JP3527744B2 - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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JP3527744B2
JP3527744B2 JP52747397A JP52747397A JP3527744B2 JP 3527744 B2 JP3527744 B2 JP 3527744B2 JP 52747397 A JP52747397 A JP 52747397A JP 52747397 A JP52747397 A JP 52747397A JP 3527744 B2 JP3527744 B2 JP 3527744B2
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JP
Japan
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optical
cantilever
waveguide
switch
substrate
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正也 堀野
和恭 佐藤
武 原田
郷充 今井
照久 明石
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 [発明の詳細な説明][0001] [Detailed Description of the Invention]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は光通信分野で用いる導波路型光スイッチに関
し、特に小型で遠隔操作に適した導波路型光スイッチに
関するものである。
The present invention relates to a waveguide type optical switch used in the field of optical communication, and more particularly to a waveguide type optical switch which is small and suitable for remote operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】 光通信の一層の普及のためには、光ファイバーと発光
・受光素子の高性能化や低価格化に加えて、光分岐結合
回路、光合分波回路光スイッチなどの各種光回路部品の
開発が不可欠である。特に、光スイッチは光ファイバー
回線を需要に応じて切り替えたり、回線故障の際の迂回
路の確保のために、近い将来重要な役目を担うと考えら
れている。光スイッチの形態としては、従来から、
(1)バルク型、(2)光ファイバー可動型(3)光導
波路型が提案されている。 バルク型は可動プリズムやレンズなどを構成要素とし
て組み立てられたものであり、波長依存性がなく比較的
低損失であるという利点がある。また光ファイバー可動
型は光ファイバー自体を小型のアクチュエーターにより
動かして出力先の光ファイバーを選択する方式をとって
おり、比較的低損失であるという利点がある。しかしこ
れらの方式の光スイッチは組み立て調整工程が煩雑で量
産に適さず、高価になるという問題点があるため、広く
普及するに至っていない。 光導波路型は平面基板上の光導波路を基本として、フ
ォトリソグラフィーや微細加工技術を利用していわゆる
集積型の光スイッチを一括大量生産しようとするもの
で、将来型の光スイッチとして期待されている。この種
の光導波路型スイッチとしては、特開平6−148536号公
報に開示された光スイッチがある。このスイッチは片持
ち梁上に形成した光導波路を静電気力を利用して動かす
ことにより、光路の切り替えを行う1×2の光スイッチ
である。
2. Description of the Related Art In order to further popularize optical communication, in addition to high performance and low cost of optical fibers and light emitting / receiving elements, various optical circuits such as optical branching / coupling circuits, optical multiplexing / demultiplexing circuits, optical switches, etc. Development of parts is essential. In particular, optical switches are considered to play an important role in the near future in order to switch optical fiber lines according to demand and to secure detours in case of line failure. As a form of optical switch,
There are proposed (1) bulk type, (2) optical fiber movable type, and (3) optical waveguide type. The bulk type is assembled by using a movable prism, a lens, and the like as constituent elements, and has an advantage that it has relatively low loss without wavelength dependence. The movable optical fiber type has a merit that the optical fiber itself is moved by a small actuator to select the optical fiber of the output destination, and the loss is relatively low. However, these types of optical switches have not been widely used because the assembly and adjustment process is complicated, they are not suitable for mass production, and they are expensive. The optical waveguide type is based on an optical waveguide on a flat substrate and is intended to mass-produce a so-called integrated type optical switch by using photolithography and microfabrication technology, and is expected as a future type optical switch. . As an optical waveguide type switch of this type, there is an optical switch disclosed in JP-A-6-148536. This switch is a 1 × 2 optical switch that switches optical paths by moving an optical waveguide formed on a cantilever using electrostatic force.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

