JP2003161899A - 光スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造によりミラーを光反射位置に固定
保持可能で且つこの固定保持のためのエネルギーが不要
な光スイッチ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 光スイッチ１は、基板４上面にミラー２
を備え、ミラー２上面に永久磁石５を備えている。基板
４は板バネ６により支持されて、基板４の上方には強磁
性体のコア７と電磁コイル３とからなる電磁石８が配置
されている。図に示されている永久磁石５がコア７から
離れている状態がスイッチＯＦＦ位置であり、永久磁石
５がコア７に吸着している状態がスイッチＯＮ位置であ
る。ＯＮ位置のときにミラー２が信号光を反射する。Ｏ
ＮからＯＦＦ或いはＯＦＦからＯＮに切り替えるには、
電磁コイル３に通電して永久磁石５をコア７の方に引き
つける、或いはコア７との間に反発力を生じさせる。駆
動時以外は、電磁コイル３には通電する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号光を反射する
ミラーが信号光路に進入及び退避するよう作動する光ス
イッチ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットの普及により光フ
ァイバネットワークの通信情報伝送量が爆発的に増大し
ている。この伝送量の増加に対応するために、１本の光
ファイバに異なる波長の信号を重畳して送受信する波長
分割多重（ＷＤＭ）方式の伝送技術がますます重要にな
っている。

【０００３】ところで、現在導入されているＷＤＭシス
テムは、２点間の通信を光合分波器を用いて波長分割多
重で結合するpoint-to-point方式が主流であるが、増大
する通信需要を賄うために、中継基地で特定の固定波長
を分岐又は挿入する方式も都市部で導入されている。さ
らに、時々刻々変化する通信需要や通信回線の故障等に
柔軟に対応するために、任意の波長を光スイッチを用い
て、分岐又は挿入するシステムが検討されている。この
光スイッチシステムとしては１入力２出力（１×２）の
小規模のものから、１０００入力１０００出力（１００
０×１０００）の大規模なものまで必要とされている
が、現在は小規模な光スイッチシステムが実用化されて
いるのみで、大規模な光スイッチシステムは実用化され
ていない。

【０００４】上記小規模な光スイッチシステムに用いら
れる光スイッチは、光ファイバや光導波路或いは鏡を機
械的に動かす方式のものである。これらのうち可動光フ
ァイバ型には、磁気或いは熱膨張により光ファイバを動
かすものがある。また、可動導波路型では光導波路を機
械的に動かすものがあり、このような光スイッチを用い
て２×２タイプの光スイッチシステム等が実現されてい
る。しかし、これらの光スイッチは応答が遅く、構造的
に小型化が困難であるため、多入力多出力の大規模な光
スイッチシステムには向いていない。

【０００５】一方、可動鏡型の光スイッチとしては、例
えば、"An Electromagnetic MEMS 2*2 Fiber Optic Byp
ass Switch",International Conference on Solid-Stat
e Sensors and Actuators,1997,pp89-92に記載されてい
る光スイッチがある。この光スイッチは、シリコンに形
成したＸ型の溝に光ファイバを固定しておき、その交差
部に電磁力でシリコンのマイクロミラーを出し入れする
方式のものであり、高速の切り替えが可能で、ミラーの
出し入れに大きな力を必要としないため、現在は小規模
な光スイッチシステムしか実現されていないが、大規模
化が比較的容易であると考えられている。

【０００６】上記光スイッチは、マイクロミラーを載せ
たシリコン板がシリコン板のビーム（梁）により支えら
れた構造をしており、マイクロミラーの裏側には銅コイ
ルが設けられ、希土類磁石が下方に置かれている。マイ
クロミラーを光路に差し入れる、即ちスイッチをＯＮに
するときには、銅コイルに電流を流して磁界を発生させ
る。すると、その磁界により下方の磁石との間で反発力
が生じてマイクロミラーが上方に移動し、光路に入り光
を反射する。電流を流すのを停止すると、マイクロミラ
ーが下がって光路から出て、スイッチはＯＦＦになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
可動鏡型光スイッチでは、マイクロミラーが光路に入っ
て光を反射しているときには、ビームの弾性力及び重力
並びに磁界による反発力が釣り合った位置にマイクロミ
ラーが置かれているだけで、この位置を固定保持する機
構がないため、外部から振動を加えられるとマイクロミ
ラーの位置が変わってしまい、信号光が所定の光ファイ
バに出力されなくなる。また、マイクロミラーを光路に
入れて光を反射させておくためには、銅コイルに電流を
流し続けなければならないので、このような光スイッチ
システムでは消費電力が大きくなってしまう。さらに、
電源断等の異常が生じると、マイクロミラーが初期位置
に戻ってしまうため、信頼性が低い。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、簡単な構造によ
りミラーを光反射位置に固定保持可能で且つこの固定保
持のためのエネルギーが不要な光スイッチ及びその製造
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、信号光を反射するミラーが信
号光路に対し進入及び退避するよう作動する光スイッチ
を対象とし、永久磁石と上記ミラーとを備えた基板と、
上記基板の上記信号光路進入方向側に配設され、強磁性
体のコア及び電磁コイルからなる電磁石と、上記基板
を、上記ミラーとともに上記信号光路に対し進入及び退
避可能に支持する弾性部材とを有し、上記永久磁石は、
上記電磁コイルへの通電により上記コアに吸着するか又
はコアから離れるように構成され、上記永久磁石が上記
コアに吸着されているときには、上記ミラーが信号光路
内へ進入している一方、永久磁石がコアから離れている
ときには、ミラーが信号光路から退避しているように構
成した。

