JP2003202509A

JP2003202509A - 磁性材料及び磁歪アクチュエータ並びに磁歪アクチュエータを用いた光スイッチ

Info

Publication number: JP2003202509A
Application number: JP2002291948A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Takeuchi; 輝明竹内; Toshishige Shibazaki; 利成柴崎; Norio Ota; 憲雄太田; Koichiro Wakabayashi; 康一郎若林
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で簡易な構造の光スイッチに加え、磁歪
感度の高い磁歪材料、磁歪アクチュエータ及びその磁歪
アクチュエータを用いた光スイッチを提供する。【解決手段】光スイッチ１００は素片１０と磁界印加
部２００を備える。素片１０は、可撓性を有する基体１
上に磁歪薄膜３及び反射膜４を備え、素片１０で入射部
３１からの光を反射させる。磁歪薄膜３が磁化方向に伸
びたり縮んだりすることにより、素片１０の撓み量が変
化する。磁界印加部２００で素片１０に異なる方向の磁
界を印加して素片１０の撓み量を変化させる。これによ
り素片１０で反射する光の方向が変化するため、光入射
部３１からの光を、出射部３２の光ファイバ１４または
１５に光路を切り替えることができる。また、サマリウ
ム−鉄等の非晶質合金にエルビウムまたはツリウムを添
加した磁歪薄膜を用いて、磁歪アクチュエータ及び光ス
イッチを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪感度の高い磁
歪材料を用いて作製した磁歪アクチュエータ及び磁歪ア
クチュエータを用いて光の伝送経路を切り替える光スイ
ッチに関し、特に、光の反射方向を変化させることによ
って光の伝送経路を切り替える光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムにおいては、光通信回線
を切り替えるために光スイッチが必要である。光スイッ
チの方式の一つとして、例えば、光路上に反射ミラーを
配置し、その角度を変化させることにより光の反射方向
を変える方式の光スイッチが知られている。かかる光ス
イッチにおいて、反射ミラーの角度を変化させる方法と
しては、例えば、静電方式、圧電方式、磁気力方式など
が知られており、磁気力方式を用いた光スイッチは、電
力を連続的に供給し続けなくても反射ミラーの角度を一
定に保持できるという点で優れている。

【０００３】従来の磁気力方式の光スイッチとして、磁
石と電磁石との吸引力を利用した光スイッチが知られて
いる（例えば、特許文献１参照）。この光スイッチは、
磁性体が取り付けられているミラーが３次元的に運動可
能な支持体を介して基板に取り付けられるとともに、ミ
ラー近傍に電磁石を設けて構成されている。かかる光ス
イッチでは、電磁石を動作させて電磁石から磁界を発生
させ、ミラーに取り付けられている磁性体を磁気的な相
互作用により電磁石に引き付け、ミラーに入射したレー
ザを所定の方向にスイッチングさせている。

【０００４】別の光スイッチとして、テルビウム−鉄
（ＴｂＦｅ_２）磁性薄膜及びサマリウム−鉄磁性薄膜を
片持ち梁タイプのアクチュエータに採用した例もある
（例えば、非特許文献１を参照。）。ＴｂＦｅ_２等の結
晶質の磁性材料では、結晶磁気異方性の影響により、所
定量の印加磁界が動作に必要となる。これに対し、（Ｔ
ｂＤｙ）Ｆｅ_２のように、結晶磁気異方性に関して互い
に打ち消す方向に働く元素を混入した磁性材料を用いて
結晶磁気異方性を低減させることにより、動作時に必要
な印加磁界を低減する磁歪材料について開示している文
献もある（例えば、非特許文献２を参照。）。

【０００５】また、磁性材料の非晶質化及び高感度化を
促進する目的で、非晶質のテルビウム−鉄合金または非
晶質のサマリウム−鉄合金にホウ素を添加した磁歪膜、
また、その磁歪材料を磁性薄膜（磁歪膜）として形成し
た片持ち梁タイプのアクチュエータ及びその磁歪アクチ
ュエータを用いた光スイッチを開示した文献もある（例
えば、特許文献２、非特許文献３及び非特許文献４を参
照）。

【０００６】

【特許文献１】特開２０００−１６２５２０号公報（第
１−５頁）

【特許文献２】韓国特許第１０−０２８４４６５号明細
書（第１−６頁）

【非特許文献１】Y.Hayashiらによる著，「ディペンデ
ンス・オブ・マグネトストリクション・オブ・スパッタ
ード・Tb-Fe ・フィルムズ・オン・プリペアレーション
・コンディションズ(Dependence of Magnetostriction
of Sputtered Tb-Fe Films on Preparation Condition
s)」IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.29, No.6
（１９９３年１１月）

【非特許文献２】本間基文，日口明編著．「磁性
材料読本」．初版．日本．株式会社工業調査会．
１９９８年３月１日．第３３５頁

【非特許文献３】S.Moon, S.H.Limらによる著，「オプ
ティカル・スイッチ・ドリブン・バイ・ジャイアント・
マグネトストリクティブ・シン・フィルムズ(Optical S
witch Driven by Giant Magnetostrictive Thin Film
s)」 Part of the Symposium on Design, Test, and Mi
crofabrication of MEMS and MOEMS（パリ，フランス）
（１９９９年３−４月）（第８５４−８６２頁）

【非特許文献４】S.H.Limらによる著，「マグネトスト
リクション・オブ・Sm-Fe・アンド・Sm-Fe-B・シン・フ
ィルムズ・ファブリケイティッド・バイ・RF・マグネト
ロン・スパッタリング (Magnetostriction of Sm-Fe an
d Sm-Fe-B thin filmsfabricated by RF magnetron spu
ttering)」Journal of Magnetism andMagnetic Materia
ls 189（１９９８年）（第１−７頁）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の磁気力方式の光
スイッチにおいては、ミラーに磁性体を取り付けるとと
もに、変形可能な支持体を介してミラーを基板に取り付
ける必要があるために、部品点数が多くなるとともに構
造が複雑になり、製造工程もまた複雑化するという問題
があった。

【０００８】また、磁歪を利用した片持ち梁タイプのア
クチュエータを駆動させる場合、所定の撓み量を得るた
めには、ある程度大きな磁界を印加する必要がある。こ
のため、磁歪アクチュエータの消費電力は増加する。ま
た、大きな印加磁界を発生させるために磁界印加手段が
大きくなり、それに伴い磁歪アクチュエータ自体も大型
化する必要があった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであり、第１の目的は、磁歪材料を
用いることにより、小型で簡易な構造を有し、容易に製
造できる新規な光スイッチを提供することにある。ま
た、第２の目的は、磁歪感度の高い磁歪材料及びその磁
歪材料を用いて作製した磁歪アクチュエータ、並びに、
その磁歪アクチュエータを利用した光スイッチを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、光の伝送経路を切り替えるための光スイッチにお
いて、光入射部と；光出射部と；基体、並びに基体上に
形成された磁歪薄膜及び反射膜を含む素片と；上記素片
に磁界を印加するための磁界印加手段と；を備え、上記
磁界印加手段の磁界印加による上記素片の撓みの違いを
利用して光入射部からの光を光出射部に切り替えること
を特徴とする光スイッチが提供される。

【００１１】本発明の第１の態様の光スイッチは、基体
上に磁歪材料からなる磁歪薄膜が形成された素片を備え
ており、かかる素片は、光路を切り替えるための素子と
して機能する。素片は、例えば、薄い平板状の基体上に
磁歪薄膜と反射膜とが形成されて構成されており、素片
の一端は支持部によって支持され、他方の端部が所定の
角度で撓んでいる。光スイッチの光入射部から入射した
光は、素片の反射膜により反射して、反射光は光出射部
に導かれる。ここで、素片を構成する磁歪材料は、所定
の方向に磁化したときに、その方向に伸びるかあるいは
縮む性質を有している。磁化した方向に伸びるか縮むか
は磁歪材料の種類により異なる。磁化した方向に伸びる
性質を有する磁歪材料を用いて素片を構成した場合、素
片に対して磁界印加手段により、例えば、素片長手方向
（素片の縦方向とする）に磁界を印加すると、磁歪薄膜
は素片縦方向に伸びるため、基体と磁歪薄膜との間にず
れ応力が発生し、素片は、磁歪薄膜の形成されている側
が外側になるように反り返る。すなわち、素片が撓む。
一方、素片に対して、素片長手方向に垂直な方向、例え
ば、素片の面内において長手方向に垂直な方向（素片の
横方向とする）に磁界を印加すると、磁歪薄膜は、素片
縦方向への伸びが無くなって元の状態に戻る。このよう
に素片の撓みが、素片に印加される磁界の方向に応じて
発生するため、光入射部から素片表面に入射した光は、
それぞれ違う角度で反射される。したがって、素片の撓
みの有無に応じてそれぞれ違う角度で反射した反射光が
受光されるように、二つの光出射部を光スイッチ内で位
置付けることにより、光の伝達経路を切り替える光スイ
ッチングが可能となる。

【００１２】磁性材料の磁歪定数（元の長さに対する伸
びまたは縮みの変化量）は１０^−５〜１０^−３程度で極
めて微小であるが、基体と磁歪薄膜の厚みや材料を適当
に調整することにより、素片の撓み量を大きくして、撓
みがある場合の反射光の光路を撓みがない場合の反射光
の光路と明確に区別することができる。

【００１３】本発明において、素片を構成する基体は、
可撓性を有するとともに所定の曲げ弾性を有する材料か
ら形成し得る。基体を形成する材料としては、例えば、
シリコン、酸化シリコン、ガラス、銅ニッケル合金など
を用いることができる。

【００１４】本発明において、磁歪材料は、希土類元素
と鉄族元素の合金から構成することが好ましい。かかる
磁歪材料は大きな磁歪を有するため最適である。希土類
元素としては、テルビウム（Ｔｂ）、サマリウム（Ｓ
ｍ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）からなる群から選ばれた
少なくとも１種を用いることができ、鉄族元素として
は、鉄、コバルト、ニッケルからなる群から選ばれた少
なくとも１種を用いることができる。

