JPH09159936A - 光スイッチおよび該光スイッチの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ５ボルト以下の低電圧で光路の切り換えが可
能な光スイッチを実現する。 【解決手段】 本発明の光スイッチは、片持ち梁状に支
持された可動部材１０１上に光導波路２０１を形成し、
この可動部材１０１を電磁アクチュエ−タ回路により駆
動させることにより、第１の光導波路２０１を第２の光
導波路２０２または第３の光導波路２０３に光学的に結
合させる構造になっている。電磁アクチュエ−タ回路
は、永久磁石４０１，４０２、コイル４１１，４１２、
およびヨ−ク４２１１，４２１２，４２２１，４２２２
から構成されている。このように構成すれば、５ボルト
以下の低電圧で駆動でき、マトリックス化しても損失が
小さい光スイッチを、半導体製造技術や光集積回路製造
技術を用いて製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信装置や光伝
送装置などで用いられる光スイッチ、およびその光スイ
ッチの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光路を切り換えるための光スイッチとし
ては、電気的に光路の屈折率や位相を変化させて光の進
行方向を切り換える方式のものや、機械的に光路を移動
させて光の進行方向を切り換える方式のものなどが開発
されている。この中で、機械式の光スイッチは、光の結
合損失が小さく、伝搬する光の波長依存性がほとんど無
く、さらに電源を切断した後でも光の結合状態を切断前
の状態に保持できるという優れた特性を持っていること
から、光通信装置や光伝送装置等でよく用いられてい
る。

【０００３】このような機械式の光スイッチの従来例と
しては、例えば特開平６−１４８５３６号公報がある。
図２３は、上記公報で示された機械式の光スイッチの上
面図である。この光スイッチは、基板１に片持ち梁状に
支持された可動部材１０１に第１の光導波路２０１が形
成されており、この可動部材１０１を静電力により移動
させることで、第１の光導波路２０１を第２の光導波路
２０２または第３の光導波路２０３に光学的に結合させ
る構造になっている。可動部材１０１は導電性のある材
料で形成されているので、可動部材１０１を中心にして
両側に配置されている電極３０１，３０２と可動部材１
０１との間に電位差を与えることにより、可動部材１０
１を動かすことができる。そして、このような機械式の
光スイッチは、シリコンの基板１上に光集積回路製造技
術を用いて容易に作製することが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
機械式の光スイッチは、片持ち梁上に支持された可動部
材を移動させる手段として静電力を用いている。静電力
は、電磁力と比較して発生する力が小さいため、可動部
材を動かすためには数１０ボルトの電圧を、可動部材と
電極との間に印加する必要がある。

【０００５】しかし、光通信装置や光伝送装置に用いら
れる他の電子部品は、ほとんどのものが５ボルトで動作
するため、この光スイッチを光通信装置や光伝送装置に
用いるためには、光スイッチ駆動用として特別に数１０
ボルトの電源を用意しなければならないという問題点が
ある。

【０００６】また、上記従来の光スイッチは、同一シリ
コン基板上に複数個の光スイッチを相互に接続された形
で同時に形成することができるので、１入力２出力の光
スイッチをツリー構造に多段に接続した構成の１入力Ｎ
出力（Ｎは２以上の整数）型の光スイッチは容易に形成
することができる。

【０００７】しかし、上記した１入力２出力の光スイッ
チを用いてＮ入力Ｍ出力（Ｎ，Ｍは２以上の整数）型の
光スイッチを形成しようとすると、入力端から出力端に
至るまでの間に通過する光スイッチの数が増加し、光ス
イッチ１個あたりの光の損失が小さい場合も、スイッチ
全体としての光の損失が大きくなってしまうという問題
点がある。例えばＮを２とすると、１入力Ｎ出力の光ス
イッチでは、入出力端間で通過する光スイッチの数は１
個であるが、Ｎ入力Ｍ出力の光スイッチでは入出力端間
で通過する光スイッチの数が２個となり、光の損失が２
倍に増加してしまうことになる。

【０００８】本発明の目的は、特別な電源を用意するこ
となく、５ボルト以下の低電圧で光路の切り換え可能な
光スイッチ、およびその製造方法を提供するである。ま
た、本発明の他の目的は、光の損失の小さいＮ入力Ｍ出
力型の光スイッチを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光スイッチは、基板に片持ち梁状に支持さ
れ、全体が支持端側を中心にして前記基板に平行な面内
で軸の左右両方向に弾性変形自在な可動部材と、前記可
動部材に形成され光を伝搬する第１の光導波路と、前記
基板上に幅方向に並べて形成され光を伝搬する第２の光
導波路および第３の光導波路と、前記可動部材の自由端
側に設けられた軟磁性部材と、前記可動部材両側の前記
基板上に設けられ、電流の供給により電磁力を発生する
電磁力発生手段とを備え、前記電磁力発生手段で発生す
る電磁力で前記軟磁性部材を吸引し、前記可動部材を弾
性変形させることにより、前記第１の光導波路を前記第
２の光導波路または前記第３の光導波路に光学的に結合
させることを特徴としている。

【００１０】上記構成によれば、電磁力発生手段に電流
を供給することにより電磁力が発生し、この電磁力によ
って軟磁性部材が吸引されて可動部材が弾性変形する。
そして、可動部材の弾性変形によって第１の光導波路の
先端が変位して、例えば第２の光導波路に光学的に結合
する。次に、電磁力発生手段は可動部材の両側に設けら
れているので、もう一方の電磁力発生手段に電流を供給
すると、軟磁性部材が反対側に吸引されて可動部材が逆
の向きに弾性変形する。このときは、可動部材の弾性変
形によって第１の光導波路の先端は、第３の光導波路に
光学的に結合する。

【００１１】また、本発明の光スイッチは、基板に片持
ち梁状に支持され、全体が支持端側を中心にして前記基
板に平行な面内で軸の片方向に弾性変形自在な可動部材
と、前記可動部材に形成され光を伝搬する第１の光導波
路と、前記基板上に幅方向に並べて形成され光を伝搬す
る第２の光導波路および第３の光導波路と、前記可動部
材の自由端側に設けられた軟磁性部材と、前記可動部材
片側の前記基板上に設けられ、電流の供給により電磁力
を発生する電磁力発生手段とを備え、前記電磁力発生手
段で発生する電磁力で前記軟磁性部材を吸引し、前記可
動部材を弾性変形させることにより、前記第１の光導波
路を前記第２の光導波路または前記第３の光導波路に光
学的に結合させることを特徴としている。

【００１２】上記構成では、可動部材は軸の片方向にだ
け弾性変形自在で、また電磁力発生手段は可動部材の片
側にだけ設けられている。このように構成すると、電磁
力発生手段に電流を供給したときに可動部材が弾性変形
し、第１の光導波路は第２の光導波路に光学的に結合す
る。また、電磁力発生手段への電流供給を停止すると、
可動部材は自分自身の弾性力で元の位置に戻り、第１の
光導波路の先端は第３の光導波路に光学的に結合する。

【００１３】前記電磁力発生手段は、可動部材に平行に
配置された永久磁石と、この永久磁石と可動部材の間に
配置されたコイルと、一側が永久磁石に接触し他側が軟
磁性部材に対向配置され、かつコイルを囲むように設け
られた２つのヨークと、を備えたものである。

【００１４】電磁力発生手段を上記のように構成すれ
ば、電磁力発生手段が可動部材の両側に設けられた構成
の光スイッチでは次のように機能する。すなわち、永久
磁石による磁束とコイルによる磁束が軟磁性部材のとこ
ろで強め合うようにコイルに電流を流すと、軟磁性部材
が永久磁石の方に引き寄せられ、可動部材が一方の電磁
力発生手段の方へ移動する（ここで、可動部材が一方の
電磁力発生手段の方へ移動し、ストッパに当たって停止
した位置を第１の位置とする）。この状態で、コイルに
流す電流を切断しても、永久磁石による磁力は残るの
で、可動部材は永久磁石に引き寄せられた形でこの位置
に静止し続ける。

【００１５】この状態の時に、今度は、永久磁石による
磁束とコイルによる磁束が軟磁性部材のところで弱め合
うようにコイルに電流を流すととともに、他方の電磁力
発生手段のコイルに電流を流す。他方の電磁力発生手段
には、永久磁石による磁束とコイルによる磁束が軟磁性
部材のところで強め合うようにコイルに電流を流す。そ
うすると、軟磁性部材は前とは逆の方向に引き寄せら
れ、可動部材が他方の電磁力発生手段の方へ移動し、さ
らに永久磁石に引き寄せられた形で静止し続ける（ここ
で、可動部材が他方の電磁力発生手段の方へ移動し、ス
トッパに当たって停止した位置を第２の位置とする）。

【００１６】なお、このときヨークは、永久磁石とコイ
ルと可動部材上の軟磁性部材をつなぐ磁路として働いて
いる。可動部材は片持ち梁状に形成されているので、弾
性係数を小さくでき、しかも電磁力は静電力と比較して
発生する力が大きいため、５ボルト以下の低い電圧をコ
イルに印加するだけで、可動部材を容易に移動させるこ
とができる。

【００１７】また、電磁力発生手段が可動部材の片側だ
けに設けられた構成の光スイッチにおいては、コイルに
電流を流したときに、軟磁性部材が永久磁石の方に引き
寄せられて、可動部材が電磁力発生手段の方へ移動して
第１の位置に静止する点は前述の場合と同じであるが、
可動部材を逆向きに移動させる点が異なる。すなわち、
この場合は、電磁力発生手段が片方にしかないので、永
久磁石による磁束とコイルによる磁束が可動部材上の軟
磁性部材のところで弱めあうようにコイルに電流を流す
ようにする。そうすると、可動部材を前記位置に保持す
る力が失われるため、可動部材は可動部材自身の弾性力
によって初期の位置に戻り、その場所で静止し続ける
（この位置も第２の位置である）。

【００１８】電磁力発生手段を可動部材の両側に設けた
場合は、２つある電磁力発生手段のコイルに流す電流値
を相互に変えることによって、可動部材に働く電磁力を
制御することが可能になるため、可動部材を第１の位置
と第２の位置との間を往復移動させるだけでなく、この
間の任意の位置に可動部材を高精度に停止させることが
できる。このために、可動部材の高精度な位置決め機構
を有する電子部品（例えば電磁アクチュエータ）を非常
に簡単にかつ小型に作成することができる。また、可動
部材の弾性力を利用せずにスイッチを切り換えることが
できるので、弾性係数の適正化など可動部材の構造に対
する設計上の制約を小さくすることができる。また、可
動部材からみて、近い側にコイルを配置し、遠い側に永
久磁石を配置しているため、永久磁石に保持された状態
の可動部材を、より小さい電圧で解放しスイッチを切り
換えることができる。