上述した従来の光スイッチにあっては、次のような問
題があった。すなわち、静電気力を用いているために、
駆動電圧が数十ボルト以上と高く、また一本の片持ち梁
構造であるので、光切り替え動作に伴って導波路先端が
並進と同時に回転し、導波路の光射出面と入射面とが互
いに平行とならず、挿入損失が増大するという問題があ
った。 本発明はこのような問題点を解決するものであって、
十ボルト以下の低い電圧で駆動でき、挿入損失の小さい
低コストの光導波路型スイッチを提供することを目的と
するものである。
The conventional optical switch described above has the following problems. That is, because the electrostatic force is used,
Since the drive voltage is as high as several tens of volts or more and the structure is a single cantilever beam, the tip of the waveguide rotates simultaneously with translation along with the light switching operation, and the light emitting surface and the incident surface of the waveguide are mutually There was a problem that they were not parallel and insertion loss increased. The present invention is to solve such problems,
It is an object of the present invention to provide a low-cost optical waveguide switch that can be driven at a low voltage of 10 volts or less and has a small insertion loss.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上述の目的を達成するために、本発明の光導波路スイ
ッチは、シリコン基板上に複数の互いに平行でかつ連結
部材により連結された片持ち梁と、少なくとも一つの片
持ち梁の上に形成された第1の光導波路と、該第1の光
導波路に対向して、前記複数の片持ち梁が第1の方向ま
たはその反対方向の第2の方向に変形して片持ち梁上の
前記第1の光導波路と光学的に結合する、基板上に形成
された複数の第2の光導波路と、片持ち梁を変形させる
スイッチ駆動手段とを有し、前記片持ち梁を変形させて
光路の切り替えを行なうものである。 また本発明の光スイッチは、シリコン基板上に複数の
互いに平行でかつ連結部材により連結された片持ち梁
と、少なくとも一つの片持ち梁の上に形成された第1の
光導波路と、該第1の光導波路に対向して、前記複数の
片持ち梁が第1の方向またはその反対方向の第2の方向
に変形して片持ち梁上の前記第1の光導波路と光学的に
結合する、基板上に形成された複数の第2の光導波路
と、片持ち梁を変形させるスイッチ駆動手段と、前記片
持ち梁の連結部材上と光路切り替えが行われる際に前記
連結部材が接触する位置の前記基板上との両方に前記基
板から庇状に突出した層とを有したものである。 さらに本発明の光スイッチは、基板から庇状に突出し
た層の材質をガラス、望ましくは石英ガラスとするもの
である。 さらに本発明の光スイッチは、基板から庇状に突出し
た層の厚さを10マイクロメートル以上100マイクロメー
トル以下、望ましくは20マイクロメートル以上80マイク
ロメートル以下、さらに望ましくは30マイクロメートル
以上60マイクロメートル以下とするものである。 また本発明の光スイッチは、基板の光路切り替えが行
われる界面に面する前記第2の光導波路の間の部材を光
の伝ぱ方向に互いにくぼませたものである。 本発明の光スイッチは、片持ち梁の連結部材上及び基
板上に永久磁石、コイル及び磁性体からなる電磁アクチ
ュエーターを形成したものである。 また本発明の光スイッチは、前記片持ち梁の連結部
材、永久磁石、コイル及び磁性体を、片持ち梁の長手方
向中央部よりも梁の基部側に形成したものである。 また本発明の光スイッチは、前記片持ち梁の連結部
材、永久磁石、コイル及び磁性体を、片持ち梁の長手方
向中央部よりも梁の基部側に形成し、さらに光導波路の
連結部材を片持ち梁の長手方向中央部よりも梁の先端側
に形成したものである。 また本発明の光スイッチは、前記基板の光路切り替え
が行われる界面と前記片持ち梁の連結部材との間の片持
ち梁側面に対向する位置の部位に精密に位量決めされた
部材を配置するものである。 本発明の光スイッチは、前記片持ち梁の幅を15マイク
ロメートル以上60マイクロメートル以下、望ましくは25
マイクロメートル以上40マイクロメートル以下としたも
のである。 また本発明の光スイッチは、光スイッチと外部との接
続面における光導波路配列ピッチを、光路切り替えが行
われる界面における光導波路配列ピッチよりも大きくし
たものである。 本発明の光スイッチは、複数の互いに平行で、かつ連
結部材により連結された片持ち梁は連結された梁の先端
部分を、光路切り替え動作に伴って平行に移動させる機
能を有する。従って、この片持ち梁上に形成された光導
波路も光路切り替え動作に伴い、平行移動する。この光
導波路の平行移動によって出力側の光導波路を選択し切
り替えることが可能となる。 また本発明では、光導波路の連結部材上と光路切り替
えが行われる際に連結部材が接触する位置の基板上の両
方に設けられた基板から庇状に突出した層は、光路切り
替え動作に伴って相互に接触し射出側及び入射側の光導
波路を精度よく位置合わせすることができる。 基板から庇状に突出した層の材質をガラスとすること
により、光路切り替え動作に伴って互いに接触した際の
割れや欠けを防止できる。さらに石英ガラスとすること
により、シリコン基板との線膨張係数の差を小さくする
ことができ、加工も容易に行うことができる。 さらに本発明では、基板から庇状に突出した層の厚さ
を10マイクロメートル以上100マイクロメートル以下に
することにより、光路切り替え動作に伴って互いに接触
した際に破壊することがなく、また加工も容易である。
さらに望ましくは20マイクロメートル以上80マイクロメ
ートル以下とすることにより、繰り返し接触時の信頼性
が向上し、加工精度も向上するので光導波路の位置合わ
せ精度が向上する。さらに望ましくは30マイクロメート
ル以上60マイクロメートル以下とすることにより、外部
からの衝撃荷重にも十分に耐えることができ、かつ加工
精度の向上と加工時間の短縮が図れる。 本発明では、基板上の光路切り替えが行われる界面に
面する光導波路の間の部材を光の伝ぱ方向に互いにくぼ
ませているので、可動側光導波路先端に加工代を設ける
ことができ、可動側光導波路先端の精密加工が容易とな
る。また光路切り替え界面における固定側と可動側の光
導波路間のすき間を負の値に設定することにより、光導
波路同士を物理的に接触させ、反射や散乱などに起因す
る光路切り替え界面での光の損失を最小にすることがで
きる。 本発明では、片持ち梁の連結部材上及び基板上に形成
された永久磁石とコイル及び磁性体との間で磁力が発生
するので、この磁力を利用して片持ち梁上を変形させて
片持ち梁上に形成された光導波路を切り替えることがで
きる。 さらに本発明では、片持ち梁の幅を15マイクロメート
ル以上60マイクロメートル以下、望ましくは25マイクロ
メートル以上40マイクロメートル以下とするので、50マ
イクロニュートンから1ミリニュートンの力で片持ち梁
をたわませることができるので、薄膜プロセスにて製作
した電磁アクチュエータを用いて光路を切り替えること
ができる。 本発明では、片持ち梁の連結部材、永久磁石、コイル
及び磁性体を、入力側光導波路が形成されている片持ち
梁の長手方向中央部よりも基部側の位置に形成している
ので、片持ち梁の先端部分が梁の長手方向にたわむこと
ができ、スイッチが非稼働状態で梁が変形していない時
の固定側側と稼働側の光導波路先端間のすき間が負の値
の場合でも、光導波路の先端同士を接触させることがで
きる。 また本発明では、片持ち梁の連結部材、永久磁石、コ
イル及び磁性体を、片持ち梁の長手方向中央部よりも梁
の基部側に形成し、さらに片持ち梁の連結部材を片持ち
梁の長手方向中央部よりも梁の先端側に形成するので、
片持ち梁の先端部分が梁の長手方向にたわむことがで
き、光路切り替え界面における基板側と片持ち梁側との
光導波路間のすき間が負の値の場合でも、光導波路の先
端同士を接触させることができるのみならず、光導波路
の先端が平行を保ったまま移動することが可能となり、
導波路の光射出面と入射面とが互いに平行にならないこ
とが原因となる挿入損失の増大を防止することができ
る。 さらに本発明では、光路切り替えが行われる界面と片
持ち梁の連結部材との間の可動側光導波路側面に対抗す
る位置の基板上に精密に位置決めされた部材は、連結部
材から先の梁の変位を拘束するので、片持ち梁がたわん
だ場合でも光導波路相互を高精度に位置合わせすること
ができる。 光スイッチと外部との接続面における光導波路配列ピ
ッチを光路切り替えが行われる界面における光導波路配
列ピッチよりも大きくしているので、光スイッチから光
を取り出す光ファイバーなどの光伝達媒体の接続が容易
となる。
In order to achieve the above-mentioned object, the optical waveguide switch of the present invention is formed on a silicon substrate with a plurality of cantilevers that are parallel to each other and connected by a connecting member, and at least one cantilever. A first optical waveguide, and the plurality of cantilevers facing the first optical waveguide are deformed in a first direction or a second direction opposite thereto, and the first cantilever is formed on the cantilever; A plurality of second optical waveguides formed on the substrate to be optically coupled to the optical waveguides and switch driving means for deforming the cantilever, and the optical path is switched by deforming the cantilever. Is to do. Further, the optical switch of the present invention comprises a plurality of cantilevers that are parallel to each other and are connected by a connecting member on a silicon substrate, a first optical waveguide formed on at least one cantilever, and Opposed to one optical waveguide, the plurality of cantilevers are deformed in a first direction or a second direction opposite thereto to optically couple with the first optical waveguide on the cantilever. A plurality of second optical waveguides formed on the substrate, a switch driving means for deforming the cantilever, and a position on the connecting member of the cantilever where the connecting member comes into contact when the optical path is switched. And a layer protruding from the substrate in an eaves-like shape on both the substrate. Further, in the optical switch of the present invention, the material of the layer protruding from the substrate in the shape of an eaves is glass, preferably quartz glass. Furthermore, the optical switch of the present invention, the thickness of the layer protruding from the substrate in the shape of an eaves is 10 micrometers or more and 100 micrometers or less, preferably 20 micrometers or more and 80 micrometers or less, more preferably 30 micrometers or more and 60 micrometers. It is as follows. Further, in the optical switch of the present invention, the members between the second optical waveguides facing the interface where the optical path of the substrate is switched are recessed in the light propagating direction. The optical switch of the present invention has an electromagnetic actuator including a permanent magnet, a coil, and a magnetic material formed on the connecting member of the cantilever and on the substrate. Further, in the optical switch of the present invention, the cantilever connecting member, the permanent magnet, the coil, and the magnetic body are formed closer to the base of the cantilever than the longitudinal center thereof. Further, in the optical switch of the present invention, the cantilever connecting member, the permanent magnet, the coil, and the magnetic body are formed closer to the base side of the beam than the longitudinal center of the cantilever, and the optical waveguide connecting member is further provided. The cantilever is formed closer to the tip of the cantilever than the center of the cantilever in the longitudinal direction. Further, in the optical switch of the present invention, a precisely sized member is arranged at a position facing the side surface of the cantilever between the interface where the optical path of the substrate is switched and the connecting member of the cantilever. To do. The optical switch of the present invention, the width of the cantilever is 15 micrometers or more and 60 micrometers or less, preferably 25 micrometers.
It is set to be not less than 40 and not more than 40 micrometers. Further, in the optical switch of the present invention, the optical waveguide array pitch at the connection surface between the optical switch and the outside is made larger than the optical waveguide array pitch at the interface where the optical path is switched. In the optical switch of the present invention, the plurality of parallel cantilevers connected by the connecting member have the function of moving the tip portions of the connected beams in parallel with the optical path switching operation. Therefore, the optical waveguide formed on this cantilever also moves in parallel with the optical path switching operation. This parallel movement of the optical waveguide makes it possible to select and switch the optical waveguide on the output side. Further, in the present invention, the layer protruding in an eaves-like shape from the substrate provided on both the coupling member of the optical waveguide and the substrate at the position where the coupling member comes into contact when the optical path switching is performed is accompanied by an optical path switching operation. The optical waveguides on the emission side and the incidence side that are in contact with each other can be accurately aligned. By using glass as the material of the layer protruding from the substrate in the shape of an eaves, it is possible to prevent cracking or chipping when they come into contact with each other due to the optical path switching operation. Further, by using quartz glass, the difference in the coefficient of linear expansion from the silicon substrate can be reduced, and processing can be easily performed. Further, in the present invention, by making the thickness of the layer protruding from the substrate in the shape of an eaves 10 μm or more and 100 μm or less, there is no destruction when they come into contact with each other due to the optical path switching operation, and processing is also possible. It's easy.
More preferably, by setting it to 20 μm or more and 80 μm or less, the reliability at the time of repeated contact is improved and the processing accuracy is also improved, so that the alignment accuracy of the optical waveguide is improved. More preferably, by setting the thickness to 30 μm or more and 60 μm or less, it is possible to sufficiently withstand an impact load from the outside, improve the working accuracy, and shorten the working time. In the present invention, since the members between the optical waveguides facing the interface where the optical path is switched on the substrate are recessed in the light propagation direction, a machining allowance can be provided at the tip of the movable side optical waveguide. Precise machining of the side optical waveguide tip becomes easy. In addition, by setting the gap between the fixed-side and movable-side optical waveguides at the optical path switching interface to a negative value, the optical waveguides are brought into physical contact with each other, and the light at the optical path switching interface caused by reflection or scattering occurs. The loss can be minimized. In the present invention, a magnetic force is generated between the permanent magnet and the coil and the magnetic body formed on the connecting member of the cantilever and on the substrate. It is possible to switch the optical waveguide formed on the cantilever. Further, in the present invention, since the width of the cantilever is set to 15 μm or more and 60 μm or less, preferably 25 μm or more and 40 μm or less, the cantilever is bent with a force of 50 μnewton to 1 mmnewton. Therefore, the optical path can be switched using an electromagnetic actuator manufactured by a thin film process. In the present invention, since the connecting member of the cantilever, the permanent magnet, the coil and the magnetic body are formed at a position closer to the base side than the central portion in the longitudinal direction of the cantilever in which the input side optical waveguide is formed, When the tip of the cantilever can bend in the longitudinal direction of the beam, and the gap between the fixed-side and working-side optical waveguide tips is negative when the switch is not operating and the beam is not deformed. However, the tips of the optical waveguides can be brought into contact with each other. Further, in the present invention, the cantilever connecting member, the permanent magnet, the coil, and the magnetic body are formed closer to the base side of the beam than the longitudinal center of the cantilever, and the cantilever connecting member is a cantilever. Since it is formed on the tip side of the beam rather than the central portion in the longitudinal direction of
The tip of the cantilever can be bent in the longitudinal direction of the beam, and even if the gap between the optical waveguide on the optical path switching interface between the substrate side and the cantilever side is a negative value, the tips of the optical waveguides contact each other. Not only can it be moved, but it also becomes possible to move the tip of the optical waveguide while keeping it parallel,
It is possible to prevent an increase in insertion loss caused by the fact that the light exit surface and the entrance surface of the waveguide are not parallel to each other. Further, in the present invention, the member precisely positioned on the substrate at a position facing the side surface of the movable optical waveguide between the interface where the optical path is switched and the connecting member of the cantilever is a beam of the beam preceding the connecting member. Since the displacement is constrained, the optical waveguides can be aligned with each other with high accuracy even when the cantilever bends. Since the optical waveguide array pitch at the connection surface between the optical switch and the outside is made larger than the optical waveguide array pitch at the interface where the optical path is switched, it is easy to connect an optical transmission medium such as an optical fiber that extracts light from the optical switch. Become.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

