JP2004004649A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の小型化と光導波路の高密度集積化に適する光学装置（光スイッチ）を提供すること。
【解決手段】挿入板Ｍを、電気配線を備える板状のカンチレバーに保持し、このカンチレバーの光導波路７２側の面とは反対側の面に対向して板状の磁石を配置し、この状態で電気配線に流す電流を制御し、電流と磁場との相互作用に基づくローレンツ力によりカンチレバーに変位を加えて挿入板Ｍを駆動させ、光導波路７２に設けられたスリットＳへ挿入板Ｍを上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうようにした。また、この磁石を、光導波路７２上への垂直方向からの投影像が光導波路７２面内に収まる大きさと形状としたり、あるいは、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置した。
【選択図】 図１
【解決手段】挿入板Ｍを、電気配線を備える板状のカンチレバーに保持し、このカンチレバーの光導波路７２側の面とは反対側の面に対向して板状の磁石を配置し、この状態で電気配線に流す電流を制御し、電流と磁場との相互作用に基づくローレンツ力によりカンチレバーに変位を加えて挿入板Ｍを駆動させ、光導波路７２に設けられたスリットＳへ挿入板Ｍを上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうようにした。また、この磁石を、光導波路７２上への垂直方向からの投影像が光導波路７２面内に収まる大きさと形状としたり、あるいは、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置に関し、より詳細には、磁石の作用により反射ミラー板や光ビーム遮蔽板を駆動させて動作させる光導波路型マトリクス・スイッチや可変減衰器等の光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光スイッチの構成として光導波路の途中に配置される遮蔽板を可動させて光導波路からの光ビームを遮断あるいは透過させる光スイッチが知られており、特許文献１および特許文献２にその具体的な構成が記載されている。以下においては、特許文献１に記載の構成を有する光スイッチを従来技術Ａとし、特許文献２に記載の構成の光スイッチを従来技術Ｂとして、従来の技術を説明する。
【０００３】
図１２は、従来技術Ａとして開示された光スイッチの構成を説明するための平面図で、この光スイッチは、基板上に形成される光導波路１１１を横断する溝部１１２の内部１１３に設けられた溝方向に沿って移動可能なガラス片１１５と、ガラス片１１５の両端部に、溝部１１２と連通して内部に液体金属（水銀）１１６を保持する液体金属保持溝１１７と、液体金属保持溝１１７の内部に保持された液体金属１１６の各々に電流を流すための電極１１８ＡおよびＢならびに１１９ＡおよびＢと、電流が流れる方向に対して直交する方向に磁界を印加するための図示しない磁場印加部とを備えている。
【０００４】
そして、液体金属１１６に電流を流した際にこの電流が流れる方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｚ方向）に磁界を印加し、液体金属１１６にローレンツ力を作用させて液体保持溝内をＹ方向に移動させ、ガラス片の一部に設けた金属鏡１１４が光導波路１１１を遮断するようにガラス片を移動させる。また、電流の向きを上記と逆にして金属鏡１１４を光導波路１１１から退避させて光導波路１１１を通ってきた入力光を透過させる。このように、液体金属１１６に流す電流の向きを制御することで、光導波路１１１内を伝播する光を遮断／透過させて光スイッチとするものである。この構成の光スイッチの場合には、磁界を基板の上下方向（Ｚ方向）に生成させるための磁石（不図示）が基板の上下に配置されることになる。
【０００５】
図１３は、従来技術Ｂとして開示された光スイッチの構成を説明するための断面の概略図で、１２１は導電性材料からなる変位板、１２２は変位板１２１の先端に設けられ伝播光を遮断／透過するエレメント、１２４は変位板１２１の後端側を支持する絶縁層、１２５はスイッチ、１２６は電源、１２８は光導波路、１２７は光導波路１２８間に設けられた間隙、１２３は光の導波方向に沿って光導波路１２８の表面に設けられた導電性材料層である。
【０００６】
図１３に示された構成の光スイッチでは、電圧印加によって変位板１２１と導電性材料層１２３との間に作用する静電気力によってエレメント１２２が基板垂直方向（紙面の上下方向）に移動して光を遮断／透過する光スイッチ動作が行なわれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０５−２５７０６９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平０２−１３１２１０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術Ａの光スイッチの構成では、可動部分を動作させるための液体金属保持溝や電極などで構成される駆動部を光導波路内に配置するためのスペースが必要とされるために、駆動部を含む光スイッチ全体は大型化してしまう。特に、光スイッチエレメント複数個を同一の基板上にマトリックス状に配置するような場合には、上記の駆動部用スペースが光スイッチエレメントの高密度集積化の障害となるという問題がある。
【００１０】
一方、上述の従来技術Ｂの光スイッチの構成では、遮蔽板の運動方向が基板と垂直であり、光導波路上方の空間から光導波路にアクセスする構造となっているために光導波路内に駆動機構を配置する必要はなく、この点では光導波路の項密度集積化に適する構成といえる。しかしながら、この構成は駆動力として静電気力を利用するものであることから駆動のために高電圧を必要とし、周辺電子回路や装置が大型化してしまい、光スイッチ装置全体の小型化には限界がある。
【００１１】
したがって、これらの構成の各々の技術的利点であるところの「ローレンツ力駆動」と「可動部の垂直移動」とを両立可能な駆動方式とすれば、光導波路の高密度集積化と装置の小型化とが同時に実現可能となるが、かかる光スイッチ（光学装置）の構成は知られていない。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光の遮断／透過を操作する遮蔽板が基板の垂直方向にローレンツ力で動作する、小型化と高密度集積化に適する光学装置（光スイッチ）を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板上に設けられた多角平面状の光導波路の所望の位置に少なくとも１つのスリットを備え、該スリットへ挿入板を上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうための光学装置であって、電気配線を有し前記挿入板を保持する板状の挿入板保持手段と、該挿入板保持手段の光導波路側の面とは反対側の面に対向して配置される板状の磁石とを備え、前記電気配線に流れる電流と前記磁石により発生する磁場との相互作用に基づくローレンツ力により前記挿入板保持手段に変位を加えて前記挿入板を駆動させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、前記磁石は、前記光導波路上への垂直方向からの投影像が該光導波路面内に収まる大きさと形状とを有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、前記磁石は、前記光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が該磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光学装置の第１の構成例を説明するための平面図で、この光学装置に備えられる光導波路７２は、矩形の光導波路の支持基体７１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００１７】