【００１０】請求項１の発明の構成であれば、永久磁石
が電磁石のコアに吸着されている状態において、ミラー
が信号光路に進入していて信号光を反射する、いわゆる
スイッチがＯＮの状態になっているので、永久磁石と電
磁石のコアの吸着によってスイッチＯＮ状態が固定保
持、いわゆるラッチされる。ここで永久磁石のコアへの
吸着は、間に基板やミラーを介していても構わない。ス
イッチＯＮの状態から、永久磁石を電磁石のコアから離
す、すなわちスイッチＯＦＦとするには、電磁コイルに
通電して永久磁石に対して反発するような磁界をコアに
生じさせる。スイッチＯＦＦからＯＮとするには、電磁
コイルにスイッチＯＮのときとは逆方向に通電して、永
久磁石に対して吸着するような磁界をコアに生じさせれ
ばよい。これらの永久磁石の移動時に、永久磁石ととも
に移動する基板は、弾性部材により支持されるとともに
いつも同じ進入位置及び退避位置に誘導され、スイッチ
ＯＦＦ状態での基板は、永久磁石及びコア間の引き合う
力と重力と弾性部材による弾性力との釣り合いによって
その位置が決まる。また、この光スイッチをＯＮ又はＯ
ＦＦするときにのみ通電すれば良く、ラッチを維持する
ためのエネルギーは必要ない。また、基板上はミラーと
永久磁石があれば良く、電磁コイルへの通電用の配線は
電磁石側に作製すれば良いため、製造が簡単で製造コス
トが低減できるとともに、光スイッチを容易に小型化で
きる。

【００１１】次に、請求項２の発明は、信号光を反射す
るミラーが信号光路に対し進入及び退避するよう作動す
る光スイッチを対象とする。

【００１２】そして、相対向する一対の、強磁性体のコ
ア及び電磁コイルからなる電磁石と、上記一対の電磁石
の間に配設され、永久磁石と上記ミラーとを備えた基板
と、上記基板を、上記ミラーとともに上記信号光路に対
し進入及び退避可能に支持する弾性部材とを有し、上記
永久磁石は、一対の上記電磁石のコアのうち一方に吸着
されているときに、一対の上記電磁コイルのうち少なく
とも一方への通電により該一方の電磁石のコアから他方
の電磁石のコアへと移動して該他方の電磁石のコアに吸
着されるように構成され、上記永久磁石が上記両電磁石
のコアのうち一方に吸着されているときには、上記ミラ
ーが信号光路内へ進入している一方、永久磁石が他方に
吸着されているときには、ミラーが信号光路から退避し
ているように構成されているものとする。

【００１３】請求項２の発明の構成であれば、スイッチ
ＯＮ又はＯＦＦの状態においては永久磁石が一方の電磁
石のコアに吸着されている状態であるので、永久磁石の
電磁石のコアへの吸着によってスイッチＯＮ又はＯＦＦ
状態が固定保持、すなわちラッチされる。基板とともに
ミラーを移動させてスイッチＯＮ又はＯＦＦとするに
は、永久磁石が吸着している側の電磁石の電磁コイルに
通電して、永久磁石に対して反発するような磁界をコア
に生じさせればよい。この移動時に、基板は弾性部材に
より支持されるとともに、いつも同じ進入位置及び退避
位置に誘導される。なお、スイッチＯＮ又はＯＦＦ状態
を保持するには、電磁コイルに通電しておく必要がない
ので、この光スイッチをＯＮ又はＯＦＦするときにのみ
通電すれば良く、ラッチを維持するためのエネルギーは
必要ない。また、請求項１の発明よりも電磁石が一つ多
いため、製造コストは少し上がるが、スイッチＯＦＦの
ときもラッチされるため、振動等に対して常に位置変動
が内容に固定されていてスイッチとしての信頼性が高
い。

