JP2997153B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの光路を切
り替える光スイッチの構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光スイッチは、周知の如く、光ファイバ
の光路を時間的、又は、空間的に切り替える光デバイス
であり、光通信、光情報、又は、光応用計測等の分野で
幅広く活用されている。

【０００３】これらの光通信、光情報、又は、光応用計
測等の分野は、近年めざましい発展を遂げており、その
発展に伴い光回路がますます複雑・高機能化してきてい
る。従って、光デバイスには、より一層の小形化が切望
されている。

【０００４】ところで、概説した光スイッチは、通常、
特開平１ー９９０１６号、特開昭５５ー４３５４０号、
５５ー２５０２３号、ＵＳー５０５６８８６号、特開昭
５４ー２８１６０号、及び特開平２ー１４９８０６号公
報等に開示された機械的なタイプと、非機械的なタイプ
とに分類される。

【０００５】特開平１ー９９０１６号公報に開示された
光スイッチは、単一の光ファイバの先端部に選択コネク
タを嵌着し、縦横に並設した複数の光ファイバの先端部
には、被選択コネクタをそれぞれ嵌着した機械的構造を
有している。

【０００６】このように構成された光スイッチは、複数
の被選択コネクタから１の被選択コネクタを任意に選択
し、その後、該選択コネクタをＸＹＺ方向に移動させて
対向する１の被選択コネクタに嵌合・接続し、光ファイ
バの光路を切り替える機能を有している。

【０００７】また、特開昭５５ー４３５４０号、５５ー
２５０２３号、及びＵＳー５０５６８８６号公報に開示
された光スイッチは、ミラーやプリズム等を使用して光
ファイバの光路を切り替える機械的構造を備えている。

【０００８】また、特開昭５４ー２８１６０号公報に開
示された光スイッチは、電歪材料の使用に基づいて屈曲
する単一の光ファイバと、ほぼ扇状に配設され一端部が
対向する該単一の光ファイバの先端部にそれぞれ指向す
る複数の光ファイバとから構成されている。

【０００９】そして、該複数の光ファイバから１の光フ
ァイバを任意に選択し、該電歪材料で単一の光ファイバ
を屈曲させ、その後、該単一の光ファイバの先端部を１
の光ファイバの一端部に接続し、光路を切り替える機能
を有している。

【００１０】さらに、電子情報通信学会技術研究報告Ｏ
ＣＳ９０ー２６に開示された光スイッチは、屈曲動作可
能な単一の光ファイバに磁性膜パイプを接着して固定
し、この単一の光ファイバを磁気力で屈曲動作させると
ともに、当該単一の光ファイバをガイド溝で複数の光フ
ァイバにおける１の光ファイバに軸合わせし、光ファイ
バの光路を切り替える機械的構造を有している。

【００１１】さらにまた、特開平２ー１４９８０６号公
報に開示された光スイッチは、一列に並んだ複数のアダ
プタに光ファイバをそれぞれ挿着し、この複数のアダプ
タから１のアダプタを任意に選択し、ボール螺子を回転
させて半円弧状に湾曲した単一の光ファイバを移動させ
るとともに、当該単一の光ファイバの先端部を該１のア
ダプタに挿入し、当該１の光ファイバと該単一の光ファ
イバとを接続して光路を切り替える機械的構造を備えて
いる。

【００１２】一方、非機械的なタイプの光スイッチとし
ては、ＬｉＮｂＯ３等の材料を使用した導波路型の光ス
イッチや、液晶、又は、ホログラムを使用して光路を偏
向させるバルク型の光スイッチ等が存在する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光スイッチは以
上のように構成されているので、以下に示す数々の欠点
や問題点があった。

【００１４】先ず、上記特開平１ー９９０１６号公報に
開示された光スイッチは、選択コネクタと被選択コネク
タとを利用するので、コネクタの嵌合時に大きな嵌合力
を付与しなければならなかった。

【００１５】従って、スイッチの筐体を強固な材料から
構成して該嵌合力に耐え得るだけの強力な剛性を確保し
なければならず、しかも、スイッチがどうしても大きく
ならざるを得ないという欠点があった。

【００１６】そして、この種のコネクタ着脱型光スイッ
チは、結合部における反射低減のために光ファイバ端面
をコネクタごとに研磨することができたが、コネクタ同
士の着脱が必要なため、サイズの大型化を防止できない
という問題点があった。

【００１７】また、上記特開昭５５ー４３５４０号、５
５ー２５０２３号、及びＵＳー５０５６８８６号公報に
開示された光スイッチは、光ファイバの位置合わせに高
精度が要求されるので、アクチュエータとして高価で高
級な位置決め機構を備えなければならないという問題点
があった。そして、装置の組み立て作業性の向上を図り
得ず、しかも、振動等にも非常に弱く、信頼性に欠ける
という欠点があった。

【００１８】また、上記電子情報通信学会技術研究報告
ＯＣＳ９０ー２６に開示された光スイッチは、アクチュ
エータの位置決め精度がラフで良い反面、そのままの構
造では３芯以上の多芯構造に全く応用・利用できないと
いう問題点があった。

【００１９】そして、上記特開平２ー１４９８０６号公
報に開示された光スイッチは、複数の光ファイバを極め
て精密に配列せざるを得ないという欠点があった。

【００２０】そしてまた、この種の光ファイバ移動型光
スイッチは、結合時に光ファイバを安定した状態で保持
するための保持力が小さいので、繰り返しの切り替え動
作中にときどき光ファイバがＶ溝の斜面上に引っ掛かっ
て軸ずれが発生し、突発的に損失が大きくなるといった
欠点があった。

【００２１】さらに、上記非機械的なタイプの光スイッ
チは、損失が大きい、漏話が大きい、偏波依存性、波長
依存性が大きい等、信頼性の面で無視し得ない問題点が
あった。

【００２２】他方、従来の光スイッチは、細説した上記
欠点の他に、位置検出用のセンサを必要とするので、こ
のセンサをスイッチの内部に収納するに伴い、サイズが
大きくなる、電気配線が繁雑化する、そしてコストアッ
プにつながる等の問題点があった。

【００２３】さらに、従来の光スイッチは、電力の非供
給時に安定した状態で結合を維持するための機構（無電
力自己保持機能）を付加するため、サイズの大型化を防
止し得ないという問題点があった。

【００２４】本発明は上記に鑑みなされたもので、スイ
ッチの縮小化、光ファイバの位置合わせの容易化、アク
チュエータの構造の簡素化、装置の組み立て作業性や信
頼性の向上、多芯構造への応用の容易化、及び複数の光
ファイバの配列の容易化等を図ることのできる光スイッ
チを提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明にお
いては上述の目的を達成するため、第１光ファイバと、
この第１光ファイバを搭載する変位ステージと、該第１
光ファイバと相互に対向する複数の第２光ファイバと、
この複数の第２光ファイバを整列状態で搭載する昇降ス
テージと、該変位ステージを光路の切り替え時に複数の
第２光ファイバの整列方向に変位させる第１駆動手段
と、該変位ステージの変位量を検出して第１駆動手段を
制御する制御手段と、該昇降ステージを光路の切り替え
時に上昇させて第１光ファイバと複数の第２光ファイバ
における任意の第２光ファイバとをＶ溝で選択的に結合
させ、光ファイバの光路を切り替える第２駆動手段とを
備えるようにしている。

【００２６】また、本発明の第２の発明においては上述
の目的を達成するため、第１光ファイバと、この第１光
ファイバを搭載する変位ステージと、該第１光ファイバ
と相互に対向する複数の第２光ファイバと、この複数の
第２光ファイバを整列状態で搭載する昇降ステージと、
該変位ステージを光路の切り替え時に複数の第２光ファ
イバの整列方向に変位させる第１駆動手段と、該昇降ス
テージを光路の切り替え時に上昇させて第１光ファイバ
と複数の第２光ファイバにおける任意の第２光ファイバ
とをＶ溝で選択的に結合させ、光ファイバの光路を切り
替える第２駆動手段とを備え、しかも、上記変位ステー
ジの変位量を、その変位の大きさに比例して発生する復
元力と該第１駆動手段で発生する力との釣合いに基づい
て制御するとともに、該変位ステージには、光路の切り
替え時に昇降ステージと第２駆動手段とに挟持されて当
該変位ステージの位置を固定する弾性体を設けるように
している。

