JP5072450B2 - Light switch - Google Patents
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Description
この発明は、例えば光通信システム等に用いられ、光信号経路を切り換えることによって、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートへ導く光スイッチに関するものである。 The present invention relates to an optical switch that is used in an optical communication system, for example, and guides an optical signal from an arbitrary input port to an arbitrary output port by switching an optical signal path.
従来の光スイッチでは、導波路フィルムに、複数の光導波路が設けられており、これらの光導波路は、互いに交差している。この光導波路同士の交差箇所には、一対の溝壁面からなる切換溝が設けられている。また、導波路フィルムの切換溝を挟んで両側には、ピンセット形状のピン対が挿し込まれており、このピン対の先端部(反結合側の端部)は、磁性コーティングされている。そして、このピン対の先端部に磁力が加わることによって、ポリマ導波路フィルムが撓み変形して、溝壁面同士の接離状態が変化し、光の進行方向が切り替わる(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional optical switch, a plurality of optical waveguides are provided on a waveguide film, and these optical waveguides cross each other. A switching groove comprising a pair of groove wall surfaces is provided at the intersection of the optical waveguides. Further, tweezers-shaped pin pairs are inserted on both sides of the switching groove of the waveguide film, and the tip portions (end portions on the anti-coupling side) of the pin pairs are magnetically coated. And by applying a magnetic force to the tip part of this pin pair, the polymer waveguide film is bent and deformed, the contact / separation state between the groove wall surfaces is changed, and the traveling direction of light is switched (for example, see Patent Document 1). .
上記のような従来の光スイッチでは、ピンセット形状のピン対を用いているため、ピン対の先端部同士の磁気吸引力に抗して、先端部同士の開離状態を自己保持するために、ピン対の高さ寸法をある程度大きく設定する必要があり、装置全体のサイズが大型化していた。 In the conventional optical switch as described above, since a pair of tweezers is used, in order to self-hold the open state between the tip portions against the magnetic attractive force between the tip portions of the pin pair, It was necessary to set the height of the pin pair to be large to some extent, and the size of the entire apparatus was increased.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、構造を小型化させることができる光スイッチを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an optical switch capable of reducing the size of the structure.
この発明に係る光スイッチは、光信号経路を形成する第1光導波路と、第1光導波路から分岐され、その分岐箇所から第1光導波路と異なる光信号経路を形成する第2光導波路と、互いに対向し接離可能な第1及び第2溝壁面を有し、分岐箇所に配置され、光信号を反射・透過させることにより光信号経路を切り換える切換溝とが設けられ、撓み変形可能な導波路フィルム、導波路フィルムの切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、切換溝に対する第1溝壁面側での導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び導波路フィルムの切換溝を挟んで非変形保持手段の反対側に設けられ、導波路フィルムの切換溝に対する第2溝壁面側で切換溝へ向けて圧力を加えて導波路フィルムを撓み変形させることにより第1及び第2溝壁面を接合させて切換溝を光信号の透過状態とするとともに、導波路フィルムの切換溝に対する第2溝壁面側で切換溝の反対方向へ向けて圧力を加えて導波路フィルムを透過状態の反対側に撓み変形させることにより第1及び第2溝壁面を開離させて切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構を備え、接離駆動機構は、導波路フィルムを貫通し回動可能な回動ピンと、中空部が設けられ回動ピンに挿入された接続部材と、接続部材を介して回動ピンに接続され回動ピンを回動させるアクチュエータとを有しており、接続部材の内周寸法は、回動ピンの外周寸法よりも大きい寸法であるものである。
An optical switch according to the present invention includes: a first optical waveguide that forms an optical signal path; a second optical waveguide that is branched from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide; There are first and second groove wall surfaces that face each other and can be separated from and separated from each other, provided with a switching groove that is disposed at a branch point and switches an optical signal path by reflecting / transmitting an optical signal, and is capable of bending deformation. waveguide film, provided on the first groove wall surface side with respect to the switching groove waveguide film, sandwiched undeformed holding means for holding the waveguide fill arm of the first groove wall surface side for switching groove, and the switching groove waveguide film The first and second groove wall surfaces are provided on the opposite side of the non-deformable holding means by applying pressure toward the switching groove on the second groove wall surface side with respect to the switching groove of the waveguide film to bend and deform the waveguide film. Join The switching groove is in a state of transmitting an optical signal, and pressure is applied in the direction opposite to the switching groove on the second groove wall surface side with respect to the switching groove of the waveguide film to bend and deform the waveguide film to the opposite side of the transmission state. And a contact / separation drive mechanism for separating the first and second groove wall surfaces to bring the switching groove into a reflection state of the optical signal, and the contact / separation drive mechanism includes a rotation pin that can rotate through the waveguide film. A connecting member that is provided with a hollow portion and inserted into the rotating pin, and an actuator that is connected to the rotating pin via the connecting member and rotates the rotating pin. The dimension is larger than the outer peripheral dimension of the rotation pin .