発明を実施するための最良の形態 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第1図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの一実施例の斜視図である。1は光ファイバー、2は
可動側光導波路、3はシリコン基板、4は磁性体膜、5
はコイル電極、7は薄膜電磁石、8は光ファイバー、9
は固定側光導波路、11は連結部材、12は片持ち梁であ
る。 光ファイバー1から入力された光は片持ち梁12上に形
成された可動側光導波路2に伝えられる。片持ち梁12は
その先端を連結部材11により連結されており、互いに平
行を保ちつつシリコン基板3の面内で変位することがで
きる。連結部材11の上には磁性体膜4が形成されてい
る。また磁性体膜4の両脇のシリコン基板3上には、磁
性体膜、永久磁石及び薄膜電磁石からなる薄膜電磁石7
が形成されている。薄膜電磁石7にはコイル電極5を介
して図示しない電源から電力が供給される。電圧は3ボ
ルトから10ボルトの範囲で設定できる。薄膜電磁石7a及
び7bに流す電流の方向を変化させることにより、薄膜電
磁石7a及び7bと磁性体膜4とに働く力の大小関係が反転
し、連結部材11の移動位置が切り替わり連結された梁12
の変形方向が変わることにより、可動側光導波路2が接
続する固定側光導波路9を切り替えることができる。 尚、本明細書での実施例では、永久磁石、コイル及び
磁性体の組み合わせによるアクチュエーターにより光ス
イッチを駆動しているが、光スイッチの駆動に適したそ
の他のアクチュエーターとしては、片持ち梁上の磁性体
と光スイッチ外部に配置した可動式永久磁石との組み合
わせによるアクチュエーター、静電力を利用したアクチ
ュエーター、ピエゾ効果を利用したアクチュエーター、
あるいは温度変化による形状記憶合金やバイメタルの変
形を利用したアクチュエーターなどがあり、光スイッチ
を切り替えるのに必要な力を発生できるものであれば、
使用することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. 1 is an optical fiber, 2 is a movable side optical waveguide, 3 is a silicon substrate, 4 is a magnetic film, 5
Is a coil electrode, 7 is a thin film electromagnet, 8 is an optical fiber, 9
Is a fixed side optical waveguide, 11 is a connecting member, and 12 is a cantilever. The light input from the optical fiber 1 is transmitted to the movable side optical waveguide 2 formed on the cantilever 12. The ends of the cantilever 12 are connected by a connecting member 11, and the cantilever 12 can be displaced in the plane of the silicon substrate 3 while keeping parallel to each other. The magnetic film 4 is formed on the connecting member 11. On the silicon substrate 3 on both sides of the magnetic film 4, a thin film electromagnet 7 including a magnetic film, a permanent magnet and a thin film electromagnet is formed.
Are formed. Electric power is supplied to the thin film electromagnet 7 from a power source (not shown) via the coil electrode 5. The voltage can be set in the range of 3 to 10 volts. By changing the direction of the current flowing through the thin film electromagnets 7a and 7b, the magnitude relation of the forces acting on the thin film electromagnets 7a and 7b and the magnetic film 4 is reversed, and the moving position of the connecting member 11 is switched to connect the beam 12
By changing the deformation direction of, the fixed side optical waveguide 9 to which the movable side optical waveguide 2 is connected can be switched. In the embodiments of the present specification, the optical switch is driven by an actuator that is a combination of a permanent magnet, a coil, and a magnetic body, but other actuators suitable for driving the optical switch include a cantilever beam. An actuator that combines a magnetic body and a movable permanent magnet that is arranged outside the optical switch, an actuator that uses electrostatic force, an actuator that uses the piezo effect,
Or if there is an actuator that uses deformation of shape memory alloy or bimetal due to temperature change, and if it can generate the force necessary to switch the optical switch,
Can be used.

【0006】 第2図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの一実施例の上面図である。同図は本光スイッチに通
電する前の状態を示している。 2a及び2bは可動側光導波路、5a及び7aはそれぞれ可動
側光導波路2a側のコイル電極及び薄膜電磁石、5b及び7b
はそれぞれ可動側光導波路2b側のコイル電極及び薄膜電
磁石、9a、9b、9c及び9dは固定側光導波路、10はくぼみ
である。可動側光導波路2a及び2bの先端には加工代とし
てくぼみ10が設けられており、可動側光導波路2a及び2b
及び片持ち梁12先端を精密に加工することができる。 薄膜電磁石7aには磁性体膜4を強く引きつける方向に
電流を流し、薄膜電磁石7bには磁性体膜4を弱く引き付
ける方向(以下A方向とする)に電流を流すと、片持ち
梁12は破線121に示すごとく変位し、可動側光導波路2a
は固定側光導波路9aに、可動側光導波路2bは固定側光導
波路9cに接続される。 ここで薄膜電磁石7a及び7bに流す電流の方向を反転
(以下B方向とする)させると、薄膜電磁石7a及び7bと
磁性体膜4との間で発生する電磁力の大小関係が反転
し、片持ち梁12は破線122に示すごとく変位し、可動側
光導波路2aは固定側光導波路9bに、可動側光導波路2bは
固定側光導波路9dに接続される。 これにより光路の切り替えを実現できる。片持ち梁1
2、可動側光導波路2a及び2bはその先端を連結部材11に
て連結されているので、連結部材11から先の可動側光導
波路2a及び2bは平行板ばねの原理により、光路の切り替
え動作に伴い平行移動する。 ここで第20図において、並行板バネの変形の動作を説
明する。第20図(a)は片持ち梁の先端に力を加えた場
合の変形状況を説明する図である。110は片持ち梁であ
る。片持ち梁110の先端Bに力Fを加えると、片持ち梁1
10は力Fの方向へたわみ、点Bは点B'まで移動する。ま
た点B'を通る接線CDと片持ち梁110の固定部の位置を示
す線GHとがなす角θは90゜よりも小さくなる。すなわ
ち、片持ち梁110の先端はたわむことにより回転する。 第20図(b)は平行板ばねの先端に力を加えた場合の
変形状況を説明する図である。111は平行板ばねであ
る。平行板ばね111の先端は連結部材112によって連結さ
れている。連結部材112に力Fを加えると、平行板ばね1
11は力Fの方向へたわみ、点B1及びB2は点B1'及びB2'ま
で移動する。この時、先端B1'を通る接線C1D1と線GHと
がなす角は90゜を保っている。 したがって平行板ばね111の先端はたわみが発生しても
回転しないことがわかる。 したがって、第2図の光スイッチの並行板バネの上に
形成された光導波路の先端が並行に移動する。また薄膜
電磁石7a及び7bに流す電流を切断した後も薄膜電磁石7a
あるいは7bの中の永久磁石が磁性体膜4と引き付け合
い、片持ち梁12が初期の位置に復帰することはないの
で、光路切り替え界面における光軸の傾きに依存する光
の減衰を小さくすることができる。これによって光の減
衰が小さい自己保持型の光スイッチを実現することがで
きる。
FIG. 2 is a top view of an embodiment of a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. The figure shows a state before the power is applied to the optical switch. 2a and 2b are movable side optical waveguides, 5a and 7a are coil electrodes and thin film electromagnets on the movable side optical waveguide 2a side, 5b and 7b, respectively.
Is a coil electrode and a thin film electromagnet on the movable side optical waveguide 2b side, 9a, 9b, 9c and 9d are fixed side optical waveguides, and 10 is a recess. The movable side optical waveguides 2a and 2b are provided with recesses 10 at the tips thereof as a machining allowance, and the movable side optical waveguides 2a and 2b are provided.
Also, the tip of the cantilever 12 can be precisely processed. When a current is applied to the thin film electromagnet 7a in a direction that strongly attracts the magnetic film 4 and a current is applied to the thin film electromagnet 7b in a direction that weakly attracts the magnetic film 4 (hereinafter referred to as A direction), the cantilever 12 is broken. The movable side optical waveguide 2a is displaced as shown in 121.
Is connected to the fixed side optical waveguide 9a, and the movable side optical waveguide 2b is connected to the fixed side optical waveguide 9c. Here, when the direction of the current flowing through the thin film electromagnets 7a and 7b is reversed (hereinafter referred to as B direction), the magnitude relationship of the electromagnetic force generated between the thin film electromagnets 7a and 7b and the magnetic film 4 is reversed, and The cantilever 12 is displaced as shown by a broken line 122, the movable side optical waveguide 2a is connected to the fixed side optical waveguide 9b, and the movable side optical waveguide 2b is connected to the fixed side optical waveguide 9d. This makes it possible to switch the optical path. Cantilever 1
2, since the movable side optical waveguides 2a and 2b are connected at their tips by the connecting member 11, the movable side optical waveguides 2a and 2b ahead of the connecting member 11 are used for switching the optical path by the principle of parallel leaf springs. It moves in parallel with it. Here, the operation of deforming the parallel leaf spring will be described with reference to FIG. FIG. 20 (a) is a diagram for explaining the deformation situation when a force is applied to the tip of the cantilever. 110 is a cantilever. When a force F is applied to the tip B of the cantilever 110, the cantilever 1
10 bends in the direction of force F, and point B moves to point B '. Further, the angle θ formed by the tangent line CD passing through the point B ′ and the line GH indicating the position of the fixed portion of the cantilever 110 is smaller than 90 °. That is, the tip of the cantilever 110 rotates by bending. FIG. 20 (b) is a diagram for explaining the deformation situation when a force is applied to the tips of the parallel leaf springs. 111 is a parallel leaf spring. The ends of the parallel leaf springs 111 are connected by a connecting member 112. When a force F is applied to the connecting member 112, the parallel leaf spring 1
11 bends in the direction of force F and points B1 and B2 move to points B1 'and B2'. At this time, the angle formed by the tangent line C1D1 passing through the tip B1 ′ and the line GH is kept at 90 °. Therefore, it can be seen that the tips of the parallel leaf springs 111 do not rotate even if bending occurs. Therefore, the tips of the optical waveguides formed on the parallel leaf springs of the optical switch of FIG. 2 move in parallel. In addition, the thin film electromagnets 7a and
Alternatively, since the permanent magnet in 7b attracts the magnetic film 4 and the cantilever 12 does not return to the initial position, the attenuation of light depending on the inclination of the optical axis at the optical path switching interface should be reduced. You can As a result, it is possible to realize a self-holding type optical switch with small light attenuation.