【００２７】また、本発明においては上述の目的を達成
するため、請求項２記載の昇降ステージを、複数の第２
光ファイバを一列に整列させた固着状態で搭載する固定
ステージと、撓曲した該第１光ファイバの端部と任意の
第２光ファイバの端部とを表面のＶ溝で結合させる結合
ステージと、これら固定ステージと結合ステージとを接
続する複数のピンとから構成するようにしている。

【００２８】また、本発明においては上述の目的を達成
するため、請求項２、又は、請求項３記載の変位ステー
ジに、光路の切り替え時に撓曲した該第１光ファイバの
端部を結合ステージ表面のＶ溝に圧接する圧接体を設け
るようにしている。

【００２９】また、本発明の第３の発明においては上述
の目的を達成するため、第１光ファイバと、この第１光
ファイバを搭載する第１変位ステージと、この第１変位
ステージを昇降可能に支持する第２変位ステージと、該
第１光ファイバと相互に対向する複数の第２光ファイバ
と、この複数の第２光ファイバを整列状態で搭載する非
昇降ステージと、該第２変位ステージを光路の切り替え
時に複数の第２光ファイバの整列方向に変位させる第１
駆動手段と、該第１変位ステージを光路の切り替え時に
下降させて第１光ファイバと複数の第２光ファイバにお
ける任意の第２光ファイバとをＶ溝で選択的に結合さ
せ、光ファイバの光路を切り替える第２駆動手段と、該
非昇降ステージに設けられ光路の切り替え時に第１変位
ステージと第２駆動手段とに挟持されて第２変位ステー
ジの位置を固定する位置決め体とを備えるようにしてい
る。

【００３０】そして、本発明においては上述の目的を達
成するため、請求項５記載の非昇降ステージを、複数の
第２光ファイバを一列に整列させた固着状態で搭載する
固定ステージと、撓曲した該第１光ファイバの端部と任
意の第２光ファイバの端部とを表面のＶ溝で結合させる
結合ステージと、これら固定ステージと結合ステージと
を接続する複数のピンとから構成するようにしている。

【００３１】そしてまた、本発明においては上述の目的
を達成するため、請求項５、又は、請求項６記載の第１
変位ステージに、光路の切り替え時に該第１光ファイバ
を結合ステージ表面のＶ溝に圧接する圧接体を設けるよ
うにしている。

【００３２】さらに、本発明においては上述の目的を達
成するため、請求項１乃至請求項７記載の第１光ファイ
バをｍ本にするとともに、複数の第２光ファイバをｍ×
ｎ本にし、ｍ芯一括型の光スイッチを構成するようにし
ている。

【００３３】さらにまた、本発明においては上述の目的
を達成するため、請求項１乃至請求項７記載の光スイッ
チをケースの内部に収納するとともに、当該ケースの内
部には、第１光ファイバ、又は、複数の第２光ファイバ
のコアと整合する屈折率整合剤を充填するようにしてい
る。

【００３４】

【作用】上記構成を有する本発明の第１の発明によれ
ば、光ファイバの光路の切り替え時に、制御手段の制御
下で第１光ファイバを搭載した変位ステージが第１駆動
手段の駆動に基づき水平横方向に変位し、その後、複数
の第２光ファイバを搭載した昇降ステージが第２駆動手
段の駆動に基づき上昇し、撓曲した第１光ファイバと任
意の第２光ファイバとが結合ステージのＶ溝上で突き合
った状態で結合し、光ファイバの光路が切り替わる。

【００３５】また、上記構成を有する本発明の第２の発
明によれば、光ファイバの光路の切り替え時に、第１光
ファイバを搭載した変位ステージが第１駆動手段の駆動
に基づき水平横方向に変位するとともに、この変位ステ
ージの変位量がその変位の大きさに比例して発生する復
元力と第１駆動手段で発生する力との釣合いに基づいて
制御され、次いで、複数の第２光ファイバを搭載した昇
降ステージが第２駆動手段の駆動に基づき上昇し、弾性
体が昇降ステージと第２駆動手段とに挟持されて変位ス
テージの位置を固定し、その後、撓曲した第１光ファイ
バと任意の第２光ファイバとが結合ステージのＶ溝上で
突き合った状態で結合し、光ファイバの光路が切り替わ
る。

【００３６】また、上記構成を有する本発明によれば、
昇降ステージの固定ステージと結合ステージとが分離型
に構成されているので、コネクタの端面を研磨できずに
反射特性が悪いという問題点を解消できる。

【００３７】また、上記構成を有する本発明によれば、
圧接体が光路の切り替え時に撓曲して撓んだ第１光ファ
イバの端部を結合ステージ表面のＶ溝に圧接し、第１光
ファイバがＶ溝の斜面上に引っ掛かって軸ずれが発生
し、損失が大きくなるという欠点を解消する。

【００３８】さらに、上記構成を有する本発明によれ
ば、ケースの内部に充填された屈折率整合剤が、第１光
ファイバと任意の第２光ファイバの結合面におけるコア
を整合させ、第１光ファイバと任意の第２光ファイバの
結合面における損失を防止する。

【００３９】

【実施例】以下、図１乃至図６に示す一実施例に基づい
て本発明の第１の発明を詳説する。

【００４０】本発明の第１の発明に係る１×８光スイッ
チは、ケース１に、第１光ファイバ２を搭載する変位ス
テージ５、複数の第２光ファイバ３を搭載する昇降ステ
ージ２０、及びリニアエンコーダ１４をそれぞれ配設
し、コイルモータ９で変位ステージ５を水平方向に変位
させるとともに、アクチュエータ１９で昇降ステージ２
０を上昇させて第１光ファイバ２と任意の第２光ファイ
バを結合させ、光ファイバの光路を切り替える機能を有
している。

【００４１】上記ケース１は、図１に示す如く、上面が
開口した矩形の箱構造に構成され、その内部には、第１
光ファイバ２と任意の第２光ファイバの結合面における
コアを整合させる図示しないシリコンオイル（屈折率整
合剤）が充填されており、上面には図示しない蓋が着脱
自在に冠着されるようになっている。

【００４２】また、可撓性を有する上記第１光ファイバ
２は、同図に示す如く、図の左側から右側に傾斜状態で
指向する単一の光ファイバから成り、ほぼ円筒形を露呈
した固定用のマスタフェルール４に挿着されている。

【００４３】一方、上記した変位ステージ５は、図１に
示す如く、非透磁性材料からほぼ直方体形の電気子とし
て構成され、その傾斜した上面の中央部には、単一の搭
載溝５ａがＶ字形に切り欠かれており、水平横方向、詳
言すれば、複数の第２光ファイバ３の整列方向に変位可
能にケース１の内部左側に収納配置されている。

【００４４】単一の搭載溝５ａは、図１の斜め左右方向
に指向し、マスタフェルール４を傾斜した固着状態で搭
載しており、このマスタフェルール４の搭載に伴い、第
１光ファイバ２の下降した自由端部が下位に位置してい
る。

【００４５】然して、単一の第１光ファイバ２は、その
自由端部が昇降ステージ２０の上昇４（光ファイバの光
路の切り替え時）に結合ステージ２２のＶ溝２２ａに撓
んだ撓曲状態で嵌入するよう搭載されている。

【００４６】また、変位ステージ５の背面部には、同図
に示す如く、ほぼ口形に巻装されたコイル（ボイスコイ
ル）６が装着され、このコイル６には一対の永久磁石７
が僅かな隙間を介して対向している。

【００４７】この一対の永久磁石７は、図１や図２に示
す如く、横一列に並んだ状態でケース１の内部左側に並
設され、前面のＮ極とＳ極とがコイル６にそれぞれ対向
されており、その背面部が磁路を形成するヨーク（鉄
心）８に重合されている。

【００４８】このヨーク８は、図１に示す如く、ケース
１の内部左側に設置され、電気子である変位ステージ
５、コイル６、及び一対の永久磁石７と相俟って、第１
駆動手段であるコイルモータ９を構成している。

