図７は本発明に係る第３実
施例の光クロスコネクト装置を説明するための平面図、
図８は本発明に係る第３実施例の光クロスコネクト装置
の動作を説明するために模式的に示した図である。

【００６７】図７に示した如く、本発明に係る第３実施
例の光クロスコネクト装置５０では、基台となる略矩形
状のベース部材５１の直交座標平面上に可動ミラー５２
がＸＹ軸に対して略４５°の向きでマトリックス状に複
数個平行に配置されており、この第３実施例では、複数
の可動ミラー５２が各行と各列とに２×２個マトリック
ス状に配置されている。ここで用いられる複数の可動ミ
ラー５２は、先に説明した第１実施例の技術を適用した
構造形態のものでも良く、あるいは、従来例で説明した
ような構造形態のものでも良いが、各可動ミラー５２は
表裏面に光反射部が形成されていることが必要である。

【００６８】尚、ベース部材５１と、複数の可動ミラー
５２との間には、各可動ミラー５２をそれぞれ独立して
選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させるための駆動手段（図示
せず）が設けられている。

【００６９】また、ベース部材５１上でＸ軸及びＹ軸に
対して平行なマトリックス状の各行及び各列には、入力
用及び出力用の光ファイバー５３〜６０がそれぞれ配置
されている。より具体的には、各行に入力用の光ファイ
バー５３，５４が配置され、且つ、各列にも入力用の光
ファイバー５５，５６が配置されている。更に、各行に
は出力用の光ファイバー５９，６０が可動ミラー５２を
介して入力用の光ファイバー５３，５４と対向して配置
され、且つ、各列にも出力用の光ファイバー５７，５８
が可動ミラー５２を介して入力用の光ファイバー５５，
５６と対向して配置されている。

【００７０】そして、２×２個の可動ミラー５２を組み
合わせて同時に動作させることにより、入力用の光ファ
イバー５３〜５６からのいずれかの光が可動ミラー５２
を通過、もしくは可動ミラー５２の表面又は裏面で反射
を繰り返して所望の光路を経て、出力用の光ファイバー
５７〜６０側に導かれるようになっている。

【００７１】より具体的には、図８（Ａ）〜（Ｅ）に示
したように２×２個の可動ミラー５２のＯＮ／ＯＦＦ状
態により１６通りの光路切り換えが可能であり、同図中
において可動ミラー５２がＯＦＦ状態では光が可動ミラ
ー５２の表面又は裏面で反射し、可動ミラー５２がＯＮ
状態では光が通過するもとし、可動ミラー５２の図示下
側を表面、可動ミラー５２の図示上側を裏面とする。

【００７２】まず、図８（Ａ）に示した如く、可動ミラ
ー５２が全てＯＦＦ状態の時、入力用の光ファイバ−５
３からの光は、可動ミラー５２ａの裏面で反射して出力
用の光ファイバ−５７に出力される。また、入力用の光
ファイバ−５４からの光は、まず可動ミラー５２ｂの裏
面で反射し、続けて可動ミラー５２ａの表面で反射し、
更に可動ミラー５２ｃの裏面で反射した後、出力用の光
ファイバ−５８に出力される。また、入力用の光ファイ
バ−５５からの光は、まず可動ミラー５２ｂの裏面で反
射し、続けて可動ミラー５２ｄの裏面で反射、更に、可
動ミラー５２ｃのの表面で反射した後、出力用の光ファ
イバ−５９に出力される。また、入力用の光ファイバ−
５６からの光は、可動ミラー５２ｄの表面で反射して、
出力用の光ファイバ−６０に出力される。このように、
（入力→出力）は、（５３→５７）（５４→５８）（５
５→５９）（５６→６０）となる。

【００７３】次に、図８（Ｂ）に示した如く、可動ミラ
ー５２が全てＯＮ状態の時、入力用の光ファイバ−５３
〜５６からの各光は、各可動ミラー５２で反射されるこ
となくそのまま通過して直進し、入力用の光ファイバ−
５３〜５６と対向した出力用の光ファイバ−５７〜６０
にそれぞれ出力される。

【００７４】以下、図８（Ｃ）には可動ミラー５２が１
個のみＯＦＦ状態の時に４通りの光路切り換えを示し、
図８（Ｄ）には可動ミラー５２が２個ＯＦＦ状態の時に
６通りの光路切り換えを示し、図８（Ｅ）には可動ミラ
ー５２が３個ＯＦＦ状態の時に４通りの光路切り換えを
示している。

【００７５】尚、第３実施例では、可動ミラー５２を２
×２個マトリックス状に配置して説明したが、これに限
ることなく、可動ミラー５２をＮ×Ｎ個又はＮ×Ｍ個マ
トリックス状に配置しても良く、これに合わせて入力用
の光ファイバーを各行と各列に配置すると共に、出力用
の光ファイバーも各行と各列に可動ミラー５２を介して
入力用の光ファイバーと対向させて配置すれば良いもの
である。

【００７６】上記構造による第３実施例の光クロスコネ
クト装置５０によれば、各可動ミラー５２の表裏面に光
反射部を形成することで、入力用の光ファイバー５３〜
５６からの光が各可動ミラー５２の表裏面で反射を繰り
返して出力用の光ファイバー５７〜６０に確実に導かれ
るので、より少ない可動ミラー５２の数でより多くの光
ファイバー５３〜６０の光路を切り換えることが可能で
ある。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係る光スイッチ及
び光クロスコネクト装置において、請求項１記載の光ス
イッチよると、とくに、ベース部材側に向かって形成し
た凹状のミラー配置用空間内にバネ性を有した一対のビ
ームを介して可動ミラーが一体的に形成された可動ミラ
ー保持部材をベース部材上に垂設して、駆動手段をＯＮ
状態にした時に、一対のビームが下方のベース部材側に
変位すると共に水平方向に向かって回動することで、可
動ミラーをベース部材側に引き寄せているため、可動ミ
ラーの移動に必要な駆動力を小さく設定でき、可動ミラ
ーが大きく変位しても、一対のビームへの応力集中は少
なく、一対のビームが破損するなど心配がなくなり信頼
性が高くなると共に、光スイッチの構造が簡単であるた
め製造も容易である。また、電源ＯＦＦ時に、可動ミラ
ーは自分自身の自重でベース部材に対して略垂直状態を
維持することができる。