【００１４】次に、請求項３の発明は、請求項１又は２
記載の光スイッチの製造方法を対象とする。

【００１５】そして、シリコン板をエッチングして上記
光スイッチのミラー、基板及び弾性部材を一体に形成す
る工程と、上記基板に上記永久磁石をめっきにより形成
する工程と、上記光スイッチの電磁石を支持するための
電磁石支持部材上に該電磁石の電磁コイルを少なくとも
めっきにより形成する工程と、上記電磁石支持部材上に
上記コアをめっきにより形成する工程と、を備えたもの
とする。

【００１６】請求項３の製造方法であれば、シリコン板
に順次エッチング及びめっきを施して光スイッチの基板
部分を製造するプロセスと、電磁石をめっきにより製造
するプロセスとを別々に行うので、短時間で製造できる
とともに、それぞれの設計自由度が高くなる。また、そ
れぞれのプロセスにおいて、各工程は単純であり、ま
た、各部の位置精度を高めることが容易である。電磁石
の電磁コイルは、通電したときに発生する磁界を大きく
するため、めっきと絶縁体の塗布・パターニングとを組
み合わせて、複数段積み重ねることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】（第一の実施形態）図１は、第一の実施形
態に係る光スイッチ１を斜め上から見た模式図であり、
断面の模式図を図２に示す。この光スイッチ１は、ミラ
ー２と永久磁石５とを備えた基板４が板バネ（弾性部
材）６により可動に支持され、この基板４の上方に電磁
石８が配置されている構造を有するものである。

【００１９】以下、この光スイッチ１について詳しく説
明する。

【００２０】基板４はシリコンからできており、その上
面には同じくシリコンから形成されたミラー２が設けら
れている。このミラー２は、八角柱の形状をしていて、
この一つの柱面が信号光の反射面１０となっている。ミ
ラー２の上面には、ＣｏＮｉＭｎＰ合金の磁性体からな
る円柱状の永久磁石５が設けられている。

【００２１】板バネ６は、外枠９から突き出している
が、外枠９と板バネ６とは、ともにシリコンで基板４と
一体に形成されている。この板バネ６は、相対する外枠
９と基板４との間をそれらと平行なジグザグなバネ形状
をなして繋いでいる。このようにジグザグバネ形状とし
たのは、板バネ６長を長くすることにより、変形時の板
バネ６の単位長さ当たりの歪み量を小さくするためであ
る。また、基板４を確実に支持するために、一つの基板
４を二つ以上の板バネ６により支持することが好まし
い。一つの基板４に四つの板バネ６を形成し連結する
と、基板４の支持がより確実になり、特に好ましい。

【００２２】上記基板４の上方に配置された電磁石８
は、図２に示すようにシリコンからなる支持板１１（電
磁石支持部材）の下面に設けられており、強磁性体のコ
ア７の周りを電磁コイル３が取り巻いている。この支持
板１１は、図には示していない場所で外枠９に連結支持
されている。なお、図１では支持板１１は示していな
い。

【００２３】次に、この光スイッチ１の駆動機構につい
て説明する。

【００２４】この光スイッチ１は、ミラー２が信号光を
反射する信号光路へ進入した位置（以下、ＯＮ位置とい
う）と、信号光路から退避した位置（以下、ＯＦＦ位置
という）との間を移動するように駆動されるが、この光
スイッチ１の駆動は、上記電磁コイル３に電流を流して
電磁石８を作動させることにより行われる。つまり、上
記コア７が磁化されてＮ極とＳ極が現れて、上記永久磁
石５との間で吸引や反発の力が働くことにより、光スイ
ッチ１が駆動される。

【００２５】このような、電磁石８と永久磁石５との間
の力の作用を利用した駆動方法を図３に断面にて模式的
に示す。図３においては、光スイッチ１がＯＮ位置から
ＯＦＦ位置に移動し、さらにＯＮ位置へ移動しようとし
ているところを順を追って示している。なお、図３では
支持板１１は示していない。

【００２６】図３（ａ）は、光スイッチ１がＯＮ位置に
ある状態を示している。この状態では、電磁コイル３に
は電流が流れていないが、コア７は強磁性体であるの
で、永久磁石５が吸着している。永久磁石５とともにミ
ラー２、基板４も上側に固定されていて、板バネ６は上
方へ撓んでいる。