【００４９】然して、コイルモータ９は、供電に基づき
駆動して、第１光ファイバ２を搭載した変位ステージ５
を水平横方向、別言すれば、複数の第２光ファイバ３の
整列方向に変位させる機能を有している。

【００５０】また、変位ステージ５の上面部には、図１
の斜め手前方向に指向するガラススケール１０が水平に
取着され、このガラススケール１０には、光線の通過を
遮断するほぼＺ字形の遮光板１２の上部が取着されてお
り、この遮光板１２の下部がほぼコ字形の原点センサ１
３の内部空間に変位可能な状態で挿入されている。

【００５１】この原点センサ１３は、ケース１の内部に
設置され、遮光板１２の変位に伴い変位ステージ５の変
位量や位置を常時検出し、検出した検出値をリニアエン
コーダ（制御手段）１４に出力する機能を有している。

【００５２】このリニアエンコーダ１４は、ケース１の
内部の凹面部１ａに一対の取付ピン１５を介して設置さ
れ、原点センサ１３からの検出値に基づいて変位ステー
ジ５の位置を把握するとともに、コイル６への供電を制
御し、コイルモータ９をサーボ制御する機能を有してい
る。

【００５３】さらに、変位ステージ５の両側面部には、
変位ステージ５の変位範囲を規制する板発条１６がそれ
ぞれ取着され、この一対の板発条１６が固定ブロック１
７の両側面部のスペーサ１７ｂにそれぞれ取着されてい
る。

【００５４】この固定ブロック１７は、ケース１の内部
右側に設置され、その上面両側には、図１の斜め方向に
指向する取付溝１７ａがそれぞれ水平に凹設されるとと
もに、この一対の取付溝１７ａには、同方向に指向する
位置決め用のガイドピン（ピン）１８がそれぞれ嵌入状
態で水平に取着されている。

【００５５】この一対のガイドピン１８は、その一部が
固定ブロック１７から図１の斜め方向に突出している。
そして、固定ブロック１７と変位ステージ５との間に
は、図１や図２に示す如く、一対の板発条１６の間に位
置するアクチュエータ（第２駆動手段）１９が介在して
設置されている。

【００５６】他方、上記昇降ステージ２０は、図１に示
す如く、固定ステージ２１と結合ステージ２２とから板
状に構成され、一対の板発条１６、固定ブロック１７、
及び変位ステージ５が囲繞・画成する空間に配置されて
おり、光ファイバの光路の切り替え時にアクチュエータ
１９の駆動に基づき下降した通常の位置から上昇する機
能を有している。

【００５７】固定ステージ２１は、その表面に、位置決
め用の複数のＶ溝２１ａが０．２５ｍｍ間隔で横一列に
並べて研削加工されるとともに、両側部それぞれに位置
する位置決め溝２１ｂが研削加工され、この一対の位置
決め溝２１ｂにガイドピン１８がそれぞれ嵌入状態で係
合するようになっている。

【００５８】これに対し、結合ステージ２２は、固定ス
テージ２１の前方に同位した一体的な状態で設けられ、
その表面には、位置決め結合用の複数のＶ溝２２ａが
０．２５ｍｍ間隔で横一列に並べて研削加工されてお
り、この複数のＶ溝２２ａが固定ステージ２１の複数の
Ｖ溝２１ａと連通している。

【００５９】また、結合ステージ２２の表面両側部に
は、位置決め溝２２ｂがそれぞれ研削加工され、この一
対の位置決め溝２２ｂにガイドピン１８がそれぞれ嵌入
状態で係合するようになっている。

【００６０】そして、結合ステージ２２は、光ファイバ
の光路の切り替え時に、そのＶ溝２２ａで撓曲した第１
光ファイバ２の自由端部と任意の第２光ファイバの自由
端部とを突き合わせて結合させる作用を有している。

【００６１】また、可撓性を有する上記複数の第２光フ
ァイバ３は、図１の右側から左側に水平状態で指向する
８本の光ファイバから成り、横一列に並び揃った状態で
帯状のケーブル２３に被包されており、固定ステージ２
１における複数のＶ溝２１ａにそれぞれ嵌入した固着状
態で配設されて整列している。

【００６２】さらに、上記したアクチュエータ１９は、
図３や図４に示す如く、一対の板発条１６、固定ブロッ
ク１７、及び変位ステージ５が囲繞・画成する空間に、
供電に伴い反発力を発生させるコイル１９ａが設置され
ている。

【００６３】このコイル１９ａの中心部の縦孔には、永
久磁石を備えた永久磁石棒１９ｂが昇降可能に挿入さ
れ、この永久磁石棒１９ｂの頂部の永久磁石部１９ｃに
は、昇降ステージ２０が水平に載設されている。

【００６４】然して、このアクチュエータ１９は、光フ
ァイバの光路の非切り替え時には、昇降ステージ２０を
下降させて第１光ファイバ２と複数の第２光ファイバ３
とを離隔させ、光ファイバの光路の切り替え時には、昇
降ステージ２０を上昇させて第１光ファイバ２と複数の
第２光ファイバ３とを相互に対向させるとともに、結合
ステージ２２のＶ溝２２ａに第１光ファイバ２の自由端
部を撓曲状態で搭載・支承させる機能を有している。

【００６５】ところで、光通信等に使用される光スイッ
チは、一般的に芯事に損失が異なっている。この損失の
要因としては、塵の混入や光ファイバの端面状態の異常
等、組立作業に起因するものの他に、軸ずれ、角度ず
れ、或いは、ギャップ等、構造に起因するものがある。

【００６６】本発明に係る光スイッチは、Ｖ溝２２ａを
利用して第１光ファイバ２と任意の第２光ファイバとを
結合して軸合わせするので、原理的には上記した軸ずれ
や角度ずれを生じることがない。

【００６７】しかしながら、ギャップについては、板発
条１６を使用する関係上、板発条１６の撓曲に伴いギャ
ップ変動が生じ、各芯事の損失ばらつきが発生する。従
って、下記に示す抑制手段で損失変動を抑制する必要が
ある。

【００６８】マルクーゼによると、光ファイバの間にギ
ャップが存在する場合、その部分を光が通過する際の透
過係数Ｔは次式で表される。

【００６９】

【数１】
…（１）

【００７０】ここで、 ｎ：ギャップの間の屈折率 ｋ＝２π／λ λ：光の波長 ｗ：光ファイバ中を伝搬する光のモードフィールド半径 （１）式に基づいてギャップに対する損失値を表したグ
ラフを図５に示す。このグラフから損失値を０．１ｄＢ
以下にするには、間隔を２５μｍ以下にする必要のある
ことが解る。

【００７１】光通信等における光デバイスに要求される
損失値を様々であるが、一般的に０．１ｄＢ程度のデバ
イスであれば、その利用範囲が極めて広くなる。即ち、
光スイッチは、その各芯事にばらつきがあっても、その
損失値の絶対値が０．１ｄＢ以下であるならば、充分使
用することが可能となる。

【００７２】以下では、損失の絶対値が全芯で０．１ｄ
Ｂ以下になるよう、即ち、光ファイバ間のギャップのば
らつきが２５μｍ以下になるよう、図６を参照しつつ板
発条１６の長さを規制する手法について述べる。

【００７３】板発条１６の変位に伴うギャップの変動
は、変位の大きさと板発条１６の長さとで定まる。今、
板発条１６の最大変位量をｔ、最大変位時のギャップが
２５μｍになるとすると、ｔが１ｍｍ程度のオーダであ
るならば、板発条１６の最小必要長さＬは近似的に次式
で与えられる。

【００７４】

【数２】
…（２）

【００７５】即ち、（２）式で与えられるＬよりも板発
条１６の長さを長くすれば、ギャップの変位量を２５μ
ｍ以下に抑制することが可能となる。

【００７６】本実施例における１×８光スイッチは、複
数のＶ溝が０．２５ｍｍ間隔で横一列に並べて研削加工
されているので、板発条１６の最大変位量が±０．８７
５ｍｍとなる。従って、（２）式に基づいて板発条１６
の長さを２０．７ｍｍ以上にすれば、良い。そこで、本
実施例では板発条１６の長さを３０ｍｍにしている。