【0007】 第3図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チに用いられる薄膜電磁石の構造を示す図である。 20は銅製の薄膜コイル、21はFe−Ni製の磁性体膜、22
はFe−Ni製の磁性体膜、23はFe−Ni製の磁性体膜、24は
固定側光導波路、25は可動側光導波路、26はFe−Ni製の
磁性体膜、27はNe−Fe−B製永久磁石、28は可動側光導
波路の連結部材である。 薄膜コイル20にAを+、Bを−として電流を流すと、
薄膜コイル20及び磁性体膜21とで形成される磁束が磁性
体膜22の中で永久磁石27の磁束と強めあい、連結部材28
上に形成された磁性体膜23を強く引き付け、連結部材28
は矢印Cの方向に移動し、磁性体膜22及び23に吸着され
る。 薄膜コイル20にAを−、Bを+として電流を流すと、
薄膜コイル20及び磁性体膜21とで形成される磁束が磁性
体膜22の中で永久磁石27の磁束と打ち消しあい、連結部
材28上に形成された磁性体膜23を引き付ける力が弱ま
り、連結部材28は可動側梁25の弾性によって磁性体膜22
及び23から引き離される。 本発明では第2図に示すごとく、薄膜電磁石を連結部
材の両側面に配置し、連結部材28上の磁性体膜23に効果
的に吸着力を及ぼす構造としている。 さらに第3図に示す薄膜電磁石では、連結部材28が磁
性体膜22及び23に吸着された後に薄膜コイル20に流す電
流を0をとしても、永久磁石27の磁束が磁性体膜22、23
及び26とで形成された閉じた磁気回路の中を通るので、
磁性体膜23には強い接着力が働きつづける。その結果薄
膜コイル20に流す電流を0をとしても、連結部材は磁性
体膜22及び23に吸着され続け、光の切り替え状態が保持
される。 さらに、本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの片持ち梁の幅を15マイクロメートル以上60マイクロ
メートル以下、望ましくは25マイクロメートル以上40マ
イクロメートル以下とすることで、50マイクロニュート
ンから1ミリニュートンの力で片持ち梁をたわませるこ
とができるので、薄膜プロセスにて製作した電磁アクチ
ュエータに供給する電圧を3ないし10ボルトの範囲での
設定値で駆動することができ、光路を切り替えることが
できる。 第4図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チに用いられる薄膜電磁石の中の薄膜コイル部分の断面
構造を示す図である。 20aは銅製薄膜コイルの下側の線、20bは薄膜コイルの
上側の線、71、73及び75はポリイミド製の絶縁層、21は
Fe−Ni製の磁性体膜、76はポリイミド製の絶縁層73に形
成されたスルーホール、77はポリイミド製の絶縁層71に
形成されたスルーホール、3はシリコン基板である。 シリコン基板3上に銅製薄膜コイルの下側の線20aを
形成し、その上にポリイミド製の絶縁層73を形成し、ス
ルーホール76を形成してから焼成する。次にFe−Ni製の
磁性体膜72を蒸着あるいはスパッタリングにより形成す
る。 さらにその上にポリイミド製の絶縁層73を形成し、スル
ーホール77を形成してから焼成する。銅製薄膜コイルの
上側の線20bをその上に形成し、さらにポリイミド製の
絶縁層75を形成して焼成する。薄膜コイルの下側の線20
aと銅製薄膜コイルの上側の線20bとはスルーホール76及
び77を介して接続され、Fe−Ni製の磁性体膜72をコアと
したコイルが形成される。 薄膜コイルの線の材料としては、本実施例では銅を用
いたが、アルミニウム、ニッケル、金など導電性を有す
るものであれば使用することができる。
FIG. 3 is a view showing the structure of a thin film electromagnet used in the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. 20 is a thin film coil made of copper, 21 is a magnetic film made of Fe-Ni, 22
Is a magnetic film made of Fe-Ni, 23 is a magnetic film made of Fe-Ni, 24 is a fixed-side optical waveguide, 25 is a movable-side optical waveguide, 26 is a magnetic film made of Fe-Ni, 27 is Ne- Fe-B permanent magnet, 28 is a connecting member of the movable side optical waveguide. When current is passed through the thin film coil 20 with A as + and B as −,
The magnetic flux formed by the thin-film coil 20 and the magnetic film 21 strengthens the magnetic flux of the permanent magnet 27 in the magnetic film 22, and the coupling member 28
The magnetic film 23 formed above is strongly attracted, and the connecting member 28
Moves in the direction of arrow C and is attracted to the magnetic films 22 and 23. When current is applied to the thin-film coil 20 with A as − and B as +,
The magnetic flux formed by the thin-film coil 20 and the magnetic film 21 cancels out the magnetic flux of the permanent magnet 27 in the magnetic film 22, weakening the force of attracting the magnetic film 23 formed on the connecting member 28, and connecting the magnetic film 23. The member 28 is made of the magnetic film 22 by the elasticity of the movable beam 25.
And 23. In the present invention, as shown in FIG. 2, thin film electromagnets are arranged on both side surfaces of the connecting member so that the magnetic film 23 on the connecting member 28 can be effectively attracted. Further, in the thin-film electromagnet shown in FIG. 3, even if the current flowing through the thin-film coil 20 after the connecting member 28 is attracted to the magnetic films 22 and 23 is set to 0, the magnetic flux of the permanent magnet 27 is changed to the magnetic films 22 and 23.
And through the closed magnetic circuit formed by 26 and 26,
A strong adhesive force continues to work on the magnetic film 23. As a result, even if the current passed through the thin film coil 20 is set to 0, the connecting member is continuously attracted to the magnetic films 22 and 23, and the light switching state is maintained. Furthermore, by setting the width of the cantilever of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention to 15 μm or more and 60 μm or less, preferably 25 μm or more and 40 μm or less, it is possible to reduce the width from 50 μNewton. Since the cantilever can be deflected with a force of 1 millinewton, the voltage supplied to the electromagnetic actuator manufactured by the thin film process can be driven at a set value within the range of 3 to 10 volts, and the optical path can be changed. You can switch. FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of a thin film coil portion in a thin film electromagnet used in a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. 20a is the lower wire of the copper thin film coil, 20b is the upper wire of the thin film coil, 71, 73 and 75 are insulating layers made of polyimide, and 21 is
A magnetic film made of Fe-Ni, 76 is a through hole formed in the insulating layer 73 made of polyimide, 77 is a through hole formed in the insulating layer 71 made of polyimide, and 3 is a silicon substrate. The lower wire 20a of the copper thin-film coil is formed on the silicon substrate 3, the insulating layer 73 made of polyimide is formed thereon, the through hole 76 is formed, and then firing is performed. Next, a Fe-Ni magnetic film 72 is formed by vapor deposition or sputtering. Further, an insulating layer 73 made of polyimide is formed thereon, a through hole 77 is formed, and then firing is performed. The upper wire 20b of the copper thin-film coil is formed thereon, and the insulating layer 75 made of polyimide is further formed and fired. The bottom wire 20 of the thin-film coil
The a and the upper wire 20b of the copper thin-film coil are connected through the through holes 76 and 77 to form a coil with the Fe-Ni magnetic film 72 as the core. Although copper was used as the material of the wire of the thin film coil in this embodiment, any material having conductivity such as aluminum, nickel, and gold can be used.

【0008】 第5図は本発明による他の実施例の上面図である。15
は固定側光導波路である。光スイッチと外部との接続面
における固定側光導波路15の配列ピッチを光路切り替え
が行われる界面における固定側光導波路15の配列ピッチ
よりも大きくしているので、光ファイバー8の接続が容
易となる。 第6図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの他の実施例の斜視図である。18は石英ガラス層であ
る。シリコン基板3の上に厚さ40マイクロメートルの石
英ガラス層18を設けた構造となっている。連結部材14上
に形成された石英ガラス層18が光路切り替え時に薄膜電
磁石7の下に形成されている石英ガラス層18と接触する
ことにより、可動側光導波路2と固定側光導波路9とを
精密に位置合わせすることができる。 第7図は第6図に示す導波路型2回路1×2光スイッ
チの断面図である。石英ガラス層18同士が接触すること
により、可動側光導波路2が高精度に位置合わせされ、
効率の高い光接続を実現することができる。 第8図は本発明による他の実施例の上面図である。12
a及び12bは可動側光導波路、13a、13b及び13cは精密に
位置決めされた部材、14は連結部材である。部材13a、1
3b及び13cはシリコン基板3と一体加工されている。
FIG. 5 is a top view of another embodiment according to the present invention. 15
Is a fixed-side optical waveguide. Since the arrangement pitch of the fixed-side optical waveguides 15 on the connection surface between the optical switch and the outside is made larger than the arrangement pitch of the fixed-side optical waveguides 15 on the interface where the optical path switching is performed, the optical fiber 8 can be easily connected. FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. 18 is a quartz glass layer. It has a structure in which a silica glass layer 18 having a thickness of 40 micrometers is provided on the silicon substrate 3. The quartz glass layer 18 formed on the connecting member 14 comes into contact with the quartz glass layer 18 formed under the thin film electromagnet 7 when the optical path is switched, so that the movable side optical waveguide 2 and the fixed side optical waveguide 9 are precisely Can be aligned with. FIG. 7 is a sectional view of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch shown in FIG. Since the quartz glass layers 18 contact each other, the movable-side optical waveguide 2 is aligned with high precision,
A highly efficient optical connection can be realized. FIG. 8 is a top view of another embodiment according to the present invention. 12
Reference numerals a and 12b are movable side optical waveguides, 13a, 13b and 13c are precisely positioned members, and 14 is a connecting member. Member 13a, 1
3b and 13c are integrally processed with the silicon substrate 3.

【0009】 第9図は第8図に示すスイッチの動作を示す説明図で
ある。17は光切り替え界面における可動側光導波路と固
定側光導波路との間のすき間である。第9図(a)に示
す初期状態は、第8図に示す光スイッチに電流を加えな
い状態を示す。 第9図(b)に示す通電状態は、第8図に示す光スイッ
チに電流を加えている状態を示す。第9図(c)に示す
電流切断状態は、第8図に示す光スイッチに加えていた
電流を切断した状態を示す。 通電状態では可動側光導波路12a及び12bは磁力の作用
で図に示すごとく湾曲する。この場合でも可動側光導波
路12a及び12bの先端は部材13a及び13bによりその変位を
拘束されるので、固定側光導波路との接続位置からずれ
ることはない。さらに可動側光導波路12a及び12bが湾曲
することにより、可動側光導波路と固定側光導波路との
間には湾曲がない場合よりも大きなすき間17が生じる。
予めこのすき間17の幅だけ可動側光導波路を長くしてお
く。 光路切り替え動作を行った後に薄膜電磁石7に流す電
流を切断すると可動側光導波路の湾曲の程度が少なくな
るのですき間17の間隔が狭まり、可動側光導波路12a及
び12bと固定側光導波路9a及び9cとの接続面を物理的に
接触させることができる。薄膜電磁石7に流す電流を切
断した後も薄膜電磁石7と磁性体膜4とが引き付け合う
ので、片持ち梁12a及び12bが初期の位置に復帰すること
はない。 この結果、導波路同士の接触により接続界面での反射
や散乱の少ない良好な光接続を行うことができる。電流
を逆方向に流せば、同様にして可動側光導波路12a及び1
2bと固定側光導波路9b及び9dとが物理的に接触し、接続
界面での反射や散乱の少ない良好な光接続が可能とな
り、挿入損失の少ない自己保持型の光切り替えを実現で
きる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the switch shown in FIG. Reference numeral 17 denotes a gap between the movable side optical waveguide and the fixed side optical waveguide at the light switching interface. The initial state shown in FIG. 9 (a) shows a state in which no current is applied to the optical switch shown in FIG. The energized state shown in FIG. 9 (b) shows a state in which current is applied to the optical switch shown in FIG. The current disconnection state shown in FIG. 9 (c) shows a state in which the current applied to the optical switch shown in FIG. 8 is disconnected. In the energized state, the movable side optical waveguides 12a and 12b are bent by the action of magnetic force as shown in the figure. Even in this case, the distal ends of the movable side optical waveguides 12a and 12b are restrained from being displaced by the members 13a and 13b, so that they do not deviate from the connection position with the fixed side optical waveguides. Further, by bending the movable-side optical waveguides 12a and 12b, a larger gap 17 is created between the movable-side optical waveguide and the fixed-side optical waveguide than when there is no curvature.
The movable side optical waveguide is lengthened in advance by the width of this gap 17. When the current flowing to the thin film electromagnet 7 is cut after the optical path switching operation is performed, the degree of bending of the movable side optical waveguide is reduced, so that the gap between the gaps 17 is narrowed, and the movable side optical waveguides 12a and 12b and the fixed side optical waveguides 9a and 9c. The connection surface with can be physically contacted. Since the thin film electromagnet 7 and the magnetic film 4 are attracted to each other even after the current flowing through the thin film electromagnet 7 is cut off, the cantilevers 12a and 12b do not return to their initial positions. As a result, good optical connection with less reflection and scattering at the connection interface due to contact between the waveguides can be performed. If current is passed in the opposite direction, the movable side optical waveguides 12a and
The 2b and the fixed-side optical waveguides 9b and 9d physically contact with each other, and good optical connection with less reflection and scattering at the connection interface is possible, and self-holding type optical switching with less insertion loss can be realized.

