JP2005189486A - Optical fiber switch - Google Patents

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Masaki Esashi
正喜 江刺
Yoichi Haga
洋一 芳賀
Moinul Islam Bhuiyan Mohammed
モハメッド・モイヌル・イスラム・ブイヤン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber switch which is capable of effectively taking out a shape restoring force of shape memory alloy as a power source and has a quick switching time. <P>SOLUTION: The optical fiber switch 1 is provided with a switch substrate 2, a movable optical fiber 3 of which one part 3a is fixed to the switch substrate 2 and the top end part 3b is swingable and two pieces of stationary optical fibers 4R, 4L which are opposed to the top end part 3b of the movable optical fiber 3 and are juxtaposed on the switch substrate 2. Therein, the top end part 3b is allowed to swing and, thereby, the movable optical fiber 3 is optically connected with either one of the two pieces of stationary optical fibers 4R, 4L. The optical fiber switch 1 is further provided with a swingable driving mechanism 24 which energizes either one side of a right swingable member 6R and a left side swingable member 6L made of shape memory alloy and heats the same, an alignment mechanism 25 which allows the center of the top end part 3b of the movable optical fiber to coincide with the centers of the stationary optical fibers 4R, 4L and a latch mechanism 8 which retains the top end part 3b in a swingable state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光伝送システムに用いられる機械式の光ファイバースイッチに係り、特に、形状記憶合金の形状復元力をパワーソースとしてスイッチングを行う光ファイバースイッチに関する。   The present invention relates to a mechanical optical fiber switch used in an optical transmission system, and more particularly, to an optical fiber switch that performs switching using a shape restoring force of a shape memory alloy as a power source.

近年、高速で且つ大量の情報を送り込めるシングルモード用光ファイバーの石英光ファイバーを用いた光通信や光伝送の技術が飛躍的に伸び、またそのインフラも都市単位で大規模に驚異的なスピードをもって整備されている。その一方で、小規模病院、介護施設、家庭やオフィスといった小さい単位で、石英光ファイバーより格段に取り扱いの容易なマルチモード用光ファイバーであるPOF(プラスチック光ファイバー)やPCF(プラスチッククラッドファイバー)を用いたネットワークの敷設が注目を浴びている。勿論、これらの石英光ファイバーとPOFやPCFは、両者が近い将来適切に融合され、情報通信ネットの主体となることは疑う余地のないことである。   In recent years, optical communication and optical transmission technology using a single-mode optical fiber that can send a large amount of information at high speed has dramatically increased, and its infrastructure has been developed at a tremendous speed on a city-by-city basis. Has been. On the other hand, in small units such as small hospitals, nursing homes, homes and offices, networks using POF (plastic optical fiber) and PCF (plastic clad fiber) are multimode optical fibers that are much easier to handle than quartz optical fibers. Is garnering attention. Of course, there is no doubt that these quartz optical fibers and POF and PCF will be appropriately combined in the near future to become the main body of the information communication network.

この情報通信ネットにおいて、屋外からの情報或いは屋内の他の場所からの情報を夫々の情報端末やOA機器等に個別に送信するには、分岐部毎に光ファイバースイッチが必要となる。そこで、小型で低損失、低コスト、高安定の自己保持型の光ファイバースイッチの開発が急がれている。   In this information communication network, an optical fiber switch is required for each branching unit in order to individually transmit information from the outside or information from other locations in the interior to each information terminal, OA device, or the like. Therefore, development of a small-sized, low-loss, low-cost, highly stable self-holding optical fiber switch is urgently needed.

この種の光ファイバースイッチとして、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。かかる光ファイバースイッチは、スイッチ本体と、スイッチ本体に一部が固定され先端部が首振り可能な可動光ファイバー(例えばPOF、PCF等)と、この可動光ファイバーに対向させて上下に並設された二本の静止光ファイバーとを備え、上記先端部を首振りさせることで、可動光ファイバーを二本の静止光ファイバーのいずれか一方と光学的に接続するものである。   As this type of optical fiber switch, for example, one described in Patent Document 1 is known. Such an optical fiber switch is composed of a switch body, a movable optical fiber (for example, POF, PCF, etc.) that is partially fixed to the switch body and capable of swinging at the tip, and two optical fibers arranged in parallel above and below the movable optical fiber. The movable optical fiber is optically connected to one of the two stationary optical fibers by swinging the tip portion.

この光ファイバースイッチの特徴とするところは、可動光ファイバーの上面及び下面の夫々に形状記憶合金ワイヤを可動光ファイバーの長手方向に沿って接合した点にある。この形状記憶合金ワイヤを成す形状記憶合金は、一方向性を有し、引張り変形を与えられてセットされており、通電により加熱すると記憶している長さに収縮し、熱が取り去られても収縮長さをキープすることができる。   This optical fiber switch is characterized in that a shape memory alloy wire is joined to the upper and lower surfaces of the movable optical fiber along the longitudinal direction of the movable optical fiber. The shape memory alloy forming this shape memory alloy wire has a unidirectional property and is set with tensile deformation. When heated by energization, the shape memory alloy shrinks to the memorized length and heat is removed. Can also keep the contraction length.

かかる光ファイバースイッチによれば、上下いずれか一方の形状記憶合金ワイヤに通電することでこのワイヤを加熱して収縮させ、ワイヤの形状復元力(収縮力)をパワーソースとしてファイバーを上下からワイヤで挟んで成る三層構造体をバイメタルのように動作させ、可動光ファイバーの先端部を上下方向に首振り、二本の静止光ファイバーのいずれか一方と光学的に接続することができる。   According to such an optical fiber switch, by energizing one of the upper and lower shape memory alloy wires, the wire is heated and contracted, and the fiber is sandwiched from above and below by using the shape restoring force (contraction force) of the wire as a power source. The tip of the movable optical fiber can be swung vertically and optically connected to one of the two stationary optical fibers.

詳しくは、可動光ファイバーの先端部は、V溝が形成された一対の半割りフェルール(首振りガイド部材)を対向させて組み立てることで形成された断面菱形の空間内において上下方向に首振り運動をし、上記空間内の上下端に夫々配置された静止光ファイバーのいずれか一方と光学的に接続する。   Specifically, the tip of the movable optical fiber swings in the vertical direction in a rhombus-shaped space formed by assembling a pair of halved ferrules (swing guide members) formed with V grooves. Then, it is optically connected to one of the stationary optical fibers respectively disposed at the upper and lower ends in the space.

この光ファイバースイッチは、POF等のフレキシビリティ性と形状記憶合金の形状復元力を巧みに組み合わせ、自己保持型で超小型を実現した点で優れている。   This optical fiber switch is excellent in that it is a self-holding type and an ultra-small size by skillfully combining flexibility such as POF and shape restoring force of a shape memory alloy.

特開平7−56097号公報JP-A-7-56097

ところで、上記光ファイバースイッチにおいては、形状記憶合金ワイヤを可動光ファイバーに沿って接合した構造としているため、以下に述べるような課題が考えられる。   By the way, in the said optical fiber switch, since it is set as the structure which joined the shape memory alloy wire along the movable optical fiber, the subject as described below can be considered.

先ず、第1に、上記可動光ファイバーは実際には直径が1.0mm、0.5mmといった極めて細いものであるため、かかる可動光ファイバーの上下両面に形状記憶合金ワイヤを並行に接合すること自体が非現実的であり実現困難である。   First, since the movable optical fiber is actually extremely thin with a diameter of 1.0 mm or 0.5 mm, it is not possible to join shape memory alloy wires in parallel on both the upper and lower surfaces of the movable optical fiber. Realistic and difficult to implement.

第2に、形状記憶合金ワイヤが通電・加熱されて収縮せんとした際に、形状記憶合金ワイヤが接合されている光ファイバーを引き連れて一緒に縮まなければならず、形状記憶合金ワイヤの収縮力が光ファイバーの収縮に消費されてしまう。よって、バイメタルの如き原理で光ファイバーを撓ませるに至るには、形状記憶合金ワイヤが大きく縮むまで待たなければならず、スイッチングに時間が掛かる。   Second, when the shape memory alloy wire is energized and heated to contract, the optical fiber to which the shape memory alloy wire is bonded must be contracted together, and the contraction force of the shape memory alloy wire is reduced. It is consumed by the contraction of the optical fiber. Therefore, in order to bend the optical fiber on the principle of bimetal, it is necessary to wait until the shape memory alloy wire is greatly contracted, and switching takes time.