【００７７】次に、動作について説明すると、第１光フ
ァイバ２と選択した任意の第２光ファイバとを結合して
光路を切り替えるには、先ず、アクチュエータ１９やコ
イルモータ９への供電をＯＦＦする。

【００７８】すると、永久磁石棒１９ｂが下降して昇降
ステージ２０を離隔位置に復帰させ、複数の第２光ファ
イバ３と第１光ファイバ２とが接触しないよう離隔し、
水平横方向に変位していた変位ステージ５が撓んでいた
一対の板発条１６の復元作用で通常の位置（図１の位
置）に復帰する。

【００７９】この際、供電のＯＦＦに伴いコイルモータ
９がフリーの状態となるが、第１光ファイバ２と複数の
第２光ファイバ３とが離隔しているので、第１光ファイ
バ２の接触に伴う損傷を防止することができる。

【００８０】こうして、変位ステージ５が通常の位置に
復帰したら、コイルモータ９に供電して駆動させる。す
ると、変位ステージ５が一対の板発条１６を撓ませつつ
通常の位置から所定の位置に変位し、第１光ファイバ２
が任意の第２光ファイバの直上に位置する。

【００８１】この際、遮光板１２が変位して原点センサ
１３に変位ステージ５の変位量を検出させ、原点センサ
１３が検出した検出値をリニアエンコーダ１４に出力す
る。原点センサ１３からリニアエンコーダ１４に検出値
が出力されると、リニアエンコーダ１４が変位ステージ
５の変位量を把握するとともに、コイル６への供電を制
御し、コイルモータ９をサーボ制御する。

【００８２】然して、リニアエンコーダ１４は、２本の
光ファイバ２・３をＶ溝２２ａで軸合わせする場合、横
方向の軸ずれの許容量が±２０μｍであるので、第１光
ファイバ２が目的位置の±２０μｍの範囲内に位置する
よう、コイルモータ９をサーボ制御する。

【００８３】こうして、第１光ファイバ２が目的位置の
±２０μｍの範囲内に位置したら、アクチュエータ１９
に供電する。すると、永久磁石棒１９ｂが上昇して昇降
ステージ２０を接触位置に上昇させ、昇降ステージ２０
の一対の位置決め溝２１ｂ・２２ｂにガイドピン１８が
それぞれ嵌入状態で係合して位置決めする。

【００８４】そして、第１光ファイバ２と任意の第２光
ファイバとが接触可能な位置で対向するとともに、第１
光ファイバ２の自由端部が結合ステージ２２のＶ溝２２
ａに撓曲した嵌入状態で搭載・支承され、第１光ファイ
バ２と任意の第２光ファイバとがＶ溝２２ａ上で結合
し、光ファイバの光路が切り替わることとなる。

【００８５】尚、この結合の際、第１光ファイバ２の位
置が任意の第２光ファイバの位置に対して±２０μｍ以
内になるよう、リニアエンコーダ１４がコイルモータ９
をサーボ制御する。

【００８６】上記構成によれば、選択コネクタと被選択
コネクタとを利用しないので、コネクタの嵌合時に大き
な嵌合力を作用させなくとも良い。従って、スイッチの
筐体を強固な材料から構成し、嵌合力に耐え得るだけの
強力な剛性を確保する必要を確実に除去することができ
る。

【００８７】また、板発条１６を使用するので、より一
層の光スイッチの縮小化・小型化が期待できる。具体的
には、光スイッチを幅３４ｍｍ×奥行き５０ｍｍ×高さ
９ｍｍのコンパクトな大きさに縮小することが可能とな
る。

【００８８】また、変位ステージ５の上面部にガラスス
ケール１０を水平に取着し、ケース１の内部には原点セ
ンサ１３を設置しているので、変位ステージ５の重量を
軽減することができ、しかも、駆動力の減少、換言すれ
ば、消費電力の減少、及び大きさの縮小が期待できる。

【００８９】また、第１光ファイバ２と任意の第２光フ
ァイバとをＶ溝２２ａ上で結合させるので、位置決め精
度をラフにでき、アクチュエータ１９に高価で高級な位
置決め機構を設ける必要性を除去することができる。

【００９０】昇降ステージ２０の固定ステージ２１と結
合ステージ２２とを一体的に構成しているので、小型化
を図ることができ、しかも、Ｖ溝とコネクタとの位置合
わせを不要ならしめることができる。そして、容易に組
み立てられるので、装置の組み立て作業性を向上させる
ことが可能となり、しかも、振動等で位置変動が発生し
ても、Ｖ溝２２ａの許容範囲以内ならば、リニアエンコ
ーダ１４に基づくコイルモータ９のサーボ制御で光強度
の変動を抑制することができる。

【００９１】そしてまた、アクチュエータ１９の位置決
め精度がラフで良く、しかも、そのままの構造でも、３
芯以上の多芯構造への応用が期待できる。

【００９２】さらに、非機械的なタイプの光スイッチで
は無く、機械的なタイプの光スイッチなので、損失が大
きい、漏話が大きい、偏波依存性、波長依存性が大きい
等、信頼性の面で無視し得ない問題点を解消することが
可能となる。

【００９３】さらにまた、ケース１の内部に、第１光フ
ァイバ２と任意の第２光ファイバの結合面におけるコア
を整合させるシリコンオイルを充填しているので、第１
光ファイバ２と任意の第２光ファイバの結合面における
損失を防止することができる。

【００９４】尚、上記実施例では１×８の光スイッチを
示したが、第１光ファイバ２をｍ本に増加するととも
に、複数の第２光ファイバ３をｍ×ｎ本に増加し、ｍ芯
一括型の光スイッチを構成するようにしても良い。

【００９５】また、この場合、ｍ芯一括型の光スイッチ
のケース１の内部に、光ファイバのコアと整合するシリ
コンオイル等の屈折率整合剤を充填するようにしても、
上記実施例と同様の作用効果を奏する。

【００９６】また、上記実施例では読取り精度が数ｍオ
ーダのリニアエンコーダ１４を使用したものを示した
が、読取り精度が１μｍ以下のリニアエンコーダ１４を
使用しても良い。

【００９７】そして、上記実施例では変位ステージ５を
コイルモータ９で変位させるものを示したが、変位ステ
ージ５をリニアガイドとボイスコイルモータ９との組み
合わせ等で動作させるようにしても良いのは言うまでも
ない。

【００９８】さらに、上記実施例では変位ステージ５を
コイルモータ９で変位させるものを示したが、図７に示
すようにリニアガイド２３、ボール螺子２４、及びステ
ッピングモータ２５の組み合わせ等で動作させたり、図
８に示すようにリニアガイド２３、ボール螺子２４、Ｄ
Ｃモータ２５、及びエンコーダ２６の組み合わせで動作
させるようにしても良い。

【００９９】さらにまた、上記実施例では昇降ステージ
２０をアクチュエータ１９で昇降させるものを示した
が、第１光ファイバ２、又は、第２光ファイバ３をアク
チュエータ１９で昇降させて結合するようにしても上記
実施例と同様の作用効果が期待できる。

【０１００】次に、図９乃至図２９に示す一実施例に基
づいて本発明の第２の発明を詳説する。

【０１０１】本発明の第２の発明に係る光スイッチは、
ケース１Ａの内部に、複数の第１光ファイバ２を搭載し
た変位ステージ５、及び複数の第２光ファイバ３を搭載
した昇降ステージ２０をそれぞれ配設し、変位ステージ
５の変位量を、その変位量に比例して発生する復元力と
コイルモータ９の力との釣合いに基づき制御するととも
に、変位ステージ５には、変位ステージ５を固定する弾
性体３２を突設するようにしている。

【０１０２】上記ケース１Ａは、図９に示す如く、上面
が開口した矩形で細長の箱構造（具体的には、長さ５０
ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ９ｍｍ）に構成され、その内部
には、複数の第１光ファイバ２と複数の任意の第２光フ
ァイバの結合面におけるコアを整合させる図示しないシ
リコンオイル（屈折率整合剤）が充填されており、上面
には図示しない蓋が着脱自在に冠着されるようになって
いる。