【００１５】素片を構成する反射膜は、基体の少なくと
も一方の表面に形成され得、磁歪薄膜上に形成されてい
ても、基体に対して磁歪薄膜が形成されている側とは反
対側に形成されても良い。反射膜は、基体の表面の全面
に形成されていても、光が入出射する領域にのみ部分的
に形成されていても良い。

【００１６】本発明において、素片を構成する基体の両
側に第１磁歪薄膜と第２磁歪薄膜を有することも可能で
ある。第１磁歪薄膜及び第２磁歪薄膜は、互いに磁歪定
数の符号が異なる磁性材料で形成されているのが好まし
い。磁歪定数が正の材料として、テルビウム−鉄合金
（ＴｂＦｅ_２（非晶質のものを含む），ＴｂＦｅ_３）、
ホロミウム−鉄合金（ＨｏＦｅ_２，ＨｏＦｅ_３）、テル
ビウム−ニッケル合金、テルビウム−コバルト合金、テ
ルビウム−鉄系合金（例えば、ＴｂＣｏ_０．４Ｆｅ
_１．６，ＴｂＮｉ_０．４Ｆｅ_１．６，Ｔｂ（ＣｏＦｅ）
_２，Ｔｂ（ＮｉＦｅ） _２）、ジスプロシウム−鉄合金
（ＤｙＦｅ_２（非晶質のものを含む），ＤｙＦｅ _３）、
ガドリニウム−鉄合金、テルビウム−ジスプロシウム−
鉄合金を挙げることができる。一方、磁歪定数が負の材
料として、サマリウム−鉄合金（ＳｍＦｅ _２，ＳｍＦｅ
_３）、エルビウム−鉄合金（ＥｒＦｅ_２）、ツリウム−
鉄合金（ＴｍＦｅ_２）、サマリウム−鉄−コバルト合
金、サマリウム−エルビウム−鉄合金を挙げることがで
きる。第１磁歪薄膜にサマリウムと鉄、コバルト、ニッ
ケルの内の少なくとも１種類の元素との合金を用い、第
２磁歪薄膜にテルビウムと鉄、コバルト、ニッケルの内
の少なくとも１種類の元素との合金を用いることが好ま
しい。

【００１７】本発明の光スイッチにおいて、磁界印加手
段は、素片に対して、２方向に磁界を印加できるように
構成し得、例えば素片の長手方向（縦方向）と長手方向
に垂直な方向（横方向）、或いは、素片の長手方向と素
片の厚み方向に磁界を印加できるように構成し得る。磁
界印加手段は、例えば、永久磁石やコイルを用いて構成
することができる。磁界印加手段としてコイルを用いる
場合は、発生させる磁界強度を大きくする目的で、鉄や
パーマロイなどの軟磁性体などから形成される磁心を備
えることが好ましい。

【００１８】本発明の光スイッチは、支持部によって一
端が支持された素片の他端を支持するストッパを備え得
る。かかるストッパは、磁界印加手段の印加により生じ
る素片の撓み或いは反りを制限することができる。

【００１９】本発明の光スイッチにおいて、光入射部及
び光出射部は、例えば、光ファイバを用いて形成するこ
とができ、光ファイバの光出射側または光出射側にはレ
ンズなどの光学素子を備えることができる。

【００２０】本発明の第２の態様に従えば、光の伝送経
路を切り替えるための光スイッチにおいて、光入射部及
び光出射部と；基体及び基体上に形成された磁歪薄膜を
有する素片と；上記素片に設けられ、磁歪材料の撓みに
拘わらず平坦な面を有する反射部材と；上記磁歪材料に
磁界を印加する磁界印加手段と；を備えることを特徴と
する光スイッチが提供される。

【００２１】本発明の第２の態様の光スイッチは、磁歪
素片上における光の入出射する領域の表面が平坦に保た
れた反射面を有することを特徴とする。磁歪薄膜が形成
されている光反射部では、図１２に示すように、磁界が
印加されることにより素片が撓み、それに伴って反射面
も撓む。反射面が撓むことで反射面自体が凸面鏡として
機能し、例えば、入射光が光束の小さい平行光であって
も反射光の光束は拡がり、その断面形状が楕円となる。
このような反射光に対して光出射部における十分な集光
を行うためには、光出射部に併設されている集光レンズ
を大きく且つ特殊な形状のものとする必要性が生ずる。
これに対し、磁歪薄膜が除去された光反射部において
は、磁界印加時における磁歪薄膜の撓みの影響を受け
ず、常にその領域における反射面は平坦に保たれること
となる。したがって図１３に示すように、平坦な反射面
で反射された光は、光束が拡がることなく光出射部に導
かれ、反射光の断面形状も保たれる。したがって反射光
の集光レンズの大きさを小さくすることができ、且つ特
殊な形状の集光レンズは必要としない。これにより光の
スイッチングに必要な撓み変位を十分得ることができ、
隣り合うレンズとの間での光の分離が十分確保され、光
伝送される信号のクロストークの問題も生じない。

【００２２】上記のような反射面を設けるためには、例
えば、磁歪素片上の光反射部においては基体上に磁歪薄
膜を設けないようにし、当該光反射部における基体上に
直接反射面を形成し得る。あるいは、磁歪素片上の光反
射部に平面鏡を直接あるいは支持体を介して設けても良
い。平面鏡を磁歪薄膜上に直接設置する場合には、磁歪
薄膜の伸縮及び素片全体の撓みにより鏡面が歪まない硬
質の材料から形成された平面鏡を用いるのが望ましい。

【００２３】本発明の第３の態様に従えば、光の伝送経
路を切り替えるための光スイッチにおいて、光入射部及
び光出射部と；反射性を有する基体及び基体上に形成さ
れた磁歪薄膜を含む素片と；上記磁歪薄膜に磁界を印加
する磁界印加手段と；を備えることを特徴とする光スイ
ッチが提供される。

【００２４】本発明の第３の態様の光スイッチは、光入
射部からの光を該基体表面にて反射し、光出射部に導く
ことができる。反射性を有する基体は、光の反射手段と
して機能するとともに磁歪薄膜の支持体として機能する
ために、光スイッチを構成する部品点数を減らし、簡単
な構造をもたらす。反射面を有する基体材料として、例
えばアルミニウムのような金属材料を用いることができ
る。

【００２５】本発明の第４の態様に従えば、光の伝送経
路を切り替えるための光スイッチにおいて、反射面を有
する磁歪材料と；光入射部及び光出射部と；上記磁歪材
料に磁界を印加する磁界印加手段と；を備えることを特
徴とする光スイッチが提供される。

【００２６】本発明の第４の態様の光スイッチは、光入
射部からの光を磁歪材料の反射面で反射させて光出射部
に導くことができる。磁歪材料として、例えば棒状の磁
歪材料を用い、棒状磁歪材料に磁界印加手段により磁界
を印加すると棒状磁歪材料は長さ方向に伸縮する。棒状
磁歪材料の先端部に、例えば、反射面を形成すれば、磁
界印加による棒状磁歪材料の伸縮に応じて反射面が変位
するので、反射面で反射した光の方向を切り替えること
ができる。したがって光スイッチングを実現することが
できる。反射面を有する磁歪材料としては、反射面をそ
の一部に有するものであれば、平板状、柱状など任意の
形状及び寸法の磁歪材料を用いることができる。

【００２７】本発明の第５の態様に従えば、基体と、基
体上に形成された磁歪膜とを含み、該磁歪膜が、サマリ
ウムと；エルビウム及びツリウムのうち少なくとも１種
の元素と；鉄，コバルト及びニッケルのうち少なくとも
１種の元素と；を含む磁歪材料が提供される。本発明に
おいては、上記サマリウムをＳｍで表わし、上記エルビ
ウム及びツリウムの少なくとも１種をＡで表わし、上記
鉄，コバルト及びニッケルの少なくとも１種をＢとした
場合、上記磁歪材料が、Ａ_ＸＢ_ＹＳｍ_{（１００−Ｘ}
_―Ｙ）で示される化合物であり、式中Ｘが０〜２０であ
り、Ｙが５５〜８５であることを満たすことが望まし
い。

【００２８】本発明の磁歪材料では、磁歪材料として一
般に知られているサマリウム−鉄等の合金に、希土類元
素であるエルビウムまたはツリウムを添加した。鉄、コ
バルト、ニッケルのうち少なくとも１種類の元素とサマ
リウムとを含有した磁歪膜では、膜全体として見た場合
には磁化容易軸は膜面内のいずれかの方向に存在し、垂
直磁気異方性を殆ど有していないが、応力等の影響によ
り局所的に垂直磁気異方性を有する領域が存在する場合
もある。このような場合、磁壁が垂直磁気異方性を有す
る領域でピン止めされたように、磁壁の移動が妨げられ
る。これにより、磁歪膜の保磁力をさらに低下させるこ
とが困難となる。この結果、磁歪による伸縮を生じさせ
るために必要な印加磁界の更なる低減が困難となる。一
方、エルビウムまたはツリウムを添加することにより、
磁歪膜に強い面内磁気異方性が生じる。特に、サマリウ
ム−鉄等の非晶質合金にこれらの希土類元素を添加した
磁性材料を用いて磁歪膜を形成した場合、磁歪膜の面内
磁気異方性がさらに強化され、局所的な垂直磁気異方性
を有する領域が消失すると考えられている。このため、
磁歪膜の保磁力が低下し、磁歪変位に必要な磁界を低減
することが可能となる。なお、磁歪膜に用いる磁歪材料
を非晶質化することにより、磁歪材料における結晶磁気
異方性が消失するため、動作磁界を低く抑えることがで
きる。特に、テルビウム−鉄の非晶質合金に比べて、サ
マリウム−鉄の非晶質合金は垂直磁気異方性成分を殆ど
有していないので、この場合、磁歪膜としてサマリウム
−鉄非晶質合金を用いるのが望ましい。

