JP2895513B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シングルモード光ファイバ等に用いる光ス
イッチであって、固定側スイッチ素子に対し移動側スイ
ッチ素子を、光ファイバの並び方向に移動させて、光路
の切替えを行う光スイッチに関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の光スイッチとして、第15図に示すものが
知られている。このものは、一方の光ファイバａを取付
けた固定側スイッチ素子ｂに対し、他方の光ファイバａ
を取付けた移動側スイッチ素子ｃを図中の矢印方向に電
磁ソレノイド等により移動させ、定常位置と切替位置と
に光路の切替えを行うものである。両スイッチ素子b,c
には、これらを光軸方向に貫通する一対の位置決めピン
d,dが取り付けられており、この各位置決めピンｄに対
し、移動側スイッチ素子ｃはこれに形成した長溝ｅで係
合している。そして、移動側スイッチ素子ｃの切替移動
に際し、この長溝ｅの一方の内端を位置決めピンｄに突
当てる定常位置と、他方の内端を位置決めピンに突当て
る切替位置とに光路の切替えを行うようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、シングルモード光ファイバのコア径は十ミ
クロン程度であり、コアの軸が一致しないと接続損失の
原因になるので、光ファイバの切替えはかなりの高精度
で行う必要がある。

しかるに、従来の光スイッチでは、長溝ｅが位置決め
用の溝と移動の際の案内溝とを兼用しているため、長溝
の内端を位置決めピンｄに突当てたときの反力による微
妙な戻りや、長溝ｅの内端の断面形状と位置決めピンｄ
の断面形状の微妙な相違によって正確な位置決めが難し
かった。

また、長溝ｅが案内溝も兼ね、切替えの際の作用力と
位置決め固定の際の押圧力との力の方向が同一方向であ
るため、光スイッチを組立てた後、これらの作用力や押
圧力の精度への影響を考慮した調整も必要であった。

本発明は、光路切替えの精度を損なうことなく、簡単
な構造で切替え容易な光スイッチを提供することをその
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成すべく、固定側スイッチ素
子に固着した光ファイバアレイの端面と、移動側スイッ
チ素子に固着した光ファイバアレイの端面とを同一光軸
上に対面させて光結合させる定常位置と、当該定常位置
から移動側スイッチ素子を固定側スイッチ素子に対し光
ファイバの並び方向に移動させて光路を切替える切替位
置とに切替自在に構成した光スイッチにおいて、固定側
スイッチ素子に固定された位置決めピンと、移動側スイ
ッチ素子に形成され、当該位置決めピンに定常位置で係
合する第１位置決め溝及び切替位置で係合する第２位置
決め溝と、両位置決め溝に位置決めピンを相対的に付勢
する付勢手段とを備え、 各位置決め溝は略Ｖ字状をなし、Ｖ字状を構成する２
面の角度が90度以上であることを特徴とする。

〔作 用〕

移動側スイッチ素子に、位置決めピンに対して定常位
置で係合する第１位置決め溝と、切替位置で係合する第
２位置決め溝とを形成することにより、定常位置と切替
位置とで、位置決めピンを必ず第１位置決め溝又は第２
位置決め溝に係合させることができ、位置決めピンがい
ずれか一方の位置決め溝以外の位置に止まることがな
い。また、各位置決め溝に位置決めピンを相対的に付勢
する付勢手段を設けることにより、移動方向と直交する
方向の付勢力で位置決めすることができ、この位置決め
を、移動方向の力を考慮することなく付勢手段で確実に
行うことができる。しかも、位置決め溝は略Ｖ字状をな
し、Ｖ字状を構成する２面の角度を90度以上にすること
で、切替え時における位置決めピンの溝越えを容易にし
ている。

〔実施例〕

以下、この発明に係る光スイッチの実施例を添付図面
に基づき説明する。なお、同一の構成部分には同一の符
号を付す。

第１図及び第２図は、この第１の実施例に係る光スイ
ッチの光スイッチ素子１を示す図である。両図に示すよ
うに、この光スイッチ素子１は、固定側スイッチ素子２
と、光路の切替えの際に作動部分となる移動側スイッチ
素子３と、これら両スイッチ素子2,3に挟み込んだ丸棒
状の一対の位置決めピン4,4とから構成されている。固
定側スイッチ素子２と移動側スイッチ素子３との突合わ
せ端面には、それぞれ光ファイバアレイ５を構成する複
数の光ファイバ5aが固定されており、両位置決め突起4,
4を案内にしてこれら両スイッチ素子2,3を突合わせるこ
とより、光ファイバ5a同士を同一光軸上に整列させて光
接続がなされる。