領域１（７３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（７６）は、領域１（７３）から入力されスリット部Ｓ内を透過して直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（７５）は、領域１（７３）から入力されスリット部Ｓ内で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（７７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００１８】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（７４）には、スリット部Ｓが設けられており、このスリット部Ｓには磁場により駆動される挿入板Ｍの抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（７４）には、挿入板Ｍを駆動させるために必要な磁場が印加される必要がある。
【００１９】
図１には、入力光導波路領域１（７３）内の代表的な光導波路の状態を入力光である光ビームＩ１とＩ２で例示している。光ビームＩ１の場合には、挿入板Ｍがスリット部Ｓ内にあるために、入力ビームＩ１は挿入板Ｍで反射され、反射出力側のファイバ接続用領域３（７５）に属する反射光Ｒを出力することとなる。一方、光ビームＩ２の場合には、スリット部Ｓ内に挿入板Ｍがない状態のために光ビームＩ２はスリット部Ｓ内を透過直進して出力光ファイバ接続領域である領域４（７６）に透過光Ｔが出力される。
【００２０】
挿入板Ｍを磁場と電流により駆動させる場合には、磁場Ｂの方向と、図１のように上方向からみたスリットの断面に平行な面（あるいは挿入板のスリット内とその近傍に挿入板がつくる運動軌跡面）との成す角度が直角の場合が最も効率が高いため、磁場Ｂの方向が図１中の点線で示す矢印方向Ｂとなるように磁石が配置される。なお、挿入板Ｍは図示しないカンチレバーに固定接続され、挿入板Ｍとカンチレバーとが連動して駆動される。この駆動は、挿入板Ｍないし挿入板Ｍ近傍のカンチレバーに施した電気配線に流す電流を制御して行なわれる。
【００２１】
図２は、本発明の光学装置に備えられる光導波路に設けられる挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図で、基板８１上に積層されたクラッド層８２の上に入力ファイバ側光導波路コア８３ａおよび出力ファイバ側光導波路コア８３ｂが形成され、これらの光導波路コアの上にクラッド層８４が積層されて構成された光導波路の一部に、スリット部Ｓが形成されている。挿入板Ｍは、カンチレバー８５に固定されており、少なくともカンチレバー８５に設けられ紙面に直角方向に一定の長さ成分を有する電気配線８６に流れる電流によって駆動されてスリット部Ｓ内に抜差しされる。
【００２２】
挿入板Ｍに作用する磁界は紙面に平行な成分をもち、この磁界成分が紙面に直角方向の成分を有する電気配線８６の部分に作用して、電気配線８６に電流が流れる場合にはフレミングの法則によりその流れる方向に応じて、カンチレバー８５に上方向または下方向に駆動するローレンツ力を与える。なお、カンチレバー８５に作用するローレンツ力が最大となる磁界方向は、挿入板Ｍの移動方向と直交する方向である。
【００２３】
図３は、本発明の光学装置に備えられる光導波路のスリット部と挿入板近傍の第１の構成例を説明するための断面図で、光導波路の支持基板９２上に光導波路９１が形成され、この光導波路９１の上には、挿入板駆動機構（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を収容する領域であるＭＥＭＳ収容域９３を備えるＭＥＭＳ支持基板９４と磁石９５とが配置されている。
【００２４】
図４は、図３に示した磁石から発生している磁力線の様子を説明するための図で、理解を容易にするために、光導波路１０１側への磁力線のみを示したものである。磁力線は、磁石１０２から遠ざかるほど疎となり磁力は弱くなるから、図９におけるＭＥＭＳ収容域９３を磁石９５になるべく近づけるように実装して、効率的に磁石の効果を発揮させて挿入板を駆動させることが望ましい。
【００２５】
すなわち、本実施例の光学装置は、電気配線を有しかつ挿入板を保持する板状の挿入板保持部と、この挿入板保持部の光導波路側の面とは反対側の面に対向して配置される板状の磁石とを備えており、電気配線に流れる電流と磁石により発生する磁場との相互作用に基づくローレンツ力により挿入板保持部に変位を加えて挿入板を駆動させるように構成されている。
【００２６】
なお、図５は全領域を磁石の外側にまで広げた構成の光導波路を説明するための図である。
【００２７】
（実施例２）
上述した実施例１の本発明の光学装置は、「ローレンツ力駆動」と「可動部の垂直移動」とを両立可能な挿入板の駆動方式とし、光導波路の高密度集積化と装置の小型化とが同時に実現可能となるという、従来の構成にない大きな利点を有する一方、以下のような改良点もある。
【００２８】
第１に、図３において、光導波路９１と入力側および出力側ファイバ９６、９７との図面内の上下方向での位置関係を決定するに際しては、先ず、光信号の入力側ファイバ９６と出力側ファイバ９７のファイバコア９８の中心を光導波路９１の端面に高精度に位置合わせされた後に機械的に固定されるが、光導波路９１の入出力端面に接続するファイバ９６、９７のファイバコア９８の外側に設けられているファイバクラッド層９９の半径は、現在の標準では百数十μｍであり、この値は、光導波路９１を構成するコア層の厚みとクラッド層の厚みの和である数十μｍよりも大きく、ファイバクラッド層９９の上端は、光導波路９１の上端よりも上方に位置することとなる。
【００２９】
このため、磁石９５の下面を光導波路９１の上面に近接させることの可能な距離は、ファイバクラッド層９９の半径と光導波路９１を構成するコア層の厚みとクラッド層の厚みの和との差分だけ制限されることなり、磁石９５を光導波路９１に近接させて効率良く磁力を利用するための障害となってしまう。
【００３０】