【００２７】次に、駆動のために、電磁コイル３に電流
を流す（図３（ｂ））。電流の供給は、支持板１１上に
形成された配線（不図示）により行う。１６ａ，１６ｂ
は電流の方向を示す記号であって、１６ａは紙面裏側か
ら表側へ、１６ｂは紙面表側から裏側への方向をそれぞ
れ示している。この電流は、その上方から見ると、コア
７の周りを時計回りに流れており、この電流によりコア
７は上がＳ極、下がＮ極の電磁石８となる。従って、吸
着している永久磁石５とは、Ｎ極同士が接することにな
るため、反発力が生じて吸着が解除され、永久磁石５が
コア７から離れる。離れた後も、上記反発力、撓んでい
る板バネ６の復元力及び重力によって、永久磁石５は下
側に駆動される。

【００２８】それから、永久磁石５がＯＦＦ位置に到達
する途中で電磁コイル３への電流の供給を止める。する
と、永久磁石５、ミラー２及び基板４にかかる重力と、
板バネ６の復元力と、永久磁石５及びコア７の間の吸引
力とのバランスが取れた位置で停止する（図３
（ｃ））。この位置がＯＦＦ位置となる。

【００２９】次に、ＯＦＦ位置からＯＮ位置に駆動させ
るために、電磁コイル３に図３（ｂ）とは逆方向の電流
を流す（図３（ｄ））。このことにより、コア７の下側
がＳ極となり、永久磁石５の上面側のＮ極を吸引する。
従って、永久磁石５が上側に駆動され、コア７に吸着し
て再度ＯＮ位置（図３（ａ））となる。

【００３０】上記説明のように、光スイッチ１をＯＮ位
置からＯＦＦ位置へ、或いは逆にＯＦＦ位置からＯＮ位
置へと移動させるためには、電磁コイル３に通電する必
要があるが、ＯＮ位置或いはＯＦＦ位置にある光スイッ
チ１のミラー２の位置を保持するためには、通電する必
要はない。すなわち、光スイッチ１のミラー２の位置保
持のためには電力が消費されないし、光スイッチ１稼働
中に停電等で電源断が生じても、光スイッチ１のミラー
２の位置は変わらないため、信頼性が高い。また、駆動
中には、板バネ６は、その弾性力によって駆動力の一部
を担うとともに、基板４が常に同じ経路を通り、いつも
同じ進入位置及び退避位置に誘導されるように、基板４
を支持している。

【００３１】次に、この光スイッチ１の製造方法につい
て説明する。

【００３２】図４は、シリコンマイクロマシーニングと
めっきとによる基板４とその関連部分の製造のプロセス
を順に断面にて示した図である。

【００３３】図４（ａ）は、三層構造のシリコン板１２
の断面図であって、シリコン板１２は、ＳｉＯ₂層１３
の両面にＳｉ層１４ａ，１４ｂが積層されている。図中
の上側のＳｉ層１４ａは、下側のＳｉ層１４ｂに比べて
厚く形成されており、ミラー２を形作る部分である。下
側のＳｉ層１４ｂは、基板４、外枠９及び板バネ６を形
作る部分である。

【００３４】このシリコン板１２の二つのＳｉ層１４
ａ，１４ｂとＳｉＯ₂層１３とをそれぞれ熱酸化膜形
成、パターニング及びエッチングをして、基板４、ミラ
ー２、外枠９及び板バネ６を形成する（図４（ｂ））。

【００３５】それから、次工程の永久磁石５形成のため
に、ミラー２上面の中央部分に電極１５をスパッタ蒸着
法によるＣｒ／Ｃｕ薄膜で形成する（図４（ｃ））。

【００３６】次に、上記電極１５を用いて、磁性体であ
るＣｏＮｉＭｎＰ合金を電極１５上に電解めっきにより
析出させて、永久磁石５を形成する（図４（ｄ））。こ
うして、基板４とその関連部分が出来上がる。

【００３７】図５は、電磁コイル３の製造プロセスを順
に断面にて示した図である。この電磁コイル３は、シリ
コンの板である支持板１１の上面に形成される。

【００３８】支持板１１には、後述のコア７形成のた
め、中央部分に電極２０をスパッタ蒸着法によるクロム
薄膜で形成する（図５（ｂ））。

【００３９】次に、感光性ポリイミドの塗布、露光及び
現像によるパターニングを行って、電極２０の周囲の支
持板１１表面に、上面に凹部１８を有するコイルパター
ン用の絶縁膜１７を形成する（図５（ｃ））。このと
き、電極２０の上には絶縁膜１７を設けない。