【００７８】また、請求項２記載の光クロスコネクト装
置によると、上記した請求項１記載の光スイッチの技術
的思想を適用して、複数の可動ミラーをベース部材上に
マトリックス状に配置しているため、上記と同様に各可
動ミラーのＯＮ／ＯＦＦ動作が精度良く確実となり、入
力用の光ファイバーからの光を所望の光路を経て出力用
の光ファイバーで確実に受信することができる。

【００７９】更に、請求項３記載の光クロスコネクト装
置によると、各可動ミラーの表裏面に光反射部を形成す
ることで、入力用の光ファイバーからの光が各可動ミラ
ーの表裏面で反射を繰り返して所望の光路を経て出力用
の光ファイバーに確実に導かれるので、より少ない可動
ミラーの数でより多くの光ファイバーの光路を切り換え
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の光スイッチを示した
斜視図である。

【図２】本発明に係る第１実施例の光スイッチの動作に
おいて、電源ＯＦＦ状態を説明するための図である。

【図３】本発明に係る第１実施例の光スイッチの動作に
おいて、電源ＯＮ状態を説明するための図である。

【図４】本発明に係る第１実施例の光スイッチの製造方
法を説明するための図であり、（Ａ）は可動ミラーを懸
架した可動ミラー保持部材を示し、（Ｂ）はベース部材
を示した図である。

【図５】本発明に係る第１実施例の光スイッチを一部変
形した変形例の光スイッチを説明するための図である。

【図６】本発明に係る第２実施例の光クロスコネクト装
置を説明するための平面図である。

【図７】本発明に係る第３実施例の光クロスコネクト装
置を説明するための平面図である。

【図８】本発明に係る第３実施例の光クロスコネクト装
置の動作を説明するために模式的に示した図である。

【図９】従来の光スイッチの一例を説明するための図で
ある。

【図１０】従来の光スイッチの他例を説明するための図
である。

【図１１】従来の光クロスコネクト装置を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０Ａ…第１実施例の光スイッチ、１０Ｂ…第１実施例
の変形例の光スイッチ、１１…ベース部材、１２…固定
電極、１５…可動ミラー保持部材、１６…凹状のミラー
配置用空間、１７，１７…一対のビーム、１８…可動ミ
ラー、１９…電極、２１…スイッチ、２２…電源、２３
〜２６…光ファイバー、３０…電磁石、３１…磁性膜、
４０…第２実施例の光クロスコネクト装置、４１…ベー
ス部材、４２Ａ〜４２Ｄ…可動ミラー保持部材、４３…
可動ミラー、４４〜４９…光ファイバー、５０…第３実
施例の光クロスコネクト装置、５１…ベース部材、５２
…可動ミラー、５３〜６０…光ファイバー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台となるベース部材と、 前記ベース部材側に向かって形成した凹状のミラー配置
   用空間内にバネ性を有した一対のビームを介して可動ミ
   ラーが一体的に形成された状態で前記ベース部材上に垂
   設した可動ミラー保持部材と、 前記ベース部材と前記可動ミラー保持部材との間に設け
   られ、前記可動ミラーをＯＮ／ＯＦＦ動作させるための
   駆動手段とを備え、 前記駆動手段をＯＮ状態にした時に、前記一対のビーム
   が下方の前記ベース部材側に変位すると共に水平方向に
   向かって回動することで、前記可動ミラーを前記ベース
   部材側に引き寄せることを特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】 基台となるベース部材と、 前記ベース部材側に向かって少なくとも一つ以上形成し
   た凹状のミラー配置用空間内にバネ性を有した一対のビ
   ームを介して可動ミラーが一体的に形成されていると共
   に、前記可動ミラーを前記ベース部材の直交座標平面上
   のＸＹ軸に対して略４５°の向きでマトリックス状に複
   数個平行に配置した状態で前記ベース部材上に垂設した
   複数の可動ミラー保持部材と、 各可動ミラーをそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ動作させ
   るための駆動手段と、 前記ベース部材上でＸ軸及びＹ軸に対して平行なマトリ
   ックス状の各行及び各列に、各可動ミラーと対向してそ
   れぞれ設置した入力用及び出力用の光ファイバーとを備
   え、 各可動ミラーを選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させること
   で、入力用の前記光ファイバーからの光を所望の光路を
   経て出力用の前記光ファイバーで受信することを特徴と
   する光クロスコネクト装置。
3. 【請求項３】 基台となるベース部材と、 前記ベース部材の直交座標平面上にＸＹ軸に対して略４
   ５°の向きでマトリックス状に複数個平行配置され、且
   つ、表裏面に光反射部を形成した可動ミラーと、 各可動ミラーをそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ動作させ
   るための駆動手段と、 前記ベース部材上でＸ軸及びＹ軸に対して平行なマトリ
   ックス状の各行及び各列に、各可動ミラーを介して互い
   に対向させてそれぞれ設置した入力用及び出力用の光フ
   ァイバーとを備え、 各可動ミラーを選択的にＯＮ／ＯＦＦ動作させること
   で、入力用の前記光ファイバーからの光を所望の光路を
   経て出力用の前記光ファイバーで受信することを特徴と
   する光クロスコネクト装置。