JPH08271811A - 多機能光スイッチ - Google Patents
多機能光スイッチInfo
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- JPH08271811A JPH08271811A JP7547895A JP7547895A JPH08271811A JP H08271811 A JPH08271811 A JP H08271811A JP 7547895 A JP7547895 A JP 7547895A JP 7547895 A JP7547895 A JP 7547895A JP H08271811 A JPH08271811 A JP H08271811A
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Abstract
能光スイッチを提供する。 【構成】 入力側光ファイバ5−1からの入力光を透過
させて透過出力側光ファイバ5−2に入力させるか又は
入力光を反射させて反射出力側光ファイバ5−3に入力
させる多機能光スイッチにおいて、回動軸8が入力光の
光路L1 の外に設けられた回動自在な永久磁石板7と、
この永久磁石板7上に形成された反射ミラー7mと、永
久磁石板7及び反射ミラー7mを光路L1 の外に保持す
るための透過側電磁石9−1と、永久磁石板7を回動さ
せ反射ミラー7mで入力光を反射して反射出力側光ファ
イバ5−3に入力させるための反射側電磁石9−2とを
備えたことを特徴としている。
Description
に入力側光ファイバからの入力光を透過させて透過出力
側光ファイバに入力させるか又は入力光を反射させて反
射出力側光ファイバに入力させる多機能光スイッチに関
する。
損失、低クロストーク及び種々の機能を有する空間分割
型のマトリクス光スイッチのニーズが高まっている。
ッチは、光ファイバを機械的に移動させることにより光
路の切り替えを行う1×2程度の単位スイッチが主であ
る。
の大きさからマトリクス状のスイッチを構成することは
困難である。
化が容易な光導波路を用いた光スイッチが種々提案され
ている。
(a)は平面図、図9(b)はそのA−A線断面図をそ
れぞれ示している(特願平5−88030号)。
板4−1上にバッファ層29−1が形成され、T字型の
導波路30が直交する交差部に略45度の角度をなすス
リット31が形成されている。このスリット31の溝の
中にT字型導波路30のコア27の屈折率と略等しい屈
折率を有する整合液体33を充填すると共に、スリット
31の周囲のクラッド29−2の上面に給電線36−
1、36−2付の薄膜ヒータ34を設け、薄膜ヒータ3
4及びスリット31の内壁面が絶縁層35で覆われるよ
うになっている。
接触して配される給電線を通して通電することにより、
スリット31のごく近傍だけを加熱し、スリット31内
の整合液体33が蒸発して気化する。このスリット31
内の整合液体33は気化しているので、コア27内を矢
印28−1方向から矢印28−2方向へ伝搬していた光
はスリット31の内壁面で反射し、直交するコア導波路
へ折り曲げられ、矢印28−3方向へ伝搬する。
すれば、熱伝導によってただちにスリット31の周辺は
自然冷却され、気化した整合液体33は凝結して液体に
戻るので、光は再び矢印28−2方向へ直進する。
33の蒸発、自然冷却による整合液体33の凝縮によ
り、スリット31内への整合液体33の注入及び除去を
行い、自己保持特性を有する光スイッチが得られる。
ットをフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング
法を用いて形成し、その透過時及び反射時の損失特性を
評価した。
を注入したとき、すなわち、透過状態での損失は0.6
dBであった。一方、整合液体33の無い状態、すなわ
ち、反射状態での損失が5.7dBであった。これら
は、ほとんどがスリット31部分での損失であり、主に
加工精度に依存する反射面の荒れや位置ずれ、角度ずれ
などに起因しているものと考えられる。