第２に、この問題を解決するために、図５に示すように光導波路の全領域（領域１＋２＋３＋４＋５）を磁石領域（領域１０）の外側にまで広げることとすると、光導波路が、光学装置の基本的機能を担うスリットの配置領域である領域２の４倍もの面積を占有せざるを得ず、光導波路チップの面積縮小化が制限されてしまう。
【００３１】
そこで、本実施例では、効率良い磁力利用を可能とし、かつ、さらなる光導波路チップの面積縮小化を可能とする本発明の光学装置について説明する。
【００３２】
図６は、本実施例の光学装置の光導波路に備える磁石の形状例を説明するための光導波路の平面図で、この光導波路１２は、矩形の光導波路の支持基体１１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００３３】
領域１（１３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（１６）は、領域１（１３）から入力されて直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（１５）は、領域１（１３）から入力されてスリット部で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（１７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００３４】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（１４）には、スリット部が設けられており、このスリット部には磁場により駆動される挿入板の抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（１４）には、挿入板を駆動させるために必要な磁場を発生させるための磁石１８が設けられている。
【００３５】
この磁石１８は、矩形の４隅（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を切欠いた８角形の形状を有し、光導波路１２上への垂直方向からの投影像が光導波路１２の領域内に収まる大きさと形状とを有している。これにより、領域２（１４）全域の磁場強度が均一となるとともに、光導波路１２の全体の面積も図７に示した従来の光導波路に比較して小さくすることが可能となる。
【００３６】
図７は、本発明の光学装置の光導波路に備える磁石の他の形状例を説明するための光導波路の平面図で、この光導波路２２は、矩形の光導波路の支持基体２１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００３７】
領域１（２３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（２６）は、領域１（２３）から入力されて直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（２５）は、領域１（２３）から入力されてスリット部で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（２７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００３８】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（２４）には、スリット部が設けられており、このスリット部には磁場により駆動される挿入板の抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（２４）には、挿入板を駆動させるために必要な磁場を発生させるための磁石２８が設けられている。
【００３９】
この磁石２８は、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向（この図の場合には、挿入板に直交する方向）と直交しないように配置され、その形状は、領域２（２４）を覆う最小限の面積の矩形である。磁石２８の形状をこのようにすることにより、領域２（２４）全域の磁場強度が均一となるとともに、光導波路２２の全体面積の大きな縮小効果を得ることが可能となり、図１に示した構成の光導波路に比較して約１／４にまで縮小することが可能となる。
【００４０】
なお、図７に示した例では、磁石２８の形状を、最も単純で作製が容易な矩形としたが、これに限定されるものではなく、磁界の向きが挿入板に直交し、磁石の端面がスリット部を覆う形状であれば良く、例えば菱形等であってもよい。
【００４１】
図８は、本発明の光学装置が備える光導波路の構成例を説明するための平面図で、この光導波路３２は、矩形の光導波路の支持基体３１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００４２】
領域１（３３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（３６）は、領域１（３３）から入力されスリット部Ｓ内を透過して直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（３５）は、領域１（３３）から入力されスリット部Ｓ内で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（３７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００４３】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（３４）には、スリット部Ｓが設けられており、このスリット部Ｓには磁場により駆動される挿入板Ｍの抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（３４）には、挿入板Ｍを駆動させるために必要な磁場が印加される必要がある。
【００４４】
図８には、入力光導波路領域１（３３）内の代表的な光導波路の状態を入力光である光ビームＩ１とＩ２で例示している。光ビームＩ１の場合には、挿入板Ｍがスリット部Ｓ内にあるために、入力ビームＩ１は挿入板Ｍで反射され、反射出力側のファイバ接続用領域３（３５）に属する反射光Ｒを出力することとなる。一方、光ビームＩ２の場合には、スリット部Ｓ内に挿入板Ｍがない状態のために光ビームＩ２はスリット部Ｓ内を透過直進して出力光ファイバ接続領域である領域４（３６）に透過光Ｔが出力される。
【００４５】
挿入板Ｍを磁場と電流により駆動させる場合には、磁場Ｂの方向と、図８のように上方向からみたスリットの断面に平行な面（あるいは挿入板のスリット内とその近傍に挿入板がつくる運動軌跡面）との成す角度が直角の場合が最も効率が高いため、磁場Ｂの方向が図８中の点線で示す矢印方向となるように磁石を配置される。なお、挿入板Ｍは図示しないカンチレバーに固定接続され、挿入板Ｍとカンチレバーとが連動して駆動される。この駆動は、挿入板Ｍないし挿入板Ｍ近傍のカンチレバーに施した電気配線に流す電流を制御して行なわれる。
【００４６】
