JP2004240397A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、低価格かつ小型の光スイッチを提供すること。
【解決手段】 光スイッチは、中間部と２つの側片部を有し前記中間部にコイルが巻回されたコ字形磁心と、前記２つの側片部の各々に対向可能な２つの端部を有し揺動運動可能に支持された接極子２と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を加えるように配置された永久磁石とを含む電磁駆動系１を備える。光スイッチはまた、前記接極子に固定された光路変換手段であるミラー３と、このミラーに光を入射させるための入射側光ファイバ４と、前記ミラーにより光路変換された光が結合される出射側光ファイバ５、６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信システム等に用いる光部品に関し、特に、光路の切替えまたは遮断を行うのに好適な光スイッチに関する。

光スイッチには、以下の２つのタイプがある。第１のタイプは、石英光導波路やニオブ酸リチウム結晶光導波路を使った導波路形光スイッチである。第２のタイプは、光ファイバ、プリズムなどを機械的に移動させるメカニカル方式の光スイッチである。

第１のタイプの光スイッチは、光導波路の一部の屈折率を変化させることによってスイッチングを行う。光導波路の一部の屈折率を変化させるために、光導波路上に設置した薄膜ヒーターに電流を流したり、電気光学効果を利用して電極に電圧を加える。第１のタイプの光スイッチは、可動部を持たないので信頼性が高いという利点を持つ。しかし、第１のタイプの光スイッチは一般的に高価であり損失が大きいという欠点を持つ。このため、現在実際に使用されているものは第２のタイプの光スイッチの方が圧倒的に多い。

第２のタイプの光スイッチとしては、入力光ファイバと、その出力端面に対向する位置に配置した平面光導波路板と、この平面光導波路板に固定された複数の出力光ファイバと、入力光ファイバと平面光導波路板の位置を相対的に移動させる移動手段とを備えたものが知られている。この光スイッチは、入力光ファイバと平面光導波路板との相対位置を機械的に変化させることにより光路の切替えを行う（例えば、特許文献１参照）。第２のタイプの光スイッチは、第１のタイプの光スイッチに比べると低価格であり損失が小さい。しかし、第２のタイプの光スイッチは可動部を持つため信頼性が低いという問題がある。

しかしながら、最近は光通信ネットワークが都市内の様々な領域に張り巡らされており、その信号経路の制御を柔軟に行う機能を実現させるために、より低価格で信頼性の高い光スイッチが要求されている。

一方、上記の光通信システムに使用される光スイッチとは別に、通信システムに使用されるスイッチとして信頼性が高く、安価に製造できる電磁継電器が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
特開２００１−１７４７２５号公報 特開昭６３−３０１４４１号公報 特開２０００−３１１５６８号公報

本発明の課題は、上記の要求を満足すべく、従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、さらに低価格な光スイッチを提供することにある。

本発明による光スイッチは、２つの側片部の間に中間部を有しコイルが巻回されたコ字形磁心と、前記２つの側片部の各々に対向可能な２つの端部を有し揺動運動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を加えるように配置された永久磁石とを含む電磁駆動系を備える。光スイッチはさらに、前記接極子に直接固定された少なくとも１つの光路変換手段と、該光路変換手段に光を入射させるための少なくとも１つの入射側光ファイバと、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備える。

本発明による光スイッチはさらに、前記入射側光ファイバからの光を前記光路変換手段に導くための入射側光学系と、前記光路変換手段により光路変換された光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系を備えることが望ましい。

本発明による光スイッチにおいては、前記接極子における揺動運動は該接極子の中央部付近を支点とする往復的な回動運動であり、該回動運動は、前記コ字形磁心の一方の側片部とこれに対向する前記接極子の一方の端部との間に作用する磁気的吸引力と、前記コ字形磁心の他方の側片部とこれに対向する前記接極子の他方の端部との間に作用する磁気的吸引力とを切り替えることにより発生される。

本発明による光スイッチの第１の態様においては、前記光路変換手段は第１のミラーから成り、該第１のミラーは前記接極子上であって、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な面内に光の反射方向があるように設置される。

本発明による光スイッチの第２の態様においては、前記光路変換手段は少なくとも１つの反射面を持つ第２のミラーから成り、該第２のミラーは前記接極子上であって、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光の反射方向があるように設置される。

なお、前記光路変換手段は少なくとも１つの反射面を持つ第３のミラーから成り、該第３のミラーは前記接極子上であって、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な反射面を持つものであっても良い。また、前記光路変換手段は、前記接極子上に固定されて前記入射側光ファイバからの光を遮断するための板部材であっても良い。

本発明による光スイッチの第３の態様においては、前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いにほぼ平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを持つ。

本発明による光スイッチの第４の態様においては、前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いに不平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを持つ。

本発明による光スイッチの第５の態様においては、前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いにほぼ平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを２組持つ。

なお、前記透明体は四角形の平面形状を持つ。

前記光路変換手段は、前記コ字形磁心の一方の側片部に対向する前記接極子の一方の端部近傍に設けられても良いし、前記２つの側片部に対向する前記接極子の２つの端部付近にそれぞれ設けられても良い。

また、前記入射側光ファイバ、出射側光ファイバの少なくとも一方が複数個であっても良い。

本発明による光スイッチにおいては、前記永久磁石は前記コ字形磁心と前記接極子との間に配置され、前記永久磁石の一方の磁極端が前記コ字形磁心の前記中間部の中央付近に位置し、前記永久磁石の他方の磁極端が前記接極子の揺動運動の支点の付近に位置していても良い。

本発明による光スイッチにおいてはまた、前記永久磁石は、両端に同極の一方の磁極を有し、中央部に他方の磁極を有する複合的な永久磁石であり、前記コ字形磁心の２つの側片部間に設けられていても良い。

本発明による光スイッチにおいてはさらに、前記永久磁石は一方の磁極が前記接極子に接するように前記接極子に固定され、前記接極子とともに揺動するようにされても良い。

前記電磁駆動系はさらに、前記コ字形磁心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを含んでも良い。この場合、前記固定側絶縁体基台の一体成形により前記コ字形磁心および永久磁石が固定され、かつ前記コ字形磁心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して固定される。