【００１９】永久磁石、コイル、及びヨークは、第２の
光導波路や第３の光導波路と同一の基板上に配置して、
シリコン半導体製造技術と光集積回路製造技術を用いて
作成する。このようにすると、光スイッチを大量に安く
作製することができる。

【００２０】前記コイルは中心にコアを有し、このコア
の両端と前記ヨークとの間にはすき間が形成されてい
る。このようなすき間を設けることによって、永久磁石
の磁束がコイルのコアの方に漏れる量を減らすことがで
きるので、電源が切断された後でも強い力で効率的に可
動部材を永久磁石側に保持することができる。

【００２１】電磁力発生手段における永久磁石とヨーク
との接触部の構成はいろいろな種類が考えられる。第１
の構成として、永久磁石は、一方のヨークの一側と他方
のヨークの一側との間に架設されて両ヨークよりも上方
位置に配置されている構成とする。第２の構成として、
永久磁石の主要部は、一方のヨークの一側と他方のヨー
クの一側との間に配置されて両ヨークと同一面内にあ
り、かつ永久磁石の両端部が両ヨークの上に迫り出して
いる構成する。第３の構成として、永久磁石は、一方の
ヨークの一側と他方のヨークの一側との間に配置されて
両ヨークと同一面内にあり、かつ両ヨークの一側端部が
永久磁石の上に迫り出している構成する。第４の構成と
して、永久磁石は一方のヨークの一側の上に配置され、
さらに永久磁石の上に他方のヨークの一側端部が迫り出
している構成とする。

【００２２】上記第１の構成のようにすれば、ヨークを
基板上に配置した後で、バルクの永久磁石をこのヨーク
の上に乗せるだけで永久磁石の組立が終了するので、光
スイッチの組立工程を簡略化することができる。また、
永久磁石として、スパッタリング法で形成した薄膜永久
磁石を用いると、光スイッチの組立工程をさらに簡略化
することができるが、そのためには、上記第２〜４の構
成にすれば良い。スパッタリング法で形成した薄膜永久
磁石は、成膜の条件によって、膜面に水平方向に配向し
この方向に着磁できる場合と、膜面に垂直方向に配向し
この方向に着磁できる場合とがある。第２・３の構成の
ようにすることにより、膜面に水平方向に着磁された薄
膜永久磁石を用いた光スイッチを作製することができ
る。また、第４の構成のようにすることにより、膜面に
垂直方向に着磁された薄膜永久磁石を用いた光スイッチ
を作製することができる。いずれの場合も、シリコン半
導体製造技術を用いて永久磁石を形成できるので、光ス
イッチの組立工程を一層簡略化できる。

【００２３】前記永久磁石は、スパッタリング法を用い
て基板上に形成したネオジウム、鉄及びボロンを含む化
合物、またはサマリウム及びコバルトを含む化合物から
なるものである。これらの材料は保磁力が非常に大きい
ので、可動部材を保持するための力を小さな薄膜永久磁
石で得ることができる。このために、薄膜永久磁石の膜
厚を減少させて、薄膜永久磁石の形成時間の短縮化を図
ることや、薄膜永久磁石の上部面積を縮小させて光スイ
ッチの小型化を図ることができる。

【００２４】前記コイルは、金属からなる第１の電極、
絶縁物からなる第１の層間絶縁膜、軟磁性材料からなる
コア、絶縁物からなる第２の層間絶縁膜、金属からなる
第２の電極が同一の基板上に順次積層され、前記第１の
電極と第２の電極は接続されて前記コア周りに巻かれて
いるものである。このように構成すれば、コイルを、組
立工程のいらないシリコン半導体製造技術を用いて作製
することができ、光スイッチの組立工程を一層簡略化で
きる。

【００２５】前記ヨークは、スパッタリング法、蒸着法
またはメッキ法を用いて形成された鉄及びニッケルを含
む化合物からなるものである。このように構成すれば、
ヨークを、組立工程のいらないシリコン半導体製造技術
を用いて作製することができ、光スイッチの組立工程を
一層簡略化できる。

【００２６】また前記ヨークは、鉄及びニッケルを含む
箔からなるものである。このように構成すれば、組立工
程は少し増加するが、ヨーク用に軟磁性薄膜を形成する
必要がないので、光スイッチ製作時間の短縮化を図るこ
とができる。

【００２７】本発明の光スイッチは一入力多出力型光ス
イッチに適用できる。すなわち、上述の光スイッチを同
一基板上にツリー構造をなして複数段に配置し、かつ光
信号入力側に近い段に配置された光スイッチの光導波路
と、その次の段に配置された光スイッチの光導波路とを
基板上で接続した構成とする。これにより、５ボルト以
下の電圧で駆動できる一入力多出力の光スイッチを、シ
リコン半導体製造技術や光集積回路製造技術を用いて簡
単に作製できるようになる。

【００２８】また、本発明の光スイッチは多入力多出力
型光スイッチに適用できる。すなわち、上述の光スイッ
チを同一基板上に並列して複数個配置し、かつその光ス
イッチの各々が有する第２の光導波路を基板上で第４の
光導波路に、第３の光導波路を基板上で第５の光導波路
にそれぞれ接続した構成とする。

【００２９】上記構成においては、複数個の光スイッチ
が有する第２の光導波路が第４の光導波路に接続され、
第３の光導波路が第５の光導波路に接続されるので、各
光導波路を光学的に問題なく結合させる必要がある。具
体的には、第２の光導波路の各々と第４の光導波路とは
滑らかにつながり、第３の光導波路の各々と第５の光導
波路とも滑らかにつながっている。そして、２つの光導
波路が直交する場合は、交差させるか又は立体交差とす
る。このような構成の光スイッチは、多入力多出力の光
スイッチを作製する場合に、光導波路の分岐点に配置す
る光スイッチを一部、前記した光導波路の交差もしくは
立体交差で代用することができるため、入出力端間で通
過する光スイッチの数を低減することができる。そのた
めに、光の損失が小さく、５ボルト以下の低電圧駆動が
可能な多入力多出力の光スイッチを、シリコン半導体製
造技術や光集積回路製造技術を用いて簡単に作製するこ
とができる。

【００３０】また、本発明の光スイッチは、基板に片持
ち梁状に支持され、全体が支持端側を中心にして前記基
板に平行な面内で軸直角方向に弾性変形自在な可動部材
と、前記可動部材に形成され光を伝搬する第１の光導波
路と、前記基板上に幅方向に並べて形成され光を伝搬す
る第２の光導波路および第３の光導波路と、前記可動部
材の自由端側に設けられた永久磁石と、前記永久磁石近
傍の前記基板上に設けられ、電流の供給により電磁力を
発生する電磁力発生手段とを備え、前記電磁力発生手段
で発生する電磁力によって前記永久磁石を吸引し、当該
永久磁石の位置が変位して前記可動部材を弾性変形させ
ることにより、前記第１の光導波路を前記第２の光導波
路または前記第３の光導波路に光学的に結合させること
を特徴としている。そして、電磁力発生手段は、両端部
が永久磁石に対向配置され、ほぼＵ字型をなすヨーク
と、そのヨークの巻き付けられたコイルとから構成され
ている。

【００３１】上記構成によれば、可動部材の自由端側に
設けられた永久磁石と、ヨークの巻き付けられたコイル
とによって、可動部材を第１の位置と第２の位置との間
で往復させることができる。例えば、可動部材が自分自
身の弾性力により安定に静止できる位置を第１の位置と
し、コイル及びヨークが第２の位置の近傍に配置されて
いる場合を考える。コイルによる磁束が、可動部材上の
永久磁石による磁束と引き合うようにコイルに電流を流
すと、可動部材上の永久磁石がコイルの方に引き寄せら
れ、可動部材が第２の位置に移動する。この状態で、コ
イルに流す電流を切断しても、永久磁石による磁力は残
るので、可動部材は永久磁石に引き寄せられた形で第２
の位置に静止し続ける。この状態の時に、今度は、コイ
ルによる磁束が可動部材上の永久磁石の磁束と反発する
ようにコイルに電流を流すと、可動部材を第２の位置に
保持する力が失われるため、可動部材は可動部材自身の
弾性力によって第１の位置に戻り、その場所で静止す
る。なお、この時ヨークは、コイルと可動部材上の永久
磁石をつなぐ磁路として働いている。このような構造の
光スイッチでも、５ボルト以下の低電圧で駆動可能であ
る。

【００３２】さらに、本発明の光スイッチは、基板に片
持ち梁状に支持され、熱膨張係数の異なる少なくとも２
種類の材料で構成され、かつ全体が支持端側を中心にし
て前記基板に垂直な面内で軸直角方向に弾性変形自在な
可動部材と、前記可動部材を加熱するための発熱抵抗体
と、前記可動部材に形成され光を伝搬する第１の光導波
路と、前記基板に深さ方向に並べて形成され光を伝搬す
る第２の光導波路および第３の光導波路と、前記可動部
材の自由端側に設けられた軟磁性部材と、前記軟磁性部
材近傍の前記基板上に設けられ、電流の供給により電磁
力を発生する電磁力発生手段とを備え、前記発熱抵抗体
で前記可動部材を加熱することによりバイメタル効果で
当該可動部材を弾性変形させるとともに、前記電磁力発
生手段で発生する電磁力によって前記軟磁性部材を吸引
して前記可動部材を変形位置に拘束することにより、前
記第１の光導波路を前記第２の光導波路または前記第３
の光導波路に光学的に結合させることを特徴としてい
る。

