JP4476816B2 - 光スイッチ - Google Patents

Description

この発明は、光通信設備において、光路の切替えに用いられる光スイッチに係る発明である。

光スイッチに関する従来の技術として、特許文献１に開示されているものがある。

特許文献１に係る光スイッチは、基本的にポリマーからなる板材のポリマーフィルム（導波路フィルム）と、駆動手段（溝部幅制御部）とを備えている。ここで、導波路フィルムには、線状に延びる導波路と、導波路を横断するように設けられた切れ目を有している。当該光スイッチでは、溝部幅制御部によって、溝部の間隔を接近・隔離させることにより、光の進路を切替える。

特許文献１に係る光スイッチでは、溝部幅制御部として、ピエゾ素子が用いられている。当該ピエゾ素子は、導波路フィルムに対して、フィルム面に垂直な方向に変位を与える。当該従来の光スイッチでは、ピエゾ素子が導波路フィルムに対して、フィルム面に垂直な方向の変位を与えていない状態では、切れ目は閉じた状態である。これに対して、フィルム面に垂直な方向の変位が与えられている状態では、切れ目は開いた状態となる。

ここで、ピエゾ素子は、２００Ｖ程度の電圧が印加されると、全長の１／１０００程度の変位が起こる。溝部の間隔を接近・離隔させるためには、約２０μｍの変位を起こす必要がある。よって、ピエゾ素子の全長は、約２０ｍｍ程度であった。

特開２００２−１７４７８４号公報

しかし、特許文献１に係る光スイッチでは、ピエゾ素子の高さ（約２０ｍｍ）に応じて、光スイッチ自体の高さも高くなるという問題があった。

また、ピエゾ素子を用いて溝部の幅を変化させる場合には、導波路フィルム面の法線方向の変位が必要となる。そして、当該変位量は、上述の通り２０μｍ程度とかなり小さい量である。ピエゾ素子の配設精度等を考量すると、このような小さな変位量を精度良く制御することは、非常に困難であった。

さらに、特許文献１に係る光スイッチの場合には、溝部の近接あるいは離隔状態を維持するためには、ピエゾ素子に一定値の高電圧を印加させ続ける必要がある。このように、高電圧を安定して供給することは非常に困難であった。

そこで、この発明は、全体の厚さを薄くすることができ、溝部の変位量を簡単に制御することができ、また溝部の近接・離隔状態を簡単に維持することができる、光スイッチを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の光スイッチは、第一の導波路と、前記第一の導波路と交差する第二の導波路と、前記第一の導波路および前記第二の導波路と所定の角度を持って、前記第一の導波路と前記第二の導波路との交差部において形成される溝部とを、有する導波路フィルムと、前記溝部の幅方向から前記溝部に力を加えることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を制御する、溝部幅制御部とを、備えており、前記導波路フィルムには、前記溝部を挟んで２つの穴が穿設されており、前記溝部幅制御部は、２本のピンを含んで構成されており、各前記ピンは各々前記穴に挿通されており、両前記ピン端部同士の距離を変化させることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を行い、前記溝部の幅の接近により、前記溝部において光信号は反射されず、前記交差部において、異なる導波路間への当該光信号の進路変更は行われず、前記溝部の幅の離隔により、前記溝部において光信号は全反射され、前記交差部において、一方の導波路から他方の導波路への当該光信号の進路変更が行われる。

本発明の請求項１に記載の光スイッチは、第一の導波路と、前記第一の導波路と交差する第二の導波路と、前記第一の導波路および前記第二の導波路と所定の角度を持って、前記第一の導波路と前記第二の導波路との交差部において形成される溝部とを、有する導波路フィルムと、前記溝部の幅方向から前記溝部に力を加えることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を制御する、溝部幅制御部とを、備えている。さらに、当該光スイッチでは、前記導波路フィルムには、前記溝部を挟んで２つの穴が穿設されており、前記溝部幅制御部は、２本のピンを含んで構成されており、各前記ピンは各々前記穴に挿通されており、両前記ピン端部同士の距離を変化させることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を行う。ここで、前記溝部の幅の接近により、前記溝部において光信号は反射されず、前記交差部において、異なる導波路間への当該光信号の進路変更は行われず、前記溝部の幅の離隔により、前記溝部において光信号は全反射され、前記交差部において、一方の導波路から他方の導波路への当該光信号の進路変更が行われる。
したがって、薄膜フィルム面の法線方向から力を加えることにより、溝部の幅の接近・離隔を制御する手段を用いた光スイッチよりも、本発明に係る光スイッチの方が、スイッチ全体の薄膜化が可能となる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１に係る光スイッチの構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る光スイッチは、導波路フィルム１と、溝部幅制御部（ピン対２およびフィルムコイル３）とを備えている。