前記電磁駆動系はさらに、前記接極子における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子における揺動運動に連動する可動ばね部とを備えても良い。

本発明によれば、既存の電磁継電器に使用されている電磁駆動系と簡単な光学部品とを組み合わせることにより、従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、また安価で小型の光スイッチを得ることができる。

図１は本発明による光スイッチの第１の実施の形態を示す斜視図である。図１（ａ）、図１（ｂ）はそれぞれ、光路が切替えられた状態を示す。

図１において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、後で詳しく説明されるが、揺動可能に支持された接極子２、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための２つの電極端子１０（１つのみ図示）を有する。

接極子２の一方の端部の上面にはミラー３が設置されている。ミラー３は、薄いガラスまたは結晶板上に反射膜をコーティングして形成されている。ミラー３の上方には入射側光ファイバ４、出射側光ファイバ５および６が設置されている。ミラー３と入射側光ファイバ４との間には、入射側光ファイバ４からの出射光をミラー３に導くためのレンズ７が設置されている。ミラー３と出射側光ファイバ５との間には、ミラー３で反射された光を出射側光ファイバ５に導くためのレンズ８が設置されている。同様に、ミラー３と出射側光ファイバ６との間には、ミラー３で反射された光を出射側光ファイバ６に導くためのレンズ９が設置されている。以下では、ミラー３が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

なお、後述するように、電磁駆動系１、光ファイバ４、５、６、およびレンズ７、８、９は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

図２は、図１の光スイッチに使用する電磁駆動系の第１の例の動作原理を説明するための図である。

図２において、電磁駆動系は、接極子２０と、コイル１９と、２つの側片部２１ａ、２１ｂとこれらを連結している中間部２１ｃとからなるコ字形鉄心２１と、永久磁石２２とを含む。コイル１９はコ字形鉄心２１の中間部２１ｃに巻回されている。中間部２１ｃの内側の中央部には永久磁石２２の一端部が固定されている。揺動運動を行う接極子２０は、その両端部がそれぞれ側片部２１ａ、２１ｂに対向し、しかも永久磁石２２の他端部が揺動運動の支点Ａとなるように配置されている。言い換えれば、接極子２０は、その中間部において永久磁石２２の他端部に設けられた突起で支持されることにより、突起を支点Ａとする揺動運動、つまりシーソー運動が可能である。

図２（ａ）はコイル１９が励磁されていない状態を示す。この状態では、永久磁石２２により生じる磁束φ１によって接極子２０が側片部２１ｂ側に吸着されている。

図２（ｂ）はコイル１９が励磁されている状態を示す。この状態では、コイル１９の励磁によりコ字形鉄心２１に生じる磁束φ０が磁束φ１を打ち消す一方、磁束φ０が永久磁石２２により生じる磁束φ２に加算される。その結果、接極子２０は支点Ａを中心に時計回り方向に回動し、接極子２０が側片部２１ａ側に吸着される。この状態では、コイル１９の励磁を断っても図２（ｃ）に示すように、永久磁石２２からの磁束φ２によって接極子２０は側片部２１ａ側に吸着された状態を維持する。

図２（ｃ）の状態を図２（ａ）の状態に戻すには、コイル１９に流す電流方向を逆にすればよい。

このような電磁駆動系は特許文献２に開示されている。

図１に戻って、第１の実施の形態による光スイッチの動作を説明する。図１（ａ）は接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示し、図１（ｂ）は接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。

図１（ａ）において、入射側光ファイバ４からの光１１はレンズ７によってコリメートされ、ミラー３に入射する。ミラー３により上方向に反射された光１２はレンズ８によって収束され出射側光ファイバ５に入射する。

次に、電極端子１０からコイルに電流が流されると、接極子２が反時計回り方向に回動して図１（ｂ）の状態になる。この状態では、入射側光ファイバ４からの光１１はミラー３により図１（ａ）の場合とは異なる方向に反射され、反射光１３はレンズ９を通して収束され出射側光ファイバ６に入射する。

図１（ｂ）の状態を、図１（ａ）の状態に戻すには電極端子１０からコイルに流す電流方向を逆にすればよい。

以上のように、電極端子１０からコイルに流す電流の方向を切り替えることにより、入射側光ファイバ４に対する出射側光ファイバ５、６の結合を切替えることができる。つまり、入射側光ファイバ４からの光を２つの出力ポートのいずれかに切替えて与えることができる。

図２の構造の電磁駆動系は以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に数年以上にわたり実用されており高い信頼性が確立されている。また、この電磁駆動系は安価な製造方法も確立されている。さらに、使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものである。それ故、第１の実施の形態による光スイッチは安価かつ小型に製造することができる。

図３は、本発明の光スイッチに使用する電磁駆動系の第２の例の動作原理を説明するための図である。

図３において、電磁駆動系は、コイル２９と、接極子３０と、２つの側片部３１ａ、３１ｂとこれらを連結している中間部３１ｃとからなるコ字形鉄心３１と、永久磁石３２とを含む。永久磁石３２は、中央がＮ極、両端部がＳ極となっている複合的な永久磁石である。勿論、永久磁石３２は、中央がＳ極、両端部がＮ極となっている複合的な永久磁石であっても良い。コ字形鉄心３１の中間部３１ｃにコイル２９が巻回され、コ字形鉄心３１の側片部３１ａの上部と側片部３１ｂの上部との間に永久磁石３２が固定されている。揺動運動を行う接極子３０は、その両端部が、それぞれ側片部３１ａ、３１ｂに対向するように配置されている。特に、接極子３０の中央下部には揺動運動の支点Ａとなる突起が設けられ、その突起が永久磁石３２の中央部に接するように配置されている。

図３（ａ）はコイル２９が励磁されていない状態を示す。この状態では、永久磁石３２により生じる磁束φ１によって接極子３０が側片部３１ｂ側に吸着されている。

図３（ｂ）はコイル２９が励磁されている状態を示す。コイル２９が励磁されると、コ字形鉄心３１に生じる磁束φ０が磁束φ１を打ち消す一方、側片部３１ａ側の接極子３０においては磁束φ０に永久磁石３２により生じる磁束φ２が加算される。その結果、接極子３０は支点Ａを中心に時計回り方向に回動する。この状態では、コイル２９の励磁を断っても、図３（ｃ）に示すように、接極子３０は永久磁石３２からの磁束φ２によって側片部３１ａ側に吸着された状態を維持する。