【０１０３】また、可撓性を有する上記第１光ファイバ
２は、同図に示す如く、図の左側から右側に傾斜状態で
指向する２本の光ファイバから成り、この２本の光ファ
イバがほぼ円筒形を露呈した固定用のマスタフェルール
４にそれぞれ挿着されている。

【０１０４】一方、上記した変位ステージ５は、図９や
図１０に示す如く、非透磁性材料からほぼ直方体形の電
気子として構成され、その傾斜した上面の中央部には、
複数の搭載溝５ａがＶ字形に切り欠かれており、水平横
方向、詳言すれば、複数の第２光ファイバ３の整列方向
に変位可能にケース１Ａの内部左側に収納配置されてい
る。

【０１０５】複数の搭載溝５ａは、図９の斜め左右方向
に指向し、複数のマスタフェルール４をそれぞれ傾斜し
た固着状態で搭載しており、この複数のマスタフェルー
ル４の搭載に伴い、複数の第１光ファイバ２の下降した
自由端部が下位に位置している。

【０１０６】然して、複数の第１光ファイバ２は、図２
１や図２２に示す如く、その自由端部が昇降ステージ２
０の上昇時（光ファイバの光路の切り替え時）に結合ス
テージ２２のＶ溝２２ａに撓んだ撓曲状態で嵌入するよ
う搭載されている。

【０１０７】また、変位ステージ５の背面部には、図９
や図１０に示す如く、ほぼ口形に巻装されたＶＣＭコイ
ル（ボイスコイル）６Ａが装着され、このＶＣＭコイル
６Ａの両端部がコイル端子ターミナル２７にそれぞれ接
続（図示せず）されており、しかも、このＶＣＭコイル
６Ａには一対のＶＣＭ永久磁石７Ａが僅かな隙間を介し
て対向している。

【０１０８】この一対のＶＣＭ永久磁石７Ａは、図９や
図１０に示す如く、横一列に並んだ状態でケース１Ａの
内部左側に並設され、前面のＮ極とＳ極とがＶＣＭコイ
ル６Ａにそれぞれ対向されており、その背面部が磁路を
形成するヨーク（鉄心）８に重合されている。

【０１０９】このヨーク８は、図９に示す如く、ケース
１Ａの内部左側に設置され、電気子である変位ステージ
５、ＶＣＭコイル６Ａ、及び一対のＶＣＭ永久磁石７Ａ
と相俟って、第１駆動手段であるコイルモータ９を構成
している。

【０１１０】然して、コイルモータ９は、供電に基づき
駆動して、複数の第１光ファイバ２を搭載した変位ステ
ージ５を水平横方向、別言すれば、複数の第２光ファイ
バ３の整列方向に変位させる機能を有している（図１０
参照）。

【０１１１】さらに、変位ステージ５の両側面部には、
変位ステージ５の変位範囲を規制する板発条１６がそれ
ぞれ取着され、この一対の板発条１６がコイル端子ター
ミナル２７に近接する固定ブロック１７の両側面部のス
ペーサ１７ｂにそれぞれ取着されている。

【０１１２】この固定ブロック１７は、ケース１Ａの内
部右側に設置され、その上面両側には、図９の斜め方向
に指向する取付溝１７ａがそれぞれ水平に凹設されると
ともに、この一対の取付溝１７ａには、同方向に指向す
る位置決め用のガイドピン（ピン）１８がそれぞれ嵌入
状態で水平に取着されている。

【０１１３】この一対のガイドピン１８は、その一部が
固定ブロック１７から図９の斜め方向に突出している。
そして、固定ブロック１７と変位ステージ５との間に
は、図９、図１５、図１６、図２８、及び図２９に示す
如く、一対の板発条１６の間に位置するアクチュエータ
（第２駆動手段）１９が介在して設置されている。

【０１１４】他方、上記昇降ステージ２０は、図９に示
す如く、固定ステージ２１と結合ステージ２２とから板
状に構成され、固定ブロック１７の上部先端に支持板発
条２８を介して上下方向に揺動可能に取着されるととも
に、一対の板発条１６、固定ブロック１７、及び変位ス
テージ５が囲繞・画成する空間に配置されており、光フ
ァイバの光路の切り替え時にアクチュエータ１９の駆動
に基づき下降した通常の位置から上昇する機能を有して
いる。

【０１１５】固定ステージ２１は、シリコンウェハから
構成され、その表面には位置決め用の複数のＶ溝２１ａ
が０．２５ｍｍ間隔で横一列に並べて研削加工されると
ともに、両側部それぞれに位置する位置決め溝２１ｂが
研削加工され、この一対の位置決め溝２１ｂにガイドピ
ン１８がそれぞれ嵌入状態で係合するようになってい
る。

【０１１６】これに対し、結合ステージ２２は、図１３
に示す一体型のものとは異なり、シリコンウェハから分
離型の構造（図１１、及び図１２参照）に構成され、固
定ステージ２１の前部に同位した状態で接着されてお
り、その表面には位置決め結合用の複数のＶ溝２２ａが
０．２５ｍｍ間隔で横一列に並べて研削加工されるとと
もに、この複数のＶ溝２２ａが固定ステージ２１の複数
のＶ溝２１ａと対向した状態で連通している。

【０１１７】また、結合ステージ２２の表面両側部に
は、位置決め溝２２ｂがそれぞれ研削加工され、この一
対の位置決め溝２２ｂにガイドピン１８がそれぞれ嵌入
状態で係合するようになっている（図１７参照）。

【０１１８】そして、結合ステージ２２は、光ファイバ
の光路の切り替え時に、そのＶ溝２２ａで撓曲した複数
の第１光ファイバ２の自由端部と複数の任意の第２光フ
ァイバの自由端部とを突き合わせて結合させる作用を有
している。

【０１１９】また、可撓性を有する上記複数の第２光フ
ァイバ３は、図９の右側から左側に水平状態で指向する
８本の光ファイバから成り、横一列に並び揃った状態で
帯状のケーブル２３に被包されており、固定ステージ２
１における複数のＶ溝２１ａにそれぞれ嵌入した固着状
態で配設されて整列している。

【０１２０】また、上記したアクチュエータ１９は、図
１５や図１６に示す如く、一対の板発条１６、固定ブロ
ック１７、及び変位ステージ５が囲繞・画成する空間
に、供電に伴い反発力を発生させるコイル１９ａが設置
され、このコイル１９ａの両端部がコイル端子ターミナ
ル２７にそれぞれ接続されている（図示せず）。

【０１２１】このコイル１９ａの中心部の縦孔には、永
久磁石を備えた永久磁石棒１９ｂが昇降可能に挿入さ
れ、この永久磁石棒１９ｂの頂部の永久磁石部１９ｃが
傾斜状態の昇降ステージ２０の下面に当接して水平状態
に押し上げるようになっている。

【０１２２】然して、このアクチュエータ１９は、光フ
ァイバの光路の非切り替え時には、昇降ステージ２０を
傾斜状態に下降させて複数の第１光ファイバ２と複数の
第２光ファイバ３とを離隔させ、光ファイバの光路の切
り替え時には、昇降ステージ２０を水平状態に上昇させ
て複数の第１光ファイバ２と複数の第２光ファイバ３と
を相互に対向させるとともに、結合ステージ２２のＶ溝
２２ａに複数の第１光ファイバ２の自由端部を撓曲状態
で搭載・支承させる機能を有している（図１９、及び図
２０参照）。

【０１２３】ところで、上記した変位ステージ５の変位
量は、上記第１の発明とは異なり、リニアエンコーダ１
４に制御されるのでは無く、変位量の大きさに比例して
発生する復元力とコイルモータ９で発生する力との釣合
いに基づき制御され、ガラススケール１０、遮光板１
２、原点センサ１３、及びリニアエンコーダ１４を省略
できるようになっている。

【０１２４】この点を細説すると、変位ステージ５の変
位は、図２３に示す如く、フレミングの左手の法則に基
づいてコイルモータ９に力を発生させ、この力を駆動力
に利用するようにしている。