【００２９】本発明の第６の態様に従えば、ギャップを
有するコア及び該コアに周回して設けられたコイルとを
有する磁界印加装置と；基体及び該基体上に、サマリウ
ムと、エルビウム及びツリウムのうち少なくとも１種の
元素と、鉄、コバルト及びニッケルのうち少なくとも１
種の元素とを含む磁歪膜を有する素片であって、上記ギ
ャップに配置された素片と；を備え、上記素片に上記ギ
ャップを通る磁界を印加して上記素片の撓み量を変化さ
せることを特徴とする磁歪アクチュエータが提供され
る。本発明の磁歪アクチュエータでは、上記サマリウム
をＳｍで表わし、上記エルビウム及びツリウムの少なく
とも１種をＡで表わし、上記鉄，コバルト及びニッケル
の少なくとも１種をＢとした場合、上記磁歪膜を形成す
る磁歪材料が、Ａ_ＸＢ_ＹＳｍ_{（１００−Ｘ―Ｙ）}で示さ
れる化合物であり、式中Ｘが０〜２０であり、Ｙが５５
〜８５であることを満たすことが望ましい。

【００３０】本発明の磁歪アクチュエータでは、ギャッ
プを有するコア及びそのコアに周回して設けられたコイ
ルとを有する磁界印加装置のギャップ部分に磁歪素片を
配置する。磁歪素片は、基体上に、サマリウムと、鉄、
コバルト及びニッケルのうち少なくとも１種の元素と、
エルビウム及びツリウムのうち少なくとも１種の元素と
を含む磁性材料からなる磁歪膜を形成した素片である。
上記磁界印加装置を用いて、上記ギャップ部分に配置し
た磁歪素片に対し磁界を印加することにより、上記磁歪
素片上の磁歪膜が縮み基体との間にずれ応力が生じる。
これにより、磁歪素片は撓む。本発明の磁歪アクチュエ
ータは、この撓みの変位量をアクチュエータの動作源と
して用いる。

【００３１】本発明の第７の態様に従えば、光伝送経路
を切り替えるための光スイッチにおいて、光入射部と；
複数の光出射部と；ギャップを有するコア及び該コアに
周回して設けられたコイルとを有する磁界印加装置と；
基体及び該基体上に、サマリウムと、エルビウム及びツ
リウムのうち少なくとも１種の元素と、鉄、コバルト及
びニッケルのうち少なくとも１種の元素とを含む磁歪膜
を有する素片であって、上記ギャップに配置された素片
と；を備え、上記基体又は磁歪膜上に設けられ、光入射
部からの光をいずれかの光出射部に向けて反射させるミ
ラーと；を備え、上記素片に上記ギャップを通る磁界を
印加して上記素片の撓み量を変化させることによって、
上記ミラーを変位させて光入射部からの光をいずれかの
光出射部に切り替えることを特徴とする光スイッチが提
供される。本発明の光スイッチでは、上記サマリウムを
Ｓｍで表わし、上記エルビウム及びツリウムの少なくと
も１種をＡで表わし、上記鉄，コバルト及びニッケルの
少なくとも１種をＢとした場合、上記磁歪膜を形成する
磁歪材料が、Ａ_ＸＢ_ＹＳｍ_{（１００−Ｘ―Ｙ）}で示され
る化合物であり、式中Ｘが０〜２０であり、Ｙが５５〜
８５であることを満たすことが望ましい。

【００３２】本発明の光スイッチは、磁歪素片上に設け
られたミラーを用いて、光入射部から照射された光の経
路を変更することにより、光のスイッチングを行う。磁
歪素片に磁界を印加しないときには磁歪素片は撓まな
い。一方、磁界印加装置によって磁歪素片に磁界を印加
したときに磁歪素片は撓む。特に、磁歪素片を構成して
いる磁歪膜として、サマリウムと、鉄、コバルト及びニ
ッケルのうち少なくとも１種の元素と、エルビウム及び
ツリウムのうち少なくとも１種の元素とを含む磁性材料
を用いているので、所定の撓み変位量を低印加磁界で効
果的に得ることができる。これにより、磁歪素片上に設
けられたミラーは、磁界印加の有無によりその位置が変
化する。このミラーの位置変化に応じたミラーからの反
射光路またはミラーの有無による光路の変化を利用し
て、光入射部から入射した光の光路を特定の光出射部か
ら別の光出射部に切り替えることができる。例えば、磁
界を印加せずに磁歪素片を撓ませない状態では、光入射
部から照射された光はその光路をミラーにより遮られる
ことなく、所定の光出射部に導かれる。一方、磁界を印
加し磁歪素片を撓ませた状態では、光入射部から照射さ
れた光はその光路をミラーで遮られ、ミラー表面で反射
した光が上記の所定の光出射部とは異なる光出射部に導
かれる。このように光の経路を切り替えることにより、
光のスイッチングを行うことができる。あるいは、ミラ
ーの位置変化により反射光の向き（反射角）を変更して
光出射部を切り替えてもよい。

【００３３】本発明では、上記光入射部及び上記光出射
部が磁界印加装置上に設けられていることが好ましい。
また、上記光入射部と上記いずれかの上記光出射部との
間にレンズを有していることが好ましい。レンズを用い
ることにより、光入射部から出射された光の光路を変更
することができ、光入射部及び光出射部の配置の自由度
が上がる。

【００３４】本発明においては、上記光入射部が、第１
光入射部及び第２光入射部で構成され、上記光出射部
が、第１出射部及び第２光出射部で構成されており、上
記ミラーが変位することによって、第１光入射部から照
射した光が第１光出射部から第２光出射部に切り替えら
れるとともに、第２光入射部から照射した光が第２光出
射部から第１光出射部に切り替えられることが好まし
い。これにより、複数の光入出力を伴う光の切り替えを
同時に行うことができる。また、第１光入射部と第２光
入射部、及び、第１出射部と第２光出射部が、それぞれ
上記ギャップを挟んで互いに対向するように配置されて
いることが好ましい。

【００３５】本発明では、上記ミラーが平板状に形成さ
れていることが好ましい。また、上記ミラーの両側表面
が鏡面であることが好ましい。これにより、複数の光入
射部の設置を容易にする。さらに、上記ミラーが、上記
素片の撓みにより変位する側の端部近傍に設けられてい
ることが好ましい。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う光スイッチに
ついて具体的に説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。

【００３７】

【第１実施例】図１に本発明に従う光スイッチの概略平
面図を示す。また、図２に、図１に示した光スイッチの
Ａ−Ａ方向の断面図を示す。図１及び２に示すように、
光スイッチ１００は、素片１０と、該素片１０の一端を
支持する支持部１９と、素片１０の他端を支持して動作
を制限するストッパ１１及び１２と、素片１０に磁界を
印加するための磁界印加部２００と、外部からの光信号
が入力される光入射部３１と、外部に光信号を出力する
光出射部３２とを容器中に支持されて備える。光入射部
３１は、光ファイバ１３と、光ファイバ１３の光出射側
に設けられたレンズ１８から構成される。光出射部３２
は、光ファイバ１４とその光入射側に設けられたレンズ
１７、及び、光ファイバ１５とその光入射側に設けられ
たレンズ１６から構成される。

【００３８】図３に素片１０の概略断面図を示した。図
３に示すように、素片１０は、基板１上に、下地膜２、
磁歪薄膜３及び反射膜４を備えた構造を有する。基板１
は、磁歪薄膜３の磁化方向による撓みを大きくする必要
性があることから、十分に薄いことが望まれる。このた
め、シリコン基板の表面を熱酸化して所望の厚さの酸化
層を形成し、裏面から水酸化カリウム溶液でエッチング
して薄い基板を形成した。こうして縦１．０ｃｍ、横
０．５ｃｍ、厚さ２μｍの平板状のＳｉＯ_２基板を作製
した。ここでは基板１としてＳｉＯ_２を用いたが、弾性
を有する金属箔を用いることもできる。

【００３９】つぎに、かかる基板１上に、スパッタ法を
用いて、下地膜２、磁歪薄膜３、反射膜４を順に形成し
た。まず、基板１上に、下地膜２としてチタンを膜厚１
０ｎｍにて成膜した。次いで、下地膜２上に、磁歪薄膜
３としてテルビウム−鉄非晶質合金を膜厚２μｍにて成
膜した。ここでは、磁歪材料としてテルビウム−鉄非晶
質合金を用いたが、結晶質のテルビウム−鉄合金、テル
ビウム−ジスプロシウム−鉄合金、非晶質のテルビウム
−鉄−コバルト合金、サマリウム−鉄合金などを用いる
こともできる。つぎに、磁歪薄膜３上に反射膜４として
アルミニウムを膜厚５０ｎｍにて成膜した。ここでは、
反射膜４を形成する材料としてアルミニウムを用いた
が、金、白金などの金属材料を用いることができ、反射
膜４として誘電体多層膜を用いることもできる。

【００４０】図２に示すように、磁界印加部２００は、
Ｘコイル２２及び２３、Ｙコイル２４及び２５、並びに
磁心２１から構成される。磁心２１は、素片１０の四辺
を取り囲むような四角形（額縁状）の金属製の枠であ
り、Ｍｎ−Ｚｎフェライトで形成されている。ここで
は、磁心２１を形成する材料として酸化物材料を用いた
が、鉄やパーマロイ、鉄コバルト合金などの軟磁性材料
を用いることができる。磁心２１の横片２１ｃ及び２１
ｄは、それぞれ、Ｘコイル２２及び２３の磁心として機
能し、磁心２１の縦片２１ａ及び２１ｂが、それぞれ、
Ｙコイル２４及び２５の磁心として機能する。磁心２１
の横片２１ｃ及び２１ｄの対向する部分、例えば横片２
１ｃのＸ方向端部と横片２１ｄのＸ方向端部が、同じ極
性になるように、Ｘコイル２２及び２３にそれぞれ電流
が供給される。これにより、Ｘコイル２２及び２３によ
って挟まれた素片１０には、図２中、Ｘ方向の磁界Ｈｘ
が印加される。また、磁心２１の縦片２１ａ及び２１ｂ
の対向する部分、例えば縦片２１ａのＹ方向端部と縦片
２１ｂのＹ方向端部が、同じ極性になるように、Ｙコイ
ル２４及び２５にそれぞれ電流を流すことにより、Ｙコ
イル２４及び２５によって挟まれた素片１０に、図２
中、Ｙ方向の磁界Ｈｙを印加することができる。