図３（ｃ）の状態を図３（ａ）の状態に戻すにはコイル２９に流す電流方向を逆にすればよい。

この電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。このような電磁駆動系は、特許文献３に開示されている。

図４は、本発明の光スイッチに使用する電磁駆動系の第３の例の動作原理を説明するための図である。

図４において、電磁駆動系は、コイル３９と、接極子４０と、２つの側片部４１ａ、４１ｂとこれらを連結している中間部４１ｃとからなるコ字形鉄心４１と、永久磁石４２とを含む。コ字形鉄心４１の中間部４１ｃにコイル３９が巻回されている。揺動運動を行う接極子４０は、その両端がそれぞれ側片部４１ａ、４１ｂ対向するように配置されている。接極子４０の下側中央部には、接極子４０側がＮ極、反対側がＳ極となるように永久磁石４２が設置されている。勿論、永久磁石４２は、接極子４０側がＳ極、反対側がＮ極となるように設置されても良い。２つの側片部４１ａ、４１ｂの間には上向きの突起４３ａを持つ支持部材４３が設けられている。永久磁石４２は、その中央部が突起４３ａで支持されることにより、突起４３ａが接極子４０の揺動運動の支点Ａとなる。支持部材４３は非磁性材料で作られている。

図４（ａ）はコイル３９が励磁されていない状態を示す。この状態では、永久磁石４２により生じる磁束φ１によって接極子４０が側片部４１ｂ側に吸着されている。

図４（ｂ）はコイル３９が励磁されている状態を示す。この状態では、コイル３９の励磁によりコ字形鉄心４１に生じる磁束φ０が磁束φ１を打ち消す一方、側片部４１ａ側の接極子４０においては磁束φ０に永久磁石４２により生じる磁束φ２が加算される。その結果、接極子４０は支点Ａを中心に時計回り方向に回動する。この状態では、コイル３９の励磁を断っても、図４（ｃ）に示すように、接極子４０は磁束φ２によって側片部４１ａ側に吸着された状態を維持する。

図４（ｃ）の状態を図４（ａ）の状態に戻すにはコイル３９に流す電流方向を逆にすればよい。

この電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。

図５は、本発明による光スイッチの第２の実施の形態を示す斜視図である。図５（ａ）、図５（ｂ）はそれぞれ、光路が切替えられた状態を示す。

図５において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための２つの電極端子１０（１つのみ図示）を有する。接極子２の一方の端部の上面にはミラー５３が設置されている。ミラー５３は、その反射面が接極子２の揺動方向にほぼ平行になるように設置されている。ミラー５３は、ガラス板または結晶板上に反射膜をコーティングして形成され、両側に反射面を有する。

ミラー５３の一方の反射面側に入射側光ファイバ５４と出射側光ファイバ５６とが設置されている。一方、ミラー５３の他方の反射面側には入射側光ファイバ５４と出射側光ファイバ５６に対し、それぞれミラー５３の光反射点を中心にして点対称な位置に出射側光ファイバ５７と入射側光ファイバ５５が設置されている。

ミラー５３の一方の反射面側にはまた、入射側光ファイバ５４からの出射光をミラー５３に導くためのレンズ５８が設置される共に、ミラー５３により反射された光を出射側光ファイバ５６に導くためのレンズ６０が設置されている。同様に、ミラー５３の他方の反射面側には入射側光ファイバ５５からの出射光をミラー５３に導くためのレンズ５９が設置される共に、ミラー５３により反射された光を出射側光ファイバ５７に導くためのレンズ６１が設置されている。以下では、ミラー５３が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

後述するように、電磁駆動系１及び光ファイバ５４、５５、５６、５７並びにレンズ５８、５９、６０、６１は１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。

第２の実施の形態に使用する電磁駆動系１は、図２、図３、図４の何れの電磁駆動系をも用いることができる。これは、後述される第３〜第７の実施の形態でも同様である。

次に、第２の実施の形態の光スイッチの動作を説明する。図５（ａ）は接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ５４、５５からの光はミラー５３に入射する。図５（ｂ）は接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ５４、５５からの光はミラー５３の上方を通過する。

図５（ａ）において、入射側光ファイバ５４からの光４５はレンズ５８によってコリメートされ、ミラー５３の一方の反射面に入射する。ミラー５３により反射された光４６はレンズ６０によって収束され、出射側光ファイバ５６に入射する。一方、入射側光ファイバ５５からの光４７はレンズ５９によってコリメートされ、ミラー５３の他方の反射面に入射する。ミラー５３により反射された光４８はレンズ６１によって収束され、出射側光ファイバ５７に入射する。

次に、電極端子１０からコイルに電流が流されると接極子２が反時計回り方向に回動して図５（ｂ）の状態になる。この状態では、ミラー５３が下側に移動する。その結果、入射側光ファイバ５４、５５から出射した光４５、４７は、それぞれミラー５３の上方を通過し、ミラー５３に関して反対側に設置された出射側光ファイバ５７、５６に、それぞれレンズ６１、６０を介して入射する。

勿論、図５（ｂ）の状態を図５（ａ）の状態に戻すには電極端子１０に逆向きの電流を流せばよい。

以上のように、電極端子１０に流す電流の向きを切替えることにより、入射側光ファイバ５４、５５からの光をそれぞれ２つの出力ポートを切替えて与えることができる。

ところで、ミラー５３の形状、設置位置および光ビーム径は接極子２の移動距離（通常０．３〜０．６ｍｍ）を考慮して設計される。つまり、図５（ａ）の状態では入射側光ファイバ５４、５５から出射した光４５、４７は、ほとんどがミラー５３で反射され、図５（ｂ）の状態では光４５、４７はほとんどが通過するように設定されている。また、ミラー５３の厚さは両方の光路切替え状態で光の損失が増加しないように０．１〜１ｍｍ程度の十分に薄い厚さに設定されている。