導波路フィルム１は、スピンコート法によって、フッ素化ポリイミド透明樹脂を薄くフィルム化することにより形成される。導波路フィルム１の膜厚は、約５０μｍである。

また、導波路フィルム１には、第一の導波路（コア）１ａと、第一の導波路１ａとマトリクス状に交差した第二の導波路（コア）１ｂとが形成されている。第一の導波路１ａおよび第二の導波路１ｂは、導波路フィルム１を構成しているクラッドよりもわずかに屈折率の高い素材を、導波路フィルム１内に埋め込むことにより形成される。なお、第一の導波路１ａと第二の導波路１ｂとの交差点のピッチは、約１ｍｍである。

なお、図１では、交差点は４つしか明示されていないが、用途によりこれ以上の交差点を含む光スイッチであっても良い。

また、第一の導波路１ａと第二の導波路１ｂとの交差点には、クリーブによって形成された溝部１ｃが存する。ここで、溝部１ｃは、導波路フィルム１の上面から所定の深さに渡って形成されている。また、溝部１ｃは、第一の導波路１ａおよび第二の導波路１ｂと、当該溝部１ｃとのなす角度が、全反射条件を満たすように形成されている。

なお、溝部１ｃの形状は、一例として断面がＶ字状のものを採用しているが、以下の要件を満たすのであれば、溝部１ｃの断面形状は、他の断面形状であっても良い。つまり、ピン対２の先端同士が接近した場合に、溝部１ｃの側面同士が限りなく接近または当接し、ピン対２の先端同士が離隔した場合に、溝部１ｃの側面同士が離隔する状態であるものであれば、溝部１ｃの断面形状は任意に選択できる。

また、導波路フィルム１には、溝部１ｃを挟んで２つの穴１ｄが穿設されている。具体的に、穴１ｄは、溝部１ｃから１００μｍ程度離れた位置に形成されている。穴１ｄの直径は、１００μｍ程度である。

また、光スイッチには、溝部幅制御部が設けられている。溝部幅制御部は、溝部１ｃの幅方向から当該溝部１ｃに力を加えることにより、溝部１ｃの幅の接近および離隔を制御する装置である。

当該溝部幅制御部は、図１に示すように、ピン対２とフィルムコイル３とで構成されている。

ピン対２は、ピンセット形状であり（つまり、２本のピンの一端同士が接続されている）、各ピンは、導波路フィルム１に穿設された穴１ｄに各々挿通され、嵌合保持されている。ここで、ピン対２は、穴１ｄと隙間無く挿通されている。また、ピン対２は、例えば鉄系の磁性材料である。具体的に、一本の線材を磁化した後、折り曲げることによって、ピンセット形状のピン対２が製造される。

両ピンの先端部同士（接続されていない他端間）の距離を変化させることにより、溝部１ｃの幅の接近および離隔を制御している。

また、各ピンの他端には、磁性を持たせるため、磁性材によりコーティング（ピンの先端部の黒の部分であり、以下磁性材コーティング２ａと称する）されている。なお、一方のピンの磁性材コーティング２ａがＮ極（または、Ｓ極）なら、これに対面する他方のピンの磁性材コーティング２ａは、Ｓ極（または、Ｎ極）である。

次に、フィルムコイル３は、上記両ピンの磁性材コーティング２ａ間に配設されている。フィルムコイル３は、２枚の絶縁フィルムと、当該絶縁フィルムにより挟持されている、メタルコイルパターン（以下、電磁コイルと称する）とで構成されている。ここで、絶縁フィルムは、ポリイミド製であり、その膜厚は、約２５μｍである。

なお、電磁コイルには、二つの電極（陽極と陰極）３ａが接続されている。当該電極３ａ間に電圧を印加することにより、電磁コイル３に電流が流れ、磁場が発生する。

ここで、図２は、ピン対２と導波路フィルム１の各寸法の一例を示した図である。図２に示す例では、導波路フィルム１の膜厚は５０μｍである。また、導波路フィルム１からピン対２の磁性コーティング２ａ側の先端までの距離は、１ｍｍであり、導波路フィルム１からピン対２の接続部までの距離は、４ｍｍである。