【０１２５】図２３において、コイルモータ９が変位ス
テージ５を変位させる駆動力Ｆは以下の式で表される。

【０１２６】即ち、Ｆ＝ｉ×Ｂ×ｌ・Ｎ ここで、 ｉ：電流 Ｂ：磁束密度 ｌ：ＶＣＭコイル６Ａの有効長さ Ｎ：ＶＣＭコイル６Ａの巻数 次に、コイルモータ９の駆動力の理論計算・制御方法を
下記に述べる。

【０１２７】変位ステージ５の変位量Ｘは以下の式で表
される。

【０１２８】即ち、Ｘ（変位ステージ５の変位量）［ｍ
ｍ］＝Ｒ・ｉ（コイルモータ９に流す電流）［ｍＡ］ ここで、Ｒは以下の式で表される。

【０１２９】

【数３】
…（３）

【０１３０】また、Ｉは以下の式で表される。

【０１３１】

【数４】
…（４）

【０１３２】ここで、 Ｌ：板発条１６の長さ［ｍｍ］ ｂ：板発条１６の幅［ｍｍ］ ｔ：板発条１６の厚さ［ｍｍ］ Ｅ：板発条１６の縦弾性係数［ｋｇ重／ｍｍ² ］ Ｉ：板発条１６の断面２次モーメント 上記理論計算・制御方法に基づく理論値と実験値とを表
したグラフを図２４に示す。このグラフから理論値と実
験値との間に良好な一致関係が見られるのが解る。

【０１３３】尚、比例定数Ｒの温度依存性は極めて小さ
いという特徴を有している。その理由を図２５を参照し
つつ説明する。

【０１３４】Ｒは上述した（３）、（４）の式から図２
５に示す式で表される。ここで、同図における丸印は温
度上昇に対して値が大きくなるもの、点線の丸印は温度
上昇に対して値が小さくなるもの、無印は温度上昇に対
して値が変化しないものを示す。このことから、図２６
に示すことが言えることとなる。

【０１３５】従って、分子・分母で温度依存性をキャン
セルすることができる。特に、丸印は材料の線膨脹係数
を合わすことができるので、完全にキャンセルすること
が可能となる。

【０１３６】よって、温度が変化してもｉを一定にすれ
ば、変位量Ｘは温度に対して変化することは無い。従っ
て、定電流制御のみで良く、ガラススケール１０、遮光
板１２、原点センサ１３、及びリニアエンコーダ１４が
不要となる。

【０１３７】尚、図２７に配線・制御を簡素化した制御
の一例を示す。同図において、２９はスイッチ、３０は
可変電源、そして、３１はコントローラである。

【０１３８】さらに、上記弾性体３２は、図１４、図１
５、図１６、図２８、及び図２９に示す如く、ゴムやプ
ラスチック等の可撓性を有する素材から板状に構成さ
れ、上下方向にのみ撓むよう昇降ステージ２０に対向す
る変位ステージ５の下部に傾斜した延出状態で突設され
ており、アクチュエータ１９の永久磁石部１９ｃ上に配
置されている。

【０１３９】そして、昇降ステージ２０の上昇時に、昇
降ステージ２０の下面と永久磁石部１９ｃとに挟持され
て変位ステージ５の水平方向に係る位置を固定する機能
を有している。

【０１４０】次に、動作について説明すると、複数の第
１光ファイバ２と選択した複数の任意の第２光ファイバ
とを結合して光路を切り替えるには、先ず、アクチュエ
ータ１９やコイルモータ９への供電をＯＦＦする。

【０１４１】すると、永久磁石棒１９ｂが下降して昇降
ステージ２０を離隔位置に復帰させ、複数の第２光ファ
イバ３と複数の第１光ファイバ２とが接触しないよう離
隔し、水平横方向に変位していた変位ステージ５が撓ん
でいた一対の板発条１６の復元作用で通常の位置（図９
の位置）に復帰する。

【０１４２】この際、供電のＯＦＦに伴いコイルモータ
９がフリーの状態となるが、複数の第１光ファイバ２と
複数の第２光ファイバ３とが離隔しているので、複数の
第１光ファイバ２の接触に伴う損傷を防止することがで
きる。

【０１４３】こうして、変位ステージ５が通常の位置に
復帰したら、コイルモータ９に供電して駆動させる。す
ると、変位ステージ５が一対の板発条１６を撓ませつつ
通常の位置から所定の位置に変位し、複数の第１光ファ
イバ２が任意の第２光ファイバの直上に位置する。

【０１４４】この際、変位ステージ５の変位量は、その
変位量の大きさに比例して発生する復元力とコイルモー
タ９で発生する駆動力とのバランスに基づき、複数の第
１光ファイバ２が目的位置の±２０μｍの範囲内に位置
するよう制御される。従って、ガラススケール１０、遮
光板１２、原点センサ１３、及びリニアエンコーダ１４
を省略できる。

【０１４５】然して、複数の第１光ファイバ２が目的位
置の±２０μｍの範囲内に位置したら、アクチュエータ
１９に供電する。すると、永久磁石棒１９ｂが上昇して
傾斜状態の昇降ステージ２０を弾性体３２を挾んだ状態
で接触位置に上昇させ、弾性体３２が昇降ステージ２０
の下面と永久磁石部１９ｃとに挟持されて変位ステージ
５の水平方向に係る位置を固定し、昇降ステージ２０の
一対の位置決め溝２１ｂにガイドピン１８がそれぞれ嵌
入状態で係合して位置決めする。

【０１４６】そして、複数の第１光ファイバ２と複数の
任意の第２光ファイバとが接触可能な位置で対向すると
ともに、複数の第１光ファイバ２の自由端部が結合ステ
ージ２２のＶ溝２２ａに撓曲した嵌入状態で搭載・支承
され、複数の第１光ファイバ２と複数の任意の第２光フ
ァイバとがＶ溝２２ａ上で結合し、光ファイバの光路が
切り替わることとなる。

【０１４７】上記構成によれば、変位ステージ５の変位
量をその変位量の大きさに比例して発生する復元力とコ
イルモータ９で発生する駆動力とのバランスに基づいて
制御するので、第１の発明と同様の効果を得ることがで
きる他、ガラススケール１０、遮光板１２、原点センサ
１３、及びリニアエンコーダ１４を省略することができ
る。

【０１４８】また、光ファイバの光路が切り替え時に、
弾性体３２が昇降ステージ２０の下面と永久磁石部１９
ｃとに摩擦力で挟持されて変位ステージ５の水平方向に
係る位置を固定する（無電力自己保持機能）ので、コイ
ルモータ９が例えフリーの状態であっても、光ファイバ
の位置ずれを確実に防止することが可能となり、しか
も、サイズの大型化を防止することができる。

【０１４９】そして、昇降ステージ２０の固定ステージ
２１と結合ステージ２２とが分離型に構成されているの
で、光コネクタの端面研磨が可能となり、コネクタ着脱
型の光スイッチと同様の反射量（反射減衰量４０ｄＢ以
上）を得ることができ、光コネクタの端面を研磨できず
に反射特性が悪い（反射減衰量３５ｄＢ程度）という問
題点を解消することができるとともに、サイズの大型化
の防止が期待できる。

【０１５０】さらに、昇降ステージ２０が固定ブロック
１７の上部先端に、常時同じ軌跡を描いて変位する支持
板発条２８が取着され、この支持板発条２８の先端部に
は昇降ステージ２０が上下方向に揺動可能に取着されて
いるので、光ファイバの軸方向、及び直交方向に係る位
置ずれを確実に防止することが期待し得る。

【０１５１】次に、図３０に示す一実施例に基づいて本
発明の第３の発明を詳説する。

【０１５２】本発明の第３の発明に係る光スイッチは、
第１光ファイバ２を搭載する第１変位ステージ５Ａ、第
１変位ステージ５Ａを支持する第２変位ステージ５、複
数の第２光ファイバ３を搭載する非昇降ステージ２０
Ａ、第２変位ステージ５を変位させるコイルモータ９、
及び第１変位ステージ５Ａを下降させるアクチュエータ
１９とを備え、しかも、非昇降ステージ２０Ａの位置決
め体を第１変位ステージ５Ａとアクチュエータ１９とに
挟持させて第２変位ステージ５の位置を固定するように
している。