固定側光スイッチ素子２は、上側の上固定チップ６と
下側の下固定チップ７とから構成されている。移動側ス
イッチ素子３は、上側に上固定チップ６が位置するた
め、この実施例では下側の下移動チップ８のみから構成
されている。

一方、下移動チップ８と上固定チップ６とは、付勢手
段である一対のクランパ9,9により互いに付勢しあって
いる。また、下固定チップ７と上固定チップ６とは、上
固定チップ６の位置決めピン４を介して接着されるか、
或いは図示していないがクランパ９等により挟持固定さ
れる。

上固定チップ６の下面には、第２図に示すように、下
移動チップ８に重ね合せたときにファイバアレイ５が逃
げ込む凹溝10と、これを挟んで両側に光軸方向に延びる
互いに平行な各一対のピン保持溝11,11とが形成されて
いる。

下移動チップ８と下固定チップ７とは同様の構造を有
し、それぞれ光軸方向中央に横並びに所定数のファイバ
固定溝12が形成され、これに被覆が除去された光ファイ
バ5aが係合され、端部において押え片13により接着固定
されている。また、両チップ7,8には、それぞれ光軸方
向に延びる光ファイバアレイ５を挟んで両側に両位置決
めピン4,4と定常位置で係合する一対の第１位置決め溝1
4,14と、切替位置で係合する一対の第２位置決め溝15,1
5とが形成されている。両位置決め溝14,15はＶ字状に形
成され、丸棒状の位置決めピン４と２点で接触してこの
光スイッチの１の切替え位置を規制する。尚、下固定チ
ップ７の両位置決め溝14,15は、機能的には単なるピン
保持用の溝である。

各第１位置決め溝14と各第２位置決め溝15との間に
は、第３図に示すように、断面山形の凸条16が形成され
る。本実施例では、位置決めピン４の溝越え高さを低く
し下移動チップ８の切替え移動を容易にするため、この
凸条16の頂部16aを平坦に切り欠いている。

各クランパ９は、ステンレスで構成され、中間側部に
開口部9aを形成して、これに移動チップ８を作動させる
スイッチ作動用のプッシャー（図示せず）が臨ませるよ
うにしている。また、各クランパ９は、板厚を薄く脚部
9bの長さを長くとって、各位置決め溝14,15と位置決め
ピン４との相互間に、切替えに際して変動の少ない安定
した付勢力を加えられるようにしている。

次に、第４図及び第５に基づいてこの光スイッチ素子
１の光路の切替え動作を原理的に説明する。

第４図（ａ）及び第５図（ａ）は、移動側スイッチ素
子３が定常位置にある定常状態を示す。上固定チップ６
と下移動チップ８との間に位置決めピン４が挟み込まれ
ており、クランパ９により各位置決めピン４が各第１位
置決め溝14に係合し位置決めされている。このとき固定
側スイッチ素子２の所定の光ファイバ5aと移動側スイッ
チ素子３の所定の光ファイバ5aとが微小間隙を介して対
面し、光接続がなされている。

第５図（ｂ）は、移動側スイッチ素子３が定常位置か
ら切替位置に移行する途中の中立状態を示す。定常位置
にある移動側スイッチ素子３に移動装置（図示せず）に
より力を加えると、各位置決めピン４により上固定チッ
プ６と下移動チップ８との隙間がクランパ９に抗して押
し広げられ、各位置決めピン４が凸条16をのり越えるよ
うにして第１位置決め溝14から第２位置決め溝15に落ち
てこれに係合される。

第４図（ｂ）及び第５図（ｃ）は、移動側スイッチ素
子３が切替位置にある切替状態を示す。この場合も、ク
ランパ９により各位置決めピン４が各第２位置決め溝15
に係合し位置決めがなされている。このとき固定側スイ
ッチ素子２の所定の光ファイバ5aと、切替えるべき移動
側スイッチ素子３の所定の光ファイバ5aとが微小間隙を
介して対面し、光路の切替えが完了している状態にあ
る。