図１に示すように、導波路フィルム１には、穴１ｄの近傍に、応力開放穴１ｅが穿設されている。当該応力開放穴１ｅは、上記ピン対２を構成する各ピン他端同士の距離を変化させた場合に生じる、導波路フィルム１内の応力を開放するための穴である。

応力開放穴１ｅは、３つの部分から構成されている。第一の部分１ｅαは、溝部１ｃの形成方向と略平行に穿設された、線状の部分である。また、第二の部分１ｅβは、第一の部分１ｅαの一端から延設されており、第一の導波路１ａと略平行に穿設されている。また、第三の部分１ｅγは、第一の部分１ｅαの他端から延設されており、第二の導波路１ｂと略平行に穿設されている。

なお、上記応力開放穴１ｅは、エキシマレーザ等を用いて加工することにより、導波路フィルム１に穿設される。

次に、本実施の形態１に係る光スイッチのスイッチ動作について説明する。

上記構成の光スイッチにおいて、第一の光ファイバ１０から光信号が入射されてきたとする。当該光信号は、最初の導波路の交差点（第一の交差点と称する）に到達するまで、第二の導波路１ｂ内を伝播する。

ここで、上記第一の交差点において形成されている溝部１ｃの幅が、図３に示すように、近接しているとする（以下、閉状態と称する）。当該閉状態は、次のようにして達成される。つまり、ピン対２の磁性コーティング２ａ部分同士がお互いに引き寄せ合うことができる方向の磁場を、フィルムコイル３において発生されるために、フィルムコイル３に所定のパルス状の電流を流す。

例えば、図３に示すように、ピン対２の左側のピンの磁性コーティング２ａがＮ極で、右側のピンの磁性コーティング２ａがＳ極であるとする。この場合、閉状態とするためには、フィルムコイル３の左側にＳ極、右側にＮ極が発生するようなパルス状の電流を、当該フィルムコイル３に流す。

上記電流が流されると、ピン対２を構成する両ピンは、フィルムコイル３に向かって移動し始める。そして、両ピン間の距離が所定の距離に達すると、両磁性コーティング２ａが同士が、磁性コーティング２ａにより形成される磁場の影響も受け始める。つまり、両ピン間において、磁性コーティング２ａが形成する磁性による、引力をも働き始める。

したがって、フィルムコイル３に流れる電流をその後止めたとしても、前記引力により、両ピンは、フィルムコイル３を介して当接される。また、引力に基づいてピンの形状が曲がる際、ピンの所定の位置（支点）を基準にして曲がる。

上記両ピンの当接により、溝部１ｃに当該溝部１ｃの幅方向（特に、溝部１ｃの幅を狭める方向）からの力が加わる。そして、溝部１ｃの幅が接近する（閉状態）。

ここで、ピンの支点が、ピン先端部（磁性コーティング２ａ）よりも導波路フィルム１に近い場合には、ピン先端部の大きな変位により、溝部１ｃの幅の小さな変化を制御することができる。なお、導波路フィルム１に穿設されている穴１ｄの径とピン対２のピン径とがほぼ同一の場合には、導波路フィルム１の膜厚のほぼ中心付近がピンの支点となる。

なお、一度閉状態となると、他に両ピンを引き離す力が働かない限り、磁性コーティング２ａが形成する磁力により、当該閉状態は維持される。

さて、上記第一の交差点に形成されている溝部１ｃが閉状態である場合において、当該第一の交差点に光信号が到達する。すると、当該光信号は、そのまま直進する（つまり、第二の導波路１ｂ内を伝播し続ける）。これは、溝部１ｃが閉状態であると、光信号が溝部１ｃにおいて反射されることが無いからである。

そして、他の交差点においても、光信号が反射されないなら、当該光信号は、第二の光ファイバ２０から出力される。

さて次に、引き続き光信号が第一の光ファイバ１０から第二の導波路１ｂに向けて入力されて来たとする。

ところで、今回は、上記第一の交差点において形成されている溝部１ｃの幅が、図４に示すように、離隔している（以下、開状態と称する）場合について説明する。上記閉状態を開状態とするには、以下のようにする。

