JPH0351811A - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

〔従来の技術〕

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

〔発明が解決しようとする課題〕

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

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

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

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

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成すべく、固定側スイッチ素子に
固着した光ファイバアレイの端面と、移動側スイッチ素
子に固着した光ファイバアレイの端面とを同一光軸上に
対面させて光結合させる定常位置と、当該定常位置から
移動側スイッチ素子を固定側スイッチ素子に対し光ファ
イバの並び方向に移動させて光路を切替える切替位置と
に切替自在に構成した光スイッチにおいて、固定側スイ
ッチ素子に固定された位置決めピンと、移動側スイッチ
素子に設けた当該位置決めピンに定常位置で係合する第
１位置決め溝及び切替位置で係合する第２位置決め溝と
、両位置決め溝に位置決めピンを相対的に付勢する付勢
手段とを備えたことを特徴とする。

この場合、前記付勢手段を、前記両スイッチ素子の少な
くともいずれか一方に取付けることが好ましい。

また、横断面方向において、前記位置決めピンに対し前
記位置決め溝を、付勢力の分力方向となる２点で当接す
る形状に形成することが好ましい。

〔作用〕

移動側スイッチ素子に、位置決めピンに対し定常位置で
係合する第１位置決め溝と、切替位置で係合する第２位
置決め溝とを形成することにより、定常位置と切替位置
とで、位置決めピンを必ず第１位置決め溝又は第２位置
決め溝に係合させることができ、位置決めピンがいずれ
か一方の位置決め溝以外の位置に止まることがない。ま
た、各位置決め溝に位置決めピン側を相対的に付勢する
付勢手段を設けることにより、移動方向と直交する方向
の付勢力で位置決めすることができ、この位置決めを移
動方向の力を考慮することなく付勢手段のみで行うこと
ができる。

また、付勢手段を両スイッチ素子の少なくともいずれか
一方に取付ければ、他の付属機器を必要とすることなく
スイッチ素子自体で位置決めを行うことができる。

更に、位置決めピンに対し位置決め溝を、付勢力の分力
方向となる２点で当接する形状に形成することにより、
断面方向で２点接触となり、移動方向と直交する方向の
付勢力で位置決めできることと相俟って正確に位置決め
することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係る光スイッチを添付図面
に基づき説明する。なお、説明において同一要素には同
一符号を用い、重複する説明は省略する。

第１図及び第２図は、この第１の実施例に係る光スイッ
チの光スイツチ素子１を示す図である。

両図に示すように、この光スイツチ素子ｌは、固定側ス
イッチ素子２と、光路の切替えの際に作動部分となる移
動側スイッチ素子３と、これら両スイッチ素子２．３に
挟み込んだ丸棒状の一対の位置決めピン４，４とから構
成されている。固定側スイッチ素子２と移動側スイッチ
素子３との突合わせ端面には、それぞれ光ファイバアレ
イ５を構成する複数の光ファイバ５ａが固定されており
、両位置決め突起４．４を案内にしてこれら両スイッチ
素子２．３を突合わせることより、光ファイバ５ａ同士
を同一光軸上に整列させて光接続がなされる。

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

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

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

上移動チップ８と下固定チップ７とは同様の構造を有し
、それぞれ光軸方向中央に横並びに所定数のファイバ固
定溝１２が形成され、これに被覆が除去された光ファイ
バ５ａが係合され、端部において押え片１３により接着
固定されている。また、両チップ７．８には、それぞれ
光軸方向に延びる光ファイバアレイ５を挟んで両側に両
位置決めピン４，４と定常位置で係合する一対の第１位
置決め溝１４．１４と、切替位置で係合する一対の第２
位置決め溝１５．１５とが形成されている。

両位置決め溝１４．１５はＶ字状に形成され、丸棒状の
位置決めピン４と２点で接触してこの光スイッチの１の
切替え位置を規制する。尚、下固定チップ７の両位置決
め溝１４．１５は、機能的には単なるピン保持用の溝で
ある。

各第１位置決め溝１４と各第２位置決め溝１５との間に
は、第３図に示すように、断面山形の凸条１６が形成さ
れる。本実施例では、位置決めピン４の溝越え高さを低
くし上移動チップ８の切替え移動を容易にするため、こ
の凸条１６の頂部１６ａを切り欠くようにしている。