図９は、挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図で、基板４１上に積層されたクラッド層４２の上に入力ファイバ側光導波路コア４３ａおよび出力ファイバ側光導波路コア４３ｂが形成され、これらの光導波路コアの上にクラッド層４４が積層されて構成された光導波路の一部に、スリット部Ｓが形成されている。挿入板Ｍは、カンチレバー４５に固定され、少なくともカンチレバー４５に設けられ、紙面に直角方向に一定の長さ成分を有する電気配線４６に流れる電流によって駆動されてスリット部Ｓ内に抜差しされる。
【００４７】
挿入板Ｍに作用する磁界は紙面に平行な成分をもち、この磁界成分が紙面に直角方向の成分を有する電気配線４６の部分に作用して、電気配線４６に電流が流れる場合にはフレミングの法則によりその流れる方向に応じて、カンチレバー４５に上方向または下方向に駆動するローレンツ力を与える。なお、カンチレバー４５に作用するローレンツ力が最大となる磁界方向は、挿入板Ｍの移動方向と直交する方向である。
【００４８】
ここで、カンチレバーに加わるローレンツ力は、カンチレバー上の配線に流れる電流と磁場のベクトル積を配線に沿って線積分した量として与えられ、配線は閉曲線を形成しないことが重要である。例えば、後述の図１０に示すように、４辺形の３辺がカンチレバーの可動部分上にあり、図１０の開かれた１辺に相当する右側はカンチレバーに固定部分があり、配線はかかる固定部分から外部に引き出され、外部には磁界がないか又は著しく低くなることが必要である。
【００４９】
図１０は、図９において示した挿入板とカンチレバーとを下側から眺めた場合の平面図である。図１０（ａ）は、挿入板５１ａがカンチレバー５２ａの伸長方向と直角に取り付けられている場合の平面図である。この場合には、磁場の方向が、紙面内にあって、かつ、カンチレバーの長手方向に平行な場合に、線積分としてのローレンツ力が最大となる。また、図１０（ｂ）は、挿入板５１ｂがカンチレバー５２ｂの長手方向に平行に取り付けられている場合の平面図である。
【００５０】
挿入板５１ａ、５１ｂは、このようなバイメタルを構成する片持ち梁の自由端側が予め反り返りの状態にあるカンチレバー５２ａ、５２ｂの自由端先端部分に固定支持される。カンチレバー５２ａ、５２ｂに設けられた電気配線５３ａ、５３ｂに流れる電流により生じるローレンツ力の作用によってカンチレバーの反りの量が増減する結果として、挿入板が運動する。
【００５１】
図１１は、本発明の光学装置である光導波路のスリット部と挿入板近傍の構成例を説明するための断面図で、光導波路の支持基板６２上に光導波路６１が形成され、この光導波路６１の上には、挿入板駆動機構（ＭＥＭＳ）を収容する領域であるＭＥＭＳ収容域６３を備えるＭＥＭＳ支持基板６４と磁石６５とが配置されている。
【００５２】
磁石６５は、光導波路６１上への垂直方向からの投影像が光導波路６１の面内に収まる大きさと形状とを有し、その素材として好適にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を持つ磁石が用いられるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
なお、光導波路６１とファイバクラッド層６９とを有する入力側および出力側ファイバ６６、６７との図面内の上下方向での位置関係を決定するに際しては、先ず、光信号の入力側ファイバ６６と出力側ファイバ６７のファイバコア６８の中心を光導波路６１の端面に高精度に位置合わせされた後に機械的に固定されて光学素子とされる。
【００５４】
また、図１１には、支持基板６７とファイバとを直接的に接合した構成が描かれているが、このような構成に限らず、接続端面を補強する目的で導波路端面に設けた補強板などからなるジョイントを介して支持基板６７とファイバとを接続した構成としてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光学装置（光スイッチ）は、挿入板を電気配線を備える板状のカンチレバーに保持し、このカンチレバーの光導波路側の面とは反対側の面に対向して板状の磁石を配置し、この状態で電気配線に流す電流を制御し、電流と磁場との相互作用に基づくローレンツ力によりカンチレバーに変位を加えて挿入板を駆動させ、光導波路に設けられたスリットへ挿入板を上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうように構成される。また、この磁石を、光導波路上への垂直方向からの投影像が光導波路面内に収まる大きさと形状としたり、あるいは、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置される。
【００５６】
このような構成とすることにより、光の遮断／透過を操作する遮蔽板が基板の垂直方向にローレンツ力で動作する、小型化と高密度集積化に適する光学装置（光スイッチ）を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学装置に備えられる光導波路の第１の構成例を説明するための平面図である。
【図２】本発明の光学装置に備えられる光導波路に設けられる挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図である。
【図３】本発明の光学装置に備えられる光導波路のスリット部と挿入板近傍の第１の構成例を説明するための断面図である。
【図４】図３に示した磁石から発生している磁力線の様子を説明するための図である。
【図５】全領域を磁石の外側にまで広げた構成の光導波路を説明するための図である。
【図６】本発明の光学装置である光導波路に備える磁石の形状例を説明するための光導波路の平面図である。
【図７】本発明の光学装置である光導波路に備える磁石の他の形状例を説明するための光導波路の平面図である。
【図８】本発明の光学装置である光導波路の構成例を説明するための平面図である。
【図９】本発明の光学装置である光導波路に備える挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図である。
【図１０】図９において示した挿入板とカンチレバーとを下側から眺めた場合の平面図である。
【図１１】本発明の光学装置である光導波路のスリット部と挿入板近傍の構成例を説明するための断面図である。
【図１２】従来技術Ａとして開示された光スイッチの構成を説明するための平面図である。
【図１３】従来技術Ｂとして開示された光スイッチの構成を説明するための断面の概略図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、７１ 支持基体
１２、２２、３２、６１、７２、１０１ 光導波路
１３、２３、３３、７３ 領域１
１４、２４、３４、７４ 領域２
１５、２５、３５、７５ 領域３
１６、２６、３６、７６ 領域４
１７、２７、３７、７７ 領域５
１８、２８、６５、１０２ 磁石
４１、６２ 基板
４２、４４ クラッド層
４３ａ 入力ファイバ側光導波路コア
４３ｂ 出力ファイバ側光導波路コア
４５、５２ カンチレバー
４６、５３ 電気配線
５１ 挿入板
６３ ＭＥＭＳ収容域
６４ ＭＥＭＳ支持基板
６６ 入力側ファイバ
６７ 出力側ファイバ
６８ ファイバコア
６９ ファイバクラッド層