【0010】 第10図は本発明による8回路1×2光スイッチからな
る光スイッチアレイの実施例の上面図である。12a、12
b、12c、12d、12e、12f、12g及び12hは片持ち梁、2a、2
b、2c、2d、2e、2f、2g及び2hは可動側光導波路、10a、
10b、10c、10d、10e、10f、10g及び10hはくぼみ、16a、
16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h、16i、16j、16k、
16l、16m、16n、16o及び16pは固定側光導波路である。 片持ち梁12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g及び12h
は連結部材11により連結されており、互いに平行を保ち
つつ基板平面内で変位することができる。可動側光導波
路2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g及び2hの先端には加工代
としてくぼみ10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g及び1
0hが設けられており、可動側光導波路及び片持ち梁先端
を精密に加工することができる。連結部材11の上には膜
状の磁性体膜4が形成されている。また磁性体膜4の両
脇のシリコン基板3上には、薄膜電磁石7が形成されて
いる。薄膜電磁石7にはコイル電極5を介して図示しな
い電源から電力が供給される。薄膜電磁石7に流す電流
の方向を変化させることにより、薄膜電磁石7a及び7bと
磁性体膜4との間で発生する電磁力の大小関係が反転
し、可動側光導波路2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g及び2h
が接続する固定側光導波路16a、16b、16c、16d、16e、1
6f、16g、16h、16i、16j、16k、16l、16m、16n、16o及
び16pを切り替えることができる。薄膜電磁石7a及び7b
に流す電流を切断した後も薄膜電磁石7a及び7bの中の永
久磁石の作用で磁性体膜4と引き付け合い、片持ち梁12
a、12b、12c、12d、12e、12f、12g及び12hが初期の位置
に復帰することはない。このように同一基板の中に並列
に光スイッチを形成することにより、小型で自己保持型
の光スイッチアレイを実現できる。
FIG. 10 is a top view of an embodiment of an optical switch array consisting of 8 circuit 1 × 2 optical switches according to the present invention. 12a, 12
b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g and 12h are cantilevers, 2a, 2
b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g and 2h are movable side optical waveguides, 10a,
10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g and 10h are indentations, 16a,
16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 16h, 16i, 16j, 16k,
16l, 16m, 16n, 16o and 16p are fixed side optical waveguides. Cantilevers 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g and 12h
Are connected by a connecting member 11 and can be displaced in the plane of the substrate while keeping parallel to each other. The movable side optical waveguides 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g and 2h have dents 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g and 1 as machining allowances at their tips.
Since 0h is provided, the movable side optical waveguide and the tip of the cantilever can be precisely processed. A film-shaped magnetic film 4 is formed on the connecting member 11. Thin film electromagnets 7 are formed on the silicon substrate 3 on both sides of the magnetic film 4. Electric power is supplied to the thin film electromagnet 7 from a power source (not shown) via the coil electrode 5. By changing the direction of the current flowing through the thin film electromagnet 7, the magnitude relationship of the electromagnetic force generated between the thin film electromagnets 7a and 7b and the magnetic film 4 is reversed, and the movable side optical waveguides 2a, 2b, 2c, 2d. , 2e, 2f, 2g and 2h
Fixed side optical waveguides 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 1
6f, 16g, 16h, 16i, 16j, 16k, 16l, 16m, 16n, 16o and 16p can be switched. Thin film electromagnets 7a and 7b
Even after cutting off the electric current flowing through the cantilever beam 12 by the action of the permanent magnets in the thin film electromagnets 7a and 7b, the cantilever 12
The a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g and 12h never return to the initial position. By thus forming the optical switches in parallel on the same substrate, a small-sized self-holding type optical switch array can be realized.

【0011】 第11図は本発明による8回路1×2光スイッチからな
る光スイッチツリーの実施例の上面図である。30はA及
びBの2系統の入力側導波路、31は第1光スイッチ、32
は光スイッチ間を接続する光導波路、33は第2光スイッ
チ、34は第3光スイッチ、35はA0、A1、A2及びA3の4系
統からなる第2光スイッチの出力側光導波路、36はB0、
B1、B2及びB3の4系統からなる第3光スイッチの出力側
光導波路である。 同図に示すごとく、第1光スイッチの出力側光導波路
を第2光スイッチ及び第3光スイッチの入力側光導波路
に直接接続することにより2回路の1×4光スイッチを
実現できる。
FIG. 11 is a top view of an embodiment of an optical switch tree consisting of 8-circuit 1 × 2 optical switches according to the present invention. 30 is a two-system input side waveguide of A and B, 31 is a first optical switch, 32
Is an optical waveguide connecting the optical switches, 33 is a second optical switch, 34 is a third optical switch, 35 is an output optical waveguide of the second optical switch consisting of four systems of A0, A1, A2 and A3, and 36 is B0,
It is an output side optical waveguide of the third optical switch composed of four systems of B1, B2 and B3. As shown in the figure, a two-circuit 1 × 4 optical switch can be realized by directly connecting the output side optical waveguide of the first optical switch to the input side optical waveguides of the second optical switch and the third optical switch.

【0012】 第12図は第11図に示す光スイッチツリーの動作を示す
説明図である。同図では光の伝播していく方向に向かっ
て左側にスイッチが接続されている場合に状態0、光の
伝播していく方向に向かって右側にスイッチが接続され
ている場合に状態1としている。同図に示すごとく、第
2光スイッチ及び第3光スイッチの状態が同じであれば
第1光スイッチとの状態の組み合わせにより入力AとB
とで同一の位置に出力することができ、2回路1×4光
スイッチが実現できる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of the optical switch tree shown in FIG. In the figure, state 0 is set when the switch is connected to the left side in the direction of light propagation, and state 1 is set when the switch is connected to the right side in the direction of light propagation. . As shown in the figure, if the states of the second optical switch and the third optical switch are the same, the inputs A and B are changed depending on the combination of the states with the first optical switch.
And can output to the same position, and a two-circuit 1 × 4 optical switch can be realized.

【0013】 第13図は本発明による2回路1×2光スイッチを用い
た光信号伝送装置のブロック図である。光通信網では通
信網の信頼性確保のために光ファイバーを0系、1系と
2重化している。音声電気信号は電気的に0系、1系を
切り替えられるが、映像信号は光信号として入力される
ので、光スイッチにより0系、1系を切り替える。この
ようにして、一方の光ファイバーに障害が発生した場合
には、もう一方の光ファイバーを用いて通信を続けるこ
とができる。 40は光スイッチ、41は音声電気信号、42は電気・光信
号変換器、43は光情報伝送部、44は0系光ファイバー、
45は1系光ファイバー、46は出力コネクター、47は光ス
イッチコントローラー、48は映像光信号の入力側コネク
ター、49は音声電気信号の入力側コネクター、50は映像
光信号入力、51は音声電気信号入力である。 光情報伝送部43に音声電気信号入力50と映像光信号入
力51が入力され、映像光信号入力は本発明の光スイッチ
により経路を選択されて電気・光信号変換器42へ入力さ
れ、変換された光信号が0、1系の光ファイバに出力さ
れる。光スイッチ40は入力端と電気・光信号変換器42の
間あるいは出力端46と電気・光信号変換器42の間の少な
くとも一方に配置される。 本発明の光スイッチを用いることにより、低コストで
生産でき、低電圧駆動可能な光通信用データ伝送ユニッ
トを実現できる。このデータ伝送ユニットは伝送損失が
小さく、低い電圧でも駆動できるので個人用コンピュー
タ、携帯情報端末用の光通信機器として利用できる。
FIG. 13 is a block diagram of an optical signal transmission device using a two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. In the optical communication network, the optical fiber is duplicated with 0 system and 1 system in order to secure the reliability of the communication network. The audio electrical signal can be electrically switched between 0 system and 1 system, but since the video signal is input as an optical signal, 0 system and 1 system are switched by an optical switch. In this way, if a failure occurs in one optical fiber, communication can be continued using the other optical fiber. 40 is an optical switch, 41 is a voice electric signal, 42 is an electric / optical signal converter, 43 is an optical information transmission section, 44 is a 0-system optical fiber,
45 is a 1-system optical fiber, 46 is an output connector, 47 is an optical switch controller, 48 is a video optical signal input side connector, 49 is a voice electrical signal input side connector, 50 is a video optical signal input, 51 is a voice electrical signal input Is. An audio electrical signal input 50 and a video optical signal input 51 are input to the optical information transmission unit 43, and the video optical signal input is routed by the optical switch of the present invention and input to the electrical / optical signal converter 42 for conversion. Optical signals are output to the 0 and 1 system optical fibers. The optical switch 40 is arranged at least between the input end and the electric / optical signal converter 42 or between the output end 46 and the electric / optical signal converter 42. By using the optical switch of the present invention, it is possible to realize a data transmission unit for optical communication which can be produced at low cost and can be driven at a low voltage. Since this data transmission unit has a small transmission loss and can be driven by a low voltage, it can be used as an optical communication device for personal computers and personal digital assistants.