つまり、上記閉状態において、ピン対２の磁性コーティング２ａ部分同士がお互いに引き離し合うことができる方向の磁場がフィルムコイル３において発生されるようなパルス状の電流を、当該フィルムコイル３に流す。

例えば、図４に示すように、ピン対２の左側のピンの磁性コーティング２ａがＮ極で、右側のピンの磁性コーティング２ａがＳ極であるとする。この場合、開状態とするためには、フィルムコイル３の左側にＮ極、右側にＳ極が発生するようなパルス状の電流を、当該フィルムコイル３に流す。

上記電流が流されると、ピン対２を構成する両ピンは、フィルムコイル３から遠ざかる方向に移動し始める。そして、両ピン間の距離が所定の距離に達すると、磁性コーティング２ａにより形成される磁力よりも、ピン対２の曲がりに対する復元力の方が大きくなる。上記復元力の方が大きくなると、フィルムコイル３に流れる電流をその後止めたとしても、当該復元力により、両ピンは離隔される。

このように、ピン対２の復元力により、両ピンが離隔されると、溝部１ｃに当該溝部１ｃの幅方向（特に、溝部１ｃの幅が広がる方向）からの力が加わる。そして、溝部１ｃの幅が離隔する（開状態）。

ここで、ピンの支点が、ピン先端部（磁性コーティング２ａ）よりも導波路フィルム１に近い場合には、ピン先端部の大きな変位により、溝部１ｃの幅の小さな変化を制御することができる。なお、導波路フィルム１に穿設されている穴１ｄの径とピン対２のピン径とがほぼ同一の場合には、導波路フィルム１の膜厚のほぼ中心付近がピンの支点となる。

なお、一度開状態となると、他に両ピンを近づける力が働かない限り、ピン対２の復元力により、当該開状態は維持される。

さて、上記第一の交差点に形成されている溝部１ｃが開状態である場合において、当該第一の交差点に光信号が到達する。すると、当該光信号は、溝部１ｃにおいて、全反射される。その結果、光信号は、第二の導波路１ｂから第一の導波路１ａへと進路を変える。その後、他の交差点において、光信号が反射されないなら、当該光信号は、第三の光ファイバ３０から出力される。

以上の光スイッチの動作により、光信号の進路の切替えを行うことができる。

本実施の形態１に係る光スイッチでは、溝部１ｃに当該溝部１ｃの幅方向からの力を加えることにより、溝部１ｃの幅の接近・離隔を制御する溝部幅制御部を備えている。この場合、溝部１ｃに加えられる力の発生源は、導波路フィルム１と同一面内に存することも可能となる。

したがって、薄膜フィルム１面の法線方向から力を加えることにより、溝部１ｃの幅の接近・離隔を制御する手段を採用した特許文献１に係る光スイッチ（つまり、導波路フィルム１と異なる面内に力の発生源が存する技術）よりも、本実施の形態１に係る光スイッチの方が、スイッチ全体の薄膜化が可能となる。

例えば、溝部幅制御部として、てこの原理を採用した場合には、図２の例に示すように、光スイッチ全体の厚さは約５ｍｍ程度である（特許文献１に係る光スイッチでは、上述の通り約２０ｍｍ以上）。

また、本実施の形態１に係る光スイッチでは、導波路フィルム１に穿設された穴１ｄにピン対２を挿通した、溝部幅制御部を採用している。当該溝部幅制御部は、導波路フィルム１のほぼ中心を支点とした、てこの原理を応用している。

したがって、ピン対２の磁性コーティング２ａ部分の大きな変位量により、溝部１ｃの小さな幅の近接・離隔を制御することができ、より高精度に、溝部１ｃの幅を変動させることができる。また、てこの原理を応用しているので、磁性コーティング２ａにおける小さな力で、溝部１ｃにおいて、大きな変位力を得ることができる。

さらに、本実施の形態１に係る光スイッチでは、導波路フィルム１において、導波路フィルム１に生じる応力を開放する応力開放穴１ｅが穿設されている。よって、上記構成のように、当該応力開放穴１ｅを穴１ｄの近傍に設けることにより、ピン対２の変位に伴って生じる導波路フィルム１内の応力を開放することができる。