また、この操作を逆の手順で行えば切替位置から定常
位置へのスイッチの切替えが行える。

なお、本実施例では、各チップ6,7,8をシリコン製と
し、位置決めピン４は直径0.5mmのジルコニア製の丸棒
とした。ファイバ固定溝12と両位置決め溝14,15とは、
Ｖ溝研削加工盤により制作される。そして、光ファイバ
5aを0.25mmピッチで６本並べるべくファイバ固定溝12
は、0.25mmピッチで６列形成し、溝の角度を60度とし
た。各第１位置決め溝14と各第２位置決め溝15は0.5mm
ピッチとし、溝の角度を110度とした。また、両位置決
め溝14,15と凸条16とで決定される位置決めピン４の乗
り越え高さは0.1mmとした。なお、この溝の角度は、90
度以上であることが好ましい。

ここで、第６図及び第７図を参照して両チップ8,9の
製造方法を簡単に説明する。

第６図に示すように、この各チップ6,7,8はシリコン
ウェーハＷから切り出される。この際、両チップ7,8の
位置決め精度を確定するため、ダイシング工程の前に両
位置決め溝14,15及びファイバ固定溝12を形成する。す
なわち、両チップ7,8を構成する部分を横並び（１つの
ライン上）に特定し、これに両位置決め溝14,15とファ
イバ固定溝12とを形成した後、各チップ6,7,8に分割す
るようにしている。この様にすれば、各チップ6,7,8
は、その製作段階で精度を確定することができ、上下方
向の付勢力で位置決めする本実施例の構造から、各部材
の組付け工程で精度を調整する必要がなくなる。

次に、第８図から第11図に基づき、この発明に係る光
スイッチ素子１の第２の実施例について説明する。

この実施例では、移動側スイッチ素子３の両側に固定
側スイッチ素子2,2を配設し、両固定側スイッチ素子2,2
を台上に固定し、移動側スイッチ素子３を宙吊り状態に
しておいて切替え操作を行うものである。この場合は、
第８図及び第９図に示すように、固定側スイッチ素子２
と移動側スイッチ素子とは略同一の構造を有し、前記上
固定素子６を廃してテフロン製のシート17で位置決めピ
ン４を押さえるようにしている。シート17と位置決めピ
ン４とは接着することなく単に当接させている。また、
両固定側スイッチ素子2,2は、移動側スイッチ素子３と
同様に全体をケーシングを兼ねた単一のクランパ９によ
り挟持固定されている。

第８図において、紙面手前の下固定チップ７と移動チ
ップ８とは接触しているが、実際には対面する各光ファ
イバ5a,5aの端面同士が接触して互いに傷付くことがな
く、かつ接続損失が少ない範囲の微小な間隙を介して対
向している。しかるに本実施例では、下移動チップ８の
両側に下固定チップ7,7を配設して、両チップ7,8間の光
軸方向の位置決めをも容易にしている。

この場合の製造方法も前記実施例と同様に第10図及び
第11図の如く、両下固定チップ7,7と下移動チップ８と
は、シリコンウェーハＷから切り出される。シリコンウ
ェーハＷ上で両下固定チップ7,7と下移動チップ８とを
構成する部分を横並び（１つのライン上）に特定し、こ
れに位置決め溝14,15及びファイバ固定溝12を形成した
後分割する。そして、第11図に示すように、２つの下固
定チップ7,7とこれを挟んで１つの下移動チップ８とを
構成して、各チップ7,8間の精度を製作段階で確定す
る。

次に、第12図に基づき、この発明に係る光スイッチ素
子１の第３の実施例について説明する。

この実施例では、下移動チップ８の下面に両位置決め
溝14,15を形成し、両位置決めピン4,4に直接当接するよ
うにクランパ９を設けたものである。これによれば、光
ファイバ5aの本数が増えても、下移動チップ８の幅を両
位置決め溝14,15の幅分狭く構成することができ、光ス
イッチ素子１をコンパクトに製作することができる。し
かも、光ファイバ5a取付けの際に接着剤が各位置決め溝
14,15に流れ込むことがない。

これらの実施例において、光ファイバ5aを第13図
（ａ）（ｂ）の如く両位置決め溝14,15間の間隙をファ
イバピッチの２倍にして取付けた場合には、２組の２×
２の光スイッチを同時に構成することができる。また、
第14図（ａ）（ｂ）の如く両位置決め溝14,15間の間隙
をファイバピッチの３倍にして取付けた場合には、３組
の１×２の光スイッチを同時に構成することができる。