１１１ 光導波路
１１２ 溝部
１１３ 溝部の内部
１１４ 金属鏡
１１５ ガラス片
１１６ 液体金属
１１７ 液体金属保持溝
１１８Ａ、１１８Ｂ、１１９Ａ、１１９Ｂ 電極
１２１ 変位板
１２２ エレメント
１２３ 導電性材料層
１２４ 絶縁層
１２５ スイッチ
１２６ 電源
１２７ 間隙
１２８ 光導波路
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置に関し、より詳細には、磁石の作用により反射ミラー板や光ビーム遮蔽板を駆動させて動作させる光導波路型マトリクス・スイッチや可変減衰器等の光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光スイッチの構成として光導波路の途中に配置される遮蔽板を可動させて光導波路からの光ビームを遮断あるいは透過させる光スイッチが知られており、特許文献１および特許文献２にその具体的な構成が記載されている。以下においては、特許文献１に記載の構成を有する光スイッチを従来技術Ａとし、特許文献２に記載の構成の光スイッチを従来技術Ｂとして、従来の技術を説明する。
【０００３】
図１２は、従来技術Ａとして開示された光スイッチの構成を説明するための平面図で、この光スイッチは、基板上に形成される光導波路１１１を横断する溝部１１２の内部１１３に設けられた溝方向に沿って移動可能なガラス片１１５と、ガラス片１１５の両端部に、溝部１１２と連通して内部に液体金属（水銀）１１６を保持する液体金属保持溝１１７と、液体金属保持溝１１７の内部に保持された液体金属１１６の各々に電流を流すための電極１１８ＡおよびＢならびに１１９ＡおよびＢと、電流が流れる方向に対して直交する方向に磁界を印加するための図示しない磁場印加部とを備えている。
【０００４】
そして、液体金属１１６に電流を流した際にこの電流が流れる方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｚ方向）に磁界を印加し、液体金属１１６にローレンツ力を作用させて液体保持溝内をＹ方向に移動させ、ガラス片の一部に設けた金属鏡１１４が光導波路１１１を遮断するようにガラス片を移動させる。また、電流の向きを上記と逆にして金属鏡１１４を光導波路１１１から退避させて光導波路１１１を通ってきた入力光を透過させる。このように、液体金属１１６に流す電流の向きを制御することで、光導波路１１１内を伝播する光を遮断／透過させて光スイッチとするものである。この構成の光スイッチの場合には、磁界を基板の上下方向（Ｚ方向）に生成させるための磁石（不図示）が基板の上下に配置されることになる。
【０００５】
図１３は、従来技術Ｂとして開示された光スイッチの構成を説明するための断面の概略図で、１２１は導電性材料からなる変位板、１２２は変位板１２１の先端に設けられ伝播光を遮断／透過するエレメント、１２４は変位板１２１の後端側を支持する絶縁層、１２５はスイッチ、１２６は電源、１２８は光導波路、１２７は光導波路１２８間に設けられた間隙、１２３は光の導波方向に沿って光導波路１２８の表面に設けられた導電性材料層である。
【０００６】
図１３に示された構成の光スイッチでは、電圧印加によって変位板１２１と導電性材料層１２３との間に作用する静電気力によってエレメント１２２が基板垂直方向（紙面の上下方向）に移動して光を遮断／透過する光スイッチ動作が行なわれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０５−２５７０６９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平０２−１３１２１０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術Ａの光スイッチの構成では、可動部分を動作させるための液体金属保持溝や電極などで構成される駆動部を光導波路内に配置するためのスペースが必要とされるために、駆動部を含む光スイッチ全体は大型化してしまう。特に、光スイッチエレメント複数個を同一の基板上にマトリックス状に配置するような場合には、上記の駆動部用スペースが光スイッチエレメントの高密度集積化の障害となるという問題がある。
【００１０】
一方、上述の従来技術Ｂの光スイッチの構成では、遮蔽板の運動方向が基板と垂直であり、光導波路上方の空間から光導波路にアクセスする構造となっているために光導波路内に駆動機構を配置する必要はなく、この点では光導波路の項密度集積化に適する構成といえる。しかしながら、この構成は駆動力として静電気力を利用するものであることから駆動のために高電圧を必要とし、周辺電子回路や装置が大型化してしまい、光スイッチ装置全体の小型化には限界がある。
【００１１】
したがって、これらの構成の各々の技術的利点であるところの「ローレンツ力駆動」と「可動部の垂直移動」とを両立可能な駆動方式とすれば、光導波路の高密度集積化と装置の小型化とが同時に実現可能となるが、かかる光スイッチ（光学装置）の構成は知られていない。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光の遮断／透過を操作する遮蔽板が基板の垂直方向にローレンツ力で動作する、小型化と高密度集積化に適する光学装置（光スイッチ）を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板上に設けられた多角平面状の光導波路の所望の位置に少なくとも１つのスリットを備え、該スリットへ挿入板を上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうための光学装置であって、電気配線を有し前記挿入板を保持する板状の挿入板保持手段と、該挿入板保持手段の光導波路側の面とは反対側の面に対向して配置される板状の磁石とを備え、前記電気配線に流れる電流と前記磁石により発生する磁場との相互作用に基づくローレンツ力により前記挿入板保持手段に変位を加えて前記挿入板を駆動させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、前記磁石は、前記光導波路上への垂直方向からの投影像が該光導波路面内に収まる大きさと形状とを有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学装置において、前記磁石は、前記光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が該磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光学装置の第１の構成例を説明するための平面図で、この光学装置に備えられる光導波路７２は、矩形の光導波路の支持基体７１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００１７】