なお、第２の実施の形態では、接極子２の一端部にだけミラー５３を設置して２×２ポートの切替えを行う光スイッチを実現している。しかし、接極子２の他端部にもミラーを設置し、そのミラーに対して入射側光ファイバ、出射側光ファイバを各２本配置することにより、２チャンネルの２×２ポートの切替え光スイッチが実現できる。

また、１つのミラーに対して多方向の入射方向、反射方向の組を設置することによって、さらに多チャンネルの光スイッチを構成することができる。例えば、図５において入射側光ファイバ、出射側光ファイバが配置されている面に対して垂直な面内に別の入射側光ファイバ、反射側光ファイバの組を設置することによって、多チャンネルの光スイッチを構成することができる。

第２の実施の形態においても、電磁駆動系は高い信頼性を有する電磁継電器の駆動系をそのまま用いることができ、また使用する光部品も安価であるので安価かつ小型で高い信頼性の光スイッチを実現できる。

また、ミラー５３は片側のみ反射する機能を持つものであっても良い。例えば、ミラー５３が入射側光ファイバ５５側にのみ反射する機能を持つ場合、入射側光ファイバ５５からの光を出射側光ファイバ５６、５７のいずれかに切替えて与える光スイッチとなる。従って、この場合、入射側光ファイバ５４は省略される。

さらに、図５において、ミラー５３に代えて、光を遮断する板を設置することにより、光遮断型の光スイッチが実現できる。このような板は、金属材料などによりミラー５３と同じ形状に作られ、ミラー５３と同じ方法で接極子２に固定される。

第１、第２の実施の形態においては、光ファイバからの出射光をコリメートし、コリメートした光を光ファイバに結合するためにそれぞれレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したＴＥＣファイバを用いることによりレンズを省略することができる。

第１、第２の実施の形態においては、光スイッチの内部に光を導入するための入力ポートとして、あるいは、そこから光を導出する出力ポートとして、光ファイバを用いたが、一般の光導波路を用いてもよいことは明らかである。

第１、第２の実施の形態においては、永久磁石、コイルによる磁束を導くためにコ字形鉄心を用いたが、一般の軟磁性材によるコ字形磁心を用いてもよい。

図２、図３で説明した電磁駆動系は一体成形により作られても良い。つまり、コ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持するための固定側絶縁体基台と、接極子を保持するための可動側絶縁体とを、コ字形鉄心の一部に永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形により形成する。このような形成方法によれば、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待ち時間が不要になる。また、一体形成により製造工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石、電極端子間の位置精度を向上させることができる。このような製造方法、及び電磁駆動系の構造は、後で図面を参照して詳しく説明される。

図２、図３で説明した電磁駆動系はまた、以下のように作られても良い。つまり、電磁継電器で用いられているように、接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら接極子を支持するヒンジばねと、接極子の揺動運動に連動する可動ばねが備えられても良い。これにより、接極子の揺動運動に対して付加的な力が与えられ、光スイッチの切替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。また、可動ばねの端部を電気接点として用いることにより、接極子の揺動運動の状態をチェックでき、切替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。このような電磁駆動系の構造についても、後で図面を参照して詳しく説明される。

図６は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチを概略的に示す斜視図である。図６（ａ）、図６（ｂ）はそれぞれ光路が切替えられた状態を示す。

図６において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２と、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０（１つのみ図示）とを有する。

接極子２の一方の端部の上面には、接着や半田固定などの方法により透明なガラス板６３が設置されている。ガラス板６３は四角形状であり、互いに平行な入射面６３ａと出射面６３ｂとを持つ。ガラス板６３の入射面６３ａ、出射面６３ｂには無反射コーティングが施されている。ガラス板６３は、入射面６３ａ、出射面６３ｂが接極子２の揺動方向とほぼ平行になり、かつ揺動方向に垂直な面内での光の入射角が４５度±４０度以内程度となるように設置されている。以下では、ガラス板６３が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

ガラス板６３の入射側には入射側光ファイバ６４が設置され、出射側には出射側光ファイバ６５、６６が設置されている。ガラス板６３の入射側にはまた、入射側光ファイバ６４からの出射光をガラス板６３に導くためのレンズ６７が設置されている。ガラス板６３の出射側にはガラス板６３を透過した光を出射側光ファイバ６５に導くためのレンズ６８が設置されると共に、ガラス板６３の上方を通過した光を出射側光ファイバ６６に導くためのレンズ７３が設置されている。

なお、後で詳しく説明される製造方法により、電磁駆動系１、光ファイバ６４〜６６、レンズ６７、６８、７３は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

次に、第３の実施の形態による光スイッチの動作を説明する。図６（ａ）は、接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板６３に入射する。図６（ｂ）は接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板６３の上方を通過する。

図６（ａ）において、入射側光ファイバ６４からの光７０は、レンズ６７によってコリメートされガラス板６３に入射面６３ａより入射する。ガラス板６３に入射した光は、ガラス板６３中をスネルの法則に従った角度で屈折されて進行し、出射面６３ｂより入射方向と平行な方向で、かつ屈折された方向にシフトして出射され出射光７１となる。出射光７１は、レンズ６８によって収束され出射側光ファイバ６５に入射する。

ここで、ガラス板６３へ入射する光７０に対する出射光７１のシフト量δは、ガラス板６３の屈折率、入射面６３ａへの入射角、および入射面６３ａと出射面６３ｂ間の距離で決まる。例えば、ガラス板６３の屈折率を１．５、入射角を４５度、上記距離を４ｍｍとすると、シフト量δは１．３ｍｍ程度となる。

次に、電極端子１０からコイルに電流が流されると接極子２が反時計回り方向に回動して図６（ｂ）の状態になる。この状態では、ガラス板６３が下側に移動する。その結果、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板６３の上方を通過し、レンズ７３を介して出射側光ファイバ６６に入射する。