第3に、形状記憶合金ワイヤが可動光ファイバーの略全長(固定部から先端部にかけて)に亘って接合されているため、形状記憶合金ワイヤが通電・加熱された際に、可動光ファイバーが略全長に亘って円弧状に変形してしまい、その先端面が静止光ファイバーの先端面と対面しなくなる。よって、両者間のクリアランスが増大して伝達光エネルギの漏れが大きくなってしまうことになる。   Third, since the shape memory alloy wire is bonded over substantially the entire length (from the fixed portion to the tip portion) of the movable optical fiber, when the shape memory alloy wire is energized and heated, the movable optical fiber has a substantially full length. The tip surface is deformed into an arc shape and the tip surface thereof does not face the tip surface of the stationary optical fiber. Therefore, the clearance between the two increases, and the leakage of transmitted light energy increases.

加えて、第4に、可動光ファイバーに形状記憶合金ワイヤの収縮力が作用した際、可動光ファイバーの先端部の挙動は、あたかも釣り竿の穂先の如く間接的なコントロールしかできず、結局半割りフェルールに形成されたV溝の中で勝手な動きを許容したこととなり、安定した切替挙動が得難いもの、すなわちスイッチングに時間が掛かるものであった。   In addition, fourthly, when the contraction force of the shape memory alloy wire acts on the movable optical fiber, the behavior of the tip of the movable optical fiber can only be controlled indirectly as if the tip of a fishing rod. In the formed V-groove, arbitrary movement was allowed, and stable switching behavior was difficult to obtain, that is, switching took time.

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、形状記憶合金の形状復元力をパワーソースとして有効に取り出すことができ、スイッチング時間が速い光ファイバースイッチを提供することにある。   An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide an optical fiber switch that can effectively extract the shape restoring force of a shape memory alloy as a power source and has a fast switching time.

上記課題を解決するために創案された本発明は、スイッチ基板と、該スイッチ基板に一部が固定され先端部が首振り可能な可動光ファイバーと、該可動光ファイバーの先端部に対向させて上記スイッチ基板に並設された二本の静止光ファイバーとを備え、上記先端部を首振りさせることで、可動光ファイバーを二本の静止光ファイバーのいずれか一方と光学的に接続する光ファイバースイッチであって、
一端が上記先端部に固定され他端が先端部の右側方のスイッチ基板に固定された形状記憶合金からなる右側首振り部材と、一端が上記先端部に固定され他端が先端部の左側方のスイッチ基板に固定された形状記憶合金からなる左側首振り部材と、上記右側首振り部材又は左側首振り部材のいずれか一方を通電して発熱させる通電装置とを有する駆動機構と、
上記スイッチ基板に上記首振り部材を挟むようにして可動光ファイバーの長手方向に所定間隔を隔てて設けられた前部ストッパ及び後部ストッパを有し、上記先端部の首振り量を制限することで先端部の中心を静止光ファイバの中心に一致させる位置合せ機構と、
上記スイッチ基板に上記前部ストッパと後部ストッパとの間にて上記先端部の両側方に位置して配設された一対の磁石と、上記先端部に装着されて上記右側首振り部材及び左側首振り部材が固着される磁性体からなる磁気吸引部材とを有し、上記先端部を首振り状態に保持するラッチ機構と、
を備えたものである。
The present invention was devised to solve the above-mentioned problems. The switch board, the movable optical fiber partially fixed to the switch board and swingable at the tip, and the switch facing the tip of the movable optical fiber. An optical fiber switch that optically connects the movable optical fiber to one of the two stationary optical fibers by swinging the tip portion, and comprising two stationary optical fibers arranged in parallel on the substrate,
A right-hand swinging member made of a shape memory alloy having one end fixed to the tip and the other end fixed to the switch board on the right side of the tip, and one end fixed to the tip and the other end to the left of the tip A drive mechanism having a left swing member made of a shape memory alloy fixed to the switch board, and an energization device that generates heat by energizing either the right swing member or the left swing member;
The switch board has a front stopper and a rear stopper provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of the movable optical fiber so that the swing member is sandwiched between the switch board, and by limiting the swing amount of the tip part, An alignment mechanism that aligns the center with the center of the stationary optical fiber;
A pair of magnets disposed on both sides of the tip portion between the front stopper and the rear stopper on the switch board, and the right swing member and the left neck mounted on the tip portion A latch mechanism having a magnetic attraction member made of a magnetic material to which the swing member is fixed, and holding the tip in a swinging state;
It is equipped with.

また、上記右側首振り部材及び左側首振り部材は、一体的に形成されて一つの部材からなることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said right swinging member and the left swinging member are integrally formed, and consist of one member.

また、上記右側首振り部材及び左側首振り部材は、コイル状に形成されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said right swing member and left swing member are formed in a coil shape.

また、上記スイッチ基板に、上記首振り部材、ストッパ、ラッチ機構、可動及び静止光ファイバーを収容するための凹部設けることが好ましい。   The switch board is preferably provided with a recess for accommodating the swinging member, stopper, latch mechanism, movable and stationary optical fibers.

本発明によれば、次のような効果を発揮できる。   According to the present invention, the following effects can be exhibited.

(1)可動光ファイバーの先端部を首振るとき、駆動機構の右側及び左側首振り部材の形状記憶合金の形状復元力を上記先端部にその横方向から直接的に作用させることができるので、形状記憶合金の形状復元力を上記先端部の首振りのためのパワーとして有効に伝達することができ、スイッチング時間が速くなる。   (1) When swinging the tip of the movable optical fiber, the shape restoring force of the shape memory alloy of the right and left swinging members of the drive mechanism can be applied directly to the tip from the lateral direction. The shape restoring force of the memory alloy can be effectively transmitted as the power for swinging the tip, and the switching time is increased.

(2)可動光ファイバーの先端部が上記駆動機構によって首振られたとき、位置合わせ機構及びラッチ機構によって該先端部を静止光ファイバーに対して平行に移動させて両者の軸芯を一致させることができるので、伝達光エネルギの漏れを小さくできる。   (2) When the distal end portion of the movable optical fiber is swung by the drive mechanism, the distal end portion can be moved parallel to the stationary optical fiber by the alignment mechanism and the latch mechanism, so that the axes of both can be aligned. Therefore, the leakage of transmitted light energy can be reduced.

(3)可動光ファイバーの先端部を首振った後、首振り部材への通電をオフしても、ラッチ機構によって先端部の首振り状態を保持できるので、無駄な電力消費を回避できる。   (3) Even if the swinging member is turned off after the tip of the movable optical fiber is swung, since the swinging state of the tip can be maintained by the latch mechanism, wasteful power consumption can be avoided.

(4)首振り部材が磁気吸引部材を介して間接的に可動光ファイバーに取り付けられるので、首振り部材を可動光ファイバーに取り付ける際に可動光ファイバーにダメージが生じることはない。   (4) Since the swinging member is indirectly attached to the movable optical fiber via the magnetic attraction member, the movable optical fiber is not damaged when the swinging member is attached to the movable optical fiber.

(5)右側首振り部材及び左側首振り部材を一体的に形成して一つの部材とすれば、工数を減らして低コスト化を図ることができる。この場合、一体的に形成された首振り部材の中央を上記先端部に取り付けると共に両端を夫々スイッチ基板に固定することで、右側首振り部材と左側首振り部材とが設置されたことになり、これら部材のうちいずれか一方を通電することで上記先端部を所望の方向に首振りさせる電気回路とすることができる。   (5) If the right swing member and the left swing member are integrally formed as one member, the number of steps can be reduced and the cost can be reduced. In this case, by attaching the center of the integrally formed swinging member to the tip and fixing both ends to the switch board, the right swinging member and the left swinging member are installed. By energizing any one of these members, an electric circuit that swings the tip in a desired direction can be obtained.

(6)右側及び左側首振り部材をコイル状とすれば、一方が収縮する際に他方がそれを阻害するようなことがなく、該部材の収縮力の略全てを先端部の首振りに活用できる。   (6) If the right and left swing members are coiled, when one of them contracts, the other will not obstruct it, and almost all of the contraction force of the member is used for swinging the tip. it can.

(7)スイッチ基板に、首振り部材、ストッパ、ラッチ機構、可動及び静止光ファイバを収容する凹部を設ければ、基板に凹部を覆うカバーを設けることで、光ファイバースイッチを密閉でき、塵芥や湿度変化等から該スイッチを保護することができる。よって、スイッチの設置場所に苦慮するようなことはない。   (7) If the switch board is provided with a swinging member, stopper, latch mechanism, movable and stationary optical fiber recesses, the optical fiber switch can be hermetically sealed by providing a cover that covers the recesses on the board, and dust and humidity The switch can be protected from changes and the like. Therefore, there is no problem with the installation location of the switch.