【００４１】つぎに、光スイッチ１００の動作について
説明する。まず、磁界印加部２００のＸコイル２２及び
２３に電流を流して素片１０に長手方向の磁界Ｈｘを印
加する。磁界Ｈｘの磁界強度は、例えば、１００〔Ｏ
ｅ〕〜５００〔Ｏｅ〕程度にすることができる。これに
より、素片１０の磁歪薄膜３は長手方向（Ｘ方向）に伸
張するため、素片１０は図１の波線で示した位置から実
線で示した位置に、即ち、下方に撓む。このとき、素片
１０の他端はストッパ１２と接触して支持され、素片１
０の撓みが制限される。このとき、光入射部３１の光フ
ァイバ１３から出射された光はレンズ１８を通って素片
１０に入射し、素片１０の反射膜４で所定の角度で反射
された後、光出射部３２のレンズ１６を通って光ファイ
バ１５に入射される。ここで、Ｘコイル２２及び２３へ
の電流の供給を停止して磁界印加部２００から発生させ
る磁界Ｈｘを零にしても、素片１０の磁歪薄膜３の保磁
力により磁歪薄膜３は磁化したままであるため、素片１
０はそのまま撓み続ける。それゆえ、光ファイバ１３か
ら出射した光は、後述する磁界Ｈｙを印加して光スイッ
チを切り替えない限り、光ファイバ１５に入射される。

【００４２】次いで、磁界印加部２００のＸコイル２２
及び２３への電流の供給を停止した状態で、Ｙコイル２
４及び２５にそれぞれ電流を流して、素片１０に磁界Ｈ
ｙを印加する。かかる磁界Ｈｙの印加により、素片１０
の磁歪薄膜３においては長手方向（Ｈｘの方向）の伸張
が無くなるため、図１において、素片１０の撓み量は減
少し、素片１０は図１の破線で示した位置に戻る。この
とき素片１０の他端がストッパ１１と接触して支持され
る。この状態で、光入射部３１の光ファイバ１３から出
射された光はレンズ１８を通って素片１０に入射し、素
片１０の反射膜４で所定の角度で反射された後、破線で
示した光路を経て光出射部３２のレンズ１７を通って光
ファイバ１４に入射される。ここで、Ｙコイル２４及び
２５に供給する電流を停止して磁界印加部２００から発
生させる磁界Ｈｙを零としても、素片１０の磁歪薄膜３
の保磁力により磁歪薄膜３は磁化したままであるので素
片１０の撓み量は一定に保持される（この場合、撓みは
殆どない）。このため、光入射部３１の光ファイバ１３
から出射した光は、素片１０により光出射部３２の光フ
ァイバ１４の方に反射される。

【００４３】このように、光スイッチ１００は、磁界印
加部２００のＸコイル２２及び２３とＹコイル２４及び
２５に供給する電流を切り替えることにより、素片１０
の撓み量を変化させて、光入射部３１の光ファイバ１３
からの光を、光出射部３２の光ファイバ１４または光フ
ァイバ１５の存在する方向に反射させることが可能であ
るため、光伝送経路のスイッチングが実現できる。ま
た、光スイッチ１００のＸコイル２２、２３及びＹコイ
ル２４、２５に流す電流は、素片１０の状態を切り替え
るとき、すなわち光伝送経路を切り替えるときのみでよ
く、素片１０の状態を保持するためにＸコイル２２、２
３またはＹコイル２４、２５に電流を流し続ける必要は
ない。

【００４４】

【第２実施例】本発明の第２実施例として、上記磁歪素
片１０に代えて、図４に示した断面構造を有する磁歪素
片を用いた。素片４０には、基板４４の両側に下地膜４
３、４５が形成され、その外側に第１磁歪薄膜４２及び
第２磁歪薄膜４６がそれぞれ形成されている。第２磁歪
薄膜４６の上面、即ち光の入出射側には反射膜４７が、
第1磁歪薄膜４２上には保護膜４１がそれぞれ形成され
ている。基板４４には２μｍ厚のＳｉＯ_２を、下地膜４
３及び４５には各々１０ｎｍ厚のチタンを用いた。第１
磁歪薄膜４２には負の磁歪定数を有する材料として、厚
さ１μｍのサマリウム−鉄非晶質合金を使用した。第２
磁歪薄膜４６には正の磁歪定数である材料として、厚さ
１μｍのテルビウム−鉄非晶質合金を使用した。保護膜
４１及び反射膜４７として本実施例では各々５０ｎｍ厚
のアルミニウムを用いた。保護膜としては他の金属、シ
リコン、ＳｉＮ等の化合物を、反射膜としては金、白金
等の金属、及び誘電体多層膜を用いることができる。

【００４５】素片４０においては、図５に示すように素
片４０の長手方向の磁界に対して、負の磁歪定数を持つ
第１磁歪薄膜４２は収縮し、正の磁歪定数を持つ第２磁
歪薄膜４６は磁界印加方向に伸張する性質を持ってい
る。それゆえ、Ｘ方向に磁界を印加することにより、図
６に示すように素片４０は下方に大きく撓むことにな
る。この２種類の磁歪薄膜の伸縮によって本実施例にお
ける素片４０は、第１実施例における単独の磁歪薄膜を
有する素片１０に比較してより大きい応力を得、素片の
撓み量を増大させることができる。この結果、光のスイ
ッチングに必要な撓み変位を十分確保することが可能と
なる。このことは、第１実施例に比較して、一定の撓み
量を得るために必要な磁界を低減することができること
を意味する。

【００４６】

【第３実施例】実施例３−１本発明の光スイッチの別の実施例を、図７〜９を用いて
説明する。第１実施例における素片１０の代わりに、図
９に示した素片５０を用いた以外は、第１実施例と同様
にして光スイッチ５００を構成した。図９に示すよう
に、素片５０は第１実施例における素片１０同様、基板
５１上に下地膜５２、磁歪薄膜５３及び反射膜５４を備
えた構造を有する。但し、素片５０の自由端近傍に位置
する光反射部５０１には磁歪薄膜５３が形成されておら
ず、反射膜５４が下地膜５２に直接形成されている。光
スイッチ５００は、図７に示すように、光入射部３１の
光ファイバ１３からレンズ１８を介して入射した光が、
素片５０上の光反射部５０１にて反射され、磁界印加の
有無による素片５０の撓みの変化を用いて、光出射部３
２における光ファイバ１４もしくは１５に光を出射する
ことにより、光のスイッチングを行っている。ここで、
素片５０の光反射部５０１には磁歪薄膜５３が形成され
ていないので、磁界印加時でも光反射部５０１は撓むこ
となく平坦性を維持している。それゆえ、反射光の光束
は拡がること無く、その断面形状も入射と同じ形状を維
持している。図９に示した構造を有する素片５０は、例
えば、以下のようなプロセスで形成することができる。
基板５１上にドライプロセスなどで下地膜５２を形成し
た後、フォトリソグラフィーにより光反射部５０１にの
みフォトレジストのマスクパターンを形成する。つぎに
磁歪薄膜５３としてのテルビウム−鉄をドライプロセス
で形成する。この状態で、エッチング液でフォトレジス
トとその上の磁歪薄膜５３を同時に除去する。最後に、
アルミニウム反射膜５４をドライプロセスで形成するこ
とができる。ドライプロセスとして、スパッタリング、
蒸着法などを用い得る。この実施例では、基体５１（Ｓ
ｉＯ_２）、下地膜５２（チタン）、磁歪薄膜５３（テル
ビウム−鉄）及び反射膜５４（アルミニウム）の各層の
厚みを、それぞれ２μｍ、１０ｎｍ、２μｍ及び５０μ
ｍとした。

【００４７】実施例３−２実施例３−１の別の実施例について、図１０を用いて説
明する。本実施例は、上記実施例３−１における素片５
０の代わりに図１０に示した素片構造を用いた。図１０
に示すように、素片５５は上記実施例３−１における素
片５０とは異なり、基体の下面上に、下地膜５８、磁歪
薄膜５７及び反射膜５６をそれぞれ備えた構造を有す
る。光反射部５０１に磁歪薄膜５７が形成されていない
ことは、上記実施例３−１と同様である。上記実施例３
−１では磁歪薄膜５３の磁歪材料として正の磁歪定数を
有するテルビウム−鉄磁歪材料を用いたが、本素片５５
では磁歪薄膜５７に、負の磁歪定数を有するサマリウム
−鉄磁歪材料を用いた。これにより、磁界印加時におい
て磁歪薄膜５７は磁界印加方向とは逆向きに収縮し、基
体５９との間にずれ応力が発生することにより、磁歪薄
膜５７を有する側に撓む。結果として、実施例３−１と
同様に下方への撓み変位が得られることとなる。尚、本
実施例においては、図１０に示すとおり、反射膜５６を
磁歪薄膜５７側に有していることにより、図７中の光ス
イッチ５００における光の入出射部３１及び３２、光フ
ァイバ１３〜１５、及びレンズ１６〜１８は磁歪素片５
５が撓む方向に設置されることとなる。これに対し、反
射膜５６を磁歪薄膜５７と反対側に形成することによっ
て、上記光入出射部３１，３２、光ファイバ１３〜１
５、及びレンズ１６〜１８の磁歪素片５５に対する基本
的な位置関係を変更することなく、光スイッチの動作が
可能となる。