この発明の光スイッチは、非変形保持手段によって、切換溝に対する第1溝壁面側での導波路フィルムの非変形状態が保持され、切換溝に対して第2溝壁面側に配置された接離駆動機構によって、切換溝の光信号の反射状態と透過状態とが切り換えられるので、従来の光スイッチのようなピンセット形状のピン対が不要となることにより、構造を小型化させることができる。 In the optical switch of the present invention, the non-deformed state of the waveguide film on the first groove wall surface side with respect to the switching groove is maintained by the non-deformation holding means, and the contact / separation disposed on the second groove wall surface side with respect to the switching groove. Since the drive mechanism switches between the reflection state and the transmission state of the optical signal in the switching groove, the tweezer-shaped pin pair as in the conventional optical switch is not necessary, and the structure can be miniaturized.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による光スイッチを示す斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。なお、図1では、N×N光スイッチにおけるスイッチングユニット単体を示す。図において、ポリマ導波路フィルム1は、スピンコートによりフッ素化ポリイミド樹脂がフィルム化されて形成されている。また、ポリマ導波路フィルム1は、撓み変形可能となっている。さらに、ポリマ導波路フィルム1の厚さ寸法は、例えば50μmである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a perspective view showing an optical switch according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 1 shows a single switching unit in an N × N optical switch. In the figure, a polymer waveguide film 1 is formed by film formation of a fluorinated polyimide resin by spin coating. Further, the polymer waveguide film 1 can be bent and deformed. Furthermore, the thickness dimension of the polymer waveguide film 1 is, for example, 50 μm.
さらに、ポリマ導波路フィルム1の内部には、フッ素化ポリイミド樹脂よりも屈折率がやや高いコア材が埋め込まれている。このコア材は、第1及び第2光導波路1a,1bを構成している。第1光導波路1a及び第2光導波路1bは、互いに異なる光信号経路を形成している。また、第1光導波路1a及び第2光導波路1bの中間部同士は、互いに直交して接続されている。即ち、第2光導波路1bは、第1光導波路1aから分岐している。ポリマ導波路フィルム1における第1光導波路1aと第2光導波路1bとの交差箇所(接続箇所)には、切換溝(切り込み溝)1cがクリーブによって設けられている。 Further, a core material having a slightly higher refractive index than that of the fluorinated polyimide resin is embedded in the polymer waveguide film 1. This core material constitutes the first and second optical waveguides 1a and 1b. The first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b form different optical signal paths. Further, the intermediate portions of the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b are connected orthogonally to each other. That is, the second optical waveguide 1b is branched from the first optical waveguide 1a. In the polymer waveguide film 1, a switching groove (cut groove) 1c is provided by cleaving at the intersection (connection location) between the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b.
切換溝1cは、互いに対向する第1及び第2溝壁面1d,1eを有している。第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとは、ポリマ導波路フィルム1が撓み変形することによって、互いに接離(開閉)可能となっている。ここで、切換溝1cは、第1光導波路1aを通る光信号を全反射させて、第2光導波路1bへ導くように配置されており、第1及び第2溝壁面1d,1eの第1及び第2光導波路1a,1bに対する角度は、空気層との間での全反射条件を満たす角度となっている。 The switching groove 1c has first and second groove wall surfaces 1d and 1e facing each other. The first groove wall surface 1d and the second groove wall surface 1e can be contacted / separated (opened / closed) when the polymer waveguide film 1 is bent and deformed. Here, the switching groove 1c is disposed so as to totally reflect the optical signal passing through the first optical waveguide 1a and to guide it to the second optical waveguide 1b, and the first and second groove wall surfaces 1d and 1e are provided with the first groove. And the angle with respect to 2nd optical waveguide 1a, 1b is an angle which satisfy | fills the total reflection conditions between air layers.
また、切換溝1cは、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとの接合状態のときに、第1光導波路1aを通る光信号を透過させて、そのまま直進させる(図中の点A→点B→点C)。さらに、切換溝1cは、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとの開離状態のときに、第1光導波路1aを通る光信号を全反射させて、第2光導波路1bへ導く(図中の点A→点B→点D)。 Further, when the first groove wall surface 1d and the second groove wall surface 1e are joined, the switching groove 1c transmits an optical signal passing through the first optical waveguide 1a and advances straight (as shown in FIG. Point B → Point C). Further, the switching groove 1c totally reflects the optical signal passing through the first optical waveguide 1a and guides it to the second optical waveguide 1b when the first groove wall surface 1d and the second groove wall surface 1e are separated from each other ( Point A → Point B → Point D in the figure).
ポリマ導波路フィルム1には、第1光導波路1aと第2光導波路1bとの交差箇所から、第2溝壁面1e側に例えば150μm程度間隔をおいて、丸孔1fが設けられている。また、ポリマ導波路フィルム1における丸孔1fの反切換溝1c側(図中左側)には、撓み変形時のポリマ導波路フィルム1内部の応力を緩和するための応力解放孔1gが設けられている。 The polymer waveguide film 1 is provided with round holes 1f at an interval of, for example, about 150 μm from the intersection of the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b to the second groove wall surface 1e side. Further, on the side opposite to the switching groove 1c (left side in the figure) of the round hole 1f in the polymer waveguide film 1, there is provided a stress release hole 1g for relaxing the stress inside the polymer waveguide film 1 at the time of bending deformation. Yes.