【０１５３】上記第１変位ステージ５Ａは、図３０に示
す如く、矩形に構成され、上下方向のみに撓曲可能な搭
載板発条３３の先端部に取着されるとともに、この搭載
板発条３３の下端部が上記変位ステージ５とほぼ同構造
・同機能の第２変位ステージ５の上部に接続されてお
り、単一の第１光ファイバ２を支持している。

【０１５４】第１変位ステージ５Ａの下方には、図示し
ないアクチュエータ１９が設置され、このアクチュエー
タ１９が光ファイバの光路の切り替え時に駆動すること
によって、第１変位ステージ５Ａが上位から下位方向に
下降・変位するとともに、第１光ファイバ２の自由端部
が結合ステージ２２のＶ溝２２ａに撓曲した嵌入状態で
搭載・支承され、第１光ファイバ２と任意の第２光ファ
イバとが接触可能な位置で対向するようになっている。

【０１５５】また、非昇降ステージ２０Ａは、昇降ステ
ージ２０とほぼ同様に構成され、横一列に整列した複数
の第２光ファイバ３を搭載する機能を有しているが、昇
降ステージ２０とは異なり昇降機能を有していない。

【０１５６】そして、非昇降ステージ２０Ａには、弾性
体３２とほぼ同様の機能を営む位置決め体（図示せず）
が一体的に設けられ、この位置決め体が第１変位ステー
ジ５Ａとアクチュエータ１９の永久磁石部１９ｃとに挟
持されるに伴い、第２変位ステージ５の水平方向に係る
位置が固定されるようになっている。その他の部分につ
いては、上述した第１の発明、又は第２の発明と同様で
ある。

【０１５７】本発明においても上記第１の発明、及び第
２の発明と同様の作用効果が期待し得るのは明白であ
る。

【０１５８】尚、上記第１の発明、及び第２の発明の説
明では光ファイバの光路の切り替え時に、第１光ファイ
バ２の自由端部が結合ステージ２２のＶ溝２２ａに撓曲
した嵌入状態で搭載・支承されるものを示したが、図３
１や図３２に示す如く、変位ステージ５、又は、第１変
位ステージ５Ａの上面部に、光路の切り替え時に撓曲し
て、撓んだ第１光ファイバ２の端部を結合ステージ２２
表面のＶ溝２２ａに圧接する圧接板発条（圧接体）３４
を取着するようにしても良い。

【０１５９】このようにすれば、繰り返しの切り替え動
作中に、第１光ファイバ２がＶ溝２２ａの斜面上に引っ
掛かって軸ずれが発生し、突発的に損失が大きくなると
いう欠点を簡易な構成で解消することが可能となる。

【０１６０】尚、図３３や図３４は圧接板発条３４を使
用した場合とそうでない場合とを表したグラフであり、
この２つのグラフの比較・検討からも、圧接板発条３４
を使用すれば突発的に損失が大きくなるという欠点を解
消できることが解る。

【０１６１】尚、上記実施例では圧接板発条３４を板発
条から構成したものを示したが、同様の機能を有するも
のであれば、これに限定されるものでないのは言うまで
もない。

【０１６２】また、上記実施例では変位ステージ５、又
は、第２変位ステージ５を一対の板発条１６に支持させ
るものを示したが、図３５に示す如く、ケース１、又
は、ケース１Ａの内部両側壁に、変位ステージ５、又
は、第２変位ステージ５を案内する２本の案内軸３５を
水平に並べて架設するとともに、この２本の案内軸３５
には、変位ステージ５、又は、第２変位ステージ５を一
方向に弾圧付勢するコイル発条３６をそれぞれ嵌通する
ようにしても上記実施例と同様の作用効果を奏する。

【０１６３】また、上記実施例では２×８の光スイッ
チ、及び１×８の光スイッチを示したが、第１光ファイ
バ２をｍ本に増加するとともに、複数の第２光ファイバ
３をｍ×ｎ本に増加し、ｍ芯一括型の光スイッチを構成
するようにしても良い。

【０１６４】また、ｍ芯一括型の光スイッチのケース
１、又は、ケース１Ａの内部に、光ファイバのコアと整
合するシリコンオイル等の屈折率整合剤を充填するよう
にしても、上記実施例と同様の作用効果を奏する。

【０１６５】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の発明によれ
ば、選択コネクタと被選択コネクタとを利用しないの
で、コネクタの嵌合時に大きな嵌合力を作用させなくと
も良く、従って、スイッチの筐体を強固な材料から構成
し、嵌合力に耐え得るだけの強力な剛性を確保する必要
を除去することができるという顕著な効果がある。

【０１６６】また、変位ステージの重量を軽減すること
ができ、しかも、駆動力の減少、換言すれば、消費電力
の減少、及び大きさの縮小が期待できるという優れた効
果がある。

【０１６７】また、第１光ファイバと任意の第２光ファ
イバとをＶ溝上で結合させるので、位置決め精度をラフ
にでき、アクチュエータに高価で高級な位置決め機構を
設ける必要性を除去することができるという大きな効果
がある。

【０１６８】また、昇降ステージの固定ステージと結合
ステージとを一体的に構成しているので、小型化を図る
ことができ、しかも、Ｖ溝とコネクタとの位置合わせを
不要ならしめることができるという顕著な効果が期待で
きる。そして、容易に組み立てられるので、装置の組み
立て作業性を向上させることが可能となり、しかも、振
動等で位置変動が発生しても、Ｖ溝の許容範囲以内なら
ば、光強度の変動を抑制することができるという格別の
効果が期待できる。

【０１６９】そしてまた、第２駆動手段の位置決め精度
がラフで良く、しかも、そのままの構造でも、３芯以上
の多芯構造への応用が期待できるという優れた効果があ
る。

【０１７０】さらに、機械的なタイプの光スイッチなの
で、損失が大きい、漏話が大きい、偏波依存性、波長依
存性が大きい等、信頼性の面で無視し得ない問題点を解
消することが可能になるという大きな効果が期待でき
る。

【０１７１】また、本発明の第２の発明によれば、変位
ステージの変位量をその変位量の大きさに比例して発生
する復元力と第１駆動手段で発生する力とのバランスに
基づいて制御するので、ガラススケール、遮光板、原点
センサ、及びリニアエンコーダを省略することができる
という顕著な効果がある。

【０１７２】また、弾性体が昇降ステージと第２駆動手
段とに挟持されて変位ステージの位置を固定するので、
第１駆動手段が例えフリーの状態であっても、光ファイ
バの位置ずれを確実に防止することが可能となり、しか
も、サイズの大型化を防止することができるという格別
の効果がある。

【０１７３】そして、昇降ステージの固定ステージと結
合ステージとが分離型に構成されているので、光コネク
タの端面研磨が可能となり、コネクタ着脱型の光スイッ
チと同様の反射量を得ることができ、光コネクタの端面
を研磨できずに反射特性が悪いという問題点を解消する
ことができるとともに、サイズの大型化の防止が期待で
きるという優れた効果がある。

【０１７４】さらに、本発明によれば、変位ステージ、
又は、第１変位ステージに、撓んだ第１光ファイバの端
部を結合ステージ表面のＶ溝に圧接する圧接体を取着す
るので、繰り返しの切り替え動作中に、第１光ファイバ
がＶ溝の斜面上に引っ掛かって軸ずれが発生し、突発的
に損失が大きくなるという欠点を簡易な構成で解消する
ことが可能になるという大きな効果がある。

【０１７５】さらにまた、ケースの内部に、第１光ファ
イバと任意の第２光ファイバの結合面におけるコアを整
合させる屈折率整合剤を充填しているので、第１光ファ
イバと任意の第２光ファイバの結合面における損失を防
止することができるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明に係る光スイッチの一実施
例を示す全体斜視図である。