【００４０】この絶縁膜１７の凹部１８に銅めっきを施
して単層の銅コイル１９を形成する（図５（ｄ））。

【００４１】上記の絶縁膜１７形成と銅めっきとを繰り
返して、単層の銅コイル１９を複数積層した電磁コイル
３を形成する（図５（ｅ））。なお、図には示していな
いが、この時に電磁コイル３への電流供給配線も同時に
支持板１１に形成することが好ましい。

【００４２】それから、電極２０を用いて、強磁性体の
パーマロイを電解めっきにより電極２０上に、コア７を
形成して（図５（ｆ））電磁石８が完成する。このと
き、コア７の上面は電磁コイル３上面よりも上にあるこ
とが好ましい。

【００４３】このようにして製造した支持板１１上の電
磁石８を、電磁石８側が基板４側を向くように上記基板
４とその関連部分の上方に配設し、コア７と永久磁石５
との位置を合わせて固定して光スイッチ１が完成する。

【００４４】次に、本実施形態の光スイッチ１を四個用
いた２入力２出力の光スイッチシステムの概略図を図１
０に示す。なお、図１０は、電磁石８部分を図示しない
で上方から見た図であるが、四つの電磁石８が、一枚の
支持板１１の上に形成されている。

【００４５】これら四個の光スイッチ１（１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄ）のそれぞれの外枠９は、繋がっていて外側
に延びており、外枠９であるシリコン板に設けられた各
孔３７の中に各光スイッチ１が配置されている形となっ
ている。入出力のための第一出射光ファイバ３１、第二
出射光ファイバ３２、第一入射光ファイバ３３及び第二
入射光ファイバ３４は、それぞれ外枠９の外側に延びた
部分にシリコンで形成された四つのＶ溝３５にそれぞれ
固定されている。

【００４６】図１０（ａ）では、図の左上の光スイッチ
１ａと右下の光スイッチ１ｄとが、ＯＦＦ位置になって
おり、右上の光スイッチ１ｂと左下の光スイッチ１ｃと
が、電磁石８にそれぞれ吸着固定されていてＯＮ位置に
なっている。そのため、第一出射光ファイバ３１から出
た光は、左下の光スイッチ１ｃにより反射されて第一入
射光ファイバ３３に入る。第二出射光ファイバ３２から
出た光は、右下の光スイッチ１ｄの上を通過して、右上
の光スイッチ１ｂにより反射されて第二入射光ファイバ
３４に入る。

【００４７】図１０（ｂ）では、四個の光スイッチ１
ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのＯＮ位置とＯＦＦ位置とが、図
１０（ａ）とは逆になっているため、第一出射光ファイ
バ３１から出た光は、左下の光スイッチ１ｃの上を通過
し、左上の光スイッチ１ａにより反射されて第二入射光
ファイバ３４に入る。第二出射光ファイバ３２から出た
光は、右下の光スイッチ１ｄにより反射されて第一入射
光ファイバ３３に入る。

【００４８】これまで説明したように、本実施形態の光
スイッチ１は、ミラー２を備えた基板４に形成された永
久磁石５が、基板４の上方に置かれた電磁石８に吸着す
ることにより、光スイッチ１のＯＮ位置を固定保持する
ので、外部から振動が加わってもＯＮ位置の位置変動が
生じず安定して作動する。このようなＯＮ位置と永久磁
石５が電磁石８から離れて停止しているＯＦＦ位置との
切り替えは、電磁石８の電磁コイル３に電流を流すこと
により行うことができるので、スイッチ動作を容易に行
える。また、光スイッチ１をＯＮ位置或いはＯＦＦ位置
に固定保持するのに、電力が消費されないので低コスト
で使用できるとともに、異常事態により電源断となって
も、その時点での光スイッチ１のＯＮ位置或いはＯＦＦ
位置は変動しないので信頼性が高い。また、基板４が板
バネ６により支持されていて、常に同じＯＮ位置及びＯ
ＦＦ位置になるように誘導されるため、作動信頼性が高
い。さらに光スイッチ１の製造は、シリコン板のエッチ
ングとそれに続く永久磁石５のめっきによる形成並びに
別工程でのめっきによる電磁コイル３及びコア７の形成
により行われるので、工程が単純で簡単であり、また、
各部分を位置精度高く形成できるとともに、別々の工程
でそれぞれの部材を製造するので、トータルの製造時間
を短縮できる。また、電磁コイル３やコア７の設計の自
由度が上がり、強力な電磁石８とすることができる。ま
た、通電のための配線は支持板１１上に設けるため基板
４側に設ける必要がないので、基板４側の各部材の設計
の自由度が上がるとともに、全体を小型化できる。