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

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

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

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

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

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

なお、本実施例では、各チップ６．７．８をシリコン製
とし、位置決めピン４は直径０．５ｍｍのジルコニア製
の丸棒とした。ファイバ固定溝１２と両位置決め溝１４
．１５とは、■溝研削加工盤により制作される。そして
、光ファイバ５ａを０．２５ｍｍピッチで６本並べるべ
くファイバ固定溝１２は、０．２５ｍｍピッチで６列形
成し、溝の角度を６０度とした。各第１位置決め溝１４
と各第２位置決め溝１５は０．５ｍｍピッチとし、溝の
角度を１１０度とした。また、両位置決め溝１４．１５
と凸条１６とで決定される位置決めピン４の乗り越え高
さは０．１ｍｍとした。なお、この溝の角度は、９０度
以上であることが好ましい。

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

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

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

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

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

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

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

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

これらの実施例において、光ファイバ５ａを第１３図（
ａ）（ｂ）の如く両位置決め溝１４゜１５間の間隙をフ
ァイバピッチの２倍にして取付けた場合には、２組の２
×２の光スイッチを同時に構成することができる。また
、第１４図（ａ）（ｂ）の如く両位置決め溝１４．１５
間の間隙をファイバピッチの３倍にして取付けた場合に
は、３組のＩＸ２の光スイッチを同時に構成することが
できる。

このうち２×２の光スイッチを第２実施例で実験した場
合の際の挿入損失を以下表１に示す。

この場合、光ファイバ５ａはシングルモードファイバの
コア径１０μｍを使用した。

表１ 挿入損失 以上の各実施例において、接続される光ファイバ５ａの
本数、位置決めピン４及び位置決め溝１４．１５の本数
、長さ、形状及び位置等は当該実施例に限定されるもの
ではない。

また、この実施例において、両側の各第１位置決め溝１
４及び各第２位置決め溝１５は、それぞれ平行に配置さ
れているが、例えば、それぞれの一対ををハ字状に配置
してもよい。

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

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば、位置決めピンが
いずれか一方の位置決め溝以外の位置に止まることがな
く、また、スイッチの移動方向と直交する方向の付勢力
で位置決めすることができるため、位置決め精度の向上
と精度の調整を容易に行うことができ、かつ構造を単純
化できる。

また、請求項２の発明によれば、スイッチ素子自体で位
置決めすることができ、スイッチ全体をコンパクトに構
成できる。

更に、請求項３の発明によれば、正確に位置決めするこ
とができて、位置決め精度を向上することができる効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光スイッチを示す斜視図
、第２図はその正面図、第３図はこの光スイッチの作動
を表した斜視図、第４図は位置決め溝回りの拡大断面図
、第５図はこの光スイッチの作動を表した概略図、第６
図及び第７図は各チップの製造方法を表した製作図、第
８図は本発明の第２実施例の光スイッチを示す分解斜視
図、第９図はその正面図、第１０図及び第１１図は各ブ
ロックの製造方法を表した製作図、第１２図は本発明の
第３実施例の光スイッチを示す正面図、第１３図は２Ｘ
２の光スイッチの接続方法を表した模式図、第１４図は
ＩＸ２の光スイッチの接続方法を表した模式図、第１５
図は従来の光スイッチの斜視図である。 １・・・光スイツチ素子、２・・・固定側スイッチ素子
、３・・・移動側スイッチ素子、４・・・位置決めピン
、５・・・光ファイバアレイ、５ａ・・・光ファイバ、
６・・・上固定チップ、７・・・下固定チップ、８・・
・下移動チップ、９・・・クランパ、１４・・・第１位
置決め溝、１５・・・第２位置決め溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定側スイッチ素子に固着した光ファイバアレイの
   端面と、移動側スイッチ素子に固着した光ファイバアレ
   イの端面とを同一光軸上に対面させて光結合させる定常
   位置と、当該定常位置から移動側スイッチ素子を固定側
   スイッチ素子に対し光ファイバの並び方向に移動させて
   光路を切替える切替位置とに切替自在に構成した光スイ
   ッチにおいて、 固定側スイッチ素子に固定された位置決めピンと、 移動側スイッチ素子に形成され、当該位置決めピンに定
   常位置で係合する第１位置決め溝及び切替位置で係合す
   る第２位置決め溝と、 両位置決め溝に位置決めピンを相対的に付勢する付勢手
   段とを備えたことを特徴とする光スイッチ。 ２、前記付勢手段は、前記両スイッチ素子の少なくとも
   いずれか一方に取付けられていることを特徴とする請求
   項１に記載の光スイッチ。 ３、前記位置決め溝は、光軸に直交する方向において、
   前記位置決めピンに対し、付勢力の分力方向となる２点
   で当接する形状に形成したことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の光スイッチ。