図６（ｂ）の状態を図６（ａ）の状態に戻すには電極端子１０に逆向きの電流を流せばよい。

以上のように、電極端子１０に流す電流の向きを切替えることにより、入射側光ファイバ６４からの光７０を２つの出力ポートの一方に切替えて与えることができる。

ところで、ガラス板６３の形状、設置位置及び光ビーム径は接極子２の移動距離（通常０．３〜０．６ｍｍ）を考慮して設計される。つまり、図６（ａ）の状態ではガラス板６３へ入射する光７０のほとんどがガラス板６３中を通過し、図６（ｂ）の状態では光７０のほとんどがガラス板６３の外側を通過するように設定されている。

第３の実施の形態において使用する電磁駆動系は、図２〜図４で説明した電磁駆動系と同じ構造であり、既に数年以上に渡り実用されており、高い信頼性が確立されている。また、安価な製造方法も確立されている。他に使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものである。それ故、第３の実施の形態による光スイッチは安価に製造することができる。また、ガラス板６３を直接接極子２上に固定しているので小型化がはかれる。

第３の実施の形態による光スイッチは、第１、第２の実施の形態による光スイッチに比べて以下のような利点を持つ。光スイッチは、スイッチング動作が多数回繰り返されると、電磁駆動系の接極子の回動角度が変動する場合がある。第１、第２の実施の形態のように、光路変換手段としてミラーを使用していると、接極子の回動角度がαだけ変動した場合にはミラーの反射光の出射角度の変動は２αとなる。その結果、出射側光ファイバの前に設置されたレンズへの光の入射角が大きく変動する。レンズへの光の入射角の変化は、出射側光ファイバの入射端面の収束点の位置変化となり、入射側光ファイバと出射側光ファイバとの結合効率が低下する。その結果、エネルギー損失の増加をもたらす。

一方、第３の実施の形態のように光路変換手段としてガラス板を用いると、電磁駆動系の接極子の回動角度が変動した場合、上述したシフト量δは変化するが、ガラス板６３からの出射光の出射角度は変動しない。レンズへの光の入射位置が変化しても、入射角度が変化しなければ出射側光ファイバの入射端面の収束点位置は変化しない。それ故、入射側光ファイバと出射側光ファイバ間の結合効率の低下は小さい。すなわち、第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態に比べて電磁駆動系の接極子の回動角度の変動の影響が小さいという特長を有する。

図７は、本発明の第４の実施の形態による光スイッチを概略的に示す斜視図である。

図７において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２と、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０（１つのみ図示）とを有する。

接極子２の一方の端部の上面には接着や半田固定などの方法により透明なガラス板７５が設置されている。ガラス板７５は、接極子２の揺動方向に平行であるが、互いに不平行である入射面７５ａと出射面７５ｂを持つ。これは、例えば平面形状が四角形状、特に台形状のガラス板によって実現できる。ガラス板７５の入射面７５ａ、出射面７５ｂには無反射コーティングが施されている。以下では、ガラス板７５が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

ガラス板７５の入射側には入射側光ファイバ６４が設置され、出射側には出射側光ファイバ６５、６６が設置されている。ガラス板７５の入射側にはまた、入射側光ファイバ６４からの出射光をガラス板７５に導くためのレンズ６７が設置されている。ガラス板７５の出射側にはガラス板７５を透過した光を出射側光ファイバ６５に導くためのレンズ６８が設置されると共に、ガラス板７５の上方を通過した光を出射側光ファイバ６６に導くためのレンズ７３が設置されている。

なお、後で詳しく説明される製造法により、電磁駆動系１、光ファイバ６４〜６６、レンズ６７、６８、７３は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

次に、第４の実施の形態による光スイッチの動作を説明する。図７は、接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板７５に入射する。図示していないが、接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態では、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板７５の上方を通過する。

図７において、入射側光ファイバ６４からの光は、レンズ６７によってコリメートされガラス板７５に入射する。ガラス板７５に入射した光は、ガラス板７５中をスネルの法則に従った角度で屈折されて進行し、入射方向と異なる角度で出射され出射光７１となる。出射光７１は、レンズ６８によって収束され出射側光ファイバ６５に入射する。

次に、電極端子１０からコイルに電流が流されると、接極子２が反時計回り方向に回動して接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態になる。この状態では、ガラス板７５が下側に移動する。その結果、入射側光ファイバ６４からの光７０はガラス板７５の上方を通過し、出射側光ファイバ６６にレンズ７３を介して入射する。この状態を図７の状態に戻すには電極端子１０に逆向きの電流を流せばよい。

以上のように、電極端子１０に流す電流の向きを切替えることにより、入射側光ファイバ６４からの光７０を２つの出力ポートの一方に切替えて与えることができる。

第４の実施の形態のようにガラス板７５への入射光とガラス板７５からの出射光とが平行ではない場合は、近接して併置された２つの光ファイバに、１つのレンズによる結合光学系を採用できる、すなわち、レンズ６８と７３を１つのレンズに置き換えることができる。加えて、出射側光ファイバ６５と６６を一つのフェルール内に設置された２芯光ファイバとすることができる。その結果、光スイッチをより小型化することが可能となる。

但し、前述した通り、スイッチング動作の繰り返しにより接極子の回動角度が変動した場合には出射光７１の出射角度が変化する。これは、第３の実施の形態による光スイッチと比べると接極子の回動角度の変動の影響を受けやすいことを意味する。しかし、第１、第２の実施の形態による光スイッチに比べれば、接極子の回動角度の変動の影響は小さい。

図８は、本発明の第５の実施の形態による光スイッチを概略的に示す斜視図である。

図８において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０（１つのみ図示）を有する。

接極子２の一方の端部の上面には接着や半田固定などの方法により透明なガラス板８０が設置されている。ガラス板８０は四角形状であり、接極子２の揺動方向に平行でかつ互いに平行な２組の入射面８０ａと出射面８０ｂおよび入射面８０ｃと出射面８０ｃを持つ。ガラス板８０の入射面８０ａ、８０ｃ、出射面８０ｂ、８０ｄには無反射コーティングが施されている。以下では、ガラス板８０が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

ガラス板８０の入射側には入射側光ファイバ８１、８２が設置され、出射側には出射側光ファイバ８３、８４が設置されている。ガラス板８０の入射側にはまた、入射側光ファイバ８１、８２からの出射光をそれぞれガラス板８０に導くためのレンズ８５、８６が設置されている。ガラス板８０の出射側には出射側光ファイバ８３、８４に対応するようにレンズ８７、８８が設置されている。