【００４９】（第二の実施形態）図６は、第二の実施形
態に係る光スイッチ１を斜め上から見た模式図であり、
図７に断面の模式図を示す。本実施形態の光スイッチ１
は、第一の実施形態の光スイッチ１に基板４下側にも永
久磁石２５を形成して、さらにその下方に下側の電磁石
２８を備えているものである。

【００５０】以下、この光スイッチ１の第一の実施形態
と異なる点について詳しく説明する。

【００５１】基板４から上側は第一の実施形態と全く同
じである。基板４の、上側の永久磁石５に相当する下面
の位置には、上側の永久磁石５と同じ素材でほぼ同形状
の下側の永久磁石２５が形成されている。

【００５２】下側の永久磁石２５のさらに下方には、下
側の電磁石２８が配置されている。下側の電磁石２８
は、上側の電磁石８と同素材同形状であって、上側の電
磁石８を上下逆にした構成である。すなわち、支持板２
１の上面に強磁性体のコア２７が設けられて下側の永久
磁石２５と相対しており、このコア２７の周囲に電磁コ
イル２３が設けられている。これらの支持板１１，２１
は、図には示していない場所で外枠９に連結支持されて
いる。なお、図６では支持板１１，２１は示していな
い。

【００５３】次に、図８に示すこのスイッチ１の駆動機
構について説明する。

【００５４】図８（ａ）は、光スイッチ１がＯＮ位置に
ある状態を示しており、図８（ｂ）は、ＯＮ位置からＯ
ＦＦ位置へ駆動するために上側の電磁石３に通電した状
態を示している。この二つの状態は、第一の実施形態と
同じである。

【００５５】図８（ｂ）の状態から上側の永久磁石５が
上側の電磁石８から離れて、永久磁石５と電磁石８との
反発力、板バネ６の復元力及び重力によって下側に駆動
される。基板４がこのように下側に移動している途中
に、電磁コイル３への電流の供給を止める。そして、図
８（ｃ）に示すように、下側の永久磁石２５が下側の電
磁石２８のコア２７に吸着されて基板４は停止する。こ
の位置がＯＦＦ位置となる。

【００５６】次に、ＯＦＦ位置からＯＮ位置へ駆動させ
るために、下側の電磁コイル２３に図８（ｂ）と同じ向
きの電流を流す（図８（ｄ））。すると、下側のコア２
７の上部がＳ極となり、吸着している下側の永久磁石２
５とは、Ｓ極同士が接することになるため、反発力が生
じて吸着が解除され、下側の永久磁石２５が下側のコア
２７から離れる。以降、図８（ｂ）から図８（ｃ）への
駆動と同じような作用により、再度図８（ａ）のＯＮ状
態になる。

【００５７】本実施形態の駆動機構では、第一の実施形
態とは異なり、ＯＮ位置に加えてＯＦＦ位置でもラッチ
機構が備わっている。また、ラッチされているときには
電力が消費されないので、ＯＮ、ＯＦＦいずれの位置に
おいても信頼性が高い。

【００５８】次に、この光スイッチ１の製造方法につい
て説明する。

【００５９】図９は、シリコンマイクロマシーニングと
めっきとによる基板４とその関連部分の製造のプロセス
を順に断面にて示した図である。第一の実施形態と同じ
部分が多いので、異なるところを説明する。

【００６０】図９（ａ），（ｂ）は、第一の実施形態と
同じである。

【００６１】次に、下側の永久磁石２５を形成するため
に、基板４の下側に電極４５となるＣｒ／Ｃｕ薄膜を形
成する（図９（ｃ））。これは、上側のＣｒ／Ｃｕ薄膜
形成と同時或いは順次行う。

【００６２】それから、上記電極４５を用いて電解めっ
きによりＣｏＮｉＭｎＰ合金を析出させて、下側の永久
磁石２５を形成する（図９（ｄ））。このとき、上側の
永久磁石５も同時に形成する。こうして、基板４とその
関連部分が出来上がる。

【００６３】電磁石８，２８は、第一の実施形態と全く
同じ製造方法で上下とも製造できる。

【００６４】また、本実施形態の光スイッチ１を四個用
いた２入力２出力の光スイッチシステムも、第一の実施
形態と同様の構成であり、同様に作動する。

【００６５】これまで説明したように、本実施形態の光
スイッチ１は、第一の実施形態の作用効果に加えて、Ｏ
ＦＦ位置もラッチされていて、振動が外部から加わって
も位置変動が生じず安定して作動する。また、ＯＦＦ位
置において永久磁石２５と電磁石２８との反発力により
ＯＮ位置への駆動が開始されるから、ＯＦＦ位置からＯ
Ｎ位置への駆動がより確実に行える。