た従来の光スイッチには以下のような問題点がある。
できないため、コストパフォーマンスが低い。
ォトリソグラフィや反応性イオンエッチングなどの高度
で複雑な製造技術により反射面を垂直性良くかつ高精度
に形成する必要があり、技術的ポテンシャルが高く、製
造に要するコストも高い。
つ垂直性良く、高精度に加工することが難しく、損失及
び消光比特性のよいスイッチが得られない。
イソレーションをとることが難しいと共に、自己保持状
態の安定性の点で信頼度が低い。
し、製造が容易で機能性の高い自己保持型の多機能光ス
イッチを提供することにある。
に本発明は、入力側光ファイバからの入力光を透過させ
て透過出力側光ファイバに入力させるか又は入力光を反
射させて反射出力側光ファイバに入力させる多機能光ス
イッチにおいて、回動軸が入力光の光路の外に設けられ
た回動自在な永久磁石板と、この永久磁石板上に形成さ
れた反射ミラーと、永久磁石板及び反射ミラーを光路の
外に保持するための透過側電磁石と、永久磁石板を回動
させ反射ミラーで入力光を反射して反射出力側光ファイ
バに入力させるための反射側電磁石とを備えたものであ
る。
を透過させて透過出力側光ファイバに入力させるか又は
入力光を反射させて反射出力側光ファイバに入力させる
多機能光スイッチにおいて、入力側光ファイバからの入
力光を平行光に変換する入力側レンズと、入力側レンズ
からの平行光を集光して透過出力側光ファイバに入力す
る入力側集光レンズと、回動軸が平行光の光路の外に設
けられ回動自在な永久磁石板と、この永久磁石板上に形
成された反射ミラーと、永久磁石板及び反射ミラーを光
路の外に保持するための透過側電磁石と、永久磁石板を
回動させ反射ミラーで入力光を反射して反射出力側光フ
ァイバに入力させるための反射側電磁石と、反射ミラー
で反射された平行光を集光して反射出力側光ファイバに
入力する反射側集光レンズとを備えたものである。
を、永久磁石板の表面にAu、Al、Cuあるいは誘電
体の多層膜で形成したものである。
波長選択性があるものである。
の内透過側電磁石を、永久磁石板及び反射ミラーが平行
にされた入力光を遮らない位置に配置し、反射側電磁石
を、反射ミラーが平行にされた入力光と45度の角度を
なす位置に配置したものである。
磁石を通電して互いに逆の極性にすることにより永久磁
石板が透過側電磁石及び反射側電磁石のいずれか一方に
引き寄せられる。永久磁石板には反射ミラーが設けられ
ているので、永久磁石板が透過側電磁石に引き寄せられ
ているときは、入力側光ファイバからの入力光は透過出
力側光ファイバに入力され、永久磁石板が反射側電磁石
に引き寄せられているときは、入力側光ファイバからの
入力光は反射出力側光ファイバに入力される。両電磁石
に通電されていないときは、永久磁石板はいずれかの電
磁石に保持されるので、自己保持状態が維持される。
光スイッチをマトリクス化することにより波長多重化機
能を実現することができる。
て詳述する。
例であり、図1(a)は透過状態を示し、図1(b)は
反射状態を示している。
板4上には入力側光ファイバ5−1と透過出力側光ファ
イバ5−2とが同軸上に対向して配置されており、両光
ファイバ5−1、5−2の光軸と直交するように反射出
力側光ファイバ5−3が配置されている。基板4上にお
いて各光ファイバ5−1、5−2、5−3の入出力側に
は光ファイバ5−1からの光を平行光L1 にする球レン
ズ6−1と、平行光L1 を集光する球レンズ6−2、6
−3とがそれぞれ配置されている。7は回動軸8を中心
に回動自在な永久磁石板である。永久磁石板7の回動軸
8は、入力側光ファイバ5−1と透過出力側光ファイバ
5−2との間の平行光L1 の光路の外側かつ、回動時に
平行光L1 を遮断することができるような位置に配置さ
れている。
れている(以下永久磁石板7を「ミラー付永久磁石板」
という。)。反射ミラー7mは波長1.3μmにおいて
透過、波長1.5μm帯波長において全反射するように
設計されており、波長選択性を有している。