丸孔1fには、回動ピン2が、内壁に密着するように挿通されている。即ち、回動ピン2は、ポリマ導波路フィルム1を貫通している。回動ピン2及び丸孔1fの直径寸法は、例えば125μmとなっている。また、回動ピン2は、例えばガラスファイバにより形成されている。さらに、回動ピン2は、ポリマ導波路フィルム1の被貫通箇所を中心に回動可能である。さらにまた、回動ピン2は、切換溝1cの開口側へ向けて傾くように回動することによって、導波路フィルム1の切換溝1cに対する第2溝壁面1e側で、切換溝1cへ向けて圧力が加わる。
The
ポリマ導波路フィルム1の切換溝1cに対する第1溝壁面1d側(切換溝1cを挟んで丸孔1fの反対側)には、非変形保持手段としての硬質部材3が設けられている。硬質部材3は、ポリマ導波路フィルム1の両面(上面及び下面)に取り付けられている。また、硬質部材3は、切換溝1cに対する第1溝壁面1d側でのポリマ導波路フィルム1の非変形状態を保持する。硬質部材3には、ポリマ導波路フィルム1よりも硬質な材料が用いられ、例えば金属板及びガラス板等が用いられる。
On the side of the first groove wall surface 1d with respect to the switching groove 1c of the polymer waveguide film 1 (on the opposite side of the round hole 1f across the switching groove 1c), a
ここで、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが開離状態のときに、切換溝1cの開口側へ向けて傾くように、回動ピン2が回動することによって(図中矢示E)、導波路フィルム1の切換溝1cに対する第2溝壁面1e側で、切換溝1cへ向けて圧力が加わる。そして、回動ピン2の回動による圧力によって、ポリマ導波路フィルム1が撓み変形する。この状態において、硬質部材3により、ポリマ導波路フィルム1が非変形状態に保持されていることにより、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが互いに接合され、切換溝1cが光信号の透過状態となる。
Here, when the first groove wall surface 1d and the second groove wall surface 1e are in the separated state, the
一方、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが接合状態のときに、切換溝1cの反対側へ向けて回動ピン2が傾くように、回動することによって(図中矢示F)、導波路フィルム1の切換溝1cに対する第2溝壁面1e側で、切換溝1cの反対側へ向けて圧力が加わる。そして、回動ピン2の回動による圧力によって、ポリマ導波路フィルム1が撓み変形する。この状態において、硬質部材3により、ポリマ導波路フィルム1が非変形状態に保持されていることにより、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが互いに開離され、切換溝1cが光信号の反射状態となる。
On the other hand, when the first groove wall surface 1d and the second groove wall surface 1e are joined, by rotating so that the
回動ピン2の上端部には、接続部材4が取り付けられている。接続部材4には、駆動力を発生する電磁アクチュエータ6が棒状の連結部材5を介して連結されている。回動ピン2は、電磁アクチュエータ6の駆動力によって回動される。電磁アクチュエータ6は、リレーの接点駆動機構と同等のものであり、連結部材5に結合され連結部材5と一体に動作するプランジャと、そのプランジャを切換溝1cの幅方向の一方へ付勢するばねと、ばねのばね力に抗して切換溝1cの幅方向の他方へプランジャを変位させるコイルとを有している(いずれも図示せず)。ここで、回動ピン2、接続部材4、連結部材5及び電磁アクチュエータ6によって、接離駆動機構が構成されている。
A connecting
次に、動作について説明する。まず、初期状態として、回動ピン2は、矢示Eのように、切換溝1cの開口側へ向けて傾くように配置されている。この状態のときに、ポリマ導波路フィルム1が第2溝壁面1e側から第1溝壁面1d側へ撓み変形しており、また、硬質部材3によって、切換溝1cに対する第1溝壁面1d側でのポリマ導波路フィルム1の非変形状態が保持されていることにより、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが互いに接合されている。これにより、矢示aからの光信号は、切換溝1cを透過してそのまま直進し、矢示bの方向へ向かう。
Next, the operation will be described. First, as an initial state, the
また、この状態から、電磁アクチュエータ6が駆動し、矢示Fのように、回動ピン2が切換溝1cの反対側へ傾くように回動されると、ポリマ導波路フィルム1が第2溝壁面1e側から第1溝壁面1dの反対側へ撓み変形し、また、硬質部材3によって、切換溝1cに対する第1溝壁面1d側でのポリマ導波路フィルム1の非変形状態が保持されていることにより、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとが互いに開離される。このときに、矢示aからの光信号は、切換溝1cと空気層との間で全反射されて、矢示cの方向へ向かう。つまり、第1溝壁面1dと第2溝壁面1eとの接離状態により、切換溝1cからの光信号経路が第1光導波路1aと第2光導波路1bとで切り替わる。
Further, from this state, when the
上記のような光スイッチでは、硬質部材3によって、切換溝1cに対する第1溝壁面1b側での導波路フィルム1の非変形状態が保持され、切換溝1cに対して第2溝壁面1e側に配置された回動ピン2によって、切換溝1cの光信号の反射状態と透過状態とが切り換えられるので、従来の光スイッチのようなピンセット形状のピン対が不要となることにより、装置全体のサイズを小型化させることができる。
In the optical switch as described above, the non-deformed state of the waveguide film 1 on the first groove wall surface 1b side with respect to the switching groove 1c is maintained by the
また、従来の光スイッチのようなフィルムコイルや磁性コーティング等の磁気駆動機構も不要となり、構造を簡素化できるとともに、製造コストを低減させることができる。 In addition, a magnetic drive mechanism such as a film coil or magnetic coating as in the conventional optical switch is not required, so that the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
さらに、電磁アクチュエータ6が電磁アクチュエータによって構成されているので、構造をより安価にすることができるとともに、動作の信頼性を向上させることができる。
Furthermore, since the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について説明する。図3は、実施の形態2による光スイッチの一部を拡大して示す平面図である。実施の形態2では、接続部材4が円形状の中空部を有しており、接続部材4が回動ピン2に挿入されている。ここで、接続部材4の内径寸法は、回動ピン2の外形寸法よりも例えば10μm以上大きくなっている。他の構成は、実施の形態1と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is an enlarged plan view showing a part of the optical switch according to the second embodiment. In the second embodiment, the
次に、動作について説明する。回動ピン2の上端部が切換溝1cの開口側へ傾いている状態(図中実線の状態)のときに、矢示Gのように、電磁アクチュエータ6により接続部材4が切換溝1cから開離する方向側へ変位されると、その接続部材4の変位に伴って、矢示Hのように、切換溝1cの開口の反対方向へ向けて傾くように回動ピン2が回動される。このときに、回動ピン2の外周と接続部材4の内周との接触箇所が、接続部材4の内周における180°反対側に変化し(図中一点鎖線の状態)、第1及び第2溝壁面1d,1eが互いに開離される。
Next, the operation will be described. When the upper end portion of the