【0014】 第14図はパッケージングされた光スイッチの断面図で
ある。55はカバー、56は薄膜電磁石、57は石英ガラス、
58は磁性体膜、59は薄膜電磁石用の電源線、60は電極ピ
ン、61はシリコン基板、62は梁上に形成された可動側光
導波路、63は連結部材、64は基板及び65は薄膜電磁石用
の電源線である。光スイッチはカバー55及び基板64を用
いて気密封止されているので動作不良の原因となる異物
や腐蝕変質の原因となる空気中の酸素や水分の進入を防
止することができるので,信頼性の高い光スイッチを構
成できる。
FIG. 14 is a sectional view of the packaged optical switch. 55 is a cover, 56 is a thin film electromagnet, 57 is quartz glass,
Reference numeral 58 is a magnetic film, 59 is a power line for a thin film electromagnet, 60 is an electrode pin, 61 is a silicon substrate, 62 is a movable side optical waveguide formed on a beam, 63 is a connecting member, 64 is a substrate and 65 is a thin film. It is a power line for an electromagnet. Since the optical switch is hermetically sealed by using the cover 55 and the substrate 64, it is possible to prevent the ingress of oxygen and water in the air that causes foreign matter or corrosion and deterioration that causes malfunction, and thus reliability is improved. A high optical switch can be constructed.

【0015】 第15図は本発明による光スイッチをバイパススイッチ
に応用した実施例である。83は通過光用ファイバーケー
ブル、87は戻り光用光ファイバーケーブルである。光信
号の接続先を変えることにより光信号を通過させるか、
戻り光用光ファイバーケーブル87を通して光信号を戻す
かの切り替えを行うことができる。
FIG. 15 shows an embodiment in which the optical switch according to the present invention is applied to a bypass switch. Reference numeral 83 is a fiber cable for passing light, and 87 is an optical fiber cable for returning light. Pass the optical signal by changing the connection destination of the optical signal,
It is possible to switch whether to return an optical signal through the optical fiber cable 87 for return light.

【0016】 第16図は本発明による光スイッチを光通信網に応用し
た実施例である。80は光通信回線、81は光コネクター、
82は本発明の光スイッチを用いた光スイッチユニット、
83は通過光用ファィバーケーブル、84は検査器、85及び
86は光信号の伝播経路、87は戻り光用光ファイバーケー
ブルである。 光スイッチの接点Aが閉じている場合は、光信号は連
結用光ファイバーを通る伝播経路85により光通信回線80
に戻ることができる。光通信網の定期点検時には光スイ
ッチの接点Bを閉じる。光信号はコネクターBから光フ
ァイバーケーブルによって伝播経路86を通り検査器に伝
えられるので、種々の解析、調査をおこなうことができ
る。
FIG. 16 shows an embodiment in which the optical switch according to the present invention is applied to an optical communication network. 80 is an optical communication line, 81 is an optical connector,
82 is an optical switch unit using the optical switch of the present invention,
83 is a fiber cable for passing light, 84 is an inspector, 85 and
86 is a propagation path of an optical signal, and 87 is an optical fiber cable for returning light. When the contact A of the optical switch is closed, the optical signal is transmitted through the optical fiber for connection 85 through the optical communication line 80.
You can go back to. The contact B of the optical switch is closed during the periodic inspection of the optical communication network. Since the optical signal is transmitted from the connector B to the inspector through the propagation path 86 by the optical fiber cable, various analyzes and investigations can be performed.

【0017】 第17図は本発明による光スイッチを装置間のインター
コネクトに応用した実施例である。100は装置内部の光
バス,81は光コネクター,82a及び82bは光スイッチユニッ
ト,101は外部機器接続用光ファイバーケーブル,102は外
部機器,85及び86は光信号の伝播経路,87は戻り光用光フ
ァイバーケーブルである。100における装置は、情報通
信機器、コンピュータ、電話、情報端末あるいは、光を
用いた情報伝送を行う回路あるいはデバイス、または該
回路あるいはデバイスの集積化された回路あるいはデバ
イス及びそれらの組合せである。 光スイッチの接点Aが閉じている場合は、光信号は連
結用光ファイバーを通る伝播経路85によりコンピュータ
内部の光バス100に戻ることができる。外部機器接続時
には光スイッチの接点Bを閉じる。光信号はコネクター
Bから外部機器接続用光ファイバーケーブル101を通じ
て外部機器102に到達することができる。本発明によれ
ば、安価で信頼性の高い光を用いて情報を伝送する装置
間のインターコネクトを実現できる。情報通信機器、コ
ンピュータ特に、小型情報端末、電話、携帯情報通信端
末等に用いることのできる、低い電圧で駆動可能で安価
な、かつ高い信頼性を有するインターコネクトを実現で
きる。
FIG. 17 shows an embodiment in which the optical switch according to the present invention is applied to an interconnect between devices. 100 is an optical bus inside the equipment, 81 is an optical connector, 82a and 82b are optical switch units, 101 is an optical fiber cable for connecting external equipment, 102 is external equipment, 85 and 86 are optical signal propagation paths, and 87 is return light It is an optical fiber cable. The apparatus in 100 is an information communication device, a computer, a telephone, an information terminal, a circuit or device for transmitting information using light, or an integrated circuit or device of the circuit or device, and a combination thereof. When the contact A of the optical switch is closed, the optical signal can return to the optical bus 100 inside the computer by the propagation path 85 through the connecting optical fiber. When connecting an external device, the contact B of the optical switch is closed. The optical signal can reach the external device 102 from the connector B through the external device connecting optical fiber cable 101. According to the present invention, it is possible to realize an interconnect between devices that transmit information by using inexpensive and highly reliable light. It is possible to realize an inexpensive and highly reliable interconnect that can be used in information communication devices, computers, particularly small information terminals, telephones, portable information communication terminals, etc., that can be driven at a low voltage.

【0018】 第18図は本発明による光通信の接続経路切替装置の実
施例である。120は本発明の光スイッチあるいは光スイ
ッチアレイ、121は本発明の光スイッチあるいは光スイ
ッチアレイによる光スイッチツリー122、123、124は光
通信網の光ファイバーケーブルである。122のケーブル
より入力される光信号は光スイッチあるいは光スイッチ
アレイによる光スイッチツリーにより、接続される光フ
ァイバ123、124への接続経路を切り替えられる。その接
続経路は光スイッチ、光スイッチアレイ120同士の組合
せによって達成できるよう配設する。このようにして接
続先の光ファイバーの一部123は別の経路切替装置に繋
がり、別の光ファイバーの一部124はより末端側の経路
切替装置あるいは光−電気変換装置に繋がるように接続
経路が分配される。また、通信網の一部に故障等による
経路の切断が発生した場合にも、別の経路に接続できる
ように選択される。本発明による挿入損失の小さい光ス
イッチ、光スイッチアレイあるいは該光スイッチを直列
又は並列に接続して構成される光スイッチツリーを用い
ることにより、小型集積化された信頼性の高い光通信用
の主配線盤やクロスコネクト等の通信経路切替装置を実
現できる。さらに、切替作業が自動化され、個々の駆動
電圧が低いので低い維持費での運用が可能な通信線接続
切替装置を実現できる。よって、通信網全体の信頼性を
向上させることができる。
FIG. 18 shows an embodiment of a connection path switching device for optical communication according to the present invention. Reference numeral 120 is an optical switch or optical switch array of the present invention, 121 is an optical switch tree 122, 123, or 124 of the optical switch or optical switch array of the present invention, which is an optical fiber cable of an optical communication network. The optical signal input from the cable 122 can be switched between the connection paths to the optical fibers 123 and 124 to be connected by the optical switch tree formed by the optical switch or the optical switch array. The connection path is arranged so that it can be achieved by a combination of optical switches and optical switch arrays 120. In this way, the connection path is distributed so that the part 123 of the optical fiber of the connection destination is connected to another path switching device and the part 124 of the other optical fiber is connected to the path switching device or the optical-electrical conversion device on the more distal side. To be done. Further, even if a part of the communication network is disconnected due to a failure or the like, it is selected so that another path can be connected. By using an optical switch with a small insertion loss, an optical switch array, or an optical switch tree configured by connecting the optical switches in series or in parallel according to the present invention, a compact and highly integrated optical communication main It is possible to realize a communication path switching device such as a wiring board or a cross connect. Furthermore, since the switching work is automated and the individual drive voltage is low, it is possible to realize a communication line connection switching device that can be operated at low maintenance costs. Therefore, the reliability of the entire communication network can be improved.

【0019】 第19図は本発明による光スイッチの製造プロセスを模
式的に示した図である。18aは厚さ25マイクロメートル
の下側石英ガラス層、18bは厚さ25マイクロメートルの
上側石英ガラス層、90は光導波路のコア、91は溝、92は
溝、93は穴である。 シリコン基板3の上にまず厚さ25マイクロメートルの
下側石英ガラス層18aを形成する。次に光導波路コア90
及び厚さ25マイクロメートルの上側石英ガラス層18bを
形成する。次に石英ガラス層18a及び18bに選択性ドライ
エッチングにて溝91を形成する。次にこの石英ガラス層
18a及び18bをマスクとしてシリコン基板3に選択性ドラ
イエッチングにて溝92を形成する。次にシリコン基板側
からウェットエッチングにて穴93を加工することによ
り、貫通構造が得られる。シリコン基板3に選択性ドラ
イエッチングにて形成された溝92はサイドエッチングに
より側面が石英ガラス層18a及び18bよりも突出すること
がない。したがって位置合わせに用いる石英ガラス層18
a及び18bの接触を妨害することがなく、正確な位置合わ
せが可能となる。
FIG. 19 is a diagram schematically showing the manufacturing process of the optical switch according to the present invention. 18a is a lower silica glass layer having a thickness of 25 micrometers, 18b is an upper silica glass layer having a thickness of 25 micrometers, 90 is an optical waveguide core, 91 is a groove, 92 is a groove, and 93 is a hole. First, a lower quartz glass layer 18a having a thickness of 25 μm is formed on the silicon substrate 3. Next, the optical waveguide core 90
And an upper quartz glass layer 18b having a thickness of 25 μm is formed. Next, a groove 91 is formed in the quartz glass layers 18a and 18b by selective dry etching. Next, this quartz glass layer
A groove 92 is formed in the silicon substrate 3 by selective dry etching using 18a and 18b as a mask. Next, the through hole structure is obtained by processing the hole 93 from the silicon substrate side by wet etching. The side surface of the groove 92 formed in the silicon substrate 3 by selective dry etching does not protrude beyond the quartz glass layers 18a and 18b due to side etching. Therefore, the quartz glass layer 18 used for alignment
Accurate alignment is possible without disturbing the contact between a and 18b.