なお、後で詳しく説明される製造法により、電磁駆動系１、光ファイバ８１〜８４、レンズ８５〜８８は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

次に、第５の実施の形態による光スイッチの動作を説明する。図８は、接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ８１、８２からの光はそれぞれガラス板８０に入射する。図示していないが、接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態では、入射側光ファイバ８１、８２からの光はそれぞれガラス板８０の上方を通過する。

図８において、入射側光ファイバ８１からの光は、レンズ８５によってコリメートされガラス板８０の入射面８０ａに入射する。入射した光は、ガラス板８０中をスネルの法則に従った角度で屈折して進行し、入射方向と平行な角度で出射面８０ｂから出射され出射光９１となる。出射光９１はレンズ８８によって収束され出射側光ファイバ８４に入射する。同様に、入射側光ファイバ８２からの光は、レンズ８６によってコリメートされガラス板８０の入射面８０ｃに入射する。入射した光は、ガラス板８０中をスネルの法則に従った角度で屈折して進行し、入射方向と平行な角度で出射面８０ｄから出射され出射光９２となる。出射光９２は、レンズ８７によって収束され出射側光ファイバ８３に入射する。

ここで、ガラス板８０における入射面８０ａと８０ｃとの間の角度及び出射面８０ｂと８０ｄとの間の角度、入射面８０ａと出射面８０ｂとの間隔及び入射面８０ｃと出射面８０ｄとの間隔は以下のように設定される。電極端子１０からコイルに電流が流されて接極子２が反時計回り方向に回動することによりガラス板８０が下側に移動したとき、入射側光ファイバ８１、８２からの光がそれぞれガラス板８０の上方を通過し、出射光９２、９１の光路と一致するように設定される。例えば、ガラス板８０の平面形状を菱形または正方形とし、その対向する頂点を結ぶ一つの線分が光の入射方向と平行となるように設置する。

上記のように、第５の実施の形態においては、接極子２が図８の状態にある時は入射側光ファイバ８１と出射側光ファイバ８４、入射側光ファイバ８２と出射側光ファイバ８３がそれぞれ結合される。一方、接極子２が反時計回り方向に回動したときには入射側光ファイバ８１と出射側光ファイバ８３、入射側光ファイバ８２と出射側光ファイバ８４がそれぞれ結合される。その結果、光スイッチは２×２スイッチの動作が可能となる。

図９は、本発明の第６の実施の形態による光スイッチを概略的に示す斜視図である。

図９において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０（１つのみ図示）を有する。

接極子２の両端部の上面には接着や半田固定などの方法により透明なガラス板１０１、１０２が設置されている。ガラス板１０１、１０２は、それぞれ接極子２の揺動方向に平行でかつ互いに平行な光入射面と光出射面を持つ。ガラス板１０１、１０２の形状、光の入射方向に対する角度は、図６の第３の実施の形態におけるガラス板６３と同じに設定されている。ガラス板１０１、１０２の入射面、出射面には無反射コーティングが施されている。

ガラス板１０１の入射側には入射側光ファイバ１０３が設置され、出射側には出射光ファイバ１０４、１０５が設置されている。同様に、ガラス板１０２の入射側には入射側光ファイバ１０６が設置され、出射側には出射光ファイバ１０７、１０８が設置されている。また、ガラス板１０１の入射側には入射側光ファイバ１０３からの光をガラス板１０１に導くためのレンズ１０９が設置され、ガラス板１０１の出射側には出射光ファイバ１０４、１０５に対応するようにレンズ１１０、１１１が設置されている。同様に、ガラス板１０２の入射側には入射側光ファイバ１０６からの光をガラス板１０２に導くためのレンズ１１２が設置され、ガラス板１０２の出射側には出射光ファイバ１０７、１０８に対応するようにレンズ１１３、１１４が設置されている。

なお、後で詳しく説明される製造法により、電磁駆動系１、入射側光ファイバ１０３、１０６、出射側光ファイバ１０４、１０５、１０７、１０８やレンズ１０９〜１１１、１１２〜１１４は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

図９は、接極子２のガラス板１０２が設置された側の端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。接極子２のガラス板１０１が設置された側の端部がコ字形鉄心に吸着された状態は図示を省略している。

図９において、入射側光ファイバ１０３からの光は、レンズ１０９によってコリメートされガラス板１０１に入射する。入射した光は、ガラス板１０１中をスネルの法則に従った角度で屈折して進行し、入射方向と平行な角度でガラス板１０１から出射される。出射された光はレンズ１１０によって収束され出射側光ファイバ１０４に入射する。一方、入射側光ファイバ１０６からの光は、レンズ１１２によってコリメートされガラス板１０２の上方を通過してレンズ１１３によって収束され出射側光ファイバ１０７に入射する。

電極端子１０からコイルに電流が流されることにより、接極子２が反時計回り方向に回動したときには、以下のようになる。入射側光ファイバ１０３からの光は、レンズ１０９によってコリメートされガラス板１０１の上方を通過してレンズ１１１によって収束され出射側光ファイバ１０５に入射する。一方、入射側光ファイバ１０６からの光は、レンズ１１２によってコリメートされガラス板１０２に入射する。入射した光は、ガラス板１０２中をスネルの法則に従った角度で屈折して進行し、入射方向と平行な角度でガラス板１０２から出射される。出射された光は、レンズ１１４によって収束され出射側光ファイバ１０８に入射する。

上述のように、第６の実施の形態によれば、２チャンネルの１×２光スイッチが実現できる。第６の実施の形態によれば、２個の光スイッチを個別に使用する場合に比べ、低価格でかつ小型で実装面積の小さい２チャンネルの光スイッチが実現できる。

図１０は、本発明の第７の実施の形態による光スイッチを概略的に示す図である。図１０（ａ）は上面図であり、図１０（ｂ）は側面図である。

図１０において、光スイッチは電磁駆動系１を有する。電磁駆動系１は、揺動可能に支持された接極子２、電磁駆動系１に含まれるコイルに電流を流すための電極端子１０（１つのみ図示）を有する。