上記のような光スイッチでは、接続部材4の中空部が円形状であり、接続部材4の内径寸法が回動ピン2の外形寸法よりも大きいので、回動ピン2と電磁アクチュエータ6との接続に高精度な位置合わせが不要となり、組立時の作業効率を向上させることができ、製造コストを低減させることができる。
In the optical switch as described above, the hollow portion of the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3について説明する。図4は、実施の形態3による光スイッチを示す平面図である。なお、図4では、N×N光スイッチにおけるスイッチングユニット単体を示す。実施の形態3では、第1光導波路1aと第2光導波路1bとが互いに鋭角・鈍角をなすように交差して接続されている。また、実施の形態3では、ポリマ導波路フィルム1における第1光導波路1aと第2光導波路1bとの交差箇所の鋭角側一方に、第3光導波路(バイパス光導波路)1hが設けられている。第3光導波路1hは、第1光導波路1aと第2光導波路1bとの間で、光信号経路を形成する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a plan view showing an optical switch according to the third embodiment. FIG. 4 shows a single switching unit in the N × N optical switch. In the third embodiment, the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b are connected so as to intersect each other so as to form an acute angle and an obtuse angle. In the third embodiment, the third optical waveguide (bypass optical waveguide) 1h is provided on one of the acute angle sides of the intersection of the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b in the polymer waveguide film 1. . The third optical waveguide 1h forms an optical signal path between the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b.
さらに、実施の形態3では、ポリマ導波路フィルム1における第3光導波路1hの近傍には、第1光導波路1aと第2光導波路1bとの交差箇所の反対側に間隔をおいて、実施の形態1,2と同等の硬質部材3が設けられている。硬質部材3は、第3光導波路1hの長さ方向に沿って配置されている。また、硬質部材3は、ポリマ導波路フィルム1の両面に取り付けられている。
Furthermore, in the third embodiment, in the vicinity of the third optical waveguide 1h in the polymer waveguide film 1, an interval is provided on the opposite side of the intersection of the first optical waveguide 1a and the second optical waveguide 1b. A
第1光導波路1aと第3光導波路1hとの接続箇所(第3光導波路1hの一端部)には、第1切換溝1iが設けられている。第2光導波路1bと第3光導波路1hとの接続箇所(第3光導波路1hの他端部)には、第2切換溝1jが設けられている。第1及び第2切換溝1i,1jは、ポリマ導波路フィルム1の同一の面にクリーブにより形成されている。また、第1切換溝1iと第2切換溝1jとの間には、例えば850μm程度の間隔が空けられている。さらに、第1及び第2切換溝1i,1jは、実施の形態1,2における切換溝1cと同様に、第1及び第2溝壁面を有している。第1切換溝1iの第1溝壁面は、硬質部材3側に配置されており、第1切換溝1iの第2溝壁面は、反硬質部材3側に配置されている。第2切換溝1jの第1溝壁面は、硬質部材3側に配置されており、第2切換溝1jの第2溝壁面は、反硬質部材3側に配置されている。
A first switching groove 1i is provided at a connection portion (one end portion of the third optical waveguide 1h) between the first optical waveguide 1a and the third optical waveguide 1h. A second switching groove 1j is provided at a connection point between the second optical waveguide 1b and the third optical waveguide 1h (the other end of the third optical waveguide 1h). The first and second switching grooves 1 i and 1 j are formed on the same surface of the polymer waveguide film 1 by cleaving. Further, an interval of, for example, about 850 μm is provided between the first switching groove 1i and the second switching groove 1j. Further, the first and second switching grooves 1i and 1j have first and second groove wall surfaces, similarly to the switching groove 1c in the first and second embodiments. The first groove wall surface of the first switching groove 1i is disposed on the
第1切換溝1iは、溝壁面同士の接合状態のときに、矢示aの方向へ向けて第1光導波路1aを通る光信号をそのまま透過させて、その光信号を矢示bの方向へ導く。また、第1切換溝1iは、溝壁面同士の開離状態のときに、矢示aの方向へ向けて第1光導波路1aを通る光信号を全反射させて、その光信号を第3光導波路1hへ導く。第2切換溝1jは、溝壁面同士の開離状態のときに、第2光導波路1b側へ向けて第3光導波路1hを通る光信号を全反射させて、その光信号を第2光導波路1bの矢示cの方向へ導く。 The first switching groove 1i transmits an optical signal passing through the first optical waveguide 1a as it is in the direction of the arrow a when the groove wall surfaces are joined to each other, and the optical signal is transmitted in the direction of the arrow b. Lead. The first switching groove 1i totally reflects the optical signal passing through the first optical waveguide 1a in the direction of arrow a when the groove wall surfaces are separated from each other, and the optical signal is transmitted to the third light guide. Guide to the waveguide 1h. The second switching groove 1j totally reflects an optical signal passing through the third optical waveguide 1h toward the second optical waveguide 1b when the groove wall surfaces are separated from each other, and transmits the optical signal to the second optical waveguide. It leads to the direction of arrow c of 1b.