【００３３】上記構成によれば、発熱抵抗体で前記可動
部材を加熱することにより、可動部材はバイメタル効果
で第１の位置と第２の位置との間で往復させることがで
きる。例えば、可動部材が自身の弾性力により安定に静
止できる位置を第１の位置とし、バイメタル効果で可動
部材が移動する方に第２の位置を考える。発熱抵抗体に
電流を流すと可動部材が加熱され、バイメタル効果で変
形して第２の位置に到達する。この状態で、加熱を終え
ても、可動部材上の軟磁性部材が、軟磁性部材近傍に配
置された電磁力発生手段から引力を受けるため、可動部
材は第２の位置に静止し続ける。この状態の時に、今度
は、可動部材上の軟磁性部材のところの磁束を打ち消す
ようにコイルに電流を流すと、可動部材を第２の位置に
保持する力が失われるため、可動部材は自分自身の弾性
力によって第１の位置に戻り、その場所で静止する。こ
のような構造の光スイッチは、可動部材を基板に垂直な
方向に移動させることが容易にできるので、前述した立
体交差のある光導波路間の切り換えに有利で、そのため
多入力多出力光スイッチの光の損失を著しく低減するこ
とができる。

【００３４】以上の述べてきた光スイッチは、光通信装
置、光伝送装置、光交換機または光路切り換え装置に適
用できる。これによって、光スイッチ用の高電圧電源が
不要で且つ光損失の小さい光通信装置、光伝送装置、光
交換機もしくは光路切り換え装置を実現することができ
る。また上述の光スイッチを光ファイバー通信網に用い
ることによって、光損失の小さい光ファイバーの線路切
り換えが、５ボルト電源で可能となる。

【００３５】また、上述した光スイッチの構成が電磁ア
クチュエータに応用できる。すなわち、本発明の電磁ア
クチュエータは、基板に片持ち梁状に支持され、全体が
支持端側を中心にして前記基板に平行な面内で軸直角方
向に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材の自由端
側に設けられた軟磁性部材と、前記軟磁性部材近傍の前
記基板上に設けられ、電流の供給により電磁力を発生す
る電磁力発生手段とを備え、前記電磁力発生手段で発生
する電磁力によって、前記軟磁性部材の位置が変位して
前記可動部材を弾性変形させることにより、前記可動部
材に取付けられた被駆動物の位置を微調整するよう構成
されている。

【００３６】このような構成の電磁アクチュエータは、
スパッタリング法で永久磁石を形成し、スパッタリング
法もしくは蒸着法もしくはメッキ法を用い、シリコン半
導体製造技術によって簡単に作製することができる。

【００３７】さらにまた、本発明の光スイッチの製造方
法は、基板に下部クラッドとなるガラス層を形成する工
程と、前記ガラス層の上に光導波路を形成する工程と、
前記光導波路を包み込み上部クラッドとなるガラス層を
形成する工程と、エッチングを行うことにより、片持ち
梁状に支持され全体が前記基板に平行な面内で軸直角方
向に弾性変形自在な可動部材を前記基板上に形成する工
程と、前記可動部材の自由端側に軟磁性部材を形成また
は固定する工程と、前記軟磁性部材近傍の前記基板上に
前記可動部材に平行に永久磁石を形成または固定する工
程と、前記永久磁石と前記軟磁性部材との間の前記基板
上にコイル用の第１の電極を形成する工程と、前記永久
磁石と前記軟磁性部材との間の前記基板上にコイル用の
第２の電極を形成する工程と、コイル用の絶縁性材料か
らなる層間絶縁膜を形成する工程と、一側が前記永久磁
石に接触しかつ他側が前記軟磁性部材に対向配置され、
前記コイルを囲むように２つのヨークを形成または固定
する工程と、を含むことを特徴としている。

【００３８】上記の製造方法によれば、基本的には光ス
イッチをシリコン半導体製造技術と光集積回路製造技術
で作製することができるので、複雑な組立工程はほとん
ど必要がなく、光スイッチを安価に大量に製造すること
ができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。 （第１の実施の形態）まず、本発明の第１の実施の形態
による光スイッチの構造を図１〜図４を用いて説明す
る。図１は本発明に係る光スイッチの上面図を、図２は
図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を、図３は図１のＢ−Ｂ
線に沿った断面図を、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿った断
面図をそれぞれ示している。

【００４０】シリコンのウエハからなる基板１の上に、
まず下部クラッド２１１が形成され、その上に第１の光
導波路２０１、第２の光導波路２０２、及び第３の光導
波路２０３が光集積回路製造技術を用いて形成され、最
後に上部クラッド２１２が形成されている。図４に示し
たように、第１の光導波路２０１は、第２の光導波路と
第３の光導波路のちょうど真ん中に位置するように配置
されている。

【００４１】第１の光導波路２０１はその一部が可動部
材１０１上に形成されている。可動部材１０１は、上部
クラッド２１２と下部クラッド２１１をドライエッチン
グで表面から加工した後、その部分のシリコンを基板の
裏側から異方性エッチングで除去することにより作製さ
れる。このとき、機械的な強度を上げるために、下部ク
ラッド２１１下方の空間（図２参照）にシリコンを少し
残しておいてもよいが、シリコンと下部クラッド２１１
の熱膨張係数の差による反りが発生することがあるの
で、シリコンは完全に除去してしまった方がよい。

【００４２】このようにして作製された可動部材１０１
は、シリコン基板１に片持ち梁状に支持されており、基
板１の表面に水平な方向に弾性変形自在である。この可
動部材１０１は、ちょうど第１の光導波路２０１を支え
るような位置に形成されており、可動部材の弾性変形に
よって、第１の光導波路２０１の位置を自由に変えるこ
とができるようになっている。また、この可動部材１０
１上の上部クラッド２１２表面には、スパッタリング法
で形成された鉄とニッケルの合金からなる軟磁性部材４
３０が設けられている。

【００４３】また、上部クラッド２１２上には、電磁力
により可動部材１０１を駆動するために用いる永久磁石
４０１，４０２、コイル４１１，４１２、及びヨーク４
２１１，４２１２，４２２１，４２２２が設けられてい
る。永久磁石４０１，４０２は、ネオジウム、鉄、及び
ボロンの化合物からなる薄膜で、スパッタリング法で形
成したものである。コイル４１１は、図３に示したよう
に、メッキで形成した銅からなる第１の電極４１１１、
スピンコートで形成したポリイミドからなる第１の層間
絶縁膜４１１４、スパッタリング法で形成した鉄とニッ
ケルの合金からなるコア４１１３、同じくスピンコート
で形成したポリイミドからなる第２の層間絶縁膜４１１
５、同じくメッキで形成した銅からなる第２の電極４１
１２を積層した形になっている。また、第１の電極４１
１１と第２の電極４１１２は連結されて１本の線状の電
極を形成し、コア４１１３周りに巻かれている。

【００４４】コイル４１２も同様に銅からなる第１の電
極４１２１、ポリイミドからなる第１の層間絶縁膜４１
２４、鉄とニッケルの合金からなるコア４１２３、ポリ
イミドからなる第２の層間絶縁膜４１２５、銅からなる
第２の電極４１２２を積層した形になっている。そし
て、第１の電極４１２１と第２の電極４１２２は連結さ
れて１本の線状の電極を形成し、コア４１２３周りに巻
かれている。ヨーク４２１１，４２１２，４２２１，４
２２２は、鉄とニッケルの合金からなる薄膜で、スパッ
タリング法で形成したものである。

【００４５】図１で示したように、永久磁石４０１、コ
イル４１１、ヨーク４２１１，４２１２が一組の電磁ア
クチュエータ回路を形成しており、可動部材１０１の先
端に固定された軟磁性部材４３０から離れる方向に順
次、コイル４１１及び永久磁石４０１が配置されてい
る。ヨーク４２１１と４２１２は、永久磁石４０１とコ
イル４１１を含む磁気回路を形成するためのもので、永
久磁石４０１とは接触しているが、コイル４１１の中に
あるコア４１１３とは接触しないように配置されてい
る。すなわち、ヨーク４２１１とコア４１１３との間及
びヨーク４２１２とコア４１１３との間にはすき間が形
成されている。また、永久磁石４０２、コイル４１２、
ヨーク４２２１，４２２２がもう一組の電磁アクチュエ
ータ回路を形成しており、軟磁性部材４３０から離れる
方向に順次、コイル４１２及び永久磁石４０２が配置さ
れている。また同様に、ヨーク４２２１と４２２２は、
永久磁石４０２とは接触しているが、コア４１２３との
間にはそれぞれすき間が形成されている。

【００４６】本実施の形態における光スイッチでは、コ
イル４１１とコイル４１２に流す電流の向きを変えるこ
とによって、可動部材１０１上の軟磁性部材４３０を電
磁アクチュエータの方に引き寄せたり引き離したりする
ことができ、その力で、可動部材１０１を弾性変形させ
ることができる。そして、例えば、可動部材１０１を第
２の光導波路２０２の方に弾性変形させると、可動部材
１０１は、最終的に停止部材５０１にぶつかってその位
置に静止する。ここでは、可動部材１０１が停止部材５
０１にぶつかって静止している位置を第１の位置と呼ぶ
ことにする。逆に、可動部材１０１を第３の光導波路２
０３の方に弾性変形させると、可動部材１０１は、最終
的に停止部材５０２にぶつかってその位置に静止する。
可動部材１０１が停止部材５０２にぶつかって静止して
いる位置を、同じように第２の位置と呼ぶことにする。

【００４７】本実施の形態の光スイッチにおいては、可
動部材１０１が第１の位置にあるとき、可動部材１０１
に支えられた第１の光導波路２０１が第２の光導波路２
０２と光学的に結合し、可動部材１０１が第２の位置に
あるとき、第１の光導波路２０１が第３の光導波路２０
３と光学的に結合するように全体の構成要素がレイアウ
トされている。なお、停止部材５０１及び５０２は、可
動部材１０１を形成するときに行う上部クラッド２１２
と下部クラッド２１１のドライエッチングで生まれた端
面を、そのまま利用している。このために、停止部材５
０１，５０２の位置精度を機械加工に比べてはるかに高
くすることができ、光導波路同士の高精度な位置合わせ
を実現することができる。

【００４８】次に、本実施の形態における光スイッチの
動作原理を、図５〜図９を用いて説明する。図５は、本
実施の形態における光スイッチの可動部材及び電磁アク
チュエータ回路の部分の詳細上面図である。図１で示し
たように、この光スイッチには、永久磁石、コイル、及
びヨークからなる電磁アクチュエータ回路が、可動部材
１０１上の軟磁性部材４３０の両側に１つずつ形成され
た形になっており、可動部材１０１は、始め２つの電磁
アクチュエータ回路の真ん中である初期位置にある。永
久磁石４０１及び４０２は両方とも、図５の左側にＳ
極、右側にＮ極がくるように配置されている。コイル４
１１とコイル４１２は同じ向きに巻かれており、図５で
示したように、コイル４１１を構成する第１の電極４１
１１の右上を位置Ｘ、左下を位置Ｙとし、同様にコイル
４１２を構成する第１の電極４１２１の右上を位置Ｘ、
左下を位置Ｙとしておく。また、コイルの中にあるコア
と隣接するヨークとの間のすき間の長さをＬとする。