【００６６】（その他の実施形態）上述の二つの実施形
態は、本発明の例であって、本発明はこれらの例に限定
されない。たとえば、ミラー２や基板４、板バネ６、支
持板１１等を金属や樹脂等で形成しても構わないし、電
磁コイル３，２３やコア７，２７及び永久磁石５，２５
をめっき以外の方法で作成しても構わない。各構成部材
或いは一部の構成部材を別々に作成して組み立てても構
わない。また、支持板１１，２１は、外枠９以外のもの
に支持されていても良い。ミラー２形状は、三角柱や四
角柱等の多角柱であっても構わないし、基板４上に屹立
した平板状であっても構わない。基板４の形状も四角以
外の多角形や円形等でもよい。板バネ６も外枠９から突
き出して、基板４の回りを約半周から一周する形状など
でもよく、また、外枠９から突き出していても、下方の
基台から立ち上がっていたり等していてもよい。また、
弾性部材は板バネ６に限定されない。電磁コイル３の積
層段数や大きさ、形状等も特に限定されない。電磁コイ
ル３を構成する物質は、コイルとしての機能を果たすも
のであればどのようなものでも構わない。コア７，２７
を構成する物質も、強磁性体であればどのようなもので
も構わない。永久磁石５，２５の構成する物質も、永久
磁石として作用すればどのようなものでも構わないし、
形状も円柱や多角柱等どのような形状でもよい。また、
形成する位置もミラー２の上下の位置でなくてもよく、
基板４上或いは基板４からはみ出した位置でも構わな
い。コア７，２７の形状も円柱形でなくてもよく、多角
柱状等が挙げられる。第二の実施形態において、ミラー
２及び基板４に貫通孔を設けて、永久磁石５，２５をそ
の貫通孔内とその上下に飛び出るようにして、一体とし
て形成しても良い。

【００６７】また、光スイッチ１の製造方法も工程順番
を入れ替えたり、他の工程を挿入しても構わない。ま
た、シリコンエッチングやめっきは、ＲＩＥ、ウェット
エッチング等のエッチング方法や電解めっき、無電解め
っき等のめっき方法のようにどのような方法を用いても
構わない。

【００６８】さらに、駆動方法も、第二の実施形態の図
８に示す方法において、上側の電磁コイル３に電流を流
して上側の永久磁石５が上側のコア７から離れた後は、
電流停止のタイミングは特に限定されず、図８（ｂ）、
（ｃ）において、即ちＯＮ位置からＯＦＦ位置に到達す
る間に上下の電磁コイル３，２３双方に電流を流してお
いても或いは一時的に一方のみ流しておいても構わな
い。また、ＯＦＦ位置からＯＮ位置に駆動するときも電
流に関しては同様である。第一の実施形態の駆動方法に
おいても、電流の供給・停止のタイミングについては特
に限定されない。

【００６９】光スイッチ１のＯＮ位置ＯＦＦ位置も、例
えば、上記実施形態と上下逆でも構わないし、特に限定
されない。光スイッチシステムに用いられる光スイッチ
の数は特に限定されないし、配置についてもどのように
配置をしても構わない。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。

【００７１】光スイッチが信号光路に進入した状態にお
いて、永久磁石と強磁性体のコアとが吸着することによ
ってラッチされるので、振動等により位置変動が生じ
ず、安定していて信頼性が高い。また、ラッチ状態はエ
ネルギーを加えることなく維持されるので、消費電力が
低く低コストで運用でき、異常事態での電源断でも位置
変動が起きず信頼性が高い。また、シリコン板によるエ
ッチングとめっきにより製造されるので、各工程が単純
で簡単である。また、電磁石は別工程で製造するので、
全体の製造時間を短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態に係る光スイッチの斜視模式図
である。

【図２】第一の実施形態に係る光スイッチの断面模式図
である。

【図３】第一の実施形態に係る光スイッチの駆動方法を
示した図であり、（ａ）はＯＮ位置を示す断面図であ
り、（ｂ）はＯＮ位置からＯＦＦ位置への駆動のため電
磁コイルに電流を流し始めた状態を示す断面図であり、
（ｃ）はＯＦＦ位置を示す断面図であり、（ｄ）はＯＦ
Ｆ位置からＯＮ位置への駆動のため電磁コイルに電流を
流し始めた状態を示す断面図である。