【0020】[0020]

【発明の効果】【The invention's effect】

本実施例によれば、光路切り替え界面における光軸の
傾きに依存する光の減衰が小さい自己保持型の光スイッ
チを実現することができるという効果がある。
According to the present embodiment, there is an effect that it is possible to realize a self-holding type optical switch in which the attenuation of light depending on the inclination of the optical axis at the optical path switching interface is small.

【0021】 [図面の簡単な説明] 第1図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの一実施例の斜視図である。 第2図は発明による導波路型2回路1×2光スイッチ
の一実施例の上面である。 第3図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの薄膜電磁石の構造を示す上面図である。 第4図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの薄膜電磁石の断面図である。 第5図は本発明による他の実施例の上面図である。 第6図は本発明による導波路型2回路1×2光スイッ
チの他の実施例の斜視図である。 第7図は第6図に示す導波路型2回路1×2光スイッ
チの断面図である。 第8図は本発明による他の実施例の上面図である。 第9図は第8図に示すスイッチの動作を示す説明図で
ある。 第10図は本発明による8回路1×2光スイッチからな
る光スイッチアレイの実施例の上面図である。 第11図は本発明による3つの2回路1×2光スイッチ
からなる光スイッチツリーの実施例の上面図である。 第12図は第11図に示す光スイッチツリーの動作を示す
説明図である。 第13図は本発明による2回路1×2光スイッチを用い
た光通信機器の構造図である。 第14図はパッケージングされた本発明による2回路1
×2光スイッチの断面図である。 第15図は本発明による2回路1×2光スイッチを用い
たバイパススイッチの構造図である。 第16図は本発明による2回路1×2光スイッチによる
バイパススイッチを用いた光通信網の検査器接続用スイ
ッチのブロック図である。 第17図は本発明による光スイッチを用いた装置間のイ
ンターコネクトのブロック図である。 第18図は本発明による光スイッチを用いた光通信接続
経路切替装置の構造図である。 第19図は本発明による2回路1×2光スイッチの製造
プロセスを示す説明図である。 第20図は片持ち梁及び並行板バネの先端に力を加えた
場合の変形を説明する模式図である。
[Brief Description of the Drawings] FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 2 is a top view of one embodiment of a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the invention. FIG. 3 is a top view showing the structure of the thin-film electromagnet of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a thin-film electromagnet of a waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 5 is a top view of another embodiment according to the present invention. FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 7 is a sectional view of the waveguide type two-circuit 1 × 2 optical switch shown in FIG. FIG. 8 is a top view of another embodiment according to the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the switch shown in FIG. FIG. 10 is a top view of an embodiment of an optical switch array consisting of 8-circuit 1 × 2 optical switches according to the present invention. FIG. 11 is a top view of an embodiment of an optical switch tree consisting of three two-circuit 1 × 2 optical switches according to the present invention. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of the optical switch tree shown in FIG. FIG. 13 is a structural diagram of an optical communication device using a two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 14 shows two circuits 1 according to the invention packaged
It is sectional drawing of a * 2 optical switch. FIG. 15 is a structural diagram of a bypass switch using a two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 16 is a block diagram of a switch for connecting a tester of an optical communication network using a bypass switch composed of a two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 17 is a block diagram of an interconnect between devices using the optical switch according to the present invention. FIG. 18 is a structural diagram of an optical communication connection path switching device using an optical switch according to the present invention. FIG. 19 is an explanatory view showing the manufacturing process of the two-circuit 1 × 2 optical switch according to the present invention. FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the deformation when a force is applied to the ends of the cantilever and the parallel leaf spring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 照久 千葉県我孫子市柴崎台4―8―15―B 205 (56)参考文献 特開 昭59−24804(JP,A) 特開 昭55−156903(JP,A) 実開 昭55−35725(JP,U) 欧州特許出願公開451018(EP,A 1) E.OLLIER,et.al.,M icro−opto mechanic al switch integrat ed on silicon,ELEC TRONICS LETTERS,1995 年11月 9日,Vol.31,No.23, pp.2003−2005 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/08 G02B 6/26 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Teruhisa Akashi 4-8-15-B 205 Shibasakidai, Abiko City, Chiba Prefecture (56) References JP-A-59-24804 (JP, A) JP-A-55-156903 (JP, A) Actual Development Sho 55-35725 (JP, U) European Patent Application Publication 451018 (EP, A 1) E.P. OLLIER, et. al. , Micro-opt mechanical switch integrated on silicon, ELEC TRONICS LETTERS, November 9, 1995, Vol. 31, No. 23, pp. 2003-2005 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 26/08 G02B 6/26 JISST file (JOIS)