付永久磁石板7を平行光L1 から離れた位置(7−1)
で保持する透過側電磁石9−1と、ミラー付永久磁石板
7が平行光L1 と略45度となるような位置(7−2)
で保持する反射側電磁石9−2とが配置されている。両
電磁石9−1、9−2は、鉄芯に電流線を巻くことによ
り、電流を流したときのみ磁石化するようになってい
る。
mは、例えば誘電体多層膜を用いて製造したものであ
り、透過波長及び反射波長は上記波長に限定されない。
また、反射ミラー7mは永久磁石板7の表面に、使用さ
れる信号光の波長に対して高反射率を有するようなミラ
ー膜、例えば、アルミニウムや銅、金や銀の膜、あるい
は誘電体多層膜を形成して、波長依存性のない光スイッ
チを形成することができることはいうまでもない。ま
た、球レンズ6−1、6−2、6−3はそれぞれの平行
光の光路長によってサイズや種類を変えてもよい。
−1より出力される波長1.3μmの信号光LS1と波長
1.5μmの信号光LS2とが波長多重された信号光を球
レンズ6−1によって平行光L1 に変換する。透過状態
においては、平行光L1 は球レンズ6−2に入射し、透
過出力側光ファイバ5−2に結合する。このとき、ミラ
ー付永久磁石板7はそれ自身の磁力により電磁石9−1
に引き寄せられた状態で位置7−1に保持されている。
磁石9−2に通電し、電磁石9−1にミラー付永久磁石
板7の接触部分の極性と同極を誘起させると共に、電磁
石9−2にミラー付永久磁石板7の接触部分と反対極性
を誘起させる。すなわち、電磁石9−1とミラー付永久
磁石板7との間に発生する斥力と、電磁石9−2とミラ
ー付永久磁石板7との間に発生する引力とを利用して、
ミラー付永久磁石板7を回動軸8を中心にして透過位置
7−1から反射位置7−2まで回動させる。ミラー付永
久磁石板7が反射位置7−2に回動すると、波長1.3
μmの光信号LS1は透過出力側光ファイバ5−2へ、波
長1.5μmの信号光LS2のみが反射ミラー7mで反射
されて光路L2 を通って反射出力側光ファイバ5−3へ
スイッチされる。また、ミラー付永久磁石板7が反射位
置7−2に回動し、電磁石9−2と接触した後、電磁石
9−2への通電を停止すると、電磁石9−2の極性が消
滅して極性を有さない鉄芯に戻る。この状態においても
ミラー付永久磁石板7は、それ自身の磁力により、電磁
石9−2の鉄芯に接触したままで反射状態が維持され
る。
る。図2は図1に示した多機能光スイッチの動作原理を
説明するための説明図であり、矢印P方向から見た状態
を示している。
N極となっているとする。電磁石9−1、9−2の電流
線9−1−a、9−2−aに通電していない状態におい
ては、鉄芯9−1−b、9−2−bは極性を持たないた
め、永久磁石板7自身の磁力により鉄芯9−1−bに引
き寄せられて自己保持状態を維持する(図1(a))。
1−a、9−2−aに電流Iaを流し、それぞれの鉄芯
9−1−b、9−2−bのセンター端部にN極、S極を
誘起させると(図1(b))、それまで引き寄せられて
いたN極の永久磁石板7は電磁石9−1から斥力を受け
ると共に、鉄芯9−2−bの先端部からの引力により、
鉄芯9−2−bに引き寄せられる(図1(c))。
向の電流Ibを流すことにより、永久磁石板7を逆方向
へ回動させることができる。
ング時のみ電力を供給すれば、スイッチした状態が安定
に保持される。
に示す。図3は図1に示した多機能光スイッチの拡散分
解斜視図である。
3、4−4はスペーサ用基板、4−5は固定用基板、5
−1は入力側光ファイバ、5−2は透過出力側光ファイ
バ、5−3は反射出力側光ファイバ、6−1、6−2、
6−3は球レンズ、7はミラー付永久磁石板、8は回動
軸、9−1、9−2は電磁石、10−1〜10−6はフ
ァイバ位置固定用溝、11−1〜11−6は球レンズ位
置固定用溝、12−1〜12−6は電磁石固定用穴、1
3−1、13−2はミラー付永久磁石板7の回動軸8の
固定穴、15−1〜15−4は基板位置合わせ用ピン、
14−1〜14−12は基板位置合わせ用ピン15−1
〜15−4の差し込み穴である。