ポリマ導波路フィルム1における第1切換溝1iの第2溝壁面側、及びポリマ導波路フィルム1における第2切換溝1jの第2溝壁面側(第2切換溝1jの法線方向の一方)には、それぞれ丸孔(図示せず)が設けられている。これらの丸孔には、それぞれ回動ピン2が挿入されている。丸孔及び回動ピン2の直径寸法は、例えば125μmである。各回動ピン2には、長孔形状(楕円形状)の中空部を有する接続部材7が挿入されている。接続部材7の長軸は、各光導波路1a,1bの延在方向に沿って配置されている。接続部材7の中空部の短軸寸法は、例えば160μmであり、接続部材7の中空部の長軸寸法は、例えば380μmである。
On the second groove wall surface side of the first switching groove 1i in the polymer waveguide film 1 and on the second groove wall surface side of the second switching groove 1j in the polymer waveguide film 1 (one in the normal direction of the second switching groove 1j). Each is provided with a round hole (not shown). The rotation pins 2 are inserted into these round holes, respectively. The diameter of the round hole and the
各接続部材7には、連結部材5を介して、1つの電磁アクチュエータ6が連結されている。接続部材7は、電磁アクチュエータ6の駆動によって、各切換溝1i,1jの幅方向(矢示I・J方向)に沿って変位される。即ち、2つの回動ピン2は、1つの電磁アクチュエータ6によって、同期して駆動される。ポリマ導波路フィルム1における各回動ピン2の近傍には、実施の形態1,2と同様に、それぞれ応力解放孔1gが設けられている。
One
ここで、電磁アクチュエータ6の駆動による接続部材7の変位量は、例えば300μmであり、接続部材7が変位することによって、回動ピン2の上端部が接続部材7の内周に沿って摺動し、回動ピン2の上端部が例えば160μm変位され、回動ピン2全体が各切換溝1i,1jの幅方向へ回動される。つまり、中空部が長孔形状であることにより、接続部材7の変位方向が各切換溝1i,1jの幅方向と異なる方向であるにもかかわらず、各回動ピン2の回動方向が各切換溝1i,1jの幅方向となる。
Here, the displacement amount of the
次に、動作について説明する。図5は、図4の回動ピン2による光信号経路の切換動作を説明するための説明図である。なお、図5では、応力解放孔1g、連結部材5、電磁アクチュエータ6及び硬質部材3を省略して示す。まず、初期状態として、回動ピン2は、それぞれ第3光導波路1hと第1光導波路1aとの接続箇所、及び第3光導波路1hと第2光導波路1bとの接続箇所とに向けて上端部が傾くように配置されている(図中実線の状態)。この状態のときに、ポリマ導波路フィルム1が各切換溝1i,1jの第2溝壁面側から第1溝壁面側へ撓み変形しており、また、硬質部材3によって、各切換溝1i,1jに対する第1溝壁面側でのポリマ導波路フィルム1の非変形状態が保持されていることにより、各切換溝1i,1jの第1溝壁面と第2溝壁面とが互いに接合されている。そして、第1切換溝1iの第1溝壁面と第2溝壁面とが互いに接合されていることにより、矢示aの方向へ向かう光信号は、第1切換溝1iを透過してそのまま直進し、矢示bの方向へ導かれる。
Next, the operation will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the switching operation of the optical signal path by the
また、この状態から、電磁アクチュエータ6が駆動し、矢示Iのように、各接続部材7が変位されると、回動ピン2の上端部が接続部材7の内周に沿って摺動して、矢示J,Kのように、各回動ピン2が回動され、各切換溝1i,1jの第1溝壁面と第2溝壁面とが互いに開離される(図中一点鎖線の状態)。この状態のときに、矢示aの方向へ向かう光信号は、第1切換溝1iと空気層との間で全反射されて、第3光導波路1hへ導かれる。第3光導波路1hを通る光信号は、第2切換溝1jと空気層との間で全反射されて、矢示cの方向へ導かれる。
Also, from this state, when the
上記のような光スイッチでは、1つの電磁アクチュエータ6の駆動のみで、2つの切換溝1i,1jの溝壁面同士が接離されるので、2つの切換溝1i,1jにより光信号経路を切り換える場合であっても、構造を小型化させることができる。
In the optical switch as described above, since the groove wall surfaces of the two switching grooves 1i and 1j are brought into contact with and separated from each other only by driving one
また、長孔形状の中空部を有する接続部材7を用いて回動ピン2を回動させるので、回動ピン2が各切換溝1i,1jの幅方向のみに回動されることにより、2つの切換溝1i,1jの溝壁面同士の接離切換を効率良く行うことができる。
Moreover, since the
なお、実施の形態3で用いた各部材の寸法や変位量は、あくまで一例であり、これらの数値に限るものではない。特に、回動ピン2の上端部の変位量を160μmとしたが、この数値は、ポリマ導波路フィルム1から接続部材7までの高さ寸法に応じて変動する。
In addition, the dimension and displacement amount of each member used in
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4について説明する。図6は、実施の形態4による光スイッチを示す平面図である。図7は、図6の回動ピン組8を拡大して示す正面図である。実施の形態3では、2本の回動ピン2を用いたが、実施の形態4では、2つのピン部8aと結合部8bとを有する回動ピン組8を用いる。結合部8bには、接続部材4が取り付けられている。回動ピン組8には、接続部材4及び連結部材5を介して、電磁アクチュエータ6が連結されている。電磁アクチュエータ6の駆動力によって、結合部8bが矢示I・H方向に変位されて、各ピン部8aが回動される。そして、各ピン部8aが回動されることによって、各切換溝1i,1jの溝壁面同士が接離される。他の構成及び動作は、実施の形態3と同様である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view showing an optical switch according to the fourth embodiment. FIG. 7 is an enlarged front view showing the rotating pin set 8 of FIG. In the third embodiment, the two
上記のような光スイッチでは、回動ピン組8が回動することによって、2つの切換溝1i,1jの溝壁面同士が接離されるので、実施の形態3のものよりも部材点数が削減されることにより、製造コストを低減させることができるとともに、組立時の作業効率を向上させることができる。 In the optical switch as described above, the groove wall surfaces of the two switching grooves 1i and 1j are brought into contact with and separated from each other by the rotation of the rotation pin set 8, so that the number of members is reduced as compared with that of the third embodiment. As a result, the manufacturing cost can be reduced and the working efficiency during assembly can be improved.