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】片持ち梁状の可動部材を有し該可動部材上
に光導波路を形成し、該可動部材を変形させて入力光信
号の光路を切り替える光スイッチにおいて、 シリコン基板上に複数の互いに平行でかつ連結部材によ
り連結された片持ち梁と、 少なくとも一つの片持ち梁の上に形成された第1の光導
波路と、 該第1の光導波路に対向して、前記複数の片持ち梁が第
1の方向またはその反対方向の第2の方向に変形して片
持ち梁上の前記第1の光導波路と光学的に結合する、基
板上に形成された複数の第2の光導波路と、 片持ち梁を変形させるスイッチ駆動手段と、 前記基板の光路切り替えが行われる界面に面する前記第
2の光導波路の間の部材を光の伝ぱ方向にくぼませた領
域とを備え、 前記片持ち梁を変形させて光路の切り替えを行ない、前
記片持ち梁を変形させない状態では前記第1の導波路は
前記くぼませた領域に対向し、前記片持ち梁を変形させ
た状態で前記第2の導波路に対向するよう形成されるこ
とを特徴とする導波路型光スイッチ。
1. An optical switch having a cantilever-shaped movable member, wherein an optical waveguide is formed on the movable member, and the movable member is deformed to switch an optical path of an input optical signal. Cantilever beams parallel to each other and connected by a connecting member, a first optical waveguide formed on at least one cantilever beam, and a plurality of the cantilever facing the first optical waveguide. A plurality of second optical waveguides formed on a substrate, wherein the beam is deformed in a first direction or a second direction opposite thereto to optically couple with the first optical waveguide on the cantilever. Switch driving means for deforming the cantilever, and a region in which a member between the second optical waveguide facing the interface where the optical path of the substrate is switched is recessed in the light propagation direction, Deform the cantilever to switch the optical path, The first waveguide is formed so as to face the recessed region when the cantilever is not deformed, and the second waveguide is formed so as to face the second waveguide when the cantilever is deformed. Characteristic waveguide type optical switch.
【請求項2】片持ち梁状の可動部材上に光導波路を形成
し、該可動部材を変形させて入力光信号の光路を切り替
える光スイッチにおいて、 シリコン基板上に複数の互いに平行でかつ連結部材によ
り連結された片持ち梁と、 少なくとも一つの片持ち梁の上に形成された第1の光導
波路と、 該第1の光導波路に対向して、前記複数の片持ち梁が第
1の方向またはその反対方向の第2の方向に変形して片
持ち梁上の前記第1の光導波路と光学的に結合する、基
板上に形成された複数の第2の光導波路と、 片持ち梁を変形させるスイッチ駆動手段と、 前記片持ち梁の連結部材上と光路切り替えが行われる際
に前記連結部材が接触する位置の前記基板上との両方に
前記基板から庇状に突出した層と、 前記基板の光路切り替えが行われる界面に面する前記第
2の光導波路の間の部材を光の伝ぱ方向にくぼませた領
域とを有し、 前記スイッチ駆動手段により片持ち梁を変形させて光路
の切り替えを行ない、前記スイッチ駆動手段を駆動させ
ない状態では前記第1の導波路は前記くぼませた領域に
対向し、前記スイッチ駆動手段を駆動させた状態で前記
第2の導波路に対向するよう形成されることを特徴とす
る導波路型光スイッチ。
2. An optical switch in which an optical waveguide is formed on a cantilever-shaped movable member and the movable member is deformed to switch the optical path of an input optical signal, wherein a plurality of parallel and connecting members are provided on a silicon substrate. A cantilever, a first optical waveguide formed on at least one cantilever, and a plurality of the cantilevers facing the first optical waveguide in a first direction. Alternatively, a plurality of second optical waveguides formed on the substrate, which are deformed in a second direction opposite thereto and are optically coupled to the first optical waveguides on the cantilever, and the cantilever A switch driving means for deforming, and a layer protruding in an eaves-like shape from the substrate both on the coupling member of the cantilever and on the substrate at a position where the coupling member comes into contact when optical path switching is performed, Facing the interface where the optical path of the substrate is switched And a region in which a member between the second optical waveguides is recessed in the light propagation direction, the switch driving means deforms the cantilever to switch the optical path, and the switch driving means is not driven. In the state, the first waveguide is formed so as to face the recessed region and to face the second waveguide when the switch driving means is driven, and the waveguide type light switch.
【請求項3】基板から庇状に突出した層の厚さを10マイ
クロメートル以上100マイクロメートル以下とすること
を特徴とする請求項2に記載の導波路型光スイッチ。
3. The waveguide type optical switch according to claim 2, wherein the layer protruding from the substrate in an eaves-like shape has a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less.
【請求項4】基板から庇状に突出した層の材質をガラス
とすることを特徴とする請求項2若しくは3に記載の導
波路型光スイッチ。
4. The waveguide type optical switch according to claim 2, wherein the material of the layer protruding from the substrate in an eaves shape is glass.
【請求項5】前記スイッチ駆動手段は、 前記片持ち梁の連結部材上及び前記基板上のどちらか一
方に永久磁石を、他方にコイル及び磁性体を形成し、 永久磁石とコイルおよび磁性体との間に発生する磁力を
利用して、片持ち梁上を変形させるスイッチ駆動手段で
あることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載
の導波路型光スイッチ。
5. The switch driving means forms a permanent magnet on one of the connecting member of the cantilever and the substrate and a coil and a magnetic body on the other side, and the permanent magnet, the coil and the magnetic body are formed. The waveguide type optical switch according to any one of claims 1 to 4, which is a switch driving means for deforming the cantilever beam by utilizing a magnetic force generated between the two.
【請求項6】前記片持ち梁の連結部材上及び前記基板上
のどちらか一方に永久磁石を、他方にコイル及び磁性体
を形成し、 これらを片持ち梁の長手方向中央部よりも梁の基部側に
形成したことを特徴とする請求項5記載の導波路型光ス
イッチ。
6. A permanent magnet is formed on either one of the connecting member of the cantilever and the substrate, and a coil and a magnetic body are formed on the other of the connecting member and the coil. The waveguide type optical switch according to claim 5, wherein the waveguide type optical switch is formed on the base side.
【請求項7】片持ち梁状の可動部材を有し該可動部材上
に光導波路を形成し、該可動部材を変形させて入力光信
号の光路を切り替える光スイッチにおいて、 シリコン基板上に複数の互いに平行でかつ連結部材によ
り連結された片持ち梁と、 少なくとも一つの片持ち梁の上に形成された第1の光導
波路と、 該第1の光導波路に対向して、前記複数の片持ち梁が第
1の方向またはその反対方向の第2の方向に変形して片
持ち梁上の前記第1の光導波路と光学的に結合する、基
板上に形成された複数の第2の光導波路と、 前記片持ち梁の連結部材上及び前記基板上のどちらか一
方に永久磁石を、他方にコイル及び磁性体を形成し、 永久磁石とコイルおよび磁性体との間に発生する磁力を
利用して、片持ち梁上を変形させるスイッチ駆動手段
と、 前記片持ち梁の連結部材、永久磁石、コイル及び磁性体
を、その片持ち梁の長手方向中央部よりも梁の基部側に
形成し、 さらに片持ち梁の別の連結部材をその片持ち梁の長手方
向中央部よりも梁の先端側に形成し、 前記片持ち梁を変形させて光路の切り替えを行なうこと
を特徴とする導波路型光スイッチ。
7. An optical switch having a cantilevered movable member, wherein an optical waveguide is formed on the movable member, and the movable member is deformed to switch an optical path of an input optical signal. Cantilever beams parallel to each other and connected by a connecting member, a first optical waveguide formed on at least one cantilever beam, and a plurality of the cantilever facing the first optical waveguide. A plurality of second optical waveguides formed on a substrate, wherein the beam is deformed in a first direction or a second direction opposite thereto to optically couple with the first optical waveguide on the cantilever. A permanent magnet is formed on one of the connecting member of the cantilever and the substrate, and a coil and a magnetic body are formed on the other side, and the magnetic force generated between the permanent magnet and the coil and the magnetic body is used. And a switch driving means for deforming the cantilever beam, The connecting member of the cantilever, the permanent magnet, the coil and the magnetic body are formed closer to the base side of the beam than the longitudinal center of the cantilever, and another connecting member of the cantilever is formed. A waveguide type optical switch, characterized in that it is formed closer to the tip of the beam than the central part in the longitudinal direction, and the cantilever is deformed to switch the optical path.
【請求項8】片持ち梁状の可動部材上に光導波路を形成
し、該可動部材を変形させて入力光信号の光路を切り替
える光スイッチにおいて、 シリコン基板上に複数の互いに平行でかつ連結部材によ
り連結された片持ち梁と、 少なくとも一つの片持ち梁の上に形成された第1の光導
波路と、 該第1の光導波路に対向して、前記複数の片持ち梁が第
1の方向またはその反対方向の第2の方向に変形して片
持ち梁上の前記第1の光導波路と光学的に結合する、基
板上に形成された複数の第2の光導波路と、 前記片持ち梁の連結部材上と光路切り替えが行われる際
に前記連結部材が接触する位置の前記基板上との両方に
前記基板から庇状に突出した層と、 前記片持ち梁の連結部材上及び前記基板上のどちらか一
方に永久磁石を、他方にコイル及び磁性体を形成し、 永久磁石とコイルおよび磁性体との間に発生する磁力を
利用して、片持ち梁を変形させるスイッチ駆動手段とを
備え、 前記片持ち梁の連結部材、永久磁石、コイル及び磁性体
を、その片持ち梁の長手方向中央部よりも梁の基部側に
形成し、 さらに片持ち梁の別の連結部材をその片持ち梁の長手方
向中央部よりも梁の先端側に形成し、 前記片持ち梁を変形させて光路の切り替えを行なうこと
を特徴とする導波路型光スイッチ。
8. An optical switch in which an optical waveguide is formed on a cantilever beam-like movable member and the movable member is deformed to switch the optical path of an input optical signal, wherein a plurality of parallel and connecting members are provided on a silicon substrate. A cantilever, a first optical waveguide formed on at least one cantilever, and a plurality of the cantilevers facing the first optical waveguide in a first direction. Or a plurality of second optical waveguides formed on a substrate, which are deformed in a second direction opposite thereto and are optically coupled to the first optical waveguides on the cantilever; On both the connecting member and the substrate at the position where the connecting member comes into contact when the optical path is switched, a layer protruding in an eaves shape from the substrate, and on the connecting member of the cantilever and on the substrate. A permanent magnet on one side and a coil and magnet on the other side. A switch driving means for forming a body and utilizing a magnetic force generated between the permanent magnet and the coil and the magnetic body to deform the cantilever, a connecting member of the cantilever, a permanent magnet, a coil, and A magnetic body is formed closer to the base of the beam than the center of the cantilever in the longitudinal direction, and another connecting member of the cantilever is formed closer to the tip of the beam than the center of the cantilever in the longitudinal direction. Then, the waveguide type optical switch is characterized in that the cantilever is deformed to switch the optical path.
【請求項9】前記第1の光導波路の光路切り替えが行わ
れる界面と前記片持ち梁の連結部材との間の片持ち梁側
面に対向する位置の前記基板上に精密に位置決めされた
部材を配置することを特徴とする請求項1から8のいず
れかに記載の導波路型光スイッチ。
9. A member precisely positioned on the substrate at a position facing a side surface of the cantilever between the interface for switching the optical path of the first optical waveguide and the connecting member of the cantilever. 9. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the waveguide type optical switch is arranged.
【請求項10】前記片持ち梁の幅を15マイクロメートル
以上60マイクロメートル以下とすることを特徴とする請
求項1から9のいずれかに記載の導波路型光スイッチ。
10. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the cantilever has a width of 15 micrometers or more and 60 micrometers or less.
【請求項11】光スイッチと外部との接続面における光
導波路配列ピッチを光路切り替えが行われる界面におけ
る光導波路配列ピッチよりも大きくしたことを特徴とす
る請求項1から10のいずれかに記載の導波路型光スイッ
チ。
11. The optical waveguide array pitch at the connection surface between the optical switch and the outside is set to be larger than the optical waveguide array pitch at the interface where the optical path switching is performed. Waveguide optical switch.
【請求項12】請求項1から11のいずれかに記載された
導波路型光スイッチを基板上で複数個並列あるいは直列
あるいは並列と直列を組み合わせた接続とした導波路型
光スイッチ。
12. A waveguide type optical switch in which a plurality of the waveguide type optical switches according to any one of claims 1 to 11 are connected in parallel or in series or a combination of parallel and series on a substrate.
【請求項13】請求項1から12のいずれかに記載された
導波路型光スイッチを電極を有する気密容器内に収納し
たことを特徴とする導波路型光スイッチ。
13. A waveguide type optical switch, wherein the waveguide type optical switch according to claim 1 is housed in an airtight container having an electrode.
【請求項14】請求項1から13のいずれかに記載された
導波路型光スイッチと、 前記導波路型光スイッチの動作を制御する制御装置と、 導波路光スイッチの前記第1の光導波路に接続された光
信号コネクタと、 導波路光スイッチの前記第2の光導波路に接続された複
数の光信号コネクタとを備えたことを特徴とする光通信
機器。
14. A waveguide type optical switch according to claim 1, a controller for controlling the operation of the waveguide type optical switch, and the first optical waveguide of the waveguide type optical switch. An optical communication device, comprising: an optical signal connector connected to the optical waveguide; and a plurality of optical signal connectors connected to the second optical waveguide of the waveguide optical switch.
【請求項15】請求項1から13に記載されたいずれかの
導波路型光スイッチにおいて、前記片持ち梁がいずれか
一方の変形方向に変形した場合に前記第1の光導波路と
光学的に結合する前記第2の光導波路同士が接続された
ことを特徴とする光スイッチ。
15. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein when the cantilever is deformed in one of the deformation directions, the cantilever is optically coupled to the first optical waveguide. An optical switch in which the second optical waveguides to be coupled are connected to each other.
【請求項16】請求項1から13のいずれかに記載された
導波路型光スイッチの、前記第1の光導波路が光通信回
線に接続され、 前記片持ち梁がいずれか一方の変形方向に変形した場合
に光学的に結合する前記第2の光導波路同士が接続さ
れ、 他方の変形方向に変形した場合に光学的に接続する前記
第2の光導波路が所定の検査器に接続されることを特徴
とする光通信網検査用光スイッチ。
16. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the first optical waveguide is connected to an optical communication line, and the cantilever is in one of the deformation directions. The second optical waveguides that are optically coupled when deformed are connected to each other, and the second optical waveguides that are optically connected when deformed in the other deformation direction are connected to a predetermined inspection device. An optical switch for optical communication network inspection.
【請求項17】請求項1から13のいずれかに記載された
導波路型光スイッチの前記第1の光導波路が光情報を伝
送する装置に接続され、 前記片持ち梁がいずれか一方の変形方向に変形した場合
に光学的に結合する前記第2の光導波路同士が接続さ
れ、 他方の変形方向に変形した場合に光学的に接続する前記
第2の光導波路が前記装置と異なる装置に接続されるコ
ネクタに接続されることを特徴とする光通信用インター
コネクト。
17. The waveguide type optical switch according to claim 1, wherein the first optical waveguide is connected to a device for transmitting optical information, and the cantilever is a modification of either one. The second optical waveguides that are optically coupled when deformed in one direction are connected to each other, and the second optical waveguides that are optically connected when deformed in the other deformation direction are connected to a device different from the device An interconnect for optical communication, which is connected to a connector.
【請求項18】請求項12に記載された導波路型光スイッ
チにおいて、他の光導波路に接続されていない前記第
1、第2の光導波路が、複数の光通信用光ファイバーケ
ーブルに接続され、前記導波路型光スイッチの切り替え
動作及び切り替え動作の組合せにより、光通信回線の接
続経路の切り替えを行なう光通信網接続経路切替装置。
18. The waveguide type optical switch according to claim 12, wherein the first and second optical waveguides which are not connected to other optical waveguides are connected to a plurality of optical communication optical fiber cables, An optical communication network connection path switching device for switching a connection path of an optical communication line by a switching operation of the waveguide type optical switch and a combination of the switching operations.
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