【００４８】実施例３−３実施例３−１のさらなる別の実施例について、図１１を
用いて説明する。本実施例も、第１実施例における素片
５０の代わりに図１１に示した素片６０を用いた以外
は、第１実施例と同様にして光スイッチを構成した。素
片６０には、基板６４の両側に下地膜６３、６５が形成
され、その外側にサマリウム−鉄から形成された第１磁
歪薄膜６２及びテルビウム−鉄から形成された第２磁歪
薄膜６６がそれぞれ形成されている。第２磁歪薄膜６６
の上面、即ち光の入出射側には反射膜６７が、第1磁歪
薄膜６２上には保護膜６１がそれぞれ形成されている。
素片上の光反射部５０１とそれに対向する部分５０１’
には磁歪薄膜６２及び６６は形成されていない。第２実
施例と同様に、素片６０においては、第１磁歪薄膜６２
は磁界印加方向に収縮し、第２磁歪薄膜６６は磁界印加
方向に伸張する性質を持っている。それゆえ、素片の長
手方向に磁界を印加することにより、この上記２種類の
磁歪薄膜の伸縮によって本実施例における素片６０は、
実施例３−１又は３−２における単独の磁歪薄膜を有す
る素片５０に比較してより大きい応力を得、素片自体の
撓み量も増大する。この結果、光のスイッチングに必要
な撓み変位を十分確保することが可能となる。又、反射
面が平坦に保たれていることで、反射光の光束の拡がり
も無く、光の断面形状も保たれている。

【００４９】

【第４実施例】本発明の光スイッチの別の具体例を、図
１４を用いて説明する。図１４に示すように、素片７０
はその自由端近傍における磁歪薄膜７３の上部に光反射
部として機能する平面鏡７５を備える。平面鏡７５は、
支持体７４で支持されている。磁歪素片本体部分は磁界
印加時において撓みの影響を受けるが、平面鏡７５は支
持体７４により一点で支持されていることにより、上記
本体部の撓みによって変形することはなく、撓みの影響
は全く受けない。したがって、平面鏡表面は常に平坦性
が保たれ、平面鏡７５に入射された光は光束が拡がるこ
ともなく、かつ光の断面形状も保たれた状態で反射され
ることとなる。これにより、光のスイッチングに必要な
撓み変位を十分得ることができ、隣り合うレンズとの間
での光の分離が十分確保され、光伝送される信号のクロ
ストークの問題も生じない。

【００５０】

【第５実施例】本発明の光スイッチの別の具体例を、図
１５〜１８を用いて説明する。この光スイッチ８００で
は、磁歪素片における基体８１自体が反射性を有する材
料（例えば、アルミニウム）からできている。図１７に
示した磁歪素片８０は、反射性を有する基体８１上に第
１実施例同様に下地膜８２及び磁歪薄膜８３が形成され
ている。このような素片は、第３実施例と同様な方法に
て光反射部８０１をフォトリソグラフィープロセスで形
成することができる。光反射部８０１は基体８１の平坦
な反射面が露出している。これにより、実施例３−１〜
３−３と同様に、基体８１上の光反射部８０１は磁界印
加時における磁歪材料素片の撓みの影響を受けず、該反
射面に入射された光は光束が拡がることもなく、かつ光
の断面形状も保たれた状態で反射されることとなる。し
たがって光のスイッチングに必要な撓み変位を十分得る
ことができ、隣り合うレンズとの間での光の分離が十分
確保され、光伝送される信号のクロストークの問題も生
じない。さらに、反射膜を別途設ける必要性が無いた
め、上記の各実施例に比較して磁歪素片製造工程におけ
る反射膜形成工程が削減される。

【００５１】

【第６実施例】本発明のさらなる別の実施例を図１８を
用いて説明する。図１８に示した光スイッチ９００は、
上面に反射膜９９を有する円柱状の磁歪材料９３と、そ
の周囲に巻設されたコイル９７と、光入射部９１と、光
出射部９２とを備える。光スイッチ９００のコイル９７
に電流を流すことにより、円柱状の磁歪材料９３に長さ
方向の磁界が印加され、円柱状の磁歪材料９３は破線で
示したように長さ方向に伸びる。これより、光入射部９
１からの光は円柱状磁歪材料９３の上面の反射膜９９で
反射して光ファイバ９５に入射する。円柱状磁歪材料９
３を消磁することにより円柱状磁歪材料９３の磁化が無
くなり、円柱状磁歪材料９３は実線で示した位置に縮
む。このとき、光入射部９１からの光は、円柱状磁歪材
料９３の上面の反射膜９９で反射して光出射部９２の光
ファイバ９６に入射する。このように、図１８に示す光
スイッチ９００もまた、図１に示した光スイッチと同様
に、光入射部９１からの光を光出射部９２の光ファイバ
９５と光ファイバ９６にそれぞれ切り替えることがで
き、光伝達経路のスイッチングが可能である。ここでは
磁歪材料として円柱状の磁歪材料を用いたが、角柱状の
磁歪材料を用いることもできる。

【００５２】以上、本発明の光スイッチについて実施の
形態により具体的に説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、種々の変形及び改良を含み得る。例
えば、上記第１実施例では、図２示すように、素片１０
に対する印加磁界の方向をＸ方向とＹ方向に切り替える
ことによって素片の撓み量を制御したが、例えば、Ｘ方
向と素片１０の厚み方向（紙面に対して垂直な方向）に
印加磁界の方向を切り替えて素片の状態を制御すること
もできる。素片の厚み方向に磁界を印加するには、例え
ば、図１において、素片の１０の上下に電磁コイルや永
久磁石を配置させればよい。或いは、磁心としての金属
製の枠を、該枠を含む平面と素片表面とが互いに垂直に
なるように配置してもよい。

【００５３】また、磁界印加部２００は、素片１０に対
してＸ方向の磁界Ｈｘを発生させるために、Ｘコイル２
２とＸコイル２３の２つのコイルを用いたが、Ｘコイル
２２と２３のどちらか一方のコイルを用いて素片１０に
Ｘ方向の磁界を印加することもできる。この場合は、磁
心２１の縦片２１ａ及び２１ｂのそれぞれの中間部分に
ギャップを形成すればよい。これにより、磁心２１の縦
片２１ａのギャップ部分から縦片２１ｂのギャップ部分
に向かって磁界が発生するため、縦片２１ａのギャップ
部分と縦片２１ｂのギャップ部分との間に位置する素片
１０にＸ方向の磁界を印加することができる。また、素
片１０に対してＹ方向の磁界Ｈｙを発生させる場合も同
様に、Ｙコイル２４とＸコイル２５の２つのコイルを用
いずにどちらか一方のコイルを用いて素片１０にＹ方向
の磁界を印加することもできる。この場合は、磁心２１
の横片２１ｃ及び２１ｄのそれぞれの中間部分にギャッ
プを形成すればよい。これにより、磁心２１の横片２１
ｃのギャップ部分から横片２１ｄのギャップ部分に向か
って磁界が発生するため、それらの間に位置する素片１
０にＹ方向の磁界を印加できる。

【００５４】また、図１に示した光スイッチでは、素片
１０を、基板１に対して、光入出射する側に磁歪薄膜３
を形成して構成したが、光入出射する側とは反対の側に
磁歪薄膜３を形成して素片１０を構成することもでき
る。また、図１に示した光スイッチ１００では、光入射
部３１と光出射部３２を上部に位置付けて構成したが、
下部に位置付けることもできる。この場合は、素片１０
の反射膜４を基板１の裏面に形成して素片１０の裏面で
光を反射させるようにすればよい。さらに、前述の実施
例において設けた下地層、ストッパは適宜省略すること
も可能である。

【００５５】

【第７実施例】［磁歪素片の作製方法］まず、本発明の
磁歪アクチュエータに用いる磁歪素片の作製方法を、図
１９を用いて説明する。図１９に示すように、磁歪素片
３００は、基板１３１、下地層１３３、磁歪材料層１３
５及び保護層１３７で構成されている。基板１３１は、
長さ１０ｍｍ、幅０．８ｍｍ、厚み２０μｍの平板状の
石英ガラス基板である。次に、基板１３１の一方の表面
上に、下地層１３３、磁性材料層１３５及び保護層１３
７を、順次、スパッタリングを用いて形成した。このと
き、下地層１３３としてＳｉＯ_２を厚さ２０ｎｍで、磁
性材料層１３５としてサマリウム（Ｓｍ）−エルビウム
（Ｅｒ）−鉄（Ｆｅ）の非晶質合金を厚さ４μｍで、保
護層１３７としてＳｉＯ_２を厚さ２０ｎｍで、それぞ
れ、形成した。また、磁歪材料層１３３のサマリウム
（Ｓｍ）−エルビウム（Ｅｒ）−鉄（Ｆｅ）の非晶質合
金の組成比は、Ｓｍ：Ｅｒ：Ｆｅ＝１２：８：８０とし
た。組成比の選択基準については後述する。なお、磁性
材料層１３５を形成するときのスパッタリングは、５０
０［Ｏｅ］の直流磁界中にて行った。直流磁界は基板の
長手方向に印加した。また、上記と異なる方法として、
直径３インチの石英ガラス基板を用い、上記の各層が形
成された基板を、ダイシング装置を用いて、長さ１０ｍ
ｍ×幅０．８ｍｍで切り出してもよい。このとき、磁性
材料層１３５の磁化容易軸が長手方向に向くように切り
出した。これにより、磁歪素片３００を得た。なお、本
実施例では、基板１３１として石英ガラス基板を用いた
が、弾性を有する金属箔片、例えばリン青銅等の箔片を
用いてもよい。また、本実施例では、磁性材料層１３５
をサマリウム−エルビウム−鉄の非晶質合金を用いて形
成したが、サマリウム−ツリウム（Ｔｍ）−鉄の非晶質
合金を用いて形成してもよい。その場合の組成比は、Ｓ
ｍ：Ｔｍ：Ｆｅ＝１２：８：８０とするのがよい。

【００５６】［磁歪膜の組成比の決定］ここで、磁歪材
料層３における、サマリウム（Ｓｍ）−エルビウム（Ｅ
ｒ）−鉄（Ｆｅ）の非晶質合金に関する組成比の決定方
法について、図２０を用いて説明する。まず、磁歪材料
としてエルビウムを混入していないサマリウム（Ｓｍ）
及び鉄（Ｆｅ）から成る非晶質合金について、組成を変
化させて特性を調べた。その結果、組成比がＳｍ_２０Ｆ
ｅ_８０原子％となる場合に、磁歪材料の変位量が維持さ
れた状態で、保磁力の低下が大きかった。そこで、鉄の
組成比を８０％に固定し、残りの２０％についてサマリ
ウムとエルビウムの組成比を変化させて、その磁歪材料
の特性を調べた。