【００４９】図６は、永久磁石４０１、コイル４１１、
及びヨーク４２１１，４２１２からなる電磁アクチュエ
ータ回路に着目し、この回路のコイルを構成する電極
に、位置Ｙから位置Ｘに電流が流れるように電圧を印加
したときの磁束の様子を示している。なお、磁束の様子
が良くわかるように、以下の図ではコイルを構成する電
極を省略して示してある。図５で示したコイルの巻き方
と電流の流れ方から、コイルの中にあるコア４１１３に
発生する磁束は、図６で左側から右側に流れるようにな
る。この向きは、永久磁石４０１が作る磁束と同じ向き
になるため、ヨーク４２１１と４２１２の中でコイルに
よる磁束と永久磁石４０１による磁束が互いに強め合う
ことになり、大きな磁束が可動部材１０１上の軟磁性部
材４３０に入ることになる。その結果、軟磁性部材４３
０が電磁アクチュエータ回路から受ける力をＦとする
と、Ｆは、電磁アクチュエータ回路の方を向いた非常に
大きい力になり、この力によって、可動部材１０１を図
に示した初期位置から停止部材５０１側の第１の位置ま
で移動させることができる。

【００５０】図７は、上述した図６の状態でコイルに流
す電流を止めたときの磁束の様子を示している。コイル
が作る磁束は消滅し、永久磁石４０１が作る磁束は、ヨ
ーク４２１１と４２１２を通って、可動部材１０１上の
軟磁性部材４３０とコイル４１１の中にあるコア４１１
３に入る。ただ、すでに述べたようにヨーク４２１１と
コア４１１３との間及びヨーク４２１２とコア４１１３
との間にはすき間Ｌがあるため、磁束の大半は、軟磁性
部材４３０の方に流れることになる。このため、Ｆは、
図６の状態よりもやや小さくはなるものの、依然として
電磁アクチュエータ回路の方を向いた大きい力になり、
可動部材１０１を第１の位置に保持することができる。

【００５１】図８は、上述した図７の状態で、コイル４
１１を構成する電極に、位置Ｘから位置Ｙに電流が流れ
るように電圧を印加したときの磁束の様子を示してい
る。流れる電流の向きを図６の場合の逆にしていること
から、コイルの中のコア４１１３に発生する磁束は、図
８で右から左へ流れるようになる。この向きは、永久磁
石４０１が作る磁束と反対向きになっているため、ヨー
ク４２１１と４２１２の中で、永久磁石による磁束とコ
イルによる磁束が反発し合うことになり、可動部材１０
１上の軟磁性部材４３０にはほとんど磁束が入らないよ
うになる。その結果、Ｆの値はほとんどゼロになり、可
動部材１０１は自分自身の弾性力によって初期位置に戻
る。

【００５２】図５で示したように、可動部材１０１の両
側に一つずつ電磁アクチュエータ回路が配置されている
場合、これまで述べてきた光スイッチの動作をまとめる
と図９のようになる。まずステップ１では、可動部材は
２つの電磁アクチュエータ回路の真ん中である初期位置
にあり、第１の位置側の電磁アクチュエータ回路のコイ
ルにも、第２の位置側の電磁アクチュエータ回路のコイ
ルにも電流は流していない。このとき、可動部材に働く
力はゼロであり、可動部材は初期位置に静止したままで
あり、したがって、可動部材上にある第１の光導波路
は、第２の光導波路にも第３の光導波路にも光学的には
結合していない。

【００５３】ステップ２では、第１の位置側の電磁アク
チュエータ回路のコイルに、図６で示したように位置Ｙ
から位置Ｘに電流が流れるように電源を接続する。そう
すると、可動部材１０１には、第１の位置の向きに強い
力が働き、可動部材は第１の位置に移動する。このと
き、可動部材上の第１の光導波路は、第２の光導波路と
光学的に結合し、光は第１の光導波路から第２の光導波
路に伝搬する。

【００５４】ステップ３では、ステップ２で電磁アクチ
ュエータ回路のコイルに流していた電流を切断する。こ
のときは、図７で示したように、コイルが作る磁束は消
滅するが、永久磁石が作る磁束が可動部材を引き寄せる
力を生むため、可動部材にはステップ２のときよりは弱
いながらも第１の位置の向きに力が働く。したがって、
可動部材は、電源を切断した後でも第１の位置に保持さ
れ、第１の光導波路は、第２の光導波路と光学的な結合
を続けることになる。すなわちスイッチとして、電源を
切断してもその状態を保つ自己保持性を有することにな
る。この特性は、光スイッチには非常に重要なものであ
る。

【００５５】ステップ４では、第１の位置側の電磁アク
チュエータ回路のコイルに、図８に示したように位置Ｘ
から位置Ｙに電流が流れるように電源を接続し、第２の
位置側の電磁アクチュエータ回路のコイルに、図６で示
したように位置Ｙから位置Ｘに電流が流れるように電源
を接続する。そうすると、第１の位置側にある電磁アク
チュエータ回路が可動部材を第１の位置に保持しようと
する力は、図８で説明したようにほとんどゼロになり、
可動部材は、自分自身の弾性力で初期位置に戻ろうと
し、更に図６で示したように可動部材は、第２の位置側
にある電磁アクチュエータ回路から強い力で引き寄せら
れるため、最終的に可動部材は、第２の位置に移動する
ことになる。このときは、可動部材上の第１の光導波路
は第３の光導波路と光学的に結合し、光は第１の光導波
路から第３の光導波路に伝搬する。この時点で光が伝搬
する経路の切り換えが完了することになる。

【００５６】ステップ５では、ステップ４で電磁アクチ
ュエータ回路のコイルに流していた電流を切断する。こ
のときはステップ３の時と同様に、力の大きさは弱くな
るものの、可動部材には第２の位置向きに力が働き、可
動部材は電源を切断した後も第２の位置に保持される。

【００５７】ステップ６では、第２の位置側の電磁アク
チュエータ回路のコイルに、図８で示したように位置Ｘ
から位置Ｙに電流が流れるように電源を接続する。そう
すると、第２の位置側にある電磁アクチュエータ回路が
可動部材を保持しようとする力はすでに述べたようにほ
とんどゼロになり、可動部材は自身の弾性力で初期位置
に戻る。もちろん、この時点で可動部材上にある第１の
光導波路は、第２の光導波路にも第３の光導波路にも光
学的には結合しなくなる。以上のようなステップを通し
て、本実施の形態での光スイッチは動作するものであ
る。

【００５８】図１０と図１１は、すでに述べたコイルの
中にあるコアと隣接するヨークとの間にあるすき間Ｌの
効果について説明するための図である。図１０は、永久
磁石４０１、コイル４１１、及びヨーク４２１１，４２
１２からなる電磁アクチュエータ回路に着目し、Ｌがゼ
ロの時に図９で説明したステップ３段階での磁束がどう
なるかを示した図で、ちょうどＬがゼロでない場合の図
７に対応している。なお、磁束の様子が良く分かるよう
に、以下の図ではコイルを構成する電極を省略して示し
てある。

【００５９】Ｌがゼロになると、図１０のように永久磁
石４０１が作る磁束は、ヨーク４２１１及び４２１２を
通って大半がコイル４１１のコア４１１３に流れ込んで
しまい、可動部材１０１上の軟磁性部材４３０を通る磁
束はほとんど無くなってしまう。このため、可動部材を
第１の位置に保持しようとする力がほぼゼロになってし
まい、光スイッチに重要な自己保持機能が失われること
になる。すなわち、コイルに流す電流を切断すると、可
動部材は第１の位置に留まることができずに初期位置に
戻ってしまうことになる。

【００６０】この様子をもう少し定量的に示したのが図
１１である。Ｌが５０μｍの場合は、コイルに流す電流
をゼロにしても、可動部材には２３０μＮの電磁アクチ
ュエータ回路側を向いた力が働くが、Ｌが０μｍの場合
は、コイルに流す電流をゼロにすると可動部材にはまっ
たく力が働くなくなってしまうことが分かる。このよう
に、Ｌをゼロ以外の有限な値にすることによって、光ス
イッチの自己保持機能を達成することができるわけであ
る。

【００６１】図１２は、本実施の形態の光スイッチに用
いる永久磁石の構造を示したもので、図１のＤ−Ｄ線に
沿った断面図である。本実施の形態における光スイッチ
では、永久磁石４０１は、ネオジウム、鉄及びボロンか
らなる化合物をスパッタリング法で薄膜化したもので、
図１２(１）のように、２つのヨーク４２１１と４２１
２の間に形成され、永久磁石４０１の両端がヨーク４２
１１，４２１２の上に迫り出した構造となっている。こ
の場合、永久磁石４０１の膜は、シリコン基板１に対し
水平方向に配向するように形成され、その方向に着磁さ
れる。すなわち、基板１に対し水平方向にＮ極とＳ極が
表れることになる。しかし、薄膜の永久磁石を作る工程
は簡単ではないので、図１３(２）のように、バルクの
永久磁石４０１をヨーク４２１１と４２１２を架橋する
ように配置しても良い。この場合も、光スイッチの機能
はなんら損なわれるものではない。

【００６２】また、図１３(３）のように、シリコン基
板１上に先に薄膜の永久磁石４０１を形成しておき、後
からヨーク４２１１と４２１２を形成しても良い。この
場合は、ヨーク４２１１，４２１２の端部が永久磁石４
０１の上に迫り出した構造となる。この方法は、永久磁
石４０１を形成するときにはヨーク４２１１，４２１２
がまだできていないので、永久磁石４０１の形成温度を
高くしたり、高温でのアニールが必要となった場合など
に有利である。

【００６３】図１３(４）は、永久磁石４０１の膜の配
向が、シリコン基板１に対し垂直な場合に用いることが
できる構造である。この場合は、シリコン基板１に対し
垂直な方向に着磁も行われ、基板１に対し垂直方向にＮ
極とＳ極が表れることになる。この場合も、もちろん、
光スイッチの機能はなんら損なわれるものではない。ま
た、ここではネオジウム、鉄、及びボロンからなる化合
物を磁石の材料にしているが、保持力の高い材料であれ
ばこれに限ったものではなく、例えばサマリウムとコバ
ルトの化合物をはじめ、硬磁性材料であればどんな材料
でも用いることができる。