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本実施形態に係る光ファイバースイッチの斜視図、図2は上記光ファイバースイッチの平面図、図3は図1のIII−III線断面図である。   1 is a perspective view of an optical fiber switch according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the optical fiber switch, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

図1及び図2に示すように、この光ファイバースイッチ1は、アクリルの如きプラスチックからなるスイッチ基板2と、一部(根元部)3aが基板2に固定され先端部3bが首振り可能な可動光ファイバー3と、可動光ファイバー3の先端部3bに対向させて基板2に並設された右側静止光ファイバー4R、左側静止光ファイバー4Lとを備え、上記先端部3bを首振りさせることで、可動光ファイバー3を二本の静止光ファイバー4R、4Lのいずれか一方と光学的に接続するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical fiber switch 1 includes a switch substrate 2 made of plastic such as acrylic, and a movable optical fiber in which a part (root portion) 3a is fixed to the substrate 2 and a tip portion 3b can swing. 3 and a right stationary optical fiber 4R and a left stationary optical fiber 4L arranged in parallel on the substrate 2 so as to oppose the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3, and the movable optical fiber 3 is separated by swinging the distal end portion 3b. One of the stationary optical fibers 4R and 4L is optically connected.

上記可動及び静止光ファイバー3、4R、4Lは、POF又はPCF等の如きプラスチック製の十分な可撓性を有するマルチモード用の光ファイバーであって、両者は同種類の同じコア径を有するものが用いられている。これら可動及び静止光ファイバー3、4R、4Lは、ネットワークを成立させるため、数十cmから数十m或いは数百mといった十分な長さを有し、上記基板2に装着されない側の端部が情報端末やOA機器等の光端子に夫々接続されている。また、各光ファイバー3、4R、4Lは、図例では、直径が0.5mm程度のものが用いられている。   The movable and stationary optical fibers 3, 4R and 4L are multimode optical fibers having sufficient flexibility made of plastic such as POF or PCF, both having the same type and the same core diameter. It has been. These movable and stationary optical fibers 3, 4R, 4L have a sufficient length of several tens of centimeters to several tens of meters or several hundreds of meters in order to establish a network, and the end portion on the side not mounted on the substrate 2 has information. Each is connected to an optical terminal such as a terminal or an OA device. Each of the optical fibers 3, 4R, 4L has a diameter of about 0.5 mm in the illustrated example.

上記基板2は、略直方体形状に形成されており、光ファイバー3、4R、4Lに直径0.5mmのPOFを用いた場合、図例では全長30mm、全幅10mm、全厚3mmという極小のサイズとなっている。但し、この寸法及びサイズに限られるものではない。基板2の上面2aには、上記可動光ファイバー3及び静止光ファイバー4R、4Lの他、各構成部品(後述する駆動機構の首振り部材、位置合せ機構のストッパ、ラッチ機構の磁石及び磁気吸引部材等)を収容するための凹部5が、形成されている。   The substrate 2 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and when a POF having a diameter of 0.5 mm is used for the optical fibers 3, 4 </ b> R, and 4 </ b> L, in the illustrated example, the minimum size is 30 mm in length, 10 mm in width, and 3 mm in thickness. ing. However, it is not restricted to this dimension and size. On the upper surface 2a of the substrate 2, in addition to the movable optical fiber 3 and the stationary optical fibers 4R and 4L, each component (a swinging member of a driving mechanism, a stopper of an alignment mechanism, a magnet of a latch mechanism, a magnetic attraction member, etc., which will be described later). A recess 5 is formed to accommodate the.

凹部5は、可動光ファイバー3の根元部3aが嵌め込まれて固定される第1凹部5aと、可動光ファイバー3の中間部3c(根元部3aと先端部3bとの間の部分)が収容される第2凹部5bと、可動光ファイバー3の先端部3b、先端部3bを首振るための駆動機構24の首振り部材6、先端部3bの首振り量を制限する位置合せ機構25のストッパ7、先端部3bを首振り状態に保持するためのラッチ機構8の磁石23等が収容される第3凹部5cと、二本の静止光ファイバー4R、4Lが並列されて嵌め込まれて固定される第4凹部5dとが、互いに連接して構成されている。   The concave portion 5 accommodates a first concave portion 5a in which the root portion 3a of the movable optical fiber 3 is fitted and fixed, and an intermediate portion 3c of the movable optical fiber 3 (a portion between the root portion 3a and the tip portion 3b). 2 concave portion 5b, tip portion 3b of movable optical fiber 3, swing member 6 of drive mechanism 24 for swinging tip portion 3b, stopper 7 of alignment mechanism 25 for limiting the swing amount of tip portion 3b, tip portion A third recess 5c in which the magnet 23 and the like of the latch mechanism 8 for holding 3b in a swinging state are accommodated, and a fourth recess 5d in which the two stationary optical fibers 4R and 4L are fitted and fixed in parallel. Are connected to each other.

第1凹部5aは、図4に示すように、基板2の一端部に配置され、可動光ファイバー3(例えば外径約0.5mm)の根元部3aを隙間なく収容できる幅(例えば0.5mm程度)で、且つ根元部3aが基板2の上面2aから突出しない深さ(例えば1mm程度)を有し、基板2の長手方向に沿って形成された直線状の溝からなる。図例では第1凹部5aを成す溝は、断面矩形状となっているが、その底部5axを可動光ファイバー3の外形形状に合わせて円弧状としてもよい。この第1凹部5aには、可動光ファイバー3の根元部3aが嵌め込まれて底部5axに設置され、接着剤等によって固定される。   As shown in FIG. 4, the first recess 5 a is disposed at one end of the substrate 2 and has a width (for example, about 0.5 mm) that can accommodate the base portion 3 a of the movable optical fiber 3 (for example, an outer diameter of about 0.5 mm) without a gap. ) And the base 3 a has a depth (for example, about 1 mm) that does not protrude from the upper surface 2 a of the substrate 2, and is formed of a linear groove formed along the longitudinal direction of the substrate 2. In the example shown in the figure, the groove forming the first recess 5 a has a rectangular cross section, but the bottom 5 ax may be arcuate to match the outer shape of the movable optical fiber 3. The root 3a of the movable optical fiber 3 is fitted into the first recess 5a and is installed on the bottom 5ax, and is fixed by an adhesive or the like.

第2凹部5bは、図5に示すように、可動光ファイバー3の中間部3cが根元部3aを支点として基板2の幅方向に首振り可能となる幅(例えば1mm程度)で、且つ深さが第1凹部5aと同じ深さを有する断面矩形状の溝からなり、基板2の長手方向に沿って直線状に形成されている。この第2凹部5bは、その中心線が第1凹部5aの中心線と一致するように形成されている。   As shown in FIG. 5, the second recess 5b has a width (for example, about 1 mm) that allows the intermediate portion 3c of the movable optical fiber 3 to swing in the width direction of the substrate 2 with the base portion 3a as a fulcrum. The groove has a rectangular cross section having the same depth as the first recess 5 a and is formed in a straight line along the longitudinal direction of the substrate 2. The second recess 5b is formed such that its center line coincides with the center line of the first recess 5a.

第2凹部5bを成す溝の幅は、図例では可動光ファイバー3の直径の約2倍に設定されているが、これに限られることはない。この第2凹部5bには、可動光ファイバー3の中間部3cが収容され、この中間部3cが第2凹部5bの底部5bxに載置される。この底部5bxは、上記中間部3cが根元部3aを支点として首振られたときに、底部5bxに載置された中間部3cのスムーズな摺接移動を確保すべく、滑らかな平面に形成されている。   The width of the groove forming the second recess 5b is set to about twice the diameter of the movable optical fiber 3 in the illustrated example, but is not limited to this. The second concave portion 5b accommodates the intermediate portion 3c of the movable optical fiber 3, and the intermediate portion 3c is placed on the bottom portion 5bx of the second concave portion 5b. The bottom portion 5bx is formed on a smooth plane so as to ensure smooth sliding movement of the intermediate portion 3c placed on the bottom portion 5bx when the intermediate portion 3c is swung around the root portion 3a. ing.