置固定用溝10−1〜10−3、球レンズ位置固定用溝
11−1〜11−3、ミラー付永久磁石板7の回動軸8
を固定するための穴13−1、電磁石9−1、9−2を
固定するための穴12−1、12−2、他の基板との位
置合わせを行うための差し込み穴14−1、14−2を
形成する。
び穴の部分以外を覆うようにマスクパターンを形成し、
このマスクパターンをもとにKOH溶液を用いて基板を
エッチングすることにより形成した。
1〜5−3及び球レンズ6−1〜6−3、ミラー付永久
磁石板7の回動軸8を固定する。続いて、スペーサ用基
板4−3、4−4を基板位置合わせ用ピン15−1〜1
5−4により位置を合わせて固定する。さらにそれぞれ
のスペーサ用基板4−3、4−4に形成された電磁石位
置決め穴12−3、12−4を通して電磁石9−1、9
−2を位置決めして固定する。
の部品位置に溝の形成された固定用基板4−5をスペー
サ用基板4−3、4−4より突き出た基板位置合わせ用
ピン15−1〜15−4と形成した溝位置とが合うよう
に固定する。
レンズ6−1〜6−3の位置固定用の溝は、光ファイバ
5−1からの出射光の広がり及び球レンズ6−1〜6−
3の焦点距離、平行光L1 (図1)の保持される距離な
どを加味して決定される。また、電磁石9−1、9−2
を固定するための穴14−2は、ミラー付永久磁石板7
の反射ミラー7mの付いた面が、平行光L1 に変換され
た信号光に対して略45度の角度で交差するように位置
決めされている。
によるスイッチング及び通電停止時の自己保持状態を確
認されている。この時の透過時の損失は0.5dB、反
射時の損失は1dBであった。
板4−3、4−4は、ベース基板4−2及び上側固定基
板4−5の隙間を埋め、全体の強度を補強するために付
加したものである。
成した例について、図4を用いて説明する。
スペーサ用基板4−3、4−4及びその上部に配される
固定用基板4−5、電磁石9−1、9−2については省
略してある。
1〜A−4)は入力側光ファイバ、5−B(B−1〜B
−4)は透過出力側光ファイバ、5−C(C−1〜C−
4)は反射出力側光ファイバ、6−A−1〜6−A−4
は入力側光ファイバ5−Aからの光を平行光に変換する
ための球レンズ、6−Bは平行光に変換された光を透過
出力側光ファイバ5−Bに集光するための球レンズ、6
−C−1〜6−C−4は平行光を反射出力側光ファイバ
5−Cに集光するための球レンズ、7aは、入力側光フ
ァイバ5−Aと透過出力側光ファイバ5−Bを結ぶ平行
光の光路と反射出力側光ファイバ5−Cへ結合する平行
光の光路とが垂直に交わる各部分に配された電磁石と全
反射ミラー付永久磁石板からなる光スイッチ部である。
集積数を増加しても光の分岐部(スイッチ部)での損失
は存在しないため、低損失で集積度の高いスイッチを得
ることができる。
施例を示す。尚、図1に示した部材と同様の部材には共
通の符号を用いた。
用いた多機能光スイッチである。70、71は全反射ミ
ラー付永久磁石板、8−1、8−2はそれぞれの永久磁
石板70、71の回動軸、9−1、9−2は全反射ミラ
ー付永久磁石板70を駆動するための電磁石、9−3、
9−4は全反射ミラー付永久磁石板71を駆動するため
の電磁石である。
0が回動した時に電磁石9−4に接触することのないよ
う、永久磁石板70の高さを永久磁石板71の高さより
も低くすると共に、この永久磁石板71の高さの差の部
分に電磁石9−4の先端(図では下端)が接触するよう
に設計されている。
チの動作を説明するための説明図である。
70、71がそれぞれ電磁石9−1、9−3に保持され
ている場合、入力側光ファイバ5−1からの信号光の光
路に上には何も遮断するものがないので、球レンズ6−
1、6−2を介して透過出力側光ファイバ5−2へ結合
する。
久磁石板70を電磁石9−1、9−2によって7−1の
位置から7−2の位置まで回動させ、7−2の位置に保
持させると、入力側光ファイバ5−1からの信号光は、
ミラー付永久磁石板70で反射されるので、球レンズ6
−3を介して反射出力側光ファイバ5−3へ結合する。