【図２】本発明の第１の発明に係る光スイッチの一実施
例を示す要部平面図である。

【図３】本発明の第１の発明に係る光スイッチにおける
アクチュエータの電流ＯＦＦ状態を示す断面側面図であ
る。

【図４】本発明の第１の発明に係る光スイッチにおける
アクチュエータの電流ＯＮ状態を示す断面側面図であ
る。

【図５】本発明の第１の発明に係る光スイッチの端面間
隔と損失との関係を示すグラフである。

【図６】本発明の第１の発明に係る光スイッチの変位量
に対する板発条の最小値を示すグラフである。

【図７】本発明の第１の発明に係る光スイッチの他の実
施例を示す要部斜視図である。

【図８】本発明の第１の発明に係る光スイッチの他の実
施例を示す要部斜視図である。

【図９】本発明の第２の発明に係る光スイッチの一実施
例を示す全体斜視図である。

【図１０】本発明の第２の発明に係る光スイッチの一実
施例を示す要部斜視図である。

【図１１】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
るガイドピン、固定ステージ、及び結合ステージの関係
を示す分解斜視図である。

【図１２】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
るガイドピン、固定ステージ、及び結合ステージの関係
を示す斜視図である。

【図１３】従来のガイドピン、固定ステージ、及び結合
ステージの関係を示す斜視図である。

【図１４】本発明の第２の発明に係る光スイッチの一実
施例を示す要部平面図である。

【図１５】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
るアクチュエータの電流ＯＦＦ状態を示す断面側面図で
ある。

【図１６】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
るアクチュエータの電流ＯＮ状態を示す断面側面図であ
る。

【図１７】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
るガイドピン、固定ステージ、及び結合ステージを示す
斜視説明図である。

【図１８】本発明の第２の発明に係る光スイッチの昇降
ステージを示す斜視図である。

【図１９】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＦＦ状態を示す側面図である。

【図２０】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＮ状態を示す側面図である。

【図２１】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＦＦ状態を示す斜視図である。

【図２２】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＮ状態を示す斜視図である。

【図２３】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
る変位ステージの変位量の制御原理を示す説明図であ
る。

【図２４】本発明の第２の発明に係る光スイッチにおけ
る変位ステージの電流変位特性を示すグラフである。

【図２５】本発明の第２の発明に係る光スイッチの変位
ステージに関する数式図である。

【図２６】本発明の第２の発明に係る光スイッチの変位
ステージに関する数式説明図である。

【図２７】本発明の第２の発明に係る光スイッチの変位
ステージに関する制御例を示すシステム図である。

【図２８】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＦＦ状態における弾性体を示す側面図である。

【図２９】本発明の第２の発明に係る光スイッチの電流
ＯＮ状態における弾性体を示す側面図である。

【図３０】本発明の第３の発明に係る光スイッチの一実
施例を示す要部斜視図である。

【図３１】本発明に係る光スイッチの圧接板発条を示す
側面説明図である。

【図３２】本発明に係る光スイッチの撓んだ圧接板発条
を示す側面説明図である。

【図３３】圧接板発条を使用しない場合における光ファ
イバの損失特性を示すグラフである。

【図３４】圧接板発条を使用した場合における光ファイ
バの損失特性を示すグラフである。

【図３５】本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す
要部斜視図である。

【符号の説明】

１…ケース、１Ａ…ケース、２…第１光ファイバ、３…
第２光ファイバ、５…変位ステージ、５Ａ…第１変位ス
テージ、９…コイルモータ、１４…リニアエンコーダ、
１６…板発条、１８…ガイドピン、１９…アクチュエー
タ、２０…昇降ステージ、２０Ａ…非昇降ステージ、１
…固定ステージ、２２…結合ステージ、２２ａ…Ｖ溝、
２８…支持板発条、３２…弾性体、３３…搭載板発条、
３４…圧接板発条。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池ヶ谷 一雄 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 富田 信夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/08

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１光ファイバと、この第１光ファイバ
   を搭載する変位ステージと、該第１光ファイバと相互に
   対向する複数の第２光ファイバと、この複数の第２光フ
   ァイバを整列状態で搭載する昇降ステージと、該変位ス
   テージを光路の切り替え時に複数の第２光ファイバの整
   列方向に変位させる第１駆動手段と、該変位ステージの
   変位量を検出して第１駆動手段を制御する制御手段と、
   該昇降ステージを光路の切り替え時に上昇させて第１光
   ファイバと複数の第２光ファイバにおける任意の第２光
   ファイバとをＶ溝で選択的に結合させ、光ファイバの光
   路を切り替える第２駆動手段とを備えたことを特徴とす
   る光スイッチ。
2. 【請求項２】 第１光ファイバと、この第１光ファイバ
   を搭載する変位ステージと、該第１光ファイバと相互に
   対向する複数の第２光ファイバと、この複数の第２光フ
   ァイバを整列状態で搭載する昇降ステージと、該変位ス
   テージを光路の切り替え時に複数の第２光ファイバの整
   列方向に変位させる第１駆動手段と、該昇降ステージを
   光路の切り替え時に上昇させて第１光ファイバと複数の
   第２光ファイバにおける任意の第２光ファイバとをＶ溝
   で選択的に結合させ、光ファイバの光路を切り替える第
   ２駆動手段とを備えた光スイッチにおいて、上記変位ス
   テージの変位量を、その変位の大きさに比例して発生す
   る復元力と該第１駆動手段で発生する力との釣合いに基
   づいて制御するとともに、該変位ステージには、光路の
   切り替え時に昇降ステージと第２駆動手段とに挟持され
   て当該変位ステージの位置を固定する弾性体を設けたこ
   とを特徴とする光スイッチ。
3. 【請求項３】 上記昇降ステージを、複数の第２光ファ
   イバを一列に整列させた固着状態で搭載する固定ステー
   ジと、撓曲した該第１光ファイバの端部と任意の第２光
   ファイバの端部とを表面のＶ溝で結合させる結合ステー
   ジと、これら固定ステージと結合ステージとを接続する
   複数のピンとから構成したことを特徴とする請求項２記
   載の光スイッチ。
4. 【請求項４】 上記変位ステージに、光路の切り替え時
   に撓曲した該第１光ファイバの端部を結合ステージ表面
   のＶ溝に圧接する圧接体を設けたことを特徴とする請求
   項２、又は、請求項３記載の光スイッチ。
5. 【請求項５】 第１光ファイバと、この第１光ファイバ
   を搭載する第１変位ステージと、この第１変位ステージ
   を昇降可能に支持する第２変位ステージと、該第１光フ
   ァイバと相互に対向する複数の第２光ファイバと、この
   複数の第２光ファイバを整列状態で搭載する非昇降ステ
   ージと、該第２変位ステージを光路の切り替え時に複数
   の第２光ファイバの整列方向に変位させる第１駆動手段
   と、該第１変位ステージを光路の切り替え時に下降させ
   て第１光ファイバと複数の第２光ファイバにおける任意
   の第２光ファイバとをＶ溝で選択的に結合させ、光ファ
   イバの光路を切り替える第２駆動手段と、該非昇降ステ
   ージに設けられ光路の切り替え時に第１変位ステージと
   第２駆動手段とに挟持されて第２変位ステージの位置を
   固定する位置決め体とを備えたことを特徴とする光スイ
   ッチ。
6. 【請求項６】 上記非昇降ステージを、複数の第２光フ
   ァイバを一列に整列させた固着状態で搭載する固定ステ
   ージと、撓曲した該第１光ファイバの端部と任意の第２
   光ファイバの端部とを表面のＶ溝で結合させる結合ステ
   ージと、これら固定ステージと結合ステージとを接続す
   る複数のピンとから構成したことを特徴とする請求項５
   記載の光スイッチ。
7. 【請求項７】 上記第１変位ステージに、光路の切り替
   え時に該第１光ファイバを結合ステージ表面のＶ溝に圧
   接する圧接体を設けたことを特徴とする請求項５、又
   は、請求項６記載の光スイッチ。
8. 【請求項８】 上記第１光ファイバをｍ本にするととも
   に、複数の第２光ファイバをｍ×ｎ本にし、ｍ芯一括型
   の光スイッチを構成することを特徴とする請求項１乃至
   請求項７記載の光スイッチ。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項７記載の光スイッチ
   をケースの内部に収納するとともに、当該ケースの内部
   には、第１光ファイバ、又は、複数の第２光ファイバの
   コアと整合する屈折率整合剤を充填したことを特徴とす
   る光スイッチ。