【００５７】図２０（ａ）は、Ｅｒの組成比と磁歪定数
との関係を示したグラフである。Ｅｒの組成比は、磁歪
材料全体を１００％としたときに、０〜２０％の範囲で
変化させた。鉄の組成比は８０％で固定であるので、こ
のとき、Ｓｍの組成比は２０〜０％の範囲で変化する。
Ｅｒの組成比が０％、即ち、Ｓｍ_２０Ｆｅ_８０原子％の
ときの磁歪定数は４５０ｐｐｍであり、Ｅｒの組成比が
２０％、即ち、Ｅｒ_２ _０Ｆｅ_８０原子％のときの磁歪定
数は８０ｐｐｍであった。そして、Ｅｒの組成比が増加
するのに比例して、磁歪定数が小さくなることが分かっ
た。

【００５８】図２０（ｂ）は、Ｅｒの組成比と保磁力と
の関係を示したグラフである。Ｅｒの組成比が０％、即
ち、Ｓｍ_２０Ｆｅ_８０原子％のときの保磁力は２８０
［Ｏｅ］であった。一方、Ｅｒの組成比が４％、即ち、
Ｓｍ_１６Ｅｒ_４Ｆｅ_８０原子％のときの保磁力は９２
［Ｏｅ］であった。Ｅｒの添加によるＥｒ組成比の増加
に伴い磁歪材料の保磁力は急速に低下し、Ｅｒの組成比
が所定の割合に達した後は、低下の度合が鈍化する。さ
らに、Ｅｒの組成比が２０％、即ち、Ｅｒ_２０Ｆｅ _８０
原子％のときの保磁力は、約１０［Ｏｅ］であった。

【００５９】低磁界で効率良く磁歪による変化を得るた
めには、磁歪定数が高く且つ保磁力の小さい磁歪材料を
用いることが要求される。しかしながら、ＦｅとＳｍの
みからなる磁歪材料を用いた場合には、磁歪定数は高い
が保磁力が大きくなってしまい、磁歪変形に必要な印加
磁界を大きくする必要がある。これに対し、ＦｅとＥｒ
のみからなる磁歪材料を用いた場合には、保磁力は低下
するが、磁歪定数が小さく磁歪による変形が起こりにく
い。したがって、高い磁歪定数と低い保磁力とを同時に
有するようにするには、磁歪材料の最適な組成比を、Ｓ
ｍ_{（１２〜１６} _）Ｅｒ_{（４〜８）}Ｆｅ_８０原子％にすれ
ばよい。これにより、低い印加磁界でも十分な磁歪変化
をもたらす磁歪材料を得ることができた。なお、本実施
例では、Ｆｅの組成比を８０原子％としたが、これに限
定されるものではない。

【００６０】［磁歪アクチュエータの製造方法］次に、
こうして得られた磁歪素片３００を用いて製造した磁歪
アクチュエータについて、図２１（ａ）〜（ｃ）を用い
て説明する。図２１（ａ）に示すように、磁歪アクチュ
エータ４００は、主に、磁気コア１４０、コイル１４
６、磁歪素片３００及び電源１４８で構成される。磁気
コア１４０は、幅（図中、Ｙ方向の長さ）ｄ１＝１５ｍ
ｍ、長さ（図中、Ｘ方向の長さ）ｄ２＝８ｍｍ及び高さ
（図中、Ｚ方向長さ）ｄ３＝１０ｍｍの四角柱状であ
り、フェライトから形成されている。磁気コア１４０の
内部にはＸ方向に貫通する貫通孔１４１が形成されてい
る。貫通孔１４１により、磁気コア１４０は、図２１
（ｂ）に示すように、Ｚ方向に上面部１４０ａと底面部
１４０ｂに分けられる。上面部１４０ａには、Ｙ方向の
中央部に、Ｘ方向に延在するギャップ１４２が形成され
ており、ギャップ１４２は上面部１４０ａを右上面部１
４０ａｒと左上面部１４０ａｌに分割している。ギャッ
プ１４２は貫通孔１４１と連通している。貫通孔１４１
の幅及びギャップ１４２の幅（ギャップ幅）は、それぞ
れ、１０ｍｍ及び１．２ｍｍである。磁気コア１４０
は、磁気ヘッドに用いられる磁気コアを流用した。磁気
コア１４０は、磁気ヘッドに用いられる磁気コアと同様
にフェライトを加圧成形して製造することができる。

【００６１】磁気コア１４０の底面部１４０ｂには、コ
イル１４６がＸ方向及びＺ方向に複数回周回して設けら
れている。電源１４８はコイル２６の両端に接続され、
コイル１４６に電力を供給する。磁歪素片３００は、ギ
ャップ１４２内で、Ｘ方向に延在し且つ磁歪素片３００
の表面が上面部１４０ａの表面と並行になるように配置
されている。ここで、磁歪素片３００の一端３００ａ
を、固定端としてギャップ１４２の端部に挟持された支
持片１４４に接着剤などで固着し、磁歪素片３００の他
端３００ｂを支持せずに自由端とした。なお、磁歪素片
３００は、磁歪素片３００の基板がコイル１４６側を向
くように、ギャップ１４２内に配置される。

【００６２】［磁歪アクチュエータの駆動方法］次に、
磁歪アクチュエータ４００の駆動方法について、図２１
（ａ）及び（ｃ）を用いて説明する。電源１４８によっ
てコイル１４６に電力を供給することにより、磁気コア
１４０に磁界を発生させる。このとき、磁気コア１４０
のギャップ１４２に、磁歪素片３００の幅方向（Ｙ軸方
向）に磁界が発生する。これにより、ギャップ１４２内
に配置された磁歪素片３００のサマリウム（Ｓｍ）−エ
ルビウム（Ｅｒ）−鉄（Ｆｅ）の非晶質合金からなる磁
歪材料層が、磁化容易軸方向である素片の長手方向（Ｘ
軸方向）に収縮する。磁歪材料層が収縮することによ
り、磁歪素片３００の磁歪材料層と基板との間でずれ応
力が生じ、磁歪素片３００は支持片１４４で固定された
固定端を支点として、図２１（ｃ）に破線で示すよう
に、コイル１４６側とは反対側、即ち、上方に向かって
撓む（矢印ＡＲ４）。これにより、アクチュエータとし
て必要な変位量を得る。コイル１４６に４０ｍＡの電流
を流した場合、磁歪素片３００の自由端側端部３００ｂ
が、支点側端部３００ａを回転基準として、約１０度の
角度で変位した。また、この状態で電源１４８からの電
力供給を停止した場合、磁気コア１４０に発生していた
磁界は消え、それに伴いギャップ１４２における磁界も
消失する。これにより、磁界の影響を受けて収縮した状
態となっていた磁歪材料層は、元の長さに戻り、基板と
のずれ応力は解消される。よって、磁歪素片３００は、
撓まない元の状態となる。

【００６３】

【第８実施例】次に、第７実施例で製造した磁歪アクチ
ュエータを光スイッチに適用した例について、図２２を
用いて説明する。図２２に示すように、光スイッチ６０
０は、磁歪アクチュエータ４００、ミラー１５０、送光
ファイバ１５１，１５２、受光ファイバ１５３，１５４
及びレンズ１５５、１５６から構成されている。ミラー
１５０は、長さ０．１ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚み２μｍ
の平板状のミラーであり、両面が鏡面である。ミラー１
５０は、磁歪素片３００の自由端の近傍であって磁歪素
子の幅方向中央部に樹脂接着剤を用いて固定されてい
る。この際、ミラー表面が、Ｘ方向、即ち、磁歪素片３
００の長手方向に延在し且つ磁歪膜の表面に垂直となる
ように磁歪膜上に設置されている。

【００６４】送光ファイバ１５１と受光ファイバ１５３
は、右上面部１４０ａｒのＸ方向における磁歪素子の自
由端側に設けられており、送光ファイバ１５２と受光フ
ァイバ１５４は、左上面部１４０ａｌのＸ方向における
磁歪素子の自由端側に設けられている。送光ファイバ１
５１、１５２は外部から磁歪アクチュエータに光を入射
する光入射部として機能し、受光ファイバ１５３、１５
４は磁歪アクチュエータから光を外部に出射する光出射
部として機能する。送光ファイバ１５１と送光ファイバ
１５２はＸ方向及びＺ方向において同位置に設けられ、
受光ファイバ１５３と出射部１５４もまたＸ方向及びＺ
方向において同位置に設けられている。すなわち、送光
ファイバ１５１と送光ファイバ１５２とがギャップを挟
んで互いに対向し、受光ファイバ１５３及び受光ファイ
バ１５４とがギャップを挟んで互いに対向するように配
置されている。

【００６５】磁気コア１４０の右上面部１４０ａｒと左
上面部１４０ａｌには、送光ファイバ１５１及び１５２
から出射された光の光路上であって、ギャップの中心か
ら等距離隔てた位置に且つ互いにそれらの光軸が同軸状
になるように屈折レンズ１５５及び１５６が設けられて
いる。送光ファイバ１５１，１５２、受光ファイバ５
３，１５４及び屈折レンズ１５５，１５６の光学的配置
は、送光ファイバ１５１から出た光が屈折レンズ１５５
及び１５６で順次屈折して受光ファイバ１５４に入射す
るように、同時に、送光ファイバ１５２から出た光が屈
折レンズ１５６及び１５５で順次屈折して受光ファイバ
１５３に入射するように調製されている。このようにそ
れらの光学素子を配置すると、屈折レンズ１５５を屈折
して出た光と屈折レンズ１５６を屈折して出た光とが、
ギャップのＹ方向における中心位置で交差することにな
る。なお、送光ファイバ１５１，１５２、受光ファイバ
１５３，１５４及びレンズ１５５，１５６は、いずれも
接着剤によって上面部１４０ａ上に固定されている。