第4凹部5dは、図1に示すように、基板2の他端部に配置され、二本の静止光ファイバー4R、4Lの端部を並列して固定するものであり、図6に示すように、静止光ファイバー4R、4L(外径約0.5mm)を基板2の幅方向に並列させて収容できる幅(例えば1mm程度)で、且つ深さが第1及び第2凹部5a、5bと同じ深さを有する断面矩形状の溝からなり、基板2の長手方向に沿って直線状に形成されている。この第4凹部5dは、その中心線が第1凹部5aの中心線と一致するように形成されている。   As shown in FIG. 1, the fourth recess 5d is arranged at the other end of the substrate 2 and fixes the ends of the two stationary optical fibers 4R and 4L in parallel. As shown in FIG. The stationary optical fibers 4R and 4L (outer diameter: about 0.5 mm) can be accommodated in parallel in the width direction of the substrate 2 (for example, about 1 mm), and the depth is the same as the first and second recesses 5a and 5b. It is formed of a groove having a rectangular cross section and is formed in a straight line along the longitudinal direction of the substrate 2. The fourth recess 5d is formed such that its center line coincides with the center line of the first recess 5a.

第4凹部5dを成す溝は、断面矩形状となっているが、その底部5dxを静止光ファイバー4R、4Lの外形形状に合わせて円弧が連なった形状としてもよい。この第4凹部5dには、静止光ファイバー4R、4Lの端部が嵌め込まれて底部5dxに設置され、接着剤等によって固定される。   The groove forming the fourth recess 5d has a rectangular cross section, but the bottom 5dx may have a shape in which arcs are connected to match the outer shape of the stationary optical fibers 4R and 4L. The ends of the stationary optical fibers 4R and 4L are fitted into the fourth recess 5d and are installed on the bottom 5dx, and are fixed by an adhesive or the like.

第3凹部5cは、図3に示すように、基板2の幅方向の中央に形成された中央凸部5cxと、その両脇に配置された中間凹部5cyと、その両脇に配置された両端凹部5czとが連接されて構成されている。この第3凹部5cは、上記可動光ファイバー3の先端部3b、先端部3bを首振る駆動機構24の首振り部材6、先端部3bの中心を静止光ファイバ4R、4Lの中心に一致させる位置合せ機構25としてのストッパ7、先端部3bを首振り状態に保持するラッチ機構8の磁石23及び磁気吸引部材9等の各部品を、全て基板2の上面2aより下方に収容している。   As shown in FIG. 3, the third recess 5 c includes a center protrusion 5 cx formed at the center in the width direction of the substrate 2, an intermediate recess 5 cy disposed on both sides thereof, and both ends disposed on both sides thereof. The concave portion 5cz is connected to the concave portion 5cz. The third recess 5c is positioned so that the tip 3b of the movable optical fiber 3, the swinging member 6 of the drive mechanism 24 that swings the tip 3b, and the center of the tip 3b coincide with the centers of the stationary optical fibers 4R and 4L. The stopper 7 as the mechanism 25, the magnet 23 of the latch mechanism 8 that holds the tip 3b in a swinging state, and the magnetic attraction member 9 are all housed below the upper surface 2a of the substrate 2.

駆動機構24は、可動光ファイバ3の先端部3bを静止光ファイバの並設方向に首振るものであり、実質的なアクチュエータとして機能する首振り部材6を有する。首振り部材6は、図1〜図3に示すように、形状記憶合金製の細長いコイル状のもので、静止光ファイバー4R、4Lの並設面内において並設方向(基板2の幅方向)に沿って可動光ファイバー3の先端部3bを略直角に横切るように配置されている。   The drive mechanism 24 swings the tip 3b of the movable optical fiber 3 in the direction in which the stationary optical fibers are juxtaposed, and has a swing member 6 that functions as a substantial actuator. As shown in FIGS. 1 to 3, the swinging member 6 is an elongated coil shape made of a shape memory alloy, and is arranged in the juxtaposed direction (the width direction of the substrate 2) in the juxtaposed plane of the stationary optical fibers 4R and 4L. The tip 3b of the movable optical fiber 3 is disposed along the substantially right angle.

この首振り部材6は、その中央部がラッチ機構8の一部を成す磁気吸引部材9に取り付けられ、両端部が上記両端凹部5czに設けられた薄膜部材10に夫々取り付けられている。なお、薄膜部材10は、上記両端凹部5czの底面にスパッタリング、蒸着又はプリント等で形成された導電体である。   The central portion of the swing member 6 is attached to a magnetic attracting member 9 that forms part of the latch mechanism 8, and both end portions are attached to thin film members 10 provided in the both end recessed portions 5 cz. In addition, the thin film member 10 is a conductor formed by sputtering, vapor deposition, printing, or the like on the bottom surface of the both-end concave portions 5cz.

このように、先端部3bを横切るように配置された一本の首振り部材6(形状記憶合金製)の中央部を吸引部材9に中央接点部材11cを介して固定することで、上記首振り部材6は、中央接点部材11cから右方の部分が右側首振り部材6Rを形成し、中央接点部材11cから左方の部分が左側首振り部材6Lを形成することになる。すなわち、首振り部材6は、右側首振り部材6Rと左側首振り部材6Lとを一体的に形成して構成されている。   In this way, by fixing the central portion of one swinging member 6 (made of shape memory alloy) arranged so as to cross the distal end portion 3b to the suction member 9 via the central contact member 11c, the above-mentioned swinging is performed. In the member 6, a right portion from the central contact member 11c forms a right swing member 6R, and a left portion from the central contact member 11c forms a left swing member 6L. That is, the swing member 6 is configured by integrally forming a right swing member 6R and a left swing member 6L.

右側首振り部材6Rは、一端が磁気吸引部材9に中央接点部材11Cを介して取り付けられ、他端が右側方の薄膜部材10に右側接点部材11Rを介して取り付けられている。左側首振り部材6Lは、一端が磁気吸引部材9に中央接点部材11Cを介して取り付けられ、他端が左側方の薄膜部材10に左側接点部材11Lを介して取り付けられている。なお、各接点部材11R、11L、11Cは、例えばハンダボールの如きものである。   One end of the right swinging member 6R is attached to the magnetic attraction member 9 via the center contact member 11C, and the other end is attached to the right thin film member 10 via the right contact member 11R. The left swinging member 6L has one end attached to the magnetic attraction member 9 via the center contact member 11C and the other end attached to the left thin film member 10 via the left contact member 11L. Each contact member 11R, 11L, 11C is, for example, a solder ball.

これら右側及び左側首振り部材6R、6Lは、コイル状に形成され、通電によって発熱してその全長が収縮するものである。詳しくは、右側及び左側首振り部材6R、6Lを成す形状記憶合金は一方向性で、引張り変形を与えられてセットされており、通電により発熱すると記憶している長さに収縮し形状復元力を発揮するが、通電が切られ熱が取り去られた後はこの復元力を喪失するものである。   These right and left swinging members 6R, 6L are formed in a coil shape, and generate heat when energized to contract their entire length. Specifically, the shape memory alloys that form the right and left swinging members 6R and 6L are unidirectional and are set by being subjected to tensile deformation. However, after the power is turned off and the heat is removed, this restoring force is lost.

図3は、右側及び左側首振り部材6R、6Lを模式的にニュートラル状態として表したものである。なお、実態は、本実施形態にかかるスイッチ1の組み立て時において、吸引部材9が左右いずれか一方の磁石23に引きつけられ、先端部3bをストッパ7に当接した状態となるため、このようなニュートラル状態は実現しない。   FIG. 3 schematically shows the right and left swinging members 6R and 6L in a neutral state. In actuality, when the switch 1 according to the present embodiment is assembled, the suction member 9 is attracted to either the left or right magnet 23 and the tip portion 3b comes into contact with the stopper 7. Neutral state is not realized.

右側及び左側首振り部材6R、6Lは、図3に示すように、通電前の状態にて、同一の長さ及び同一のコイル形状に形成されており、右側及び左側接点部材11R、11Lは、可動光ファイバー3の根元部3aの中心線を通る垂直線Lに対して対称に配置されている。これにより、右側及び左側首振り部材6R、6Lは、通電オフの状態では、磁気吸引部材9に対して左右均等の張力を作用させることになる。   As shown in FIG. 3, the right and left swinging members 6R and 6L are formed in the same length and the same coil shape before energization, and the right and left contact members 11R and 11L are The movable optical fiber 3 is arranged symmetrically with respect to a vertical line L passing through the center line of the root portion 3a. As a result, the right and left swinging members 6R and 6L exert equal tension on the magnetic attraction member 9 when the energization is off.