【図４】第一の実施形態に係る光スイッチの基板部分の
製造プロセスを示した図であり、（ａ）は三層構造のシ
リコン板の断面図であり、（ｂ）はシリコン板をパター
ニングした断面図であり、（ｃ）は永久磁石形成用電極
を形成した断面図であり、（ｄ）は電解めっきにより永
久磁石を形成した断面図である。

【図５】第一の実施形態に係る光スイッチの電磁石の製
造プロセスを示した図であり、（ａ）はシリコンの支持
板の断面図であり、（ｂ）はコイルベースにコア形成用
電極を形成した断面図であり、（ｃ）はコイルパターン
用絶縁膜を形成した断面図であり、（ｄ）は銅めっきに
より単層の銅コイルを形成した断面図であり、（ｅ）は
（ｃ）、（ｄ）を複数回繰り返して電磁コイルを形成し
た断面図であり、（ｆ）はパーマロイめっきによりコア
を形成した断面図である。

【図６】第二の実施形態に係る光スイッチの斜視模式図
である。

【図７】第二の実施形態に係る光スイッチの断面模式図
である。

【図８】第二の実施形態に係る光スイッチの駆動方法を
示した図であり、（ａ）はＯＮ位置を示す断面図であ
り、（ｂ）はＯＮ位置からＯＦＦ位置への駆動のため上
側の電磁コイルに電流を流し始めた状態を示す断面図で
あり、（ｃ）はＯＦＦ位置を示す断面図であり、（ｄ）
はＯＦＦ位置からＯＮ位置への駆動のため下側の電磁コ
イルに電流を流し始めた状態を示す断面図である。

【図９】第二の実施形態に係る光スイッチの基板部分の
製造プロセスを示した図であり、（ａ）は三層構造のシ
リコン板の断面図であり、（ｂ）はシリコン板をパター
ニングした断面図であり、（ｃ）は永久磁石形成用電極
を形成した断面図であり、（ｄ）は電解めっきにより永
久磁石を形成した断面図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ）は、実施形態１に係る光スイ
ッチを四個用いた光スイッチシステムのそれぞれ異なる
接続状態を示す平面概略図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 光スイッチ ２ ミラー ３，２３ 電磁コイル ４ 基板 ５，２５ 永久磁石 ６ 板バネ（弾性部材） ７，２７ コア ８，２８ 電磁石 １１ 支持板（電磁石支持部材） １２ シリコン板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 学 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB13 AC05 AZ02 AZ08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を反射するミラーが信号光路に対
   し進入及び退避するよう作動する光スイッチであって、 永久磁石と上記ミラーとを備えた基板と、 上記基板の上記信号光路進入方向側に配設され、強磁性
   体のコア及び電磁コイルからなる電磁石と、 上記基板を、上記ミラーとともに上記信号光路に対し進
   入及び退避可能に支持する弾性部材とを有し、 上記永久磁石は、上記電磁コイルへの通電により上記コ
   アに吸着するか又はコアから離れるように構成され、 上記永久磁石が上記コアに吸着されているときには、上
   記ミラーが信号光路内へ進入している一方、永久磁石が
   コアから離れているときには、ミラーが信号光路から退
   避しているように構成されていることを特徴とする光ス
   イッチ。
2. 【請求項２】 信号光を反射するミラーが信号光路に対
   し進入及び退避するよう作動する光スイッチであって、 相対向する一対の、強磁性体のコア及び電磁コイルから
   なる電磁石と、 上記一対の電磁石の間に配設され、永久磁石と上記ミラ
   ーとを備えた基板と、 上記基板を、上記ミラーとともに上記信号光路に対し進
   入及び退避可能に支持する弾性部材とを有し、 上記永久磁石は、一対の上記電磁石のコアのうち一方に
   吸着されているときに、一対の上記電磁コイルのうち少
   なくとも一方への通電により該一方の電磁石のコアから
   他方の電磁石のコアへと移動して該他方の電磁石のコア
   に吸着されるように構成され、 上記永久磁石が上記両電磁石のコアのうち一方に吸着さ
   れているときには、上記ミラーが信号光路内へ進入して
   いる一方、永久磁石が他方に吸着されているときには、
   ミラーが信号光路から退避しているように構成されてい
   ることを特徴とする光スイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光スイッチの製造
   方法であって、 シリコン板をエッチングして上記光スイッチのミラー、
   基板及び弾性部材を一体に形成する工程と、 上記基板に上記永久磁石をめっきにより形成する工程
   と、 上記光スイッチの電磁石を支持するための電磁石支持部
   材上に該電磁石の電磁コイルを少なくともめっきにより
   形成する工程と、 上記電磁石支持部材上に上記コアをめっきにより形成す
   る工程と、を備えたことを特徴とする光スイッチの製造
   方法。