【００６６】図２２（ａ）に示すように、磁歪アクチュ
エータ４００のコイル１４６に電力を供給していない状
態では、磁歪素片３００は撓まない。この状態におい
て、送光ファイバ１５１から出射してレンズ１５５で屈
折された光は、ミラー１５０の上方を通過してレンズ１
５６に入射し、そこで屈折されて受光ファイバ１５４に
導かれる。また、送光ファイバ１５２から出射してレン
ズ１５６で屈折された光は、ミラー１５０の上方を通過
してレンズ１５５に入射し、そこで屈折されて受光ファ
イバ１５３に導かれる。この場合、磁歪素片３００上に
固定されたミラー１５０は、送光ファイバ１５１及び１
５２から出射した光の光路の下方に位置するので、光を
遮ることがない。

【００６７】一方、図２２（ｂ）に示すように、磁歪ア
クチュエータ４００の電源１４８をＯＮにし、コイル１
４６に電力を供給している状態では、コイル１４６で発
生した磁界により、磁気コア１４０のギャップ１４２を
横断する磁界が発生する。この横断磁界により、磁歪素
片３００が、保護膜が形成されている面側、即ち、上方
に撓む（矢印ＡＲ５）。これにより、磁歪素片３００上
に接着固定されたミラー１５０が、送光ファイバ１５１
及び１５２からそれぞれレンズ１５５及び１５６で屈折
された光の光路を遮断する。このとき、送光ファイバ１
５１から送光されてレンズ１５５で屈折された光は、ミ
ラー１５０の一方の面で反射され、その反射光が受光フ
ァイバ１５３に入射する。同様に、送光ファイバ１５２
から送光されてレンズ１５６で屈折された光は、ミラー
１５０の反対側の面で反射し、その反射光が受光ファイ
バ１５４に入射する。従って、送光ファイバ１５１から
出射した光を、受光ファイバ１５４から受光ファイバ１
５３に切り換えることができると同時に、送光ファイバ
１５２から出射した光を受光ファイバ１５３から受光フ
ァイバ１５４に切り換えることができる。このように、
磁歪素片３００の撓み量の変化を利用して光の経路を切
り替えることにより、磁歪アクチュエータを用いた光ス
イッチ６００を実現することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明の光スイッチは、極めて簡単な構
成で光伝送経路のスイッチングを実現することができ
る。また、光スイッチを製造する際の製造工程を簡略に
することができるため、安価な光スイッチを提供するこ
とができる。

【００６９】本発明の磁歪アクチュエータにおいては、
磁歪素片の幅方向に磁界を印加することにより、磁気コ
アのギャップ部分に生じる磁界を効率良く利用すること
ができる。また、磁歪素片の磁歪膜を、磁歪感度の高い
サマリウム−エルビウム−鉄の非晶質合金またはサマリ
ウム−ツリウム−鉄の非晶質合金を用いて形成すること
により、低い磁界で効率良い撓み量を得ることが可能と
なる。これにより、磁歪アクチュエータを駆動するため
の消費電力を低く抑えられるとともに、磁歪アクチュエ
ータを小型化することができる。また、磁歪素片の長手
方向を磁界印加方向に対し垂直となるように磁歪素片を
配置した場合には、磁気コアのギャップ間隔を狭くする
ことができるので、さらに磁歪アクチュエータを小型化
することが可能となる。また、この磁歪アクチュエータ
を光スイッチに適用することで、消費電力が少なく小型
の光スイッチを提供することができる。また、上記磁歪
アクチュエータを、光スイッチ以外の素子、例えば、光
スキャナー等の素子に応用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光スイッチの概略平面図
である。