領域１（７３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（７６）は、領域１（７３）から入力されスリット部Ｓ内を透過して直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（７５）は、領域１（７３）から入力されスリット部Ｓ内で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（７７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００１８】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（７４）には、スリット部Ｓが設けられており、このスリット部Ｓには磁場により駆動される挿入板Ｍの抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（７４）には、挿入板Ｍを駆動させるために必要な磁場が印加される必要がある。
【００１９】
図１には、入力光導波路領域１（７３）内の代表的な光導波路の状態を入力光である光ビームＩ１とＩ２で例示している。光ビームＩ１の場合には、挿入板Ｍがスリット部Ｓ内にあるために、入力ビームＩ１は挿入板Ｍで反射され、反射出力側のファイバ接続用領域３（７５）に属する反射光Ｒを出力することとなる。一方、光ビームＩ２の場合には、スリット部Ｓ内に挿入板Ｍがない状態のために光ビームＩ２はスリット部Ｓ内を透過直進して出力光ファイバ接続領域である領域４（７６）に透過光Ｔが出力される。
【００２０】
挿入板Ｍを磁場と電流により駆動させる場合には、磁場Ｂの方向と、図１のように上方向からみたスリットの断面に平行な面（あるいは挿入板のスリット内とその近傍に挿入板がつくる運動軌跡面）との成す角度が直角の場合が最も効率が高いため、磁場Ｂの方向が図１中の点線で示す矢印方向Ｂとなるように磁石が配置される。なお、挿入板Ｍは図示しないカンチレバーに固定接続され、挿入板Ｍとカンチレバーとが連動して駆動される。この駆動は、挿入板Ｍないし挿入板Ｍ近傍のカンチレバーに施した電気配線に流す電流を制御して行なわれる。
【００２１】
図２は、本発明の光学装置に備えられる光導波路に設けられる挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図で、基板８１上に積層されたクラッド層８２の上に入力ファイバ側光導波路コア８３ａおよび出力ファイバ側光導波路コア８３ｂが形成され、これらの光導波路コアの上にクラッド層８４が積層されて構成された光導波路の一部に、スリット部Ｓが形成されている。挿入板Ｍは、カンチレバー８５に固定されており、少なくともカンチレバー８５に設けられ紙面に直角方向に一定の長さ成分を有する電気配線８６に流れる電流によって駆動されてスリット部Ｓ内に抜差しされる。
【００２２】
挿入板Ｍに作用する磁界は紙面に平行な成分をもち、この磁界成分が紙面に直角方向の成分を有する電気配線８６の部分に作用して、電気配線８６に電流が流れる場合にはフレミングの法則によりその流れる方向に応じて、カンチレバー８５に上方向または下方向に駆動するローレンツ力を与える。なお、カンチレバー８５に作用するローレンツ力が最大となる磁界方向は、挿入板Ｍの移動方向と直交する方向である。
【００２３】
図３は、本発明の光学装置に備えられる光導波路のスリット部と挿入板近傍の第１の構成例を説明するための断面図で、光導波路の支持基板９２上に光導波路９１が形成され、この光導波路９１の上には、挿入板駆動機構（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）を収容する領域であるＭＥＭＳ収容域９３を備えるＭＥＭＳ支持基板９４と磁石９５とが配置されている。
【００２４】
図４は、図３に示した磁石から発生している磁力線の様子を説明するための図で、理解を容易にするために、光導波路１０１側への磁力線のみを示したものである。磁力線は、磁石１０２から遠ざかるほど疎となり磁力は弱くなるから、図９におけるＭＥＭＳ収容域９３を磁石９５になるべく近づけるように実装して、効率的に磁石の効果を発揮させて挿入板を駆動させることが望ましい。
【００２５】
すなわち、本実施例の光学装置は、電気配線を有しかつ挿入板を保持する板状の挿入板保持部と、この挿入板保持部の光導波路側の面とは反対側の面に対向して配置される板状の磁石とを備えており、電気配線に流れる電流と磁石により発生する磁場との相互作用に基づくローレンツ力により挿入板保持部に変位を加えて挿入板を駆動させるように構成されている。
【００２６】
なお、図５は全領域を磁石の外側にまで広げた構成の光導波路を説明するための図である。
【００２７】
（実施例２）
上述した実施例１の本発明の光学装置は、「ローレンツ力駆動」と「可動部の垂直移動」とを両立可能な挿入板の駆動方式とし、光導波路の高密度集積化と装置の小型化とが同時に実現可能となるという、従来の構成にない大きな利点を有する一方、以下のような改良点もある。
【００２８】
第１に、図３において、光導波路９１と入力側および出力側ファイバ９６、９７との図面内の上下方向での位置関係を決定するに際しては、先ず、光信号の入力側ファイバ９６と出力側ファイバ９７のファイバコア９８の中心を光導波路９１の端面に高精度に位置合わせされた後に機械的に固定されるが、光導波路９１の入出力端面に接続するファイバ９６、９７のファイバコア９８の外側に設けられているファイバクラッド層９９の半径は、現在の標準では百数十μｍであり、この値は、光導波路９１を構成するコア層の厚みとクラッド層の厚みの和である数十μｍよりも大きく、ファイバクラッド層９９の上端は、光導波路９１の上端よりも上方に位置することとなる。
【００２９】
このため、磁石９５の下面を光導波路９１の上面に近接させることの可能な距離は、ファイバクラッド層９９の半径と光導波路９１を構成するコア層の厚みとクラッド層の厚みの和との差分だけ制限されることなり、磁石９５を光導波路９１に近接させて効率良く磁力を利用するための障害となってしまう。
【００３０】
第２に、この問題を解決するために、図５に示すように光導波路の全領域（領域１＋２＋３＋４＋５）を磁石領域（領域１０）の外側にまで広げることとすると、光導波路が、光学装置の基本的機能を担うスリットの配置領域である領域２の４倍もの面積を占有せざるを得ず、光導波路チップの面積縮小化が制限されてしまう。
【００３１】
そこで、本実施例では、効率良い磁力利用を可能とし、かつ、さらなる光導波路チップの面積縮小化を可能とする本発明の光学装置について説明する。
【００３２】
図６は、本実施例の光学装置の光導波路に備える磁石の形状例を説明するための光導波路の平面図で、この光導波路１２は、矩形の光導波路の支持基体１１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００３３】
領域１（１３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（１６）は、領域１（１３）から入力されて直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（１５）は、領域１（１３）から入力されてスリット部で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（１７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００３４】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（１４）には、スリット部が設けられており、このスリット部には磁場により駆動される挿入板の抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（１４）には、挿入板を駆動させるために必要な磁場を発生させるための磁石１８が設けられている。