したがって、より小さい力でスイッチング動作を行うことができる。また、導波路フィルム１内に応力を残存することを抑制できるので、導波路フィルム１が有する光信号伝播機能の信頼性を維持することができる。

また、応力開放穴１ｅの第一の部分１ｅαは、溝部１ｃの形成方向と略平行に穿設された線状である。

したがって、応力を開放させるために必要な、導波路フィルム１内の面積を節約することができる。これにより、応力開放穴１ｅを設けたとしても、光スイッチ全体の面積を増大させることを抑制できる。

また、応力開放穴１ｅは、上記構成の第二の部分１ｅβと第三の部分１ｅγとを有している。

したがって、応力開放穴１ｅの端部において集中発生する応力を、第一、二の導波路１ａ，１ｂ方向に逃すことができる。よって、第一、二の導波路１ａ，１ｂに応力がかかることを抑制でき、当該導波路１ａ，１ｂが有する導波路特性に及ぼす影響を、最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態１に係る光スイッチは、先端部に磁性（磁性コーティング２ａ）を有するピン対２を備えている。

したがって、一度当接した両ピンは、外から外力が加わらない限り、離隔することは無い。つまり、簡単な機構により、溝部１ｃの閉状態を維持することができる。また、両ピンの当接後は、フィルムコイル３への電流供給を止めても、当該閉状態は維持されるので、低消費電力化できるという効果も奏する。

また、本実施の形態１に係る光スイッチは、溝部幅制御部として、両ピンの先端部間に配設されたフィルムコイル（電磁コイル）３をさらに備えている。

したがって、当該フィルムコイル３に所定の電流を流すことにより、スイッチ動作の際のピン対２の初期駆動力を一時的に与えることができる。つまり、簡便な電磁力機構により、溝部１ｃの開閉状態の初期駆動力を得ることができる。

また、フィルムコイル３を構成する電磁コイル（メタルコイルパターン）は、ポリイミド等の絶縁フィルムにより挟持されている。

したがって、電磁コイル（メタルコイルパターン）の腐食を防止することができる。また、強度の弱い電磁コイルの強固に保持することができる。さらに、前記腐食防止等の目的のために膜厚の薄い絶縁フィルムを採用しているので、フィルムコイル３の膜厚を±０．５μｍ程度の精度で均一化することができる。これにより、全てのピン対２において、ピンからフィルムコイル３までのギャップ間隔を、±０．５μｍ程度の精度で揃えることができる。よって、全てのピン対２において、スイッチング動作に必要なフィルムコイル３に流す電流の電流値を一定にすることができ、駆動電流値のバラツキを抑えることができる。

また、本実施の形態１に係る光スイッチを構成するピン対２は、ピンの一端同士が接続されており、ピン対２はピンセット状になっている。

したがって、溝部１ｃの幅を変化させるためには、ピン対２の接続されていない側（磁性コーティング２ａ側）のみ駆動させれば良い。よって、フィルムコイル３のような駆動素子は、一個のみを配設すれば足りる。つまり、両ピンの両端部にフィルムコイル３のような駆動素子を設ける必要は無い。これにより、光スイッチ全体の小型化・低コスト化が可能となる。

また、各ピンの一端同士が束縛されていない場合には、閉状態動作の際にピン対２において、ネジレが発生することもある。このようなネジレがピン対２で発生した場合には、閉状態の溝部１ｃにおいて、導波路同士の接続でズレが生じる。導波路同士の接続ズレが生じると、そこで光の損失が発生してしまう。

しかし、上記したように、各ピンは一端同士が束縛されているので、ピン対２の自由度を制限することができる。よって、ピン対２のネジレの発生を防止することができる。したがって、閉状態の溝部１ｃにおいて、導波路同士の接続でズレが生じず、光の損失を防止することができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２に係る光スイッチと実施の形態１に係る光スイッチとは、ピン対２の構成において、相違する。他の構成は、両実施の形態で同じなので、ここでの説明は省略する。図５は、本実施の形態２に係る光スイッチのピン対２付近の構成を示す、拡大断面図である。

本実施の形態２に係る光スイッチでは、ピン対２自体は、磁性材では無く、ガラスファイバ材である。つまり、２本のガラスファイバ材により、ピン対２は構成されている。当該ピン対２は、実施の形態１のように、端部同士が接続されることは無く、各ピンは、導波路フィルム１に穿設された穴１ｄに挿通され、嵌合保持されている。なお、各ピンの径と穴１ｄの径とは、ほぼ同じである。