接極子２の一端部の上面には接着や半田固定などの方法により透明なガラス板１２０が設置されている。ガラス板１２０は四角形状、特に平行四辺形の平面形状を持つ。平行四辺形の長辺の長さをＬとする。ガラス板１２０は接極子２の揺動方向に平行でかつ互いに平行な入射面１２０ａと出射面１２０ｂを持つ。ガラス板１２０はまた、入射面１２０ａに対して約４５度の角度を持つ面１２０ｃを有すると共に、出射面１２０ｂに対して約４５度の角度を持つ面１２０ｄを有する。以下では、ガラス板１２０が設置されている接極子２の一方の端部を一端部と呼び、反対側の端部を他端部と呼ぶ。

ガラス板１２０の入射側には入射側光ファイバ１２１が設置され、出射側には出射光ファイバ１２２、１２３が設置されている。ガラス板１２０の入射側にはまた、入射側光ファイバ１２１からの光１２４をガラス板１２０に導くためのレンズ１２５が設置されている。ガラス板１２０の出射側には、ガラス板１２０を透過した光１２６を出射側光ファイバ１２２に導くためのレンズ１２７が設置されると共に、ガラス板１２０の上方を通過した光を出射側光ファイバ１２３に導くためのレンズ１２８が設置されている。

なお、後で詳しく説明される製造方法により、電磁駆動系１、入射側光ファイバ１２１、出射側光ファイバ１２２、１２３やレンズ１２５、１２７、１２８は、１つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定される。

次に、第７の実施の形態による光スイッチの動作を説明する。図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、接極子２の他端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示す。この状態では、入射側光ファイバ１２１からの光１２４はガラス板１２０に入射する。接極子２の一端部がコ字形鉄心に吸着された状態は図示を省略している。

図１０において、入射側光ファイバ１２１からの光１２４はレンズ１２５によってコリメートされ、ガラス板１２０の入射面１２０ａに入射する。入射面１２０ａは、光１２４の入射方向に対してほぼ垂直である。ガラス板１２０に入射した光は面１２０ｃによって入射光に対して約９０度の角度方向に全反射され、続いて面１２０ｄによって約９０度の角度方向に全反射される。全反射された光は、その反射方向とほぼ垂直な出射面１２０ｂから出射し出射光１２６となる。出射光１２６はレンズ１２７によって収束され出射側光ファイバ１２２に入射する。

電極端子１０からコイルに電流が流されることにより接極子２が反時計回り方向に回動し、ガラス板１２０が下側に移動する。この状態では、入射側光ファイバ１２１からの光１２４はガラス板１２０の上方を通過し、レンズ１２８を介して出射側光ファイバ１２３に入射する。

第７の実施の形態のように、平行四辺形状のガラス板１２０を用いることにより以下の効果が得られる。入射する光１２４と出射光１２６の間の平行シフト量、すなわち、出射側光ファイバ１２２と１２３の間隔がガラス板１２０の長さＬによって決まる。それ故、光スイッチの小型化を図る上での設計の自由度が高い。勿論、第７の実施の形態も、接極子２が繰り返し回動することにより接極子２の回動角度が変動した場合でも、その影響を受けにくい。

上記の第３〜第７の実施の形態でも、入射側光ファイバからの光をコリメートしてガラス板に入射させる手段、ガラス板から出射された光を出射側光ファイバに結合させる手段としてレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したＴＥＣファイバを用いることによりレンズを省略することができる。

第６の実施の形態では、第３の実施の形態のガラス板を接極子２の両端部に設けている。同様に、第４、第５、第７の実施の形態においても、必要に応じてガラス板を接極子２の両端部に設けるようにしても良い。この場合、第３、第４、第５、第７の実施の形態におけるガラス板を組み合わせて２種類のガラス板を接極子の両端部に設けるようにしても良い。

次に、図１１を参照して、本発明による光スイッチの製造方法及び構造について説明する。図１１は、便宜上、図３に示された電磁駆動系を使用した光スイッチであって、図１０に示した第７の実施の形態による光スイッチに適用した場合について示している。しかし、以下に述べる製造方法及び構造は、第１〜第６の実施の形態のいずれにも適用され得る。勿論、図３に示された電磁駆動系に代えて、図２に示された電磁駆動系が使用されても良い。なお、図１１において、括弧付きで示した参照番号は、図１０に示されている参照番号である。また、図１１は、理解し易くするために、電磁駆動系１と光学系とを離して示している。

図１１において、固定側絶縁体基台２００内にコイル、コ字形鉄心３１、永久磁石３２が収容されている。固定側絶縁体基台２００は、樹脂材料を使用して例えば射出成形により成形されるものである。この射出成形に際し、コイル全体、電極端子１０の一部、コ字形鉄心３１の一部、永久磁石３２の一部が固定側絶縁体基台２００内に埋め込まれる。これにより、コイル、電極端子１０、コ字形鉄心３１、永久磁石３２は一体に保持される。

便宜上、接極子３０は、電磁駆動系１から分離して示しているが、以下のようにして電磁駆動系１に組合わされる。接極子３０の一端部にはガラス板１２０が固定されている。接極子３０の中央部の周囲に可動側絶縁体３００が設けられている。可動側絶縁体３００も樹脂材料を使用して例えば射出成形により成形されるものである。この射出成形に際し、接極子３０の中央部が可動側絶縁体３００に埋め込まれる。これにより、接極子３０は可動側絶縁体３００により保持される。なお、図３で説明したように、接極子３０の下部中央部には下方に向けて突出した支点用の突起が設けられている。