【００３５】
この磁石１８は、矩形の４隅（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を切欠いた８角形の形状を有し、光導波路１２上への垂直方向からの投影像が光導波路１２の領域内に収まる大きさと形状とを有している。これにより、領域２（１４）全域の磁場強度が均一となるとともに、光導波路１２の全体の面積も図７に示した従来の光導波路に比較して小さくすることが可能となる。
【００３６】
図７は、本発明の光学装置の光導波路に備える磁石の他の形状例を説明するための光導波路の平面図で、この光導波路２２は、矩形の光導波路の支持基体２１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００３７】
領域１（２３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（２６）は、領域１（２３）から入力されて直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（２５）は、領域１（２３）から入力されてスリット部で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（２７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００３８】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（２４）には、スリット部が設けられており、このスリット部には磁場により駆動される挿入板の抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（２４）には、挿入板を駆動させるために必要な磁場を発生させるための磁石２８が設けられている。
【００３９】
この磁石２８は、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向（この図の場合には、挿入板に直交する方向）と直交しないように配置され、その形状は、領域２（２４）を覆う最小限の面積の矩形である。磁石２８の形状をこのようにすることにより、領域２（２４）全域の磁場強度が均一となるとともに、光導波路２２の全体面積の大きな縮小効果を得ることが可能となり、図１に示した構成の光導波路に比較して約１／４にまで縮小することが可能となる。
【００４０】
なお、図７に示した例では、磁石２８の形状を、最も単純で作製が容易な矩形としたが、これに限定されるものではなく、磁界の向きが挿入板に直交し、磁石の端面がスリット部を覆う形状であれば良く、例えば菱形等であってもよい。
【００４１】
図８は、本発明の光学装置が備える光導波路の構成例を説明するための平面図で、この光導波路３２は、矩形の光導波路の支持基体３１の上に設けられており、各々が異なる役割を担う５つの導波路領域から構成されている。
【００４２】
領域１（３３）は、任意の数の光ファイバとの光信号入力側接続端面を含む領域であり、領域４（３６）は、領域１（３３）から入力されスリット部Ｓ内を透過して直進してきた光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域である。また、領域３（３５）は、領域１（３３）から入力されスリット部Ｓ内で反射された光信号の出力側に相当する光ファイバ接続端面を含む領域であり、領域５（３７）は光導波路の出力用光ファイバ接続端面を含まない領域である。
【００４３】
これらの領域に囲まれた矩形の領域２（３４）には、スリット部Ｓが設けられており、このスリット部Ｓには磁場により駆動される挿入板Ｍの抜差しが行なわれて信号光の進路制御がなされる。従って、領域２（３４）には、挿入板Ｍを駆動させるために必要な磁場が印加される必要がある。
【００４４】
図８には、入力光導波路領域１（３３）内の代表的な光導波路の状態を入力光である光ビームＩ１とＩ２で例示している。光ビームＩ１の場合には、挿入板Ｍがスリット部Ｓ内にあるために、入力ビームＩ１は挿入板Ｍで反射され、反射出力側のファイバ接続用領域３（３５）に属する反射光Ｒを出力することとなる。一方、光ビームＩ２の場合には、スリット部Ｓ内に挿入板Ｍがない状態のために光ビームＩ２はスリット部Ｓ内を透過直進して出力光ファイバ接続領域である領域４（３６）に透過光Ｔが出力される。
【００４５】
挿入板Ｍを磁場と電流により駆動させる場合には、磁場Ｂの方向と、図８のように上方向からみたスリットの断面に平行な面（あるいは挿入板のスリット内とその近傍に挿入板がつくる運動軌跡面）との成す角度が直角の場合が最も効率が高いため、磁場Ｂの方向が図８中の点線で示す矢印方向となるように磁石を配置される。なお、挿入板Ｍは図示しないカンチレバーに固定接続され、挿入板Ｍとカンチレバーとが連動して駆動される。この駆動は、挿入板Ｍないし挿入板Ｍ近傍のカンチレバーに施した電気配線に流す電流を制御して行なわれる。
【００４６】
図９は、挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図で、基板４１上に積層されたクラッド層４２の上に入力ファイバ側光導波路コア４３ａおよび出力ファイバ側光導波路コア４３ｂが形成され、これらの光導波路コアの上にクラッド層４４が積層されて構成された光導波路の一部に、スリット部Ｓが形成されている。挿入板Ｍは、カンチレバー４５に固定され、少なくともカンチレバー４５に設けられ、紙面に直角方向に一定の長さ成分を有する電気配線４６に流れる電流によって駆動されてスリット部Ｓ内に抜差しされる。
【００４７】
挿入板Ｍに作用する磁界は紙面に平行な成分をもち、この磁界成分が紙面に直角方向の成分を有する電気配線４６の部分に作用して、電気配線４６に電流が流れる場合にはフレミングの法則によりその流れる方向に応じて、カンチレバー４５に上方向または下方向に駆動するローレンツ力を与える。なお、カンチレバー４５に作用するローレンツ力が最大となる磁界方向は、挿入板Ｍの移動方向と直交する方向である。
【００４８】
ここで、カンチレバーに加わるローレンツ力は、カンチレバー上の配線に流れる電流と磁場のベクトル積を配線に沿って線積分した量として与えられ、配線は閉曲線を形成しないことが重要である。例えば、後述の図１０に示すように、４辺形の３辺がカンチレバーの可動部分上にあり、図１０の開かれた１辺に相当する右側はカンチレバーに固定部分があり、配線はかかる固定部分から外部に引き出され、外部には磁界がないか又は著しく低くなることが必要である。
【００４９】