【００６４】図１３は、本実施の形態の光スイッチに用
いるコイルの構造を詳細に説明した図であり、図１３
(１）は上面図、図１３(２）はＥ−Ｅに沿った断面図、
図１３(３）はＦ−Ｆに沿った断面図である。本実施の
形態では、シリコン基板１に形成した上部クラッド２１
２の上に、まず、銅からなる櫛歯状の第１の電極４１１
１をメッキ法で形成する。次に、感光性ポリイミドから
なる第１の層間絶縁膜４１１４を、電極４１１１を部分
的に覆うようにスピンコート法で形成する。さらに、鉄
とニッケルの合金からなるコア４１１３を、第１の層間
絶縁膜４１１４の上にスパッタリング法で形成する。次
に、感光性ポリイミドからなる第２の層間絶縁膜４１１
５を、コア４１１３を覆うようにスピンコート法で形成
する。最後に、銅からなる櫛歯状の第２の電極４１１２
を、第２の層間絶縁膜４１１５の上に第１の電極４１１
１をつなぐようにメッキ法で形成する。このような構造
にすることにより、中心部に鉄とニッケルの合金からな
るコアを有するコイルを、シリコン半導体製造技術を使
って組立工程の一切無いプロセスで形成することができ
る。

【００６５】本実施の形態では、第１の電極及び第２の
電極は、膜厚１０μｍ程度の厚い膜でも簡単にでき比抵
抗も小さいことからメッキ法で形成した銅膜を用いてい
るが、金を始めとする他の金属メッキ膜を用いても同様
な構造のコイルを形成することができる。また、メッキ
以外にも、スパッタリング法を用いて形成したアルミニ
ウムやアルミニウムと銅の合金膜等の金属膜を用いても
良い。また、第１の層間絶縁膜と第２の層間絶縁膜とし
て、本実施の形態では工程が簡単で耐熱性も良い感光性
のポリイミドを用いているが、感光性の無いポリイミド
をエッチングで加工して形成しても良いし、通常のフォ
トレジストを用いても良い。ただし、光スイッチの熱に
対する信頼性を考えるとポリイミドを用いた方が安全で
ある。また、コアとして、本実施の形態ではスパッタリ
ング法で形成した鉄とニッケルの合金薄膜を用いている
が、メッキ法で形成することも可能であるし、場合によ
っては、鉄とニッケルの合金で構成された箔を接着剤で
貼り付け、これをエッチングで加工することも可能であ
る。また、本実施の形態では、第１の電極と第２の電極
を直接接触させてコイルを形成しているが、第１の層間
絶縁膜と第２の層間絶縁膜にスルーホールを形成し、そ
の中に金属を埋め込んでその金属を介して第１の電極と
第２の電極を接触させることも可能である。

【００６６】図１２で説明した永久磁石と図１３で説明
したコイルをつないで磁気回路を形成するヨークは、本
実施の形態ではスパッタリングで形成した鉄とニッケル
の合金からなる薄膜を用いている。しかし、この方法に
限ったものではなく、コイルのコアと同様に同種の材料
をメッキで形成することも可能であるし、箔を接着剤で
貼り付けてエッチングで加工することも可能である。

【００６７】本実施の形態で述べてきた光スイッチは、
組立工程の無いシリコン半導体製造技術と光集積回路製
造技術のみで製造することができるので、生産性が非常
に高く、かつ光の切り換えに電磁力を利用する電磁アク
チュエータ回路を用いているので、５ボルト以下の低電
圧で動作させることが可能である。

【００６８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態における光スイッチの構造を図１４を用い
て説明する。図１４は、第１の実施の形態で説明した光
スイッチを、同一のシリコン基板１上に７個並べて作成
した１入力４出力の光スイッチを示している。光スイッ
チの基本単位１０は、すでに第１の実施の形態で述べて
きたように可動部材上の第１の光導波路２０１、第２の
光導波路２０２、第３の光導波路２０３、及び永久磁
石、コイル、及びヨークからなる電磁アクチュエータ回
路４１，４２を有し、入力側の基本単位光スイッチの第
２の光導波路と第３の光導波路が接続用の光導波路２０
４と２０５を介して、出力側の基本単位光スイッチの第
１の光導波路に接続されている。これらの光導波路は全
て一枚のシリコン基板上の下部クラッドと上部クラッド
に挟まれた形で一括で形成されており、個々の光スイッ
チの基本単位を個別に作成して、それを一枚のシリコン
基板に貼り合わせて作成しているわけではない。

【００６９】したがって、本実施の形態で説明した１入
力４出力の光スイッチも、組立工程の無いシリコン半導
体製造技術と光集積回路製造技術のみで製造することが
できるので、生産性が非常に高く、かつ光の切り換えに
電磁力を利用する電磁アクチュエータ回路を用いている
ので、５ボルト以下の低電圧で動作させることができ
る。また、本実施の形態の光スイッチを組み合わせるこ
とにより、任意の１入力Ｎ出力光スイッチを作成するこ
とができる。

【００７０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態における光スイッチの構造を図１５を用い
て説明する。図１５は、第１の実施の形態で説明した光
スイッチを基本単位とし、同一のシリコン基板１上にこ
の基本単位光スイッチを２個並べて作成した２入力２出
力の光スイッチを示している。可動部材１０１上にある
第１の光導波路２０１は、第２の光導波路２０２もしく
は第３の光導波路２０３のいずれか一方と光学的に結合
するように配置されており、どちらの光導波路と結合す
るかは、電磁アクチュエータ回路４１及び４２と可動部
材１０１上にある軟磁性部材４３０との間に働く電磁力
によって切り換えることができる。

【００７１】また、本実施の形態では、第２の光導波路
２０２の各々と滑らかにつながる第４の光導波路２０６
と、第３の光導波路２０３の各々と滑らかにつながる第
５の光導波路２０７が設けられている。そして、第２の
光導波路２０２と第５の光導波路２０７とが直交する場
合は、平面交差か又は立体交差となっている。

【００７２】本実施の形態の光スイッチにおいては、例
えば入力１と出力１を結合させる場合、左上の基本単位
光スイッチの第１の光導波路２０１を第３の光導波路２
０３に結合させるだけで良いので、入力端から出力端に
行くまでの間に１個の基本単位光スイッチしか通らない
ことになる。従来の技術のところでも述べたように、１
入力２出力の光スイッチを組み合わせて２入力２出力の
光スイッチを構成する場合は、入力端から出力端に行く
までの間に必ず２個の基本単位光スイッチを通ることに
なるので、光の損失が１つの光スイッチの２倍になる
が、新たに光導波路２０６，２０７を設けた本実施の形
態では、上述したように通過する光スイッチの数が１個
になるので、損失を半減することが可能となる。本実施
の形態では２入力２出力の場合を説明しているが、本構
造は、Ｎ入力Ｍ出力の大規模光スイッチに適用すること
も可能で、１入力２出力の光スイッチを組み合わせただ
けの光スイッチと比較して、はるかに低損失の光スイッ
チを提供することが可能である。

【００７３】５ボルト以下の低電圧で駆動できるという
長所や組立工程の無いプロセスで作製できるという長所
は、もちろん本実施の形態でも保存されている。なお、
本実施の形態では、第２の光導波路２０２と第５の光導
波路２０７は９０度で交差しているが、この角度は９０
度に制約されるものではなく、それ以外の角度で交差し
ても良い。また、本実施の形態では、第２の光導波路２
０２は第５の光導波路２０６に接するように、また第３
の光導波路２０３は第５の光導波路２０７に接するよう
につながっているが、第２の光導波路２０２と第５の光
導波路２０７とが交差する角度よりも相対的に滑らかで
あれば、必ずしも接するようにつなげる必要はない。

【００７４】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態における電磁アクチュエータの構造を図１
６を用いて説明する。この電磁アクチュエーは磁気ディ
スクのヘッド支持体に適用されている。シリコン基板１
に、２本の足で片持ち梁状に支持されている弾性変形可
能な可動部材１０１が、シリコンの異方性エッチングを
用いて形成され、その梁の先端には、スパッタリング法
で形成された鉄とニッケルの合金からなる軟磁性部材４
３０が形成されている。シリコン基板１の可動部材１０
１以外のところには、軟磁性部材４３０を中心にして両
側に電磁アクチュエータ回路が形成されている。

【００７５】一方の電磁アクチュエータ回路は、永久磁
石４０１、コイル４１１、及びヨーク４２１１，４２１
２から構成されている。そして、永久磁石４０１は、ス
パッタリング法で形成したネオジウム、鉄、及びボロン
の化合物薄膜でできている。またコイル４１１は、メッ
キ法で形成した銅からなる第１の電極４１１１、スピン
コート法で形成したポリイミドからなる第１の層間絶縁
膜、スパッタリング法で形成された鉄とニッケルの合金
からなるコア４１１３、スピンコート法で形成したポリ
イミドからなる第２の層間絶縁膜、メッキ法で形成した
銅からなる第２の電極４１１２を順次積層したものでで
きている。さらにヨークは、スパッタリングで形成され
た鉄とニッケルの合金からできている。もう一方の電磁
アクチュエータ回路は、永久磁石４０２、コイル４１
２、及びヨーク４２２１，４２２２から構成されてお
り、構成要素の材料や作製法は前述の電磁アクチュエー
タ回路とまったく同じである。可動部材１０１の先端の
軟磁性部材４３０の反対側（図１６では裏側）には、磁
気ヘッドを搭載したスライダ１１が固定されている。

【００７６】磁気ディスクでは、記録密度の増加に対応
して、記録ピッチが非常に狭くなっており、従来のボイ
スコイルモータだけでは正確な位置決めができなくなっ
てきている。本実施の形態における磁気ディスクのヘッ
ド支持体は、可動部材１０１の両側に、図１に示したも
のとまったく同じ構造をもつ電磁アクチュエータ回路を
有しており、それぞれの電磁アクチュエータ回路の中に
あるコイルに電流を流すことによって、スライダの位置
を微妙に動かすことができる。