なお、実施の形態1〜3では、回動ピン2の上端部が各切換溝1c,1i,1jの開口の反対側へ傾くように回動されることによって各切換溝1c,1i,1jが光信号の反射状態となっており、また、実施の形態4では、回動ピン組8の一対のピン部8aが切換溝1i,1jの開口の反対側へ傾くように回動されることによって各切換溝1i,1jが光信号の反射状態となっていたが、これらの例に限るものではなく、回動ピン又は回動ピン部をポリマ導波路に対して直立するように回動させて導波路フィルムの撓み変形を解除することによって、切換溝が光信号の反射状態となってもよい。この場合、導波路フィルムの材質や切換溝の溝壁面の角度等を調整することによって実現可能となる。
In the first to third embodiments, each switching groove 1c, 1i, 1j is turned by rotating the upper end portion of the
1 ポリマ導波路フィルム、1a 第1光導波路、1b 第2光導波路、1c 切換溝、1d 第1溝壁面、1e 第2溝壁面、1h 第3光導波路、1i 第1切換溝、1j 第2切換溝、2 回動ピン、3 固定部材(非変形保持手段)、4,7 接続部材、6 電磁アクチュエータ、8 回動ピン組、8a ピン部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymer waveguide film, 1a 1st optical waveguide, 1b 2nd optical waveguide, 1c switching groove, 1d 1st groove wall surface, 1e 2nd groove wall surface, 1h 3rd optical waveguide, 1i 1st switching groove, 1j 2nd switching Groove, 2 rotating pin, 3 fixing member (non-deformation holding means), 4, 7 connecting member, 6 electromagnetic actuator, 8 rotating pin set, 8a pin portion.
Claims (8)
上記導波路フィルムの上記切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側に設けられ、上記導波路フィルムの上記切換溝に対する第2溝壁面側で上記切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの上記切換溝に対する第2溝壁面側で上記切換溝の反対方向へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを上記透過状態の反対側に撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムを貫通し回動可能な回動ピンと、中空部が設けられ上記回動ピンに挿入された接続部材と、上記接続部材を介して上記回動ピンに接続され上記回動ピンを回動させるアクチュエータとを有しており、
上記接続部材の内周寸法は、上記回動ピンの外周寸法よりも大きい寸法である
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path and a second optical waveguide that is branched from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide can be opposed to and separated from each other. A waveguide film which has first and second groove wall surfaces and is provided with a switching groove which is disposed at the branch point and switches an optical signal path by reflecting / transmitting an optical signal,
Provided on the first groove wall surface side with respect to the switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding the waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the switching groove, and the switching of the waveguide film The waveguide film is provided on the opposite side of the non-deformable holding means across the groove, and the waveguide film is bent and deformed by applying pressure toward the switching groove on the second groove wall surface side of the waveguide film with respect to the switching groove. The first and second groove wall surfaces are joined to make the switching groove in a state of transmitting an optical signal, and on the second groove wall surface side of the waveguide film with respect to the switching groove, the direction is opposite to the switching groove. A contact / separation drive mechanism for applying pressure to bend and deform the waveguide film to the opposite side of the transmission state to open the first and second groove wall surfaces to make the switching groove in a reflection state of an optical signal. For example,
The contact / separation drive mechanism includes a rotation pin that can be rotated through the waveguide film, a connection member provided with a hollow portion and inserted into the rotation pin, and the rotation pin via the connection member. An actuator that is connected and pivots the pivot pin;
The optical switch according to claim 1, wherein an inner peripheral dimension of the connecting member is larger than an outer peripheral dimension of the rotating pin .