図１０は、図９において示した挿入板とカンチレバーとを下側から眺めた場合の平面図である。図１０（ａ）は、挿入板５１ａがカンチレバー５２ａの伸長方向と直角に取り付けられている場合の平面図である。この場合には、磁場の方向が、紙面内にあって、かつ、カンチレバーの長手方向に平行な場合に、線積分としてのローレンツ力が最大となる。また、図１０（ｂ）は、挿入板５１ｂがカンチレバー５２ｂの長手方向に平行に取り付けられている場合の平面図である。
【００５０】
挿入板５１ａ、５１ｂは、このようなバイメタルを構成する片持ち梁の自由端側が予め反り返りの状態にあるカンチレバー５２ａ、５２ｂの自由端先端部分に固定支持される。カンチレバー５２ａ、５２ｂに設けられた電気配線５３ａ、５３ｂに流れる電流により生じるローレンツ力の作用によってカンチレバーの反りの量が増減する結果として、挿入板が運動する。
【００５１】
図１１は、本発明の光学装置である光導波路のスリット部と挿入板近傍の構成例を説明するための断面図で、光導波路の支持基板６２上に光導波路６１が形成され、この光導波路６１の上には、挿入板駆動機構（ＭＥＭＳ）を収容する領域であるＭＥＭＳ収容域６３を備えるＭＥＭＳ支持基板６４と磁石６５とが配置されている。
【００５２】
磁石６５は、光導波路６１上への垂直方向からの投影像が光導波路６１の面内に収まる大きさと形状とを有し、その素材として好適にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を持つ磁石が用いられるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
なお、光導波路６１とファイバクラッド層６９とを有する入力側および出力側ファイバ６６、６７との図面内の上下方向での位置関係を決定するに際しては、先ず、光信号の入力側ファイバ６６と出力側ファイバ６７のファイバコア６８の中心を光導波路６１の端面に高精度に位置合わせされた後に機械的に固定されて光学素子とされる。
【００５４】
また、図１１には、支持基板６７とファイバとを直接的に接合した構成が描かれているが、このような構成に限らず、接続端面を補強する目的で導波路端面に設けた補強板などからなるジョイントを介して支持基板６７とファイバとを接続した構成としてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光学装置（光スイッチ）は、挿入板を電気配線を備える板状のカンチレバーに保持し、このカンチレバーの光導波路側の面とは反対側の面に対向して板状の磁石を配置し、この状態で電気配線に流す電流を制御し、電流と磁場との相互作用に基づくローレンツ力によりカンチレバーに変位を加えて挿入板を駆動させ、光導波路に設けられたスリットへ挿入板を上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうように構成される。また、この磁石を、光導波路上への垂直方向からの投影像が光導波路面内に収まる大きさと形状としたり、あるいは、光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置される。
【００５６】
このような構成とすることにより、光の遮断／透過を操作する遮蔽板が基板の垂直方向にローレンツ力で動作する、小型化と高密度集積化に適する光学装置（光スイッチ）を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学装置に備えられる光導波路の第１の構成例を説明するための平面図である。
【図２】本発明の光学装置に備えられる光導波路に設けられる挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図である。
【図３】本発明の光学装置に備えられる光導波路のスリット部と挿入板近傍の第１の構成例を説明するための断面図である。
【図４】図３に示した磁石から発生している磁力線の様子を説明するための図である。
【図５】全領域を磁石の外側にまで広げた構成の光導波路を説明するための図である。
【図６】本発明の光学装置である光導波路に備える磁石の形状例を説明するための光導波路の平面図である。
【図７】本発明の光学装置である光導波路に備える磁石の他の形状例を説明するための光導波路の平面図である。
【図８】本発明の光学装置である光導波路の構成例を説明するための平面図である。
【図９】本発明の光学装置である光導波路に備える挿入板とスリット部との関係を説明するための断面の概略図である。
【図１０】図９において示した挿入板とカンチレバーとを下側から眺めた場合の平面図である。
【図１１】本発明の光学装置である光導波路のスリット部と挿入板近傍の構成例を説明するための断面図である。
【図１２】従来技術Ａとして開示された光スイッチの構成を説明するための平面図である。
【図１３】従来技術Ｂとして開示された光スイッチの構成を説明するための断面の概略図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、７１ 支持基体
１２、２２、３２、６１、７２、１０１ 光導波路
１３、２３、３３、７３ 領域１
１４、２４、３４、７４ 領域２
１５、２５、３５、７５ 領域３
１６、２６、３６、７６ 領域４
１７、２７、３７、７７ 領域５
１８、２８、６５、１０２ 磁石
４１、６２ 基板
４２、４４ クラッド層
４３ａ 入力ファイバ側光導波路コア
４３ｂ 出力ファイバ側光導波路コア
４５、５２ カンチレバー
４６、５３ 電気配線
５１ 挿入板
６３ ＭＥＭＳ収容域
６４ ＭＥＭＳ支持基板
６６ 入力側ファイバ
６７ 出力側ファイバ
６８ ファイバコア
６９ ファイバクラッド層
１１１ 光導波路
１１２ 溝部
１１３ 溝部の内部
１１４ 金属鏡
１１５ ガラス片
１１６ 液体金属
１１７ 液体金属保持溝
１１８Ａ、１１８Ｂ、１１９Ａ、１１９Ｂ 電極
１２１ 変位板
１２２ エレメント
１２３ 導電性材料層
１２４ 絶縁層
１２５ スイッチ
１２６ 電源
１２７ 間隙
１２８ 光導波路
Claims (3)
- 基板上に設けられた多角平面状の光導波路の所望の位置に少なくとも１つのスリットを備え、該スリットへ挿入板を上下動させて出し入れすることにより信号光の光路の切換もしくは光ビームの光量の調整を行なうための光学装置であって、
電気配線を有し前記挿入板を保持する板状の挿入板保持手段と、
該挿入板保持手段の光導波路側の面とは反対側の面に対向して配置される板状の磁石とを備え、
前記電気配線に流れる電流と前記磁石により発生する磁場との相互作用に基づくローレンツ力により前記挿入板保持手段に変位を加えて前記挿入板を駆動させることを特徴とする光学装置。 - 前記磁石は、前記光導波路上への垂直方向からの投影像が該光導波路面内に収まる大きさと形状とを有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
- 前記磁石は、前記光導波路上へ垂直方向から投影した輪郭の直線部分の伸長方向が該磁石により生じる磁界方向と直交しないように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
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