この首振り部材6への通電制御は、図8に示す通電装置12によってなされる。この通電装置12は、可動光ファイバ3の先端部3bを首振るための駆動機構24の一部を構成するものであり、三本の電線13、14、15を有し、これら電線13、14、15が、図1に示すように、左右の各薄膜部材10、10及び中央接点部材11Cに接続された電線16、17、18と夫々接続されている。   The energization control to the swing member 6 is performed by the energization device 12 shown in FIG. This energization device 12 constitutes a part of a drive mechanism 24 for swinging the distal end portion 3 b of the movable optical fiber 3, and has three electric wires 13, 14, 15. , 15 are connected to electric wires 16, 17, 18 connected to the left and right thin film members 10, 10 and the central contact member 11C, respectively, as shown in FIG.

通電装置12は、電源19(電池)と切替スイッチ20とリターンバネ21とを有し、スイッチ20が右側(図中上側)の接点22Rに接続されると、右側首振り部材6R(図中上側)に通電し、スイッチ20が左側(図中下側)の接点22Lに接続されると、左側首振り部材6L(図中下側)に通電する。これにより、可動光ファイバー3の先端部3bを左右に首振り制御できる。   The energization device 12 includes a power source 19 (battery), a changeover switch 20, and a return spring 21, and when the switch 20 is connected to a contact 22R on the right side (upper side in the figure), the right swing member 6R (upper side in the figure). When the switch 20 is connected to the contact point 22L on the left side (lower side in the figure), the left swing member 6L (lower side in the figure) is energized. Thereby, the front-end | tip part 3b of the movable optical fiber 3 can be swung to the left and right.

ここで、リターンバネ21は、スイッチ20を右側接点22R又は左側接点22Lに圧接している間(例えば0.2〜0.4秒程度のほんの一瞬)だけ右側首振り部材6R又は左側首振り部材6Lに通電し、その後は通電を断つ機能を発揮する。   Here, the return spring 21 is provided with the right swing member 6R or the left swing member while the switch 20 is pressed against the right contact 22R or the left contact 22L (for example, for a moment of about 0.2 to 0.4 seconds). 6L is energized, and then the function of cutting off the energization is exhibited.

すなわち、スイッチ20は、一旦各接点22R、22Lに接触した後には、リターンバネ21のバネ力によって接点22R、22Lから離間し、通電を断つ。このため、先端部3bは、自身の弾性力によって、直線状態(ニュートラル状態)に戻ろうとするが、ラッチ機構8によって、先端部3bの首振り状態が維持されるようになっている。   That is, the switch 20 is once separated from the contacts 22R, 22L by the spring force of the return spring 21 after being brought into contact with the contacts 22R, 22L, and cuts off the energization. For this reason, the tip portion 3b tries to return to the linear state (neutral state) by its own elastic force, but the swinging state of the tip portion 3b is maintained by the latch mechanism 8.

このラッチ機構8は、図1〜図3に示すように、可動光ファイバー3の先端部3bに挿通・固着されたニッケルパイプ等の磁性体からなる磁気吸引部材9と、上記中間凹部5cz(図3参照)に夫々装着された磁石(永久磁石)23とを有する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the latch mechanism 8 includes a magnetic attraction member 9 made of a magnetic material such as a nickel pipe inserted and fixed to the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3, and the intermediate recess 5cz (FIG. 3). And a magnet (permanent magnet) 23 mounted on each of them.

吸引部材9のパイプ長は、前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとの間においてこれらと干渉しない範囲で出来るだけ長い方が好ましい。首振り部材6の首振り力を広い伝達面積で先端部3bに伝えることができ、応力集中を回避できるからである。但し、磁気吸引部材9は、必ずしも長くする必要はなく、パイプ状に限定されるものでもない。   The pipe length of the suction member 9 is preferably as long as possible as long as it does not interfere with the front stopper 7F and the rear stopper 7R. This is because the swinging force of the swing member 6 can be transmitted to the distal end portion 3b with a wide transmission area, and stress concentration can be avoided. However, the magnetic attraction member 9 does not necessarily need to be long and is not limited to a pipe shape.

また、上記磁石23は、図3に示すように、上記垂直線Lを中心として対称に配置されており、磁気吸引部材9に対して左右均等に磁力を作用させている。   Further, as shown in FIG. 3, the magnets 23 are arranged symmetrically with respect to the vertical line L, and apply a magnetic force to the magnetic attraction member 9 equally on the left and right.

上述した首振り部材6及びラッチ機構8によれば、先端部3bに挿通・固定された磁気吸引部材9は、模式的に見れば、右側及び左側首振り部材6R、6Lの張力と、左右の磁石23、23の磁力とのバランスの下、首振り部材6に通電しない状態では、上記垂直線L上(ニュートラル位置)に位置され、中央凸部5cxの底面から離間されてフローティング支持される。このように吸引部材9がフローティングされるので、可動光ファイバー3の先端部3bが首振られるとき、吸引部材9が中央凸部5cxの底面と擦れることによる摩擦抵抗を防止できる。なお、吸引部材9が上記ニュートラル位置となる状態は、前述のように実際には存在しない。   According to the swinging member 6 and the latch mechanism 8 described above, the magnetic attraction member 9 inserted and fixed to the distal end portion 3b can be seen from the tension of the right and left swinging members 6R and 6L, Under a balance with the magnetic force of the magnets 23 and 23, when the swinging member 6 is not energized, it is positioned on the vertical line L (neutral position) and is floatingly supported apart from the bottom surface of the central convex portion 5cx. Since the suction member 9 is floated in this way, it is possible to prevent frictional resistance due to the suction member 9 rubbing against the bottom surface of the central convex portion 5cx when the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3 is swung. The state where the suction member 9 is in the neutral position does not actually exist as described above.

また、図3から明らかなように、磁石23は、それぞれ磁気吸引部材9より下方に位置されており、常に該部材9を斜め下方に引き付けんとしており、首振り時に該部材9が第3凹部5cから上方に踊り出るようなことを阻止している。すなわち、磁気吸引部材9、右側及び左側首振り部材6R、6Lは、静的な状態において第3凹部5c内に収容されて基板2の上面2aの下方となっているのみならず、可動光ファイバ3の先端部3bが首振られるスイッチング時においても、基板2の上面2aの上方に踊り出ることはない。よって、これらの部材9、6R、6Lが上記凹部5を覆って設けられるカバーと干渉することはない。   As is clear from FIG. 3, the magnets 23 are respectively positioned below the magnetic attraction member 9, and always attract the member 9 obliquely downward, and the member 9 is in the third recess when swinging. It prevents the dance from going up from 5c. That is, the magnetic attracting member 9, the right and left swinging members 6R, 6L are not only housed in the third recess 5c in a static state and below the upper surface 2a of the substrate 2, but also movable optical fibers. Even at the time of switching in which the tip 3 b of the head 3 is swung, it does not dance above the upper surface 2 a of the substrate 2. Therefore, these members 9, 6 </ b> R, and 6 </ b> L do not interfere with the cover provided so as to cover the recess 5.

さて、模式的なニュートラル状態又は先端部3bが左側に首振られている状態において、右側首振り部材6Rにのみ通電すると、右側首振り部材6Rが収縮し、先端部3bが右側に首振られる。このとき、右側首振り部材6Rは、コイル状に形成されているため、通電による全長の収縮を容易に効率よく成し得る。また、左側首振り部材6Lは、引き伸ばされることになるが、左側首振り部材6Lもコイル状に形成されているため、容易に引き伸ばされ、先端部3bの首振りの抵抗となることはない。   Now, in a schematic neutral state or in a state where the tip 3b is swung to the left, if only the right swing member 6R is energized, the right swing member 6R contracts and the tip 3b is swung to the right. . At this time, since the right swing member 6R is formed in a coil shape, it can easily and efficiently contract the entire length due to energization. Further, although the left swing member 6L is stretched, the left swing member 6L is also formed in a coil shape, so that it is easily stretched and does not become a swing resistance of the tip portion 3b.