久磁石板71を電磁石9−3、9−4によって7−3の
位置から7−4の位置まで回動させ、7−4の位置に保
持させると入力側光ファイバ5−1からの信号光は、全
反射ミラー付永久磁石板71で反射され、球レンズ6−
4を介して反射出力側光ファイバ5−4へ結合する。し
たがって図5に示した光スイッチは光路を3通りに切り
替えることができる(1×3の光スイッチを実現するこ
とができる)。
4の実施例と同様に波長選択性のあるミラーにするとさ
らに適用範囲を広げることができる。
スイッチング機能と波長多重機能とを有するマトリクス
光スイッチの構成例を示す。
19−1〜19−4は透過側出力ポート、20−1〜2
0−4及び21−1〜21−4は反射側出力ポートであ
る。
1において全反射、ミラー22−2を波長λ2において
全反射かつ波長λ1において全透過、ミラー22−3を
波長λ3において全反射かつ波長λ1、λ2において全
透過、ミラー22−4を波長λ4において全反射かつ波
長λ1、λ2、λ3において全透過の性質を持つ誘電体
多層膜ミラーによって構成されているものとする。
り、それぞれλ1、λ2、λ3、λ4の波長の異なる信
号光が入力された場合、ミラー22−1〜22−4を任
意に反対側に回動させることにより、所望の信号を取り
出すことができると共に波長の異なる他のポートからの
信号も同時に取り出すことができる。
23−4のうち、ミラー23−1は波長λ4において全
反射かつ波長λ1、λ2、λ3において全透過、ミラー
23−2は波長λ3において全反射かつ波長λ1、λ2
において全透過、ミラー23−3は波長λ2において全
反射かつ波長λ1において全透過、ミラー23−4は波
長λ1において全反射の性質を持つ誘電体多層膜ミラー
によって構成することにより、反対側出力ポート21−
1でも波長多重された信号光を取り出すことができる。
能を持たせることにより、信号光入力ポート18−1〜
18−4からの波長λ1〜λ4の異なる情報信号を任意
に選択或いは多重させて、反対側出力ポート20−1〜
20−4及び21−1〜21−4へ任意に送ることので
きる多機能なスイッチが実現できる。
より波長選択性のある光スイッチを実現することができ
る。また、これをマトリクス化することにより波長多重
機能を有する多機能光スイッチを実現することができ
る。
トリソグラフィや反応性イオンエッチングのような高度
で複雑な導波路及び反射面の製造技術が必要であり、そ
の加工精度がスイッチ特性(損失、消光比)に大きな影
響を及ぼしていた。本実施例の多機能光スイッチは、光
の空間伝搬を利用する構成としたため、複雑な製造技術
を必要とせず、容易に、かつ低コストで光スイッチを製
造することができる。
ファイバを移動させるスイッチング方式と異なり、反射
ミラーのみの回動となるため、コンパクトにマトリクス
化を図ることができる。
グにより加工した面をそのまま利用するため、エッチン
グ面の形成位置、垂直性及び面荒れなどによって反射特
性が劣化していた。これに対し、本実施例の反射ミラー
の形成は、市販の高性能な全反射ミラーの製造技術をそ
のまま適用して形成することができるため、反射側の損
失が少なく消光比の高い光スイッチを得ることができ
る。
定な自己保持状態を得ることができると共にスイッチン
グ動作も容易である。
な優れた効果を発揮する。
安定な自己保持状態を得ることができると共にスイッチ
ング動作も容易である。
ることができるため、適用範囲の広いスイッチが実現で
きる。
め、複雑な製造技術を必要とせず、容易かつ低コストで
機能性の高い光スイッチを実現できる。
明するための説明図である。
図である。
クス光スイッチの構成例である。
る。
るための説明図である。
るための説明図である。
グ機能と波長多重機能とを有するマトリクス光スイッチ
の構成例を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 入力側光ファイバからの入力光を透過さ
せて透過出力側光ファイバに入力させるか又は上記入力
光を反射させて反射出力側光ファイバに入力させる多機