さらに、図５に示すように、導波路フィルム１と当接する部分（より詳しくは、導波路フィルム１に穿設されている穴１ｄの接する部分）を除いて、各ピンは、磁性材によりコーティングされている（以下、当該コーティングされている部分を磁性コーティング２ａと称する）。

つまり、各ピンは、導波路フィルム１に穿設されている穴１ｄの接する部分は、ガラスファイバであり、導波路フィルム１を境として、２箇所の磁性コーティング２ａを有する。そして、各磁性コーティング２ａは、Ｎ、Ｓ極を有している。

ここで、ピン対２において、相互に対面する部分の磁極は、異なっている。例えば、図５では、導波路フィルム１より上側において、右側のピンの先端はＳ極であるが、対面する左側のピンの先端はＮ極である。

なお、図５に示すように、実施の形態１と同様に、フィルムコイル３は、導波路フィルム１より上側のピン対２先端部間に配設されている。

本実施の形態２に係る光スイッチのスイッチング動作は、実施の形態１と同様である。

つまり、フィルムコイル３に所定のパルス電流を流し、当該フィルムコイル３に、磁場を発生させる。そして、当該発生した磁場の方向に応じて、ピン対２がフィルムコイル３に対して接近または離隔する。

ピン対２の先端部がフィルムコイル３に接近すると、溝部１ｃは閉状態となり、ピン対２がフィルムコイル３から離隔すると、溝部１ｃは開状態となる。

なお、ピン対２の先端部がフィルムコイル３に接近し、導波路フィルム１上方において両ピン同士が一度接続すると、磁性コーティング２ａが形成する磁力により、他に外力が働かない限り、フィルムコイル３に流れる電流を止めても、溝部１ｃの閉状態は維持される。

これに対して、ピン対２の先端部がフィルムコイル３から離隔すると、導波路フィルム１下方側のピン対２の端部同士が、磁性コーティング２ａが形成する磁力により、接続する。そして、一度接続すると、他に外力が働かない限り、フィルムコイル３に流れる電流を止めても、溝部１ｃの開状態は維持される。

本実施の形態２に係る光スイッチは、以上のように構成されているので、実施の形態１に係る光スイッチが有する効果と同一の効果を有する。

さらに、本実施の形態２に係る光スイッチでは、導波路フィルム１に穿設されている穴１ｄと接する部分のピン対２は、表面が滑らかなガラスファイバである。

したがって、光スイッチのスイッチング動作を繰り返し行ったとしても、導波路フィルム１のピン対２と接する部分における磨耗等を、最小限に抑えることができる。

なお、図５に示すように、ピン対２の導波路フィルム１下方の各端部同士は、接続していない（つまり、ピンセット形状では無い）。しかし、実施の形態１で述べたように、ピン対２のネジレの観点から、両ピンの一方端同士を接続する（つまりピンセット形状である）方が望ましい。

この場合、図５において、導波路フィルム１より下方に形成されているピン対２の磁性コーティング２ａは不要であり、端部同士は接続される。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３に係る光スイッチは、実施の形態２に係る光スイッチとほぼ同じであるが、以下の点において相違する。つまり、本実施の形態３に係る光スイッチでは、溝部幅制御部の一部として、電磁コイル（フィルムコイル３）では無くて、圧電素子が配設されている。図６は、本実施の形態３に係る光スイッチのピン対２付近の構成を示す、拡大断面図である。

図６に示すように、圧電素子５０は、両ピンの先端部間に配設されている。ここで、圧電素子５０は、所定の周波数において共振する。また、図６に示すように、圧電素子５０は、導波路フィルム１の上方および下方の両方において、配設されている。他の構成は、両実施の形態で同じなので、ここでの説明は省略する。

次に、本実施の形態３に係る光スイッチのスイッチング動作について説明する。ここで、導波路フィルム１の下方において、両ピンの端部同士が、圧電素子５０を介して、磁力により引き寄せ合っているとする。

当該状態において、導波路フィルム１の下方に配設されている圧電素子５０に、微弱な、所定の周波数の交流電圧を印加して圧電素子５０を振動させる。

当該交流電圧の周波数が、圧電素子５０の振動の振幅を増大させる共振の条件を満たすものであれば、当該圧電素子５０の大きな振幅の振動により、導波路フィルム１の下方の両ピンの接続が解消され、さらに遠ざかる。