そして、一旦、先端部3bが右側に首振られると、右側の磁石23が磁力によって磁気吸引部材9を引きつけるので、右側首振り部材6Rへの通電をオフしても先端部3bの首振り状態を維持できる。これにより、先端部3bの首振りのための電力消費を可及的に抑えることができる。なお、先端部3bを左側に首振るときには、同様に、左側首振り部材6Lに通電すれば、先端部3bが左側に首振られ、通電をオフしてもその状態が維持されることは勿論である。   Once the tip 3b is swung to the right, the right magnet 23 attracts the magnetic attracting member 9 by the magnetic force, so that the swinging state of the tip 3b is maintained even if the right swinging member 6R is turned off. Can be maintained. Thereby, the power consumption for the swing of the front-end | tip part 3b can be suppressed as much as possible. Similarly, when the tip 3b is swung to the left, similarly, if the left swing member 6L is energized, the tip 3b is swung to the left, and the state is maintained even when the power is turned off. It is.

図1及び図2に示すように、可動光ファイバー3の先端部3bの左右両側方には、先端部3bの首振り量を制限することで先端部3bの中心を静止光ファイバー4R、4Lの中心に一致させるための位置合せ機構25として、ストッパ7が配設されている。ストッパ7は、可動光ファイバー3の長手方向に沿って所定間隔を隔てて配置された前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとを有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, on the left and right sides of the tip 3b of the movable optical fiber 3, the center of the tip 3b is set to the center of the stationary optical fibers 4R and 4L by limiting the swing amount of the tip 3b. A stopper 7 is provided as an alignment mechanism 25 for matching. The stopper 7 includes a front stopper 7 </ b> F and a rear stopper 7 </ b> R that are arranged at a predetermined interval along the longitudinal direction of the movable optical fiber 3.

前部ストッパ7Fは、図7にも示すように、第3凹部5c内に上記先端部3bを挟んで左右対称に配設された一対のリブ状のストッパ板を備える。ストッパ板は、首振られた先端部3bが当接される当接面7Fxを有し、この当接面7Fxは、静止光ファイバー4R、4Lの並設面及び並設方向と直交するように形成されている。当接面7Fxの形成位置は、上記先端部3bが当接面7Fxに当接されたとき、先端部3bの端面が静止光ファイバー4R又は4Lの端部の端面と同芯的に相対向するように、設定されている。これにより、先端部3bの中心(コア)と静止光ファイバー4R又は4Lの端部の中心(コア)とを同芯的に対向させることができる。   As shown in FIG. 7, the front stopper 7 </ b> F includes a pair of rib-like stopper plates that are disposed symmetrically in the third recess 5 c with the tip 3 b interposed therebetween. The stopper plate has an abutment surface 7Fx with which the swung tip 3b abuts, and the abutment surface 7Fx is formed to be orthogonal to the juxtaposed surface and the juxtaposition direction of the stationary optical fibers 4R and 4L. Has been. The contact surface 7Fx is formed such that the end surface 3b is concentrically opposed to the end surface of the end portion of the stationary optical fiber 4R or 4L when the distal end portion 3b contacts the contact surface 7Fx. Is set. Thereby, the center (core) of the front-end | tip part 3b and the center (core) of the edge part of the stationary optical fiber 4R or 4L can be concentrically opposed.

また、前部ストッパ7Fは、上記先端部3bを載置する載置板を備える。載置板は、可動光ファイバー3の先端部3bが載置される載置面7Fyを有し、この載置面7Fyは、図5に示す第2凹部5bの底部5bxと同一の高さ(深さ)を有する。これにより、この載置面7Fyに先端部3bが載置されると、先端部3bと静止光ファイバー4R、4Lの端部との高さ差が無くなり、先端部3bが首振られたとき、先端部3bの中心(コア)と静止光ファイバー4R又は4Lの端部の中心(コア)との同芯的な対向を確保できる。   The front stopper 7F includes a mounting plate on which the tip portion 3b is mounted. The mounting plate has a mounting surface 7Fy on which the tip 3b of the movable optical fiber 3 is mounted, and this mounting surface 7Fy has the same height (depth) as the bottom 5bx of the second recess 5b shown in FIG. A). Thereby, when the tip 3b is placed on the placement surface 7Fy, there is no difference in height between the tip 3b and the ends of the stationary optical fibers 4R and 4L, and the tip 3b is swung when the tip 3b is swung. The concentric opposition between the center (core) of the part 3b and the center (core) of the end of the stationary optical fiber 4R or 4L can be ensured.

また、図7に示す載置面7Fyは、静止光ファイバー4R、4Lの並設面内において並設方向と平行に形成されており、平滑な平面となっている。これにより、この載置面7Fyに載置された先端部3bが首振られたとき、引っ掛かりのないスムーズな首振りが確保される。なお、載置面7Fyは、上記第2凹部5cの底部5cx(図5参照)と同一の幅を有している。   Moreover, the mounting surface 7Fy shown in FIG. 7 is formed in parallel with the juxtaposed direction in the juxtaposed surface of the stationary optical fibers 4R and 4L, and is a smooth plane. Thereby, when the front-end | tip part 3b mounted in this mounting surface 7Fy is swung, the smooth swing without a catch is ensured. The placement surface 7Fy has the same width as the bottom 5cx (see FIG. 5) of the second recess 5c.

後部ストッパ7Rは、図1及び図2に示すように、第2凹部5bと第3凹部5cとを繋ぐ段差部の側面からなる。段差部の側面同士の幅(すなわち第2凹部5bの幅)は、図7に示す前部ストッパ7Fの当接面7Fx同士の幅と等しく設定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rear stopper 7 </ b> R includes a side surface of a stepped portion that connects the second recess 5 b and the third recess 5 c. The width between the side surfaces of the stepped portion (that is, the width of the second recess 5b) is set equal to the width between the contact surfaces 7Fx of the front stopper 7F shown in FIG.

このような前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとからなるストッパ7により、先端部3bは、首振られると前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとに当接し、その軸芯は静止光ファイバ4L、4Rの軸芯と一致し、且つ平行状態を形成することができる。   By such a stopper 7 consisting of a front stopper 7F and a rear stopper 7R, the tip 3b abuts against the front stopper 7F and the rear stopper 7R when the head is swung, and its axis is the stationary optical fiber 4L, 4R. It is possible to form a parallel state that coincides with the axial center of each other.

なお、本実施形態では、可動光ファイバー3を送信側とし、静止光ファイバー4R、4Lを受信側としているが、これとは逆に、可動光ファイバー3を受信側とし、静止光ファイバー4R、4Lを送信側としてもよい。   In the present embodiment, the movable optical fiber 3 is the transmission side and the stationary optical fibers 4R and 4L are the reception side. Conversely, the movable optical fiber 3 is the reception side and the stationary optical fibers 4R and 4L are the transmission side. Also good.

以上の構成からなる本実施形態にかかる光ファイバースイッチ1の作動(作用)について説明する。   The operation (action) of the optical fiber switch 1 according to the present embodiment configured as described above will be described.

例えば、図1において、可動光ファイバー3と右側静止光ファイバー4Rとの接続を、左側静止光ファイバー4Lとの接続に切り替えるには、図8に示すスイッチ20を右側接点22Rから左側接点22Lに変更する。すると、スイッチ20が接点22Lに圧接している間、左側首振り部材6Lが通電されて発熱し収縮する。   For example, in FIG. 1, in order to switch the connection between the movable optical fiber 3 and the right stationary optical fiber 4R to the left stationary optical fiber 4L, the switch 20 shown in FIG. 8 is changed from the right contact 22R to the left contact 22L. Then, while the switch 20 is in pressure contact with the contact 22L, the left swing member 6L is energized to generate heat and contract.

この収縮力によって磁気吸引部材9が左側静止光ファイバー4L側に引き寄せられ、続いて左側磁石23の磁界に入ってその磁力によって磁気吸引部材9が磁石23に吸引され、可動光ファイバー3の先端部3bが前部ストッパ7F及び後部ストッパ7Rに当接してその移動を停止する。この結果、可動光ファイバー3の先端部3bの端面が左側静止光ファイバー4Lの端面と対向し、スイッチングが達成される。   Due to this contraction force, the magnetic attracting member 9 is attracted to the left stationary optical fiber 4L side, then enters the magnetic field of the left magnet 23, and the magnetic attracting member 9 is attracted to the magnet 23 by the magnetic force, and the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3 is moved. The movement is stopped by contacting the front stopper 7F and the rear stopper 7R. As a result, the end surface of the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3 faces the end surface of the left stationary optical fiber 4L, and switching is achieved.