可動側絶縁体３００はまた、接極子３０の幅方向の両側に対応する位置にそれぞれ支持部３１０を有する。支持部３１０には、接極子３０に沿って接極子３０の一端部側及び他端部側に延びるように可動ばね部３２０、３２０が設けられている。可動ばね部３２０の中央部、つまり支持部３１０に対応する箇所にはヒンジばね部３２５が設けられている。可動ばね部３２０、ヒンジばね部３２５もまた、可動側絶縁体３００の成形時に可動側絶縁体３００に一体的に組み込まれる。接極子３０は、その支点用の突起を永久磁石３２上に載せた状態で、２つのヒンジばね部３２５を固定側絶縁体基台２００の上面に固定することにより固定側絶縁体基台２００に組合わされる。ヒンジばね部３２５は接極子３０における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら接極子３０を支持するためのものであり、可動ばね部３２０は接極子３０における揺動運動に連動する。可動ばね部３２０は、前に述べた、接極子２の揺動運動の状態をチェックするための電気接点、あるいは切替え状態を把握するための電気接点として用いられ得る。

上記のようにして作られた電磁駆動系１は、固定側絶縁体基台２００を筐体４００の内底部に固定することにより筐体４００内に収容される。電極端子１０は、筐体４００の底部から外部に導出される。

一方、筐体４００の側壁には、以下のようにして光ファイバ、レンズ等が取り付けられる。入射側光ファイバ１２１の先端部とレンズ１２５とを収容したシリンダ４１０が筐体４００の１つの側壁４０１に設置される。側壁４０１と反対側の側壁４０２には、出射側光ファイバ１２２の先端部とレンズ１２７とを収容したシリンダ４２０と、出射側光ファイバ１２３の先端部とレンズ１２８とを収容したシリンダ４３０とが併設される。

本発明による光スイッチは、光通信システム全般において光信号の切替え、光信号のオン、オフを行う光部品として適用可能である。

本発明の第１の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）は、それぞれ光路が切替えられた状態を示す。 本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の第１の例を示す図であり、図２（ａ）はコイルによる励磁が無い状態を示し、図２（ｂ）はコイルにより励磁された状態を示し、図２（ｃ）はコイルによる励磁が無い他の状態を示す。 本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の第２の例を示す図であり、図３（ａ）はコイルによる励磁が無い状態を示し、図３（ｂ）はコイルにより励磁された状態を示し、図３（ｃ）はコイルによる励磁が無い他の状態を示す。 本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の第３の例を示す図であり、図４（ａ）はコイルによる励磁が無い状態を示し、図４（ｂ）はコイルにより励磁された状態を示し、図４（ｃ）はコイルによる励磁が無い他の状態を示す。 本発明の第２の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図であり、図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ光路が切替えられた状態を示す。 本発明の第３の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図であり、図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ光路が切替えられた状態を示す。 本発明の第４の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図である。 本発明の第５の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図である。 本発明の第６の実施の形態による光スイッチを概略的に示した斜視図である。 本発明の第７の実施の形態による光スイッチを概略的に示す図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は側面図である。 本発明による光スイッチの製造方法及び構造について説明するための図である。

符号の説明

１ 電磁駆動系
２，３０，４０ 接極子
３，５３ ミラー
１０ 電極端子
１９，２９，３９ コイル
２１，３１，４１ コ字形鉄心
２２，３２，４２ 永久磁石
４３ 支持部材
６３，７５，８０，１０１，１０２，１２０ ガラス板

Claims (18)

1. ２つの側片部の間に中間部を有しコイルが巻回されたコ字形磁心と、前記２つの側片部の各々に対向可能な２つの端部を有し揺動運動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を加えるように配置された永久磁石とを含む電磁駆動系と、前記接極子に直接固定された少なくとも１つの光路変換手段と、該光路変換手段に光を入射させるための少なくとも１つの入射側光ファイバと、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される少なくとも１つの出射側光ファイバとを備えることを特徴とする光スイッチ。
2. 該光スイッチはさらに、前記入射側光ファイバからの光を前記光路変換手段に導くための入射側光学系と、前記光路変換手段により光路変換された光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系を備えることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
3. 前記接極子における揺動運動は該接極子の中央部付近を支点とする往復的な回動運動であり、該回動運動は、前記コ字形磁心の一方の側片部とこれに対向する前記接極子の一方の端部との間に作用する磁気的吸引力と、前記コ字形磁心の他方の側片部とこれに対向する前記接極子の他方の端部との間に作用する磁気的吸引力とを切替えることにより発生されることを特徴とする請求項１または２記載の光スイッチ。
4. 前記光路変換手段は第１のミラーから成り、該第１のミラーは前記接極子上であって、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な面内に光の反射方向があるように設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
5. 前記光路変換手段は少なくとも１つの反射面を持つ第２のミラーから成り、該第２のミラーは前記接極子上であって、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光の反射方向があるように設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
6. 前記光路変換手段は、前記接極子上に固定されて前記入射側光ファイバからの光を遮断するための板部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
7. 前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いにほぼ平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを持つことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
8. 前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いに不平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを持つことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
9. 前記光路変換手段は透明体から成り、該透明体は互いにほぼ平行でかつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な光入射面と光出射面とを２組持つことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
10. 前記透明体は四角形の平面形状を持つことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の光スイッチ。
11. 前記光路変換手段は、前記コ字形磁心の一方の側片部に対向する前記接極子の一方の端部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光スイッチ。
12. 前記光路変換手段が、前記２つの側片部に対向する前記接極子の２つの端部付近にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光スイッチ。
13. 前記入射側光ファイバ、出射側光ファイバの少なくとも一方が複数個であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光スイッチ。
14. 前記永久磁石は前記コ字形磁心と前記接極子との間に配置され、前記永久磁石の一方の磁極端が前記コ字形磁心の前記中間部の中央付近に位置し、前記永久磁石の他方の磁極端が前記接極子の揺動運動の支点の付近に位置していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
15. 前記永久磁石は、両端に同極の一方の磁極を有し、中央部に他方の磁極を有する複合的な永久磁石であり、前記コ字形磁心の２つの側片部間に設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
16. 前記永久磁石は一方の磁極が前記接極子に接するように前記接極子に固定され、前記接極子とともに揺動することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
17. 前記電磁駆動系はさらに、前記コ字形磁心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを含み、前記固定側絶縁体基台の一体成形により前記コ字形磁心および永久磁石が固定され、かつ前記コ字形磁心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して固定されたことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の光スイッチ。
18. 前記電磁駆動系はさらに、前記接極子における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子における揺動運動に連動する可動ばね部とを備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の光スイッチ。
    

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