このうち２×２の光スイッチを第２実施例で実験した
場合の際の挿入損失を以下表１に示す。この場合、光フ
ァイバ5aはシングルモードファイバのコア径10μｍを使
用した。

以上の各実施例において、接続される光ファイバ5aの
本数、位置決めピン４及び位置決め溝14,15の本数、長
さ、形状及び位置等は当該実施例に限定されるものでは
ない。

また、この実施例において、両側の各第１位置決め溝
14及び各第２位置決め溝15は、それぞれ平行に配置され
ているが、例えば、それぞれの一対ををハ字状に配置し
てもよい。

更に、付勢手段にクランパ９を使用しているが、これ
に囚われるものではなく、外部から付勢力を加える構造
のものであっても良い。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば、位置決めピン
がいずれか一方の位置決め溝以外の位置に止まることが
なく、また、スイッチ素子の移動方向と直交する方向の
付勢力で位置決めすることができ、さらに、位置決め溝
にあっては、Ｖ字状を構成する２面の角度が90以上に形
成されていることから、簡単な構造をもって、光スイッ
チの切替えの容易化を図ることができる。

また、請求項２の発明によれば、他の付属機器を必要
とすることなく、スイッチ素子自体で位置決めすること
ができ、スイッチ全体をコンパクトにすることができ
る。

また、請求項３の発明によれば、断面方向で２点接触
となり、移動方向と直交する方向の付勢力で位置決めで
きることと相俟って、正確に位置決めすることができ、
位置決め精度の向上が図られる。

また、請求項４の発明によれば、切替え時における位
置決めピンの溝越えを容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光スイッチを示す斜視
図、第２図はその正面図、第３図はこの光スイッチの作
動を表した斜視図、第４図は位置決め溝回りの拡大断面
図、第５図はこの光スイッチの作動を表した概略図、第
６図及び第７図は各チップの製造方法を表した製作図、
第８図は本発明の第２実施例の光スイッチを示す分解斜
視図、第９図はその正面図、第10図及び第11図は各ブロ
ックの製造方法を表した製作図、第12図は本発明の第３
実施例の光スイッチを示す正面図、第13図は２×２の光
スイッチの接続方法を表した模式図、第14図は１×２の
光スイッチの接続方法を表した模式図、第15図は従来の
光スイッチの斜視図である。 １……光スイッチ素子、２……固定側スイッチ素子、３
……移動側スイッチ素子、４……位置決めピン、５……
ファイバアレイ、5a……光ファイバ、６……上固定チッ
プ、７……下固定チップ、８……下移動チップ、９……
クランパ、14……第１位置決め溝、15……第２位置決め
溝、16……凸条、16a……頂部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 和人 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 西村 陽 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 鈴木 修三 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 長沢 真二 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 有本 和彦 東京都大田区大森西７丁目６番31号 住 電オプコム株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−146509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側スイッチ素子に固着した光ファイバ
   アレイの端面と、移動側スイッチ素子に固着した光ファ
   イバアレイの端面とを同一光軸上に対面させて光結合さ
   せる定常位置と、当該定常位置から前記移動側スイッチ
   素子を前記固定側スイッチ素子に対し光ファイバの並び
   方向に移動させて光路を切替える切替位置とに切替自在
   に構成した光スイッチにおいて、 前記固定側スイッチ素子に固定された位置決めピンと、 前記移動側スイッチ素子に形成され、当該位置決めピン
   に定常位置で係合する第１位置決め溝及び切替位置で係
   合する第２位置決め溝と、 前記両位置決め溝に前記位置決めピンを相対的に付勢す
   る付勢手段とを備え、 前記各位置決め溝は略Ｖ字状をなし、Ｖ字状を構成する
   ２面の角度が90度以上であることを特徴とする光スイッ
   チ。
2. 【請求項２】前記付勢手段は、前記両スイッチ素子の少
   なくともいずれか一方に取付けられていることを特徴と
   する請求項１に記載の光スイッチ。
3. 【請求項３】前記位置決め溝は、光軸に直交する方向に
   おいて、前記位置決めピンに対し、付勢力の分力方向と
   なる２点で当接する形状に形成したことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の光スイッチ。
4. 【請求項４】前記第１位置決め溝と前記第２位置決め溝
   との間に設けられた凸条の頂部を、平坦に切り欠いたこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光ス
   イッチ。