そうすると、導波路フィルム１の上方の両ピン同士が、圧電素子５０を介して、磁力により引き寄せ合う。つまり、溝部１ｃの閉状態が達成される。

これに対して、溝部１ｃを開状態にする場合には、上記閉状態において、導波路フィルム１上方に配設されている圧電素子５０に微弱な、所定の周波数の交流電圧を印加して圧電素子５０を振動させる。

当該交流電圧の周波数が、圧電素子５０の振動の振幅を増大させる共振の条件を満たすものであれば、当該圧電素子５０の大きな振幅の振動により、導波路フィルム１の上方の両ピンの接続が解消され、さらに遠ざかる。

そうすると、導波路フィルム１の下方の両ピン同士が、圧電素子５０を介して、磁力により引き寄せ合う。つまり、溝部１ｃの開状態が達成される。

なお、所定の周波数において共振する圧電素子５０として、例えば圧電ブザーを採用することができる。

このように、本実施の形態３に係る光スイッチでは、溝部幅制御部の一部として、電磁コイル（フィルムコイル３）では無くて、圧電素子５０が配設されている。

したがって、圧電素子５０に印加する電力は微小で済むので、微小な電力でスイッチング動作可能な光スイッチを提供することができる。

実施の形態１に係る光スイッチの構成を示す斜視図である。 導波路フィルム１に配設されたピン対２を示す拡大断面図である。 溝部の閉状態を示す拡大断面図である。 溝部の開状態を示す拡大断面図である。 導波路フィルム１に配設されたピン対２付近を示す拡大断面図である。 導波路フィルム１に配設されたピン対２付近を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 導波路フィルム、２ ピン対、３ フィルムコイル、５０ 圧電素子、１ａ 第一の導波路、１ｂ 第二の導波路、１ｃ 溝部、１ｄ 穴、１ｅ 応力開放穴、１ｅα 第一の部分、１ｅβ 第二の部分、１ｅγ 第三の部分、２ａ 磁性コーティング、３ａ 電極。

Claims (10)

1. 第一の導波路と、前記第一の導波路と交差する第二の導波路と、前記第一の導波路および前記第二の導波路と所定の角度を持って、前記第一の導波路と前記第二の導波路との交差部において形成される溝部とを、有する導波路フィルムと、
   前記溝部の幅方向から前記溝部に力を加えることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を制御する、溝部幅制御部とを、備えており、
   前記導波路フィルムには、
   前記溝部を挟んで２つの穴が穿設されており、
   前記溝部幅制御部は、
   ２本のピンを含んで構成されており、各前記ピンは各々前記穴に挿通されており、
   両前記ピン端部同士の距離を変化させることにより、前記溝部の幅の接近および離隔を行い、
   前記溝部の幅の接近により、前記溝部において光信号は反射されず、前記交差部において、異なる導波路間への当該光信号の進路変更は行われず、
   前記溝部の幅の離隔により、前記溝部において光信号は全反射され、前記交差部において、一方の導波路から他方の導波路への当該光信号の進路変更が行われる、
   ことを特徴とする光スイッチ。
2. 前記導波路フィルムには、前記穴の近傍において、前記導波路フィルムに生じる応力を開放する応力開放穴が穿設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 前記応力開放穴は、
   前記溝部の形成方向と略平行に穿設された、線状穴である第一の部分を有している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。
4. 前記応力開放穴は、
   前記第一の部分の一端から延設されており、前記第一の導波路と略平行に穿設された第二の部分と、
   前記第一の部分の他端から延設されており、前記第二の導波路と略平行に穿設された第三の部分とを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
5. 各前記ピンの先端部は、磁性を有しており、
   一方の前記ピンの第一の磁極を有する部分に対面する、他方の前記ピンの部分は、第二の磁極を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
6. 前記溝部幅制御部は、
   両前記ピンの先端部間に配設される電磁コイルを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
7. 前記電磁コイルは、絶縁フィルムにより挟持されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光スイッチ。
8. 前記溝部幅制御部は、
   両前記ピンの先端部間に配設される、所定の周波数において共振する圧電素子を、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ。
9. 前記ピンの一方端同士は、接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
10. 前記穴と接する部分の前記ピンは、ガラスファイバである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。

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