【００７７】このようなヘッド支持体を用いると、ボイ
スコイルモータだけでは達成できない高精度な位置決め
を、ボイスコイルモータによる粗動と本実施の形態での
ヘッド支持体による微動の組み合わせにより達成するこ
とができ、磁気ディスクの記録密度を大幅に増加させる
ことが可能となる。本実施の形態では、位置検出用のセ
ンサは含まれていないが、そのような位置検出用センサ
を組み合わせると、より高精度な位置決めが可能とな
る。

【００７８】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態における光スイッチの構造を図１７を用い
て説明する。図１７は、第５の実施の形態における光ス
イッチの上面図を示している。第１の実施の形態と同様
にシリコンのウエハからなる基板１の上に、まず下部ク
ラッドが形成され、その上に第１の光導波路２０１、第
２の光導波路２０２、及び第３の光導波路２０３が光集
積回路製造技術を用いて形成され、最後に上部クラッド
が形成されている。本実施の形態での特徴部分は、電磁
アクチュエータ回路が可動部材１０１の片側のみに設け
られていることと、第１の光導波路２０１が第３の光導
波路２０３と対向する位置に配置されており、ここが初
期位置となっていることである。

【００７９】可動部材１０１は、上部クラッドと下部ク
ラッドをドライエッチングで表面から加工した後、その
部分のシリコンを基板の裏側から異方性エッチングで除
去することにより作製される。このようにして作製され
た可動部材１０１は、シリコン基板１に片持ち梁状に支
持されており、基板表面に水平な方向に弾性変形が可能
である。この可動部材１０１は、ちょうど第１の光導波
路２０１を支えるような位置に形成されており、可動部
材１の弾性変形によって、第１の光導波路２０１の位置
を自由に変えることができるようになっている。また、
この可動部材１０１上の上部クラッド表面には、スパッ
タリング法で形成された鉄とニッケルの合金からなる軟
磁性部材４３０が形成されている。上部クラッド上の第
２の光導波路側には、電磁力により可動部材１０１を駆
動するために用いる永久磁石４０１、コイル４１１、及
びヨーク４２１１，４２１２が形成されている。これら
の要素は、第１の実施の形態で説明したものとまったく
同一構造のものが用いられている。

【００８０】本実施の形態での光スイッチでは、コイル
４１１に流す電流の向きを変えることによって、可動部
材１０１上の軟磁性部材４３０を電磁アクチュエータの
方に引き寄せたり引き離したりすることができ、その力
で、可動部材１０１を弾性変形させることができる。可
動部材１０１は、初期的には第１の光導波路２０１と第
３の光導波路２０３が対向する位置にあり（この位置
は、第１の実施の形態のところで説明した第２の位置に
対応する）、このときは、当然、可動部材１０１に支え
られた第１の光導波路２０１は第３の光導波路２０３と
光学的に結合している。

【００８１】ここで、コイル４１１の電極に、可動部材
１０１上の軟磁性部材４３０を引き寄せる向きの電流を
流すと、可動部材１０１は、第２の光導波路の方に弾性
変形し、最終的に停止部材５０１で位置決めされる第１
の位置に移動する。このとき、第１の光導波路は、第２
の光導波路２０２と光学的に結合する。その後コイルに
流す電流を切断しても、軟磁性部材４３０が永久磁石４
０１から引力を受けるため、可動部材１０１は第１の位
置に保持され、第１の光導波路２０１は第２の光導波路
２０２と光学的な結合を続ける。

【００８２】そして次に、コイル４１１の電極に、軟磁
性部材４３０を引き離す向きの電流を流すと、今度は可
動部材１０１は自分自身の弾性力によって初期位置（第
２の位置）に戻り、第１の光導波路２０１は第３の光導
波路２０３と光学的に結合する。この状態でコイルに流
す電流を切断しても可動部材１０１は自分自身の弾性力
によりこの位置にとどまるので、第１の光導波路２０１
は第３の光導波路２０３と光学的な結合を続ける。

【００８３】なお、停止部材５０１は、可動部材１０１
を形成するときに行う上部クラッド２１２と下部クラッ
ド２１１のドライエッチングで生まれた端面を、そのま
ま利用している。したがって、停止部材の位置精度を機
械加工に比べてはるかに高くすることができ、光導波路
同士の高精度な位置合わせを容易に実現することができ
る。

【００８４】本実施の形態で述べてきた光スイッチは、
第１の実施の形態で述べた光スイッチと同様、組立工程
の無いシリコン半導体製造技術と光集積回路製造技術の
みで製造することができるので、生産性が非常に高く、
かつ光の切り換えに電磁力を利用する電磁アクチュエー
タ回路を用いているので、５ボルト以下の低電圧で動作
させることが可能である。さらに、第１の実施の形態で
の光スイッチと比較して電磁アクチュエータ回路の数が
半分でできるので、スイッチの小型化や高集積化に一層
有利である。

【００８５】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態における光スイッチの構造を図１８を用い
て説明する。図１８は、第６の実施の形態における光ス
イッチの上面図を示している。光導波路や可動部材の構
造は、第１の実施の形態とほぼ同様である。すなわち、
シリコンのウエハからなる基板１の上に、まず下部クラ
ッドが形成され、その上に第１の光導波路２０１、第２
の光導波路２０２、及び第３の光導波路２０３が光集積
回路製造技術を用いて形成され、最後に上部クラッドが
形成されている。第１の光導波路は、第２の光導波路と
第３の光導波路のちょうど真ん中に位置するように配置
されており、ここが初期位置となっている。

【００８６】可動部材１０１は、上部クラッドと下部ク
ラッドをドライエッチングで表面から加工した後、その
部分のシリコンを基板の裏側から異方性エッチングで除
去することにより作製される。このようにして作製され
た可動部材１０１は、シリコン基板１に片持ち梁状に支
持されており、基板表面に水平な方向に弾性変形が可能
である。この可動部材１０１は、ちょうど第１の光導波
路２０１を支えるような位置に形成されており、可動部
材１０１の弾性変形によって、第１の光導波路の位置を
自由に変えることができるようになっている。但し、こ
の可動部材１０１上の上部クラッド表面には、第１の実
施の形態と異なりスパッタリング法で形成された、ネオ
ジウム、鉄、及びボロンの合金からなる永久磁石４０３
が設けられている。

【００８７】また、上部クラッド上には、電磁力により
可動部材１０１を駆動するために用いるコイル４１１，
４１２、及びヨーク４２１１，４２１２，４２２１，４
２２２が形成されている。コイル４１１及び４１２は、
第１の実施の形態とまったく同様な構造をしている。ヨ
ーク４２１１，４２１２，４２２１，４２２２は、スパ
ッタリング法で形成した鉄とニッケルの合金からなる薄
膜で、材料は同じだが、構造は大きく異なっている。す
なわち、本実施の形態では、コイル４１１、ヨーク４２
１１及び４２１２が一組の電磁アクチュエータ回路を形
成しており、コイル４１１の中にあるコア４１１３とヨ
ーク４２１１及び４２１２は直接接続されていて、第１
の実施の形態のようなすき間は存在しない。また、コイ
ル４１２、ヨーク４２２１及び４２２２も一組の電磁ア
クチュエータ回路を形成しており、コア４１２３とヨー
クの間にすき間はない。

【００８８】本実施の形態の光スイッチでは、コイル４
１１とコイル４１２に流す電流の向きを変えることによ
って、可動部材１０１上の永久磁石４０３を電磁アクチ
ュエータの方に引き寄せたり引き離したりすることがで
き、その力で、可動部材１０１を弾性変形させることが
できる。そして、例えば、可動部材１０１を第２の光導
波路２０２の方に弾性変形させると、可動部材１０１
は、最終的に停止部材５０１にぶつかって第１の位置に
静止し、第１の光導波路２０１が第２の光導波路２０２
と光学的に結合する。逆に、可動部材１０１を第３の光
導波路２０３の方に弾性変形させると、可動部材１０１
は、最終的に停止部材５０２にぶつかって第２の位置に
静止し、第１の光導波路２０１が第３の光導波路２０３
と光学的に結合する。

【００８９】本実施の形態では、停止部材５０１及び５
０２として、可動部材１０１を形成するときに行う上部
クラッドと下部クラッドのドライエッチングで生まれた
端面をそのまま利用しているので、停止部材の位置精度
を機械加工に比べてはるかに高くすることができ、光導
波路同士の高精度な位置合わせを容易に実現することが
できる。

【００９０】光導波路の切り換え動作は、第１の実施の
形態と異なり、コイル４１１が作る磁束が可動部材１０
１上の永久磁石４０３の磁束を強めるように電流がコイ
ルに流れた場合に、永久磁石がコイル４１１の方に引っ
張られ、可動部材は第１の位置に移動する。逆に、コイ
ル４１１が作る磁束が可動部材１０１上の永久磁石４０
３の磁束を弱めるように電流がコイルに流れた場合に、
永久磁石４０３をコイル４１１の方に引っ張る力が失わ
れ、可動部材１０１は自分自身の弾性力で初期位置に移
動する。

【００９１】図１９は、コイルと永久磁石の構造が同じ
時に、コイルに流す電流密度と可動部材に働く力の関係
を第１の実施の形態と本実施の形態（第６の実施の形
態）で比較した結果を示してある。第１の実施の形態に
比べて本実施の形態は、コイルに流す電流密度を大きく
しないと可動部材に働く力が小さくならない。すなわ
ち、本実施の形態の方が光導波路の切り換えに大きな電
流密度が必要となるわけである。このように、本実施の
形態は光導波路の切り換えという点では第１の実施の形
態よりも不利であるが、構造は第１の実施の形態よりも
簡単であり、生産性の一層の向上が達成できる。

【００９２】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態における光スイッチの構造を図２０及び図
２１を用いて説明する。図２０は第７の実施の形態にお
ける光スイッチの上面図を、図２１は図２０のＧ−Ｇ線
に沿った断面図をそれぞれ示している。本実施の形態で
の光スイッチは、シリコンウエハからなる基板１を２枚
張り合わせた構造になっており、下のシリコンウエハ基
板１上には、ガラスからなる絶縁層２１３が形成され、
更にその上に、第１の実施の形態で説明したものと同じ
構造を有する永久磁石４０１、コイル４１１、ヨーク４
２１１及び４２１２からなる電磁アクチュエータ回路が
形成されている。コイルの構造やコイルのコアとヨーク
の間にすき間が存在するところも、第１の実施の形態と
同様である。