スイッチング達成時点においては、左側首振り部材6Lへの通電は図8に示すリターンバネ21によって断たれており、無駄な電力消費はないが、この状態ではラッチ機構8を構成する磁石23の吸引力によって磁気吸引部材9が吸引されて先端部3bの首振り状態が維持される。   At the time of switching, the energization to the left swing member 6L is cut off by the return spring 21 shown in FIG. 8, and there is no wasteful power consumption. In this state, the attractive force of the magnet 23 constituting the latch mechanism 8 As a result, the magnetic attraction member 9 is attracted, and the swinging state of the tip 3b is maintained.

上記スイッチング時、殆ど時間遅れなしで、一瞬のうちに上記スイッチングをなすことができる。何故ならば、形状記憶合金製の首振り部材6は、先端部3bに可動光ファイバー3を横切るように略直角に装着されているので、形状記憶合金の形状復元力を先端部3bの略直角方向(横方向)から直接作用させることができるからである。また、第1凹部5aを基板2の端部に形成しているので、根元部3aから上記形状復元力が作用する先端部3bまでの曲げモーメントの腕の長さを可及的に稼ぐことができ、形状記憶合金の形状復元力を先端部3bの首振りのためのパワーソースとして有効に取り出すことができるからである。   At the time of the switching, the switching can be performed in an instant with almost no time delay. This is because the shape memory alloy-made swinging member 6 is mounted on the distal end portion 3b at a substantially right angle so as to cross the movable optical fiber 3, so that the shape restoring force of the shape memory alloy is substantially perpendicular to the distal end portion 3b. It is because it can be made to act directly from (lateral direction). Further, since the first recess 5a is formed at the end of the substrate 2, it is possible to earn as much as possible the length of the arm of the bending moment from the root 3a to the tip 3b where the shape restoring force acts. This is because the shape restoring force of the shape memory alloy can be effectively taken out as a power source for swinging the tip 3b.

また、上記スイッチング達成後に可動光ファイバ3の先端部3bが首振り状態に維持されるときには、先端部3bは、磁石23とストッパ7とによって水平且つ平行状態を維持できるので、先端部3bの端面と静止光ファイバー4R、4Lの端面との対面が確実に確保される。よって、伝達光エネルギの漏れを小さくできる。   Further, when the distal end portion 3b of the movable optical fiber 3 is maintained in a swinging state after the switching is achieved, the distal end portion 3b can be maintained in a horizontal and parallel state by the magnet 23 and the stopper 7, so that the end surface of the distal end portion 3b And the opposite surfaces of the stationary optical fibers 4R and 4L are reliably secured. Therefore, leakage of transmitted light energy can be reduced.

詳しくは、磁石23、23が前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとの間に配置され、磁気吸引部材9も前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとの間に配置されているので、首振られた先端部3bを前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとに均等に押し付けることができ、先端部3bを静止光ファイバ4R、4Lに対して水平・平行に保持することができる。よって、先端部3bの中心(コア)を静止光ファイバ4L、4Rの中心(コア)に適正に相対させることができ、伝達光エネルギの漏れを小さくできる。   Specifically, the magnets 23 and 23 are disposed between the front stopper 7F and the rear stopper 7R, and the magnetic attraction member 9 is also disposed between the front stopper 7F and the rear stopper 7R. The tip 3b can be pressed evenly against the front stopper 7F and the rear stopper 7R, and the tip 3b can be held horizontally and parallel to the stationary optical fibers 4R and 4L. Therefore, the center (core) of the tip 3b can be appropriately made to be relative to the centers (core) of the stationary optical fibers 4L and 4R, and the leakage of transmitted light energy can be reduced.

なお、磁気吸引部材9及び首振り部材6を、前部ストッパ7Fと後部ストッパ7Rとの中間位置に配置することで、先端部3bの前部ストッパ7F及び後部ストッパ7Rに対する押し付け力のさらなる均等化を図ることができる。   Further, the magnetic attraction member 9 and the swinging member 6 are arranged at an intermediate position between the front stopper 7F and the rear stopper 7R, thereby further equalizing the pressing force of the front end portion 3b against the front stopper 7F and the rear stopper 7R. Can be achieved.

このように、首振り部材6に通電すると、可動光ファイバー3は、その中間部3cが根元部3aを支点として基板2の幅方向外側に弾性的に湾曲すると共に、先端部3bが後部ストッパ7Rを支点として反対方向(幅方向内側)に弾性的に湾曲し、先端部3bが後部ストッパ7Rと前部ストッパ7Fとの間にて平行に移動し、ラッチ機構8及びストッパ7によって、先端部3bの端面が静止光ファイバー4R又は4Lの端面と正対することになる。よって、伝達光エネルギの漏れを小さくできるわけである。   As described above, when the swinging member 6 is energized, the movable optical fiber 3 has its middle portion 3c elastically curved outward in the width direction of the substrate 2 with the root portion 3a as a fulcrum, and the tip portion 3b pushes the rear stopper 7R. As a fulcrum, it is elastically curved in the opposite direction (inward in the width direction), the tip 3b moves in parallel between the rear stopper 7R and the front stopper 7F, and the latch mechanism 8 and the stopper 7 The end face faces the end face of the stationary optical fiber 4R or 4L. Therefore, leakage of transmitted light energy can be reduced.

また、従来技術のように、可動光ファイバー3の上下面に沿って形状記憶合金ワイヤを貼り合わせるような非現実的な組み立て作業を要せず、しかも、首振り部材6と可動光ファイバー3との接続は、磁気吸引部材9を介した間接的なものであるため、接続が容易であり、且つ可動光ファイバー3に接続の際のダメージを与えるようなこともない。   Further, unlike the prior art, there is no need for an unrealistic assembling operation in which shape memory alloy wires are bonded along the upper and lower surfaces of the movable optical fiber 3, and the connection between the swinging member 6 and the movable optical fiber 3 is not required. Is indirect via the magnetic attraction member 9, so that the connection is easy and the movable optical fiber 3 is not damaged during the connection.

加えて、基板2に、凹部5を設けて、この凹部5内に可動光ファイバー3、静止光ファイバー4R、4L、首振り部材6、ストッパ7及びラッチ機構8を収容したので、平板状のカバーで凹部5を覆うことで、容易に凹部5内を密封できる。この結果、首振り部材6が外力を受けることはなく、また、湿度や塵芥から光ファイバースイッチ1を保護できる。例えば、首振り部材6が外力を受けて変形損傷することや、各光ファイバ3、4R、4Lの接続端面に、塵芥又は湿度による水滴が付着することを防止できる。よって、光ファイバースイッチ1の設置場所に苦慮するようなことはなく、設置場所の自由度が広がる。   In addition, since the substrate 2 is provided with a recess 5, and the movable optical fiber 3, the stationary optical fibers 4R and 4L, the swinging member 6, the stopper 7 and the latch mechanism 8 are accommodated in the recess 5, the recess is formed with a flat cover. By covering 5, the inside of the recess 5 can be easily sealed. As a result, the swinging member 6 does not receive an external force, and the optical fiber switch 1 can be protected from humidity and dust. For example, it is possible to prevent the swinging member 6 from being deformed and damaged by an external force, and to prevent water droplets due to dust or humidity from adhering to the connection end surfaces of the optical fibers 3, 4 </ b> R, 4 </ b> L. Therefore, there is no trouble in the installation place of the optical fiber switch 1, and the freedom degree of an installation place spreads.

また、後部ストッパ7Rは第2凹部5bと第3凹部5cとの段差部を利用しているので、改めてこれを設ける必要はない。ちなみに、上記凹部5(第1〜第4凹部5a〜5d)は、マイクロマシニングの技術によって、極めて容易に、しかも非常に精密に加工できる。   Further, since the rear stopper 7R uses a stepped portion between the second concave portion 5b and the third concave portion 5c, it is not necessary to provide this again. Incidentally, the concave portion 5 (first to fourth concave portions 5a to 5d) can be processed very easily and very precisely by a micromachining technique.

変形例を図9に示す。   A modification is shown in FIG.

この変形例は、図1に示す第4凹部5dの形状が上記実施形態と異なり、その他は略同様の構成となっている。図9に示すように、この第4凹部5d’は、溝の幅が静止光ファイバー4R、4Lを二本並設した幅よりも僅かに広く設定されており、二本の静止光ファイバー4R、4Lの間に所定の隙間cが設定されている。これにより、一方の静止光ファイバー4R(4L)から漏れた光が他方の静止光ファイバー4L(4R)に入ってノイズとなる所謂クロストークを防止することができる。なお、ストッパ7の左右方向(先端部3bの首振り方向)の幅が、第4凹部5d’の溝幅に対応させて僅かに増大されていることは勿論である。   In this modification, the shape of the fourth recess 5d shown in FIG. 1 is different from that of the above-described embodiment, and the other configurations are substantially the same. As shown in FIG. 9, the width of the groove of the fourth recess 5d ′ is set to be slightly wider than the width of two stationary optical fibers 4R and 4L arranged side by side. A predetermined gap c is set between them. Thus, it is possible to prevent so-called crosstalk in which light leaking from one stationary optical fiber 4R (4L) enters the other stationary optical fiber 4L (4R) and becomes noise. Of course, the width of the stopper 7 in the left-right direction (the swinging direction of the tip 3b) is slightly increased in correspondence with the groove width of the fourth recess 5d '.