上記導波路フィルムの上記切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側に設けられ、上記導波路フィルムの上記切換溝に対する第2溝壁面側で上記切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの撓み変形を解除することにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムを貫通し回動可能な回動ピンと、中空部が設けられ上記回動ピンに挿入された接続部材と、上記接続部材を介して上記回動ピンに接続され上記回動ピンを回動させるアクチュエータとを有しており、
上記接続部材の内周寸法は、上記回動ピンの外周寸法よりも大きい寸法である
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path and a second optical waveguide that is branched from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide can be opposed to and separated from each other. A waveguide film which has first and second groove wall surfaces and is provided with a switching groove which is disposed at the branch point and switches an optical signal path by reflecting / transmitting an optical signal,
Provided on the first groove wall surface side with respect to the switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding the waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the switching groove, and the switching of the waveguide film The waveguide film is provided on the opposite side of the non-deformable holding means across the groove, and the waveguide film is bent and deformed by applying pressure toward the switching groove on the second groove wall surface side of the waveguide film with respect to the switching groove. The first and second groove wall surfaces are joined by bringing the switching groove into an optical signal transmission state and releasing the flexural deformation of the waveguide film to separate the first and second groove wall surfaces. And a contact / separation drive mechanism for bringing the switching groove into a reflection state of the optical signal ,
The contact / separation drive mechanism includes a rotation pin that can be rotated through the waveguide film, a connection member provided with a hollow portion and inserted into the rotation pin, and the rotation pin via the connection member. An actuator that is connected and pivots the pivot pin;
The optical switch according to claim 1, wherein an inner peripheral dimension of the connecting member is larger than an outer peripheral dimension of the rotating pin .
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記各切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記各切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝の反対方向へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを上記透過状態の反対側に撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムの上記各切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側にそれぞれ配置され、上記導波路フィルムを貫通し、回動可能な断面円状の一対の回動ピンと、長孔形状の中空部が設けられ上記各回動ピンに挿入された接続部材と、上記接続部材を介して上記各回動ピンに接続され上記回動ピンを回動させるアクチュエータとを有している
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path, a second optical waveguide that branches off from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide, and one end of the first optical waveguide. A third optical waveguide connected to the waveguide and having the other end connected to the second optical waveguide to form an optical signal path between the first optical waveguide and the second optical waveguide; the third optical waveguide; Two first and second groove wall surfaces that are disposed at the connection point between the two optical waveguides and at the connection point between the third optical waveguide and the first optical waveguide, and that are opposed to and separated from each other. A waveguide film provided with a plurality of switching grooves for switching an optical signal path by reflection and transmission, and capable of bending deformation,
Provided on the first groove side wall surface for each switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding said waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the respective switching groove and the waveguide film By applying pressure toward each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove to bend and deform the waveguide film, the first and second groove wall surfaces are joined to light each switching groove. A signal transmission state is applied, and pressure is applied in the opposite direction of each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove of the waveguide film to bring the waveguide film to the opposite side of the transmission state. A contact / separation drive mechanism that causes the first and second groove wall surfaces to be separated by bending and making the switching groove a reflection state of an optical signal ;
The contact / separation driving mechanism is disposed on the opposite side of the non-deformable holding means with the switching grooves of the waveguide film interposed therebetween, and penetrates the waveguide film, and is a pair of rotatable circular cross sections. A rotation pin, a connecting member provided with a long hole-shaped hollow portion and inserted into each rotation pin; and an actuator connected to each rotation pin via the connection member and rotating the rotation pin. an optical switch, characterized by that.
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記各切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記各切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの撓み変形を解除することにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記各切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムの上記各切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側にそれぞれ配置され、上記導波路フィルムを貫通し、回動可能な断面円状の一対の回動ピンと、長孔形状の中空部が設けられ上記各回動ピンに挿入された接続部材と、上記接続部材を介して上記各回動ピンに接続され上記回動ピンを回動させるアクチュエータとを有している
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path, a second optical waveguide that branches off from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide, and one end of the first optical waveguide. A third optical waveguide connected to the waveguide and having the other end connected to the second optical waveguide to form an optical signal path between the first optical waveguide and the second optical waveguide; the third optical waveguide; Two first and second groove wall surfaces that are disposed at the connection point between the two optical waveguides and at the connection point between the third optical waveguide and the first optical waveguide, and that are opposed to and separated from each other. A waveguide film provided with a plurality of switching grooves for switching an optical signal path by reflection and transmission, and capable of bending deformation,
Provided on the first groove side wall surface for each switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding said waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the respective switching groove and the waveguide film By applying pressure toward each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove to bend and deform the waveguide film, the first and second groove wall surfaces are joined to light each switching groove. A contact / separation drive mechanism for making the signal transmission state and opening the first and second groove wall surfaces by releasing the bending deformation of the waveguide film so that each switching groove is in a light signal reflection state. Prepared ,
The contact / separation driving mechanism is disposed on the opposite side of the non-deformable holding means with the switching grooves of the waveguide film interposed therebetween, and penetrates the waveguide film, and is a pair of rotatable circular cross sections. A rotation pin, a connecting member provided with a long hole-shaped hollow portion and inserted into each rotation pin; and an actuator connected to each rotation pin via the connection member and rotating the rotation pin. an optical switch, characterized by that.