【００９３】上記のシリコンウエハ基板１上には、下部
クラッド２１１、第１の光導波路２０１、及び上部クラ
ッド２１２が積層された構造からなる可動部材１０１
が、第１の実施の形態とまったく同じ方法で形成されて
いる。ただし、第１の実施の形態においては、この可動
部材は基板に対し水平方向に弾性変形するように作られ
ているが、本実施の形態においては、可動部材１０１は
基板１に対し垂直方向に弾性変形するように作られてい
る。すなわち、基板の幅方向に薄くなるように作られ
る。なお、可動部材１０１の下側のシリコンは、異方性
エッチングにより完全に除去しておく。第１の光導波路
と光学的に結合する第２の光導波路と第３の光導波路
は、本実施の形態では基板に対し垂直方向に積層された
構造をしている。すなわち、シリコン基板１上に下部ク
ラッド２１１、第３の光導波路２０３、下部クラッド２
１１、第２の光導波路２０２、及び上部クラッド２１２
が順次積層された構造になっている。初期位置では、第
１の光導波路２０１が、第２の光導波路２０２に結合す
るように配置されており、第３の光導波路は第２の光導
波路の下に配置されている。

【００９４】可動部材１０１上の上部クラッド２１２表
面には、スパッタリング法で形成されたニッケルとクロ
ムの合金からなる発熱用の抵抗膜４０４及び４０５と、
抵抗膜に電流を流すためのスパッタリング法で形成され
たアルミニウムからなる電極膜３０３，３０４，３０５
が形成されている。また、可動部材１０１の抵抗膜が形
成されている面の反対側の面には、スパッタリング法で
形成された鉄とニッケルの合金からなる軟磁性部材４３
０が形成されている。

【００９５】本実施の形態においては、初期的には、第
１の光導波路２０１は第２の光導波路２０２と光学的に
結合している。この状態で、発熱用抵抗膜４０４と４０
５に電流を流すと、抵抗膜はジュール熱により発熱し、
抵抗膜の方がクラッドよりも熱膨張係数が大きいことか
ら、可動部材１０１は下方にたわむことになる。そし
て、可動部材下面にある軟磁性部材４３０が、下側のシ
リコン基板上にある電磁アクチュエータ回路のヨーク４
２１１及び４２１２に接触すると、電磁アクチュエータ
回路内の永久磁石４０１からの引力によって、可動部材
は、その位置に静止する。このとき、可動部材上の第１
の光導波路２０１が、第３の光導波路２０３に光学的に
結合するように導波路やクラッドを配置しておくと、抵
抗膜に電流を流すことによって、光路を切り換えること
ができることになる。可動部材１０１をこの状態から初
期位置に戻すためには、電磁アクチュエータ回路内のコ
イル４１１に電流を流して、永久磁石４０１の磁束を打
ち消せば良い。このようにすれば、可動部材１０１が永
久磁石４０１から受ける引力が消えるため、可動部材１
０１は自分自身の弾性力によって初期位置に戻り、第１
の光導波路２０１は再び第２の光導波路２０２と光学的
に結合する。

【００９６】本実施の形態での光スイッチは、シリコン
基板に対し垂直方向に移動可能な可動部材を用いてスイ
ッチを構成しているため、厚さは厚くなるが、素子の面
積は、第１の実施の形態の光スイッチよりも小さくする
ことができる。また、この構造は、次に説明するＮ入力
Ｍ出力の光スイッチを作る上で、たいへん大きな効果を
もつ。次にその内容について説明する。

【００９７】（第８の実施の形態）図２２は本発明の第
８の実施の形態を示しており、上述した第７の実施の形
態における光スイッチを複数組み合わせた２入力２出力
の光スイッチの上面図である。本実施の形態における光
スイッチは、第７の実施の形態で説明した光スイッチを
基本単位とし、同一のシリコン基板１上にこの基本単位
光スイッチを２個並べて作成した２入力２出力の光スイ
ッチである。可動部材１０１上にある第１の光導波路２
０１は、第２の光導波路２０２もしくは第３の光導波路
２０３のいずれか一方と光学的に結合するように配置さ
れており、どちらの光導波路と結合するかは、電磁アク
チュエータ回路４１と可動部材１０１上にある抵抗膜４
０４及び４０５によって切り換えることができる。

【００９８】また、本実施の形態では、第２の光導波路
２０２は第４の光導波路２０６に滑らかにつながり、ま
た第３の光導波路２０３は第５の光導波路２０７に滑ら
かにつながっている。そして、第２の光導波路２０２と
第５の光導波路２０７が直交する箇所では、第２の光導
波路２０２と第５の光導波路２０７は平面的に交差して
いるか、または立体交差となっている。また第４の光導
波路２０６及び第５の光導波路２０７は、第２の光導波
路２０２や第３の光導波路２０３と同一のシリコン基板
１上に形成されている。

【００９９】本実施の形態での光スイッチにおいては、
例えば入力１と出力１を結合させる場合、左上の基本単
位光スイッチの第１の光導波路２０１を第３の光導波路
２０３に結合させるだけで良いので、入力端から出力端
に行くまでの間に１個の基本単位光スイッチしか通らな
いことになる。こうすることにより、第３の実施の形態
のところでも説明したように、入出力端間での損失を従
来の半分にすることが可能となる。

【０１００】第２の光導波路２０２と第５の光導波路２
０７を立体交差にした場合は、両光導波路内を通る光の
相互の干渉がまったく無く、また交差点での光の損失も
まったく無い。したがって、第３の実施の形態で述べた
光スイッチよりもさらに一層損失の低減に効果がある。

【０１０１】本構造は、もちろんＮ入力Ｍ出力の大規模
光スイッチに適用することも可能で、１入力２出力の光
スイッチを組み合わせただけの光スイッチと比較して、
はるかに低損失の光スイッチを提供することが可能であ
る。第７の実施の形態で説明した基板に対し垂直方向に
移動可能な可動部材が実現できたことによって、このよ
うな低損失の光スイッチが可能になったわけである。

【０１０２】なお、本実施の形態では、５ボルト以下の
低電圧で駆動できるという長所や組立工程の無いプロセ
スで作製できるという長所は失われている。可動部材の
移動に熱を利用するため、電磁力を利用するよりも高い
電圧が必要である。また、基板に対し垂直方向に可動部
材を移動するため、２枚のシリコン基板の張り合わせる
という組立工程を取り入れている。

【０１０３】本実施の形態では、第２の光導波路２０２
と第５の光導波路２０７は９０度でに交差しているが、
この角度は９０度に制約されるものではなく、それ以外
の角度で交差しても良い。さらに、本実施の形態では、
第２の光導波路２０２は第４の光導波路２０６に接する
ように、また第３の光導波路２０３は第５の光導波路２
０７と接するようにつながっているが、第２の光導波路
２０２と第５の光導波路２０７とが交差する角度よりも
相対的に滑らかであれば、必ずしも接するようにつなが
る必要はない。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したのように本発明によれば、
電磁力もしくはバイメタル効果によって片持ち梁状に支
持された可動部材を動かすことができ、それにより可動
部材上にある第１の光導波路を、第２の光導波路もしく
は第３の光導波路に光学的に結合させて、光信号の伝搬
する経路を切り替る光スイッチを得ることができる。駆
動源として、電磁力やバイメタル効果を用いているの
で、従来の技術のように静電力を利用した光スイッチと
比較して駆動電圧を下げることができ、他の電子部品と
同じ５ボルトでの駆動が可能となる。

【０１０５】また、本発明の光スイッチは、通過する光
スイッチ要素の数を少なくできるので、Ｎ入力Ｍ出力の
光スイッチの損失を従来の光スイッチよりもはるかに低
減することが可能である。また、本発明の光スイッチ
は、シリコン半導体製造技術と光集積回路製造技術を用
いて作製することができるので、組立工程が一切不要で
ある。そのため、非常に生産性のよい光スイッチを提供
することが可能である。さらに、本発明の光スイッチに
用いられている電磁アクチュエ−タ回路は、磁気ディス
クのヘッド支持体を始めとする可動部材を有する他の多
くの電子部品の小型化や駆動電圧の低減に用いることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチの
上面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図５】図１に示す光スイッチの切り換え部の詳細上面
図である。

【図６】図５の電磁アクチュエ−タ回路部に電流を流し
たときの磁束を示す図である。

【図７】図５の電磁アクチュエ−タ回路部に流す電流を
切断したときの磁束を示す図である。

【図８】図５の電磁アクチュエ−タ回路部に図６に示し
た向きと反対向きに電流を流したときの磁束を示す図で
ある。

【図９】図１に示す光スイッチの動作を表す説明図であ
る。

【図１０】図１に示す光スイッチのコイルとコアが接触
しているときの磁束を示す図である。

【図１１】図１に示す光スイッチにおけるコイルに流す
電流と可動部材にはたらく力の関係を表す図である。

【図１２】図１に示す光スイッチの永久磁石の構造を示
す図である。

【図１３】図１に示す光スイッチのコイルの構造を示す
図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態による磁気ディス
クヘッド支持体の上面図である。

【図１７】本発明の第５の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図１８】本発明の第６の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図１９】図１の光スイッチと図１９の光スイッチにお
けるコイルに流す電流と可動部材に働く力の関係を表す
図である。

【図２０】本発明の第７の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図２１】図２０のＧ−Ｇ線に沿った断面図である。