【図２】図１に示した光スイッチのＡ―Ａによる断面図
である。

【図３】本発明の第１実施例の光スイッチに用いられる
素片の概略断面図である。

【図４】本発明の第２実施例の光スイッチに用いられる
素片の概略断面図である。

【図５】第２実施例の磁歪素片において、磁界印加時に
おける各磁歪薄膜の伸縮の方向を示した概念図である。

【図６】図５において磁界印加した場合の磁歪素片の撓
みの様子を示した概念図である。

【図７】本発明の実施例３−１の光スイッチの概略平面
図である。

【図８】図７に示した光スイッチのＡ―Ａによる断面図
である。

【図９】本発明の実施例３−１の光スイッチに用いられ
る素片の概略断面図である。

【図１０】本発明の実施例３−２の光スイッチに用いら
れる負の磁歪薄膜を形成した素片の概略断面図である。

【図１１】本発明の実施例３−３の光スイッチに用いら
れる、基体の両側にそれぞれ正負の磁歪定数を有する磁
歪薄膜を形成した素片の概略断面図である。

【図１２】磁歪素片上の光反射部に磁歪薄膜が形成され
ている場合の入出射光の軌跡の概念図である。

【図１３】磁歪素片上の光反射部の磁歪薄膜が除去され
ている場合の入出射光の軌跡の概念図である。

【図１４】本発明の第４実施例の光スイッチに用いた磁
歪素片の概略断面図である。

【図１５】本発明の第５実施例の光スイッチの概略平面
図である。

【図１６】図１５に示した光スイッチのＡ―Ａによる断
面図である。

【図１７】本発明の第５実施例の光スイッチに用いた素
片の概略断面図である。

【図１８】本発明の第６実施例に従う、円柱状磁歪材料
の伸縮を利用した光スイッチの動作説明図である。

【図１９】本発明の第７実施例の磁歪アクチュエータに
用いた素片の概略断面図である。

【図２０】本発明の第７実施例における、磁性材料の組
成比に関するグラフである。

【図２１】本発明の第７実施例の磁歪アクチュエータの
概略斜視図である。

【図２２】本発明の第８実施例の光スイッチの概略斜視
図である。

【符号の説明】

１、４４、７１、８１基板２、４３、４４、７２、８２下地膜３磁歪薄膜４、４７反射膜１０、４０、７０、８０素片１１、１２ストッパ１３、１４、１５光ファイバ１６、１７、１８レンズ１９支持部２１磁心２２、２３Ｘコイル２４、２５Ｙコイル３１光入射部３２光出射部４１保護膜４２第１磁歪薄膜４６第２磁歪薄膜７４平面鏡支持体７５平面鏡１００、５００、８００、９００光スイッチ２００磁界印加部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田憲雄大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者若林康一郎大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA15 AB13 AB14 AC04 AZ02 AZ03 AZ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の伝送経路を切り替えるための光スイ
ッチにおいて、光入射部と；光出射部と；基体、並びに基体上に形成さ
れた磁歪薄膜及び反射膜を有する素片と；上記素片に磁
界を印加するための磁界印加手段と；を備え、上記磁界印加手段の磁界印加による上記素片の撓みの違
いを利用して光入射部からの光を光出射部に切り替える
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】上記反射膜は、上記基体の少なくとも一
方の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の光スイッチ。
【請求項３】更に、上記素片の一端を支持するための
支持部材を備えることを特徴とする請求項１または２に
記載の光スイッチ。
【請求項４】上記素片の他端を係止するストッパを備
えることを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項５】上記磁歪薄膜が、希土類元素と鉄族元素
とからなる合金を用いて形成されることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項６】上記希土類元素が、テルビウム、ジスプ
ロシウム及びサマリウムからなる群から選択された少な
くとも１種の元素であり、上記鉄族元素が、鉄、コバル
ト及びニッケルからなる群から選択された少なくとも１
種の元素であることを特徴とする請求項５に記載の光ス
イッチ。
【請求項７】上記磁歪薄膜が、上記基体の一方の面上
に形成された第１磁歪薄膜と、他方の面上に形成された
第２磁歪薄膜とを有することを特徴とする請求項１〜６
のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項８】第１磁歪薄膜の磁歪定数と第２磁歪薄膜
の磁歪定数が、互いに異なる符号を有することを特徴と
する請求項７に記載の光スイッチ。
【請求項９】第１磁歪薄膜がサマリウムと、鉄、コバ
ルト及びニッケルの内の少なくとも１種類の元素とを含
み、第２磁歪薄膜がテルビウムと、鉄、コバルト及びニ
ッケルの内の少なくとも１種類の元素とを含むことを特
徴とする請求項７又は８に記載の光スイッチ。
【請求項１０】上記磁界印加手段は、上記素片の長手
方向及び素片表面に垂直な方向に磁界を発生することを
特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光スイ
ッチ。
【請求項１１】上記磁界印加手段は、上記素片の面内
において長手方向及び長手方向に垂直な方向に磁界を発
生することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に
記載の光スイッチ。
【請求項１２】上記磁界印加手段はコイルであること
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光
スイッチ。
【請求項１３】上記コイルは軟磁性体の磁心を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の光スイッチ。
【請求項１４】上記素片は四角形状の平面構造を有す
る平板であり、上記磁心は、上記素片の四辺を取り囲む
ように配置された四角形状の枠部材であり、該枠部材の
各辺にそれぞれコイルが巻きつけられていることを特徴
とする請求項１３に記載の光スイッチ。
【請求項１５】上記光入射部及び光出射部は、光ファ
イバを有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
か一項に記載の光スイッチ。
【請求項１６】光の伝送経路を切り替えるための光ス
イッチにおいて、光入射部と；光出射部と；基体及び基体上に形成された
磁歪薄膜を有する素片と；上記素片に設けられ、磁歪材
料の撓みに拘わらず平坦な面を有する反射部材と；上記
磁歪材料に磁界を印加するための磁界印加手段と；を備
えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１７】上記反射部材は、上記基体の少なくと
も一方の面に形成されていることを特徴とする請求項１
６に記載の光スイッチ。
【請求項１８】更に、上記素片の一端を支持するため
の支持部材を備えることを特徴とする請求項１６または
１７に記載の光スイッチ。
【請求項１９】上記素片の他端を係止するストッパを
備えることを特徴とする請求項１８に記載の光スイッ
チ。
【請求項２０】上記磁歪薄膜が、希土類元素と鉄族元
素とからなる合金を用いて形成されることを特徴とする
請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項２１】上記希土類元素が、テルビウム、ジス
プロシウム及びサマリウムからなる群から選択された少
なくとも１種の元素であり、上記鉄族元素が、鉄、コバ
ルト及びニッケルからなる群から選択された少なくとも
１種の元素であることを特徴とする請求項２０に記載の
光スイッチ。
【請求項２２】上記磁歪薄膜が、上記基体の一方の面
上に形成された第１磁歪薄膜と、他方の面上に形成され
た第２磁歪薄膜とを有することを特徴とする請求項１６
〜２１のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項２３】第１磁歪薄膜の磁歪定数と第２磁歪薄
膜の磁歪定数が、互いに異なる符号を有することを特徴
とする請求項２２に記載の光スイッチ。
【請求項２４】第１磁歪薄膜がサマリウムと、鉄、コ
バルト及びニッケルの内の少なくとも１種類の元素とを
含み、第２磁歪薄膜がテルビウムと、鉄、コバルト及び
ニッケルの内の少なくとも１種類の元素とを含むことを
特徴とする請求項２２又は２３に記載の光スイッチ。
【請求項２５】上記磁界印加手段は、上記素片の長手
方向及び素片表面に垂直な方向に磁界を発生することを
特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の光
スイッチ。
【請求項２６】上記磁界印加手段は、上記素片の面内
において長手方向及び長手方向に垂直な方向に磁界を発
生することを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一
項に記載の光スイッチ。
【請求項２７】上記磁界印加手段はコイルであること
を特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載の
光スイッチ。
【請求項２８】上記コイルは軟磁性体の磁心を有する
ことを特徴とする請求項２７に記載の光スイッチ。
【請求項２９】上記素片は四角形状の平面構造を有す
る平板であり、上記磁心は、上記素片の四辺を取り囲む
ように配置された四角形状の枠部材であり、該枠部材の
各辺にそれぞれコイルが巻きつけられていることを特徴
とする請求項２８に記載の光スイッチ。
【請求項３０】上記光入射部及び光出射部は、光ファ
イバを有することを特徴とする請求項１６〜２９のいず
れか一項に記載の光スイッチ。
【請求項３１】光の伝送経路を切り替えるための光ス
イッチにおいて、光入射部と；光出射部と；反射性を有する基体及び基体
上に形成された磁歪薄膜を有する素片と；上記磁歪薄膜
に磁界を印加するための磁界印加手段と；を備えること
を特徴とする光スイッチ。
【請求項３２】更に、上記素片の一端を支持するため
の支持部材を備えることを特徴とする請求項３１に記載
の光スイッチ。
【請求項３３】上記素片の他端を係止するストッパを
備えることを特徴とする請求項３２に記載の光スイッ
チ。
【請求項３４】上記磁歪薄膜が、希土類元素と鉄族元
素とからなる合金を用いて形成されることを特徴とする
請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項３５】上記希土類元素が、テルビウム、ジス
プロシウム及びサマリウムからなる群から選択された少
なくとも１種の元素であり、上記鉄族元素が、鉄、コバ
ルト及びニッケルからなる群から選択された少なくとも
１種の元素であることを特徴とする請求項３４に記載の
光スイッチ。
【請求項３６】上記磁歪薄膜が、上記基体の一方の面
上に形成された第１磁歪薄膜と、他方の面上に形成され
た第２磁歪薄膜とを有することを特徴とする請求項３１
〜３５のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項３７】第１磁歪薄膜の磁歪定数と第２磁歪薄
膜の磁歪定数が、互いに異なる符号を有することを特徴
とする請求項３６に記載の光スイッチ。
【請求項３８】第１磁歪薄膜がサマリウムと、鉄、コ
バルト及びニッケルの内の少なくとも１種類の元素とを
含み、第２磁歪薄膜がテルビウムと、鉄、コバルト及び
ニッケルの内の少なくとも１種類の元素とを含むことを
特徴とする請求項３６又は３７に記載の光スイッチ。
【請求項３９】上記磁界印加手段は、上記素片の長手
方向及び素片表面に垂直な方向に磁界を発生することを
特徴とする請求項３１〜３８のいずれか一項に記載の光
スイッチ。
【請求項４０】上記磁界印加手段は、上記素片の面内
において長手方向及び長手方向に垂直な方向に磁界を発
生することを特徴とする請求項３１〜３８のいずれか一
項に記載の光スイッチ。
【請求項４１】上記磁界印加手段はコイルであること
を特徴とする請求項３１〜４０のいずれか一項に記載の
光スイッチ。
【請求項４２】上記コイルは軟磁性体の磁心を有する
ことを特徴とする請求項４１に記載の光スイッチ。
【請求項４３】上記素片は四角形状の平面構造を有す
る平板であり、上記磁心は、上記素片の四辺を取り囲む
ように配置された四角形状の枠部材であり、該枠部材の
各辺にそれぞれコイルが巻きつけられていることを特徴
とする請求項４２に記載の光スイッチ。
【請求項４４】上記光入射部及び光出射部は、光ファ
イバを有することを特徴とする請求項３１〜４３のいず
れか一項に記載の光スイッチ。
【請求項４５】光の伝送経路を切り替えるための光ス
イッチにおいて、反射面を有する磁歪材料と；光入射部及び光出射部と；
上記磁歪材料に磁界を印加する磁界印加手段と；を備え
ることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４６】上記磁歪材料が、希土類元素と鉄族元
素とから構成された合金であることを特徴とする請求項
４５に記載の光スイッチ。
【請求項４７】上記希土類元素が、テルビウム、ジス
プロシウム及びサマリウムからなる群から選択された少
なくとも１種の元素であり、上記鉄族元素が、鉄、コバ
ルト及びニッケルからなる群から選択された少なくとも
１種の元素であることを特徴とする請求項４６に記載の
光スイッチ。
【請求項４８】基体と、基体上に形成された磁歪膜と
を含み、該磁歪膜が、サマリウムと；エルビウム及びツリウムの
うち少なくとも１種の元素と；鉄，コバルト及びニッケ
ルのうち少なくとも１種の元素と；を含む磁歪材料。
【請求項４９】上記サマリウムをＳｍで表わし、上記
エルビウム及びツリウムの少なくとも１種をＡで表わ
し、上記鉄，コバルト及びニッケルの少なくとも１種を
Ｂとした場合、上記磁歪材料が、Ａ_ＸＢ_ＹＳｍ
_{（１００−Ｘ―Ｙ）}で示される化合物であり、式中Ｘが
０〜２０であり、Ｙが５５〜８５であることを満たすこ
とを特徴とする請求項４８に記載の磁歪材料。
【請求項５０】ギャップを有するコア及び該コアに周
回して設けられたコイルとを有する磁界印加装置と；基
体及び該基体上に、サマリウムと、エルビウム及びツリ
ウムのうち少なくとも１種の元素と、鉄、コバルト及び
ニッケルのうち少なくとも１種の元素とを含む磁歪膜を
有する素片であって、上記ギャップに配置された素片
と；を備え、上記素片に上記ギャップを通る磁界を印加
して上記素片の撓み量を変化させることを特徴とする磁
歪アクチュエータ。
【請求項５１】上記サマリウムをＳｍで表わし、上記
エルビウム及びツリウムの少なくとも１種をＡで表わ
し、上記鉄，コバルト及びニッケルの少なくとも１種を
Ｂとした場合、上記磁歪膜を形成する磁歪材料が、Ａ_Ｘ
Ｂ_ＹＳｍ_（１０ _{０−Ｘ―Ｙ）}で示される化合物であり、
式中Ｘが０〜２０であり、Ｙが５５〜８５であることを
満たすことを特徴とする請求項５０に記載の磁歪アクチ
ュエータ。
【請求項５２】光伝送経路を切り替えるための光スイ
ッチにおいて、光入射部と；複数の光出射部と；ギャップを有するコア
及び該コアに周回して設けられたコイルとを有する磁界
印加装置と；基体及び該基体上に、サマリウムと、エル
ビウム及びツリウムのうち少なくとも１種の元素と、
鉄、コバルト及びニッケルのうち少なくとも１種の元素
とを含む磁歪膜を有する素片であって、上記ギャップに
配置された素片と；を備え、上記基体又は磁歪膜上に設
けられ、光入射部からの光をいずれかの光出射部に向け
て反射させるミラーと；を備え、上記素片に上記ギャップを通る磁界を印加して上記素片
の撓み量を変化させることによって、上記ミラーを変位
させて光入射部からの光をいずれかの光出射部に切り替
えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項５３】上記サマリウムをＳｍで表わし、上記
エルビウム及びツリウムの少なくとも１種をＡで表わ
し、上記鉄，コバルト及びニッケルの少なくとも１種を
Ｂとした場合、上記磁歪膜を形成する磁歪材料が、Ａ_Ｘ
Ｂ_ＹＳｍ_（１０ _{０−Ｘ―Ｙ）}で示される化合物であり、
式中Ｘが０〜２０であり、Ｙが５５〜８５であることを
満たすことを特徴とする請求項５２に記載の光スイッ
チ。
【請求項５４】上記光入射部及び上記光出射部が磁界
印加装置上に設けられていることを特徴とする請求項５
２又は５３に記載の光スイッチ。
【請求項５５】上記光入射部と上記いずれかの上記光
出射部との間にレンズを有していることを特徴とする請
求項５２〜５４のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項５６】上記光入射部が、第１光入射部及び第
２光入射部で構成され、上記光出射部が、第１出射部及
び第２光出射部で構成されており、上記ミラーが変位す
ることによって、第１光入射部から照射した光が第１光
出射部から第２光出射部に切り替えられるとともに、第
２光入射部から照射した光が第２光出射部から第１光出
射部に切り替えられることを特徴とする請求項５２〜５
５のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項５７】第１光入射部と第２光入射部、及び、
第１出射部と第２光出射部が、それぞれ上記ギャップを
挟んで互いに対向するように配置されていることを特徴
とする請求項５６に記載の光スイッチ。
【請求項５８】上記ミラーが平板状に形成されている
ことを特徴とする請求項５２〜５７のいずれか一項に記
載の光スイッチ。
【請求項５９】上記ミラーの両側表面が鏡面であるこ
とを特徴とする請求項５８に記載の光スイッチ。
【請求項６０】上記ミラーが上記素片の撓みにより変
位する側の端部近傍に設けられていることを特徴とする
請求項５２〜５９のいずれか一項に記載の光スイッチ。