別の変形例を図10に示す。   Another modification is shown in FIG.

この変形例は、図9に示す変形例の二本の静止光ファイバー4R、4Lの間に、遮光性を有するスペーサ部材sを介在したものである。この変形例によれば、上記クロストークを完全に防止できる。   In this modification, a spacer member s having a light shielding property is interposed between the two stationary optical fibers 4R and 4L of the modification shown in FIG. According to this modification, the crosstalk can be completely prevented.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、首振り部材6は、可動光ファイバーの先端部3b(磁気吸引部材9)に対して直交して横切るものに限られるものではなく、斜めに横切ってもよく、二本X状に横切るものであってもよい。また、首振り部材6を二等辺三角形の如く配置し、その頂点に先端部3b(磁気吸引部材9)を係止してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the swinging member 6 is not limited to crossing perpendicularly to the distal end portion 3b (magnetic attraction member 9) of the movable optical fiber, but may be crossed obliquely, or may be crossed in an X shape. There may be. Further, the swinging member 6 may be arranged like an isosceles triangle, and the tip 3b (magnetic attraction member 9) may be locked to the apex thereof.

また、磁気吸引部材9は、図3に示すように、凹部5(第3凹部5c)の中でフローティングされるものに限られず、凹部5の底面に接することを妨げるものではない。   Further, as shown in FIG. 3, the magnetic attraction member 9 is not limited to the one that is floated in the recess 5 (third recess 5 c), and does not prevent contact with the bottom surface of the recess 5.

また、首振り部材6を、コイル状に形成された一本の形状記憶合金部材から構成し、通常時に先端部3bを一方(例えば左側)に首振るように収縮しており、通電されて発熱すると先端部3bを他方(例えば右側)に首振るように伸長するもの、或いはこれと逆特性を有するものであってもよい。これにより、通電装置12の回路を簡素化できる。   Further, the swinging member 6 is constituted by a single shape memory alloy member formed in a coil shape, and is normally contracted so that the tip 3b is swung to one side (for example, the left side), and is energized to generate heat. Then, the tip 3b may be extended so as to swing to the other side (for example, the right side), or may have reverse characteristics. Thereby, the circuit of the electricity supply apparatus 12 can be simplified.

また、首振り部材6は、コイル状に限られるものではなく、通電のオンオフによって先端部3bを首振ることができれば、カーブされた線状のものであってもよい。   Further, the swinging member 6 is not limited to a coil shape, and may be a curved line shape as long as the tip portion 3b can be swung by turning on and off the current.

本実施形態に係る光ファイバースイッチの斜視図である。It is a perspective view of the optical fiber switch concerning this embodiment. 上記光ファイバースイッチの平面図である。It is a top view of the said optical fiber switch. 図1のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図1のIV−IV線断面図であるIt is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 図1のV−V線断面図であるIt is the VV sectional view taken on the line of FIG. 図1のVI−VI線断面図であるIt is the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 図1のVII−VII線断面図であるIt is the VII-VII sectional view taken on the line of FIG. 通電装置の電気回路図である。It is an electric circuit diagram of an electricity supply apparatus. 第4凹部の変形例を示す図であり、図1のVI−VI線断面図に相当する図である。It is a figure which shows the modification of a 4th recessed part, and is a figure corresponded to the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 第4凹部別の変形例を示す図であり、図1のVI−VI線断面図に相当する図である。It is a figure which shows the modification by 4th recessed part, and is a figure equivalent to the VI-VI sectional view taken on the line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ファイバースイッチ
2 スイッチ基板
3 可動光ファイバー
3a 一部(根元部)
3b 先端部
3c 中間部
4R 静止光ファイバー(右側)
4L 静止光ファイバー(左側)
6 首振り部材
6R 右側首振り部材
6L 左側首振り部材
7 ストッパ
7F 前部ストッパ
7R 後部ストッパ
8 ラッチ機構
9 磁気吸引部材
23 磁石
24 駆動機構
25 位置合せ機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber switch 2 Switch board 3 Movable optical fiber 3a A part (root part)
3b Tip 3c Intermediate 4R Static optical fiber (right side)
4L stationary optical fiber (left side)
6 Swing member 6R Right swing member 6L Left swing member 7 Stopper 7F Front stopper 7R Rear stopper 8 Latch mechanism 9 Magnetic attraction member 23 Magnet 24 Drive mechanism 25 Positioning mechanism

Claims (4)

スイッチ基板と、該スイッチ基板に一部が固定され先端部が首振り可能な可動光ファイバーと、該可動光ファイバーの先端部に対向させて上記スイッチ基板に並設された二本の静止光ファイバーとを備え、上記先端部を首振りさせることで、可動光ファイバーを二本の静止光ファイバーのいずれか一方と光学的に接続する光ファイバースイッチであって、 一端が上記先端部に固定され他端が先端部の右側方のスイッチ基板に固定された形状記憶合金からなる右側首振り部材と、一端が上記先端部に固定され他端が先端部の左側方のスイッチ基板に固定された形状記憶合金からなる左側首振り部材と、上記右側首振り部材又は左側首振り部材のいずれか一方を通電して発熱させる通電装置とを有する駆動機構と、
上記スイッチ基板に上記首振り部材を挟むようにして可動光ファイバーの長手方向に所定間隔を隔てて設けられた前部ストッパ及び後部ストッパを有し、上記先端部の首振り量を制限することで先端部の中心を静止光ファイバの中心に一致させる位置合せ機構と、
上記スイッチ基板に上記前部ストッパと後部ストッパとの間にて上記先端部の両側方に位置して配設された一対の磁石と、上記先端部に装着されて上記右側首振り部材及び左側首振り部材が固着される磁性体からなる磁気吸引部材とを有し、上記先端部を首振り状態に保持するラッチ機構と、
を備えたことを特徴とする光ファイバースイッチ。
A switch substrate, a movable optical fiber that is partially fixed to the switch substrate and capable of swinging the tip, and two stationary optical fibers that are arranged in parallel on the switch substrate so as to face the tip of the movable optical fiber A fiber optic switch that optically connects the movable optical fiber to one of two stationary optical fibers by swinging the tip, wherein one end is fixed to the tip and the other is on the right side of the tip A right-hand swing member made of a shape memory alloy fixed to one switch board, and a left-hand swing member made of a shape memory alloy having one end fixed to the tip part and the other end fixed to the left switch board of the tip part. A drive mechanism having a member and an energization device that energizes one of the right-hand swing member and the left-hand swing member to generate heat;
The switch board has a front stopper and a rear stopper provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of the movable optical fiber so that the swing member is sandwiched between the switch board, and by limiting the swing amount of the tip part, An alignment mechanism that aligns the center with the center of the stationary optical fiber;
A pair of magnets disposed on both sides of the tip portion between the front stopper and the rear stopper on the switch board, and the right swing member and the left neck mounted on the tip portion A latch mechanism having a magnetic attraction member made of a magnetic material to which the swing member is fixed, and holding the tip in a swinging state;
An optical fiber switch comprising:
上記右側首振り部材及び左側首振り部材は、一体的に形成されて一つの部材からなる請求項1記載の光ファイバースイッチ。   2. The optical fiber switch according to claim 1, wherein the right swing member and the left swing member are integrally formed as a single member. 上記右側首振り部材及び左側首振り部材は、コイル状に形成された請求項1又は2記載の光ファイバースイッチ。   The optical fiber switch according to claim 1 or 2, wherein the right swing member and the left swing member are formed in a coil shape. 上記スイッチ基板に、上記首振り部材、ストッパ、ラッチ機構、可動及び静止光ファイバーを収容するための凹部設けた請求項1〜3記載の光ファイバースイッチ。
4. The optical fiber switch according to claim 1, wherein the switch board is provided with a recess for receiving the swinging member, stopper, latch mechanism, movable and stationary optical fibers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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