【図２２】本発明の第８の実施の形態による光スイッチ
の上面図である。

【図２３】従来の光スイッチの上面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 １０ 光スイッチの基本単位 １０１ 可動部材 １１ 磁ディスク用スライダ ２０１ 第１の光導波路 ２０２ 第２の光導波路 ２０３ 第３の光導波路 ２０４，２０５ 光導波路 ２０６ 第４の光導波路 ２０７ 第５の光導波路 ２１１ 下部クラッド ２１２ 上部クラッド ２１３ 絶縁層 ３０３，３０４，３０５ 電極 ４０１，４０２，４０３ 永久磁石 ４０４，４０５ 発熱抵抗膜 ４１１ コイル ４１１１ 第１の電極 ４１１２ 第２の電極 ４１１３ コア ４１１４ 第１の層間絶縁膜 ４１１５ 第２の層間絶縁膜 ４１２ コイル ４１２１ 第１の電極 ４１２２ 第２の電極 ４１２３ コア ４１２４ 第１の層間絶縁膜 ４１２５ 第２の層間絶縁膜 ４２１１，４２１２，４２２１，４２２２ ヨ−ク ４３０ 軟磁性部材 ５０１，５０２ 停止部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 照久 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 村西 勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に片持ち梁状に支持され、全体が支
   持端側を中心にして前記基板に平行な面内で軸の左右両
   方向に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材に形成
   され光を伝搬する第１の光導波路と、前記基板上に幅方
   向に並べて形成され光を伝搬する第２の光導波路および
   第３の光導波路と、前記可動部材の自由端側に設けられ
   た軟磁性部材と、前記可動部材両側の前記基板上に設け
   られ、電流の供給により電磁力を発生する電磁力発生手
   段とを備え、前記電磁力発生手段で発生する電磁力で前
   記軟磁性部材を吸引し、前記可動部材を弾性変形させる
   ことにより、前記第１の光導波路を前記第２の光導波路
   または前記第３の光導波路に光学的に結合させることを
   特徴とする光スイッチ。
2. 【請求項２】 基板に片持ち梁状に支持され、全体が支
   持端側を中心にして前記基板に平行な面内で軸の片方向
   に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材に形成され
   光を伝搬する第１の光導波路と、前記基板上に幅方向に
   並べて形成され光を伝搬する第２の光導波路および第３
   の光導波路と、前記可動部材の自由端側に設けられた軟
   磁性部材と、前記可動部材片側の前記基板上に設けら
   れ、電流の供給により電磁力を発生する電磁力発生手段
   とを備え、前記電磁力発生手段で発生する電磁力で前記
   軟磁性部材を吸引し、前記可動部材を弾性変形させるこ
   とにより、前記第１の光導波路を前記第２の光導波路ま
   たは前記第３の光導波路に光学的に結合させることを特
   徴とする光スイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光スイッチにお
   いて、 前記電磁力発生手段は、前記可動部材に平行に配置され
   た永久磁石と、該永久磁石と前記可動部材の間に配置さ
   れたコイルと、一側が前記永久磁石に接触し他側が前記
   軟磁性部材に対向配置され、かつ前記コイルを囲むよう
   に設けられた２つのヨークと、を備えていることを特徴
   とする光スイッチ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記コイルは中心にコアを有し、このコアの両端と前記
   ヨークとの間にはすき間が形成されていることを特徴と
   する光スイッチ。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記永久磁石の主要部は、一方のヨークの一側と他方の
   ヨークの一側との間に配置されて前記両ヨークと同一面
   内にあり、かつ前記永久磁石の両端部が前記両ヨークの
   上に迫り出していることを特徴とする光スイッチ。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記永久磁石は、一方のヨークの一側と他方のヨークの
   一側との間に配置されて前記両ヨークと同一面内にあ
   り、かつ前記両ヨークの一側端部が前記永久磁石の上に
   迫り出していることを特徴とする光スイッチ。
7. 【請求項７】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記永久磁石は、一方のヨークの一側と他方のヨークの
   一側との間に架設されて前記両ヨークよりも上方位置に
   配置されていることを特徴とする光スイッチ。
8. 【請求項８】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記永久磁石は一方のヨークの一側の上に配置され、さ
   らに前記永久磁石の上に他方のヨークの一側端部が迫り
   出していることを特徴とする光スイッチ。
9. 【請求項９】 請求項３に記載の光スイッチにおいて、 前記永久磁石は、スパッタリング法を用いて前記基板上
   に形成したネオジウム、鉄及びボロンを含む化合物、ま
   たはサマリウム及びコバルトを含む化合物からなること
   を特徴とする光スイッチ。
10. 【請求項１０】 請求項３に記載の光スイッチにおい
    て、 前記コイルは、金属からなる第１の電極、絶縁物からな
    る第１の層間絶縁膜、 軟磁性材料からなるコア、絶縁物からなる第２の層間絶
    縁膜、金属からなる第２の電極が同一の基板上に順次積
    層され、前記第１の電極と第２の電極は接続されて前記
    コア周りに巻き付けられていることを特徴とする光スイ
    ッチ。
11. 【請求項１１】 請求項３に記載の光スイッチにおい
    て、 前記ヨークは、スパッタリング法、蒸着法またはメッキ
    法を用いて形成された鉄及びニッケルを含む化合物から
    なることを特徴とする光スイッチ。
12. 【請求項１２】 請求項３に記載の光スイッチにおい
    て、 前記ヨークは、鉄及びニッケルを含む箔からなることを
    特徴とする光スイッチ。
13. 【請求項１３】 請求項１又は２に記載の光スイッチが
    同一基板上にツリー構造をなして複数段に配置され、か
    つ光信号入力側に近い段に配置された光スイッチの光導
    波路と、その次の段に配置された光スイッチの光導波路
    とが、前記基板上で接続されていることを特徴とする一
    入力多出力型光スイッチ。
14. 【請求項１４】 請求項１又は２に記載の光スイッチが
    同一基板上に並列して複数個配置され、かつ前記光スイ
    ッチの各々が有する第２の光導波路が前記基板上で第４
    の光導波路に、第３の光導波路が前記基板上で第５の光
    導波路にそれぞれ接続された多入力多出力型光スイッ
    チ。
15. 【請求項１５】 基板に片持ち梁状に支持され、全体が
    支持端側を中心にして前記基板に平行な面内で軸直角方
    向に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材に形成さ
    れ光を伝搬する第１の光導波路と、前記基板上に幅方向
    に並べて形成され光を伝搬する第２の光導波路および第
    ３の光導波路と、前記可動部材の自由端側に設けられた
    永久磁石と、前記永久磁石近傍の前記基板上に設けら
    れ、電流の供給により電磁力を発生する電磁力発生手段
    とを備え、前記電磁力発生手段で発生する電磁力によっ
    て前記永久磁石を吸引し、当該永久磁石の位置が変位し
    て前記可動部材を弾性変形させることにより、前記第１
    の光導波路を前記第２の光導波路または前記第３の光導
    波路に光学的に結合させることを特徴とする光スイッ
    チ。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の光スイッチにおい
    て、 前記電磁力発生手段は、両端部が前記永久磁石に対向配
    置され略Ｕ字状に形成されたヨークと、該ヨークの周囲
    に巻き付けられたコイルとからなることを特徴とする光
    スイッチ。
17. 【請求項１７】 基板に片持ち梁状に支持され、熱膨張
    係数の異なる少なくとも２種類の材料で構成され、かつ
    全体が支持端側を中心にして前記基板に垂直な面内で軸
    直角方向に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材を
    加熱するための発熱抵抗体と、前記可動部材に形成され
    光を伝搬する第１の光導波路と、前記基板に深さ方向に
    並べて形成され光を伝搬する第２の光導波路および第３
    の光導波路と、前記可動部材の自由端側に設けられた軟
    磁性部材と、前記軟磁性部材近傍の前記基板上に設けら
    れ、電流の供給により電磁力を発生する電磁力発生手段
    とを備え、前記発熱抵抗体で前記可動部材を加熱するこ
    とによりバイメタル効果で当該可動部材を弾性変形させ
    るとともに、前記電磁力発生手段で発生する電磁力によ
    って前記軟磁性部材を吸引して前記可動部材を変形位置
    に拘束することにより、前記第１の光導波路を前記第２
    の光導波路または前記第３の光導波路に光学的に結合さ
    せることを特徴とする光スイッチ。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１２，１５〜１７に記載の
    光スイッチのいずれか、請求項１３に記載の一入力多出
    力型光スイッチ、または請求項１４に記載の多入力多出
    力型光スイッチを搭載したことを特徴とする光通信装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１２，１５〜１７に記載の
    光スイッチのいずれか、請求項１３に記載の一入力多出
    力型光スイッチ、または請求項１４に記載の多入力多出
    力型光スイッチを搭載したことを特徴とする光伝送装
    置。
20. 【請求項２０】 請求項１〜１２，１５〜１７に記載の
    光スイッチのいずれか、請求項１３に記載の一入力多出
    力型光スイッチ、または請求項１４に記載の多入力多出
    力型光スイッチを搭載したことを特徴とする光交換機。
21. 【請求項２１】 請求項１〜１２，１５〜１７に記載の
    光スイッチのいずれか、請求項１３に記載の一入力多出
    力型光スイッチ、または請求項１４に記載の多入力多出
    力型光スイッチを搭載したことを特徴とする光路切り換
    え装置。
22. 【請求項２２】 請求項１〜１２，１５〜１７に記載の
    光スイッチのいずれか、請求項１３に記載の一入力多出
    力型光スイッチ、または請求項１４に記載の多入力多出
    力型光スイッチを搭載したことを特徴とする光ファイバ
    ー通信網。
23. 【請求項２３】 基板に片持ち梁状に支持され、全体が
    支持端側を中心にして前記基板に平行な面内で軸直角方
    向に弾性変形自在な可動部材と、前記可動部材の自由端
    側に設けられた軟磁性部材と、前記軟磁性部材近傍の前
    記基板上に設けられ、電流の供給により電磁力を発生す
    る電磁力発生手段とを備え、前記電磁力発生手段で発生
    する電磁力によって、前記軟磁性部材の位置が変位して
    前記可動部材を弾性変形させることにより、前記可動部
    材に取付けられた被駆動物の位置を微調整する電磁アク
    チュエータ。
24. 【請求項２４】 基板に下部クラッドとなるガラス層を
    形成する工程と、前記ガラス層の上に光導波路を形成す
    る工程と、前記光導波路を包み込み上部クラッドとなる
    ガラス層を形成する工程と、エッチングを行うことによ
    り、片持ち梁状に支持され全体が前記基板に平行な面内
    で軸直角方向に弾性変形自在な可動部材を前記基板上に
    形成する工程と、前記可動部材の自由端側に軟磁性部材
    を形成または固定する工程と、前記軟磁性部材近傍の前
    記基板上に前記可動部材に平行に永久磁石を形成または
    固定する工程と、前記永久磁石と前記軟磁性部材との間
    の前記基板上にコイル用の第１の電極を形成する工程
    と、前記永久磁石と前記軟磁性部材との間の前記基板上
    にコイル用の第２の電極を形成する工程と、コイル用の
    絶縁性材料からなる層間絶縁膜を形成する工程と、一側
    が前記永久磁石に接触しかつ他側が前記軟磁性部材に対
    向配置され、前記コイルを囲むように２つのヨークを形
    成または固定する工程と、を含むことを特徴とする光ス
    イッチの製造方法。