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記各切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記各切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝の反対方向へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを上記透過状態の反対側に撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムの上記各切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側にそれぞれ配置され、上記導波路フィルムを貫通し、回動可能な一対の回動ピン部が一体に形成された回動ピン組と、上記回動ピン組に接続され上記回動ピン組を回動させるアクチュエータとを有している
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path, a second optical waveguide that branches off from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide, and one end of the first optical waveguide. A third optical waveguide connected to the waveguide and having the other end connected to the second optical waveguide to form an optical signal path between the first optical waveguide and the second optical waveguide; the third optical waveguide; Two first and second groove wall surfaces that are disposed at the connection point between the two optical waveguides and at the connection point between the third optical waveguide and the first optical waveguide, and that are opposed to and separated from each other. A waveguide film provided with a plurality of switching grooves for switching an optical signal path by reflection and transmission, and capable of bending deformation,
Provided on the first groove side wall surface for each switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding said waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the respective switching groove and the waveguide film By applying pressure toward each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove to bend and deform the waveguide film, the first and second groove wall surfaces are joined to light each switching groove. A signal transmission state is applied, and pressure is applied in the opposite direction of each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove of the waveguide film to bring the waveguide film to the opposite side of the transmission state. A contact / separation drive mechanism that causes the first and second groove wall surfaces to be separated by bending and making the switching groove a reflection state of an optical signal ;
The contact / separation drive mechanism is disposed on the opposite side of the non-deformable holding means with the switching grooves of the waveguide film interposed therebetween, and passes through the waveguide film so as to be rotatable. An optical switch comprising: a rotating pin set integrally formed with an actuator that is connected to the rotating pin set and rotates the rotating pin set .
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第1溝壁面側に設けられ、上記各切換溝に対する第1溝壁面側での上記導波路フィルムを保持する非変形保持手段、及び
上記導波路フィルムの上記各切換溝に対する第2溝壁面側で上記各切換溝へ向けて圧力を加えて上記導波路フィルムを撓み変形させることにより上記第1及び第2溝壁面を接合させて上記各切換溝を光信号の透過状態とするとともに、上記導波路フィルムの撓み変形を解除することにより上記第1及び第2溝壁面を開離させて上記各切換溝を光信号の反射状態とする接離駆動機構
を備え、
上記接離駆動機構は、上記導波路フィルムの上記各切換溝を挟んで上記非変形保持手段の反対側にそれぞれ配置され、上記導波路フィルムを貫通し、回動可能な一対の回動ピン部が一体に形成された回動ピン組と、上記回動ピン組に接続され上記回動ピン組を回動させるアクチュエータとを有している
ことを特徴とする光スイッチ。 A first optical waveguide that forms an optical signal path, a second optical waveguide that branches off from the first optical waveguide and that forms an optical signal path different from the first optical waveguide, and one end of the first optical waveguide. A third optical waveguide connected to the waveguide and having the other end connected to the second optical waveguide to form an optical signal path between the first optical waveguide and the second optical waveguide; the third optical waveguide; Two first and second groove wall surfaces that are disposed at the connection point between the two optical waveguides and at the connection point between the third optical waveguide and the first optical waveguide, and that are opposed to and separated from each other. A waveguide film provided with a plurality of switching grooves for switching an optical signal path by reflection and transmission, and capable of bending deformation,
Provided on the first groove side wall surface for each switching groove of said waveguide film, non-deformable holding means for holding said waveguide fill arm of the first groove wall surface side with respect to the respective switching groove and the waveguide film By applying pressure toward each switching groove on the second groove wall surface side with respect to each switching groove to bend and deform the waveguide film, the first and second groove wall surfaces are joined to light each switching groove. A contact / separation drive mechanism for making the signal transmission state and opening the first and second groove wall surfaces by releasing the bending deformation of the waveguide film so that each switching groove is in a light signal reflection state. Prepared ,
The contact / separation drive mechanism is disposed on the opposite side of the non-deformable holding means with the switching grooves of the waveguide film interposed therebetween, and passes through the waveguide film so as to be rotatable. An optical switch comprising: a rotating pin set integrally formed with an actuator that is connected to the rotating pin set and rotates the rotating pin set .
上記硬質部材は、上記導波路フィルムの両面に取り付けられていることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の光スイッチ。 The non-deformation holding means is a hard member harder than the waveguide film,
The optical switch according to any one of claims 1 to 7 , wherein the hard member is attached to both surfaces of the waveguide film.
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