能光スイッチにおいて、回動軸が上記入力光の光路の外
に設けられた回動自在な永久磁石板と、この永久磁石板
上に形成された反射ミラーと、永久磁石板及び反射ミラ
ーを上記光路の外に保持するための透過側電磁石と、上
記永久磁石板を回動させ上記反射ミラーで上記入力光を
反射して反射出力側光ファイバに入力させるための反射
側電磁石とを備えたことを特徴とする多機能光スイッ
チ。 - 【請求項2】 入力側光ファイバからの入力光を透過さ
せて透過出力側光ファイバに入力させるか又は上記入力
光を反射させて反射出力側光ファイバに入力させる多機
能光スイッチにおいて、上記入力側光ファイバからの入
力光を平行光に変換する入力側レンズと、入力側レンズ
からの平行光を集光して透過出力側光ファイバに入力す
る入力側集光レンズと、回動軸が上記平行光の光路の外
に設けられ回動自在な永久磁石板と、この永久磁石板上
に形成された反射ミラーと、永久磁石板及び反射ミラー
を上記光路の外に保持するための透過側電磁石と、上記
永久磁石板を回動させ上記反射ミラーで上記入力光を反
射して反射出力側光ファイバに入力させるための反射側
電磁石と、上記反射ミラーで反射された平行光を集光し
て反射出力側光ファイバに入力する反射側集光レンズと
を備えたことを特徴とする多機能光スイッチ。 - 【請求項3】 上記反射ミラーを、永久磁石板の表面に
Au、Al、Cuあるいは誘電体の多層膜で形成した請
求項1又は2記載の多機能光スイッチ。 - 【請求項4】 上記反射ミラーは波長選択性がある請求
項1又は2記載の多機能光スイッチ。 - 【請求項5】 上記2つの電磁石の内透過側電磁石を、
永久磁石板及び反射ミラーが平行にされた入力光を遮ら
ない位置に配置し、反射側電磁石を、反射ミラーが平行
にされた入力光と45度の角度をなす位置に配置した請
求項1〜4記載の多機能光スイッチ。 - 【請求項6】 上記透過側電磁石と永久磁石板とが接す
る部分に同極性を誘起させるように通電させることによ
り斥力を発生させると共に、反射側電磁石が永久磁石板
と接する部分に逆極性を誘起させるように通電させるこ
とにより引力を発生させて反射ミラー及び永久磁石板を
透過側から反射側へ回動させ、両電磁石への通電を停止
することにより永久磁石板がそれ自身の磁力のみによっ
て反射側電磁石との接触位置に保持されるようにした請
求項1〜5記載の多機能光スイチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7547895A JP3136944B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 多機能光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7547895A JP3136944B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 多機能光スイッチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08271811A true JPH08271811A (ja) | 1996-10-18 |
JP3136944B2 JP3136944B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=13577453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7547895A Expired - Fee Related JP3136944B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 多機能光スイッチ |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3136944B2 (ja) |
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