KR100393127B1 - 광 스위치 - Google Patents

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KR100393127B1
KR100393127B1 KR10-2001-0054488A KR20010054488A KR100393127B1 KR 100393127 B1 KR100393127 B1 KR 100393127B1 KR 20010054488 A KR20010054488 A KR 20010054488A KR 100393127 B1 KR100393127 B1 KR 100393127B1
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가토요시치카
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닛뽄 고쿠 덴시 고교 가부시키가이샤
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Abstract

고정전극판(23)과, 기판(10)과, 플렉츄어부(21)를 통하여 기판(10)에 부착 결합되는 가동전극판(20)과, 가동전극판(20) 표면에 형성되는 미러를 가지며, 가동전극판(20)을 정전 구동하여 광을 전환 제어하는 광스위치에 있어서, 서로 평행한 직선으로 각각 별도로 배치되는 출사측 광파이버(34) 및 입사측 광파이버(35)를 구비하며, 미러(41, 42)는 출사측 광파이버(34) 및 입사측 광파이버(35)에 대응하여 가동전극판(20)상에 형성되어 있다.

Description

광 스위치{OPTICAL SWITCH}
본 발명은 광스위치에 관한 것으로, 특히 가동전극판상에 미러를 세워 설치하고, 그 미러가 출력측 광파이버단과 입력측 광파이버단 사이의 광로중에 들어가도록 출력측 및 입력측 광파이버를 설치하고, 가동전극판을 정전구동함으로써 미러위치를 광로에서 이탈, 복귀시킴으로써 온, 오프시키는 광스위치에 관한 것이다.
광스위치의 종래예를 도 1a, 도 1b를 참조하여 설명한다. 도 1a는 광스위치를 위에서 본 도면이고, 도 1b는 도 1a에 있어서의 선 1B-1B에 따라 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
가동전극판(20)은 실리콘으로 이루어진 기판(10)에 대하여 틀 모양의 플렉츄어부(21)를 통하여 일체적으로 결합되어 있다. 가동전극판(20) 표면에는 미러(41)가 형성되어 있다. 이들 가동전극판(20), 플렉츄어부(21) 및 기판(10)은 구형인 원재료 실리콘기판에 박막성막기술, 포토리소그래피기술, 에칭기술을 적용함으로써 일체 형성한다. 10a는 창구멍으로 기판(10)을 관통형성하고 있다.
이상의 광스위치의 제조방법을 개념적으로 극히 간단히 설명한다. 우선, 수 100μm두께의 기판(10)을 준비한다. 기판(10) 표면에 박막성막기술, 포토리소그래피기술, 에칭기술을 적용하고 기판(10) 표면의 중앙부에 가동전극판(20) 형성영역과 그 양측의 플렉츄어부(21) 형성영역을 형성하고, 가동전극판(20) 형성영역에 포토리소그래피기술 및 도금기술을 적용하여 미러(41)를 형성하고, 기판(10) 이면을 에칭제거하여 창구멍(10a)을 형성하여 가동전극판(20)과 플렉츄어부(21)를 구성한다.
이 광스위치를 구동하기 위하여는 반도체로 이루어진 가동전극판(20)을 한쪽 전극으로 함과 동시에, 이와 대향하는 고정전극판(23)을 기판(10) 이면측에 창구멍(10a)을 가리도록 부착하고, 양 전극간에 전압을 인가하여 발생하는 정전력에 의해 가동전극판(20)을 정전구동한다.
여기서 이상의 광스위치에 의한 공간적인 광로스위칭을 설명한다. 도 1a, 도 1b에 도시되는 상태는 출사측 광파이버(34)를 통하여 전송되는 광이 그 단면으로부터 출사하여 공간을 전파하고, 미러(41)에 있어서 반사하고, 입사측 광파이버(35)에 입사하여 전송되는 상태를 나타낸다. 이 상태를 정상상태로하여 앞의 양전극간에 전압을 인가하여 양전극간에 흡인하는 방향의 정전력이 발생한 것으로 하면 가동전극판(20)은 하향으로 구동되고 플렉츄어부(21)가 변형함으로써 하방으로 변위하게 된다. 가동전극판(20)이 하방으로 변위함으로써 이 표면에 형성되어 있는 미러(41)도 가동전극판(20)과 함께 하방으로 변위하고, 미러(41)는 출사측 광파이버(34) 단면으로부터 출사하는 광빔의 광로에서 벗어난다. 출사측 광파이버(34)의 단면으로부터 출사하는 광빔의 광로로부터 미러(41)가 벗어남으로써, 광파이버(34)로 부터의 출사광 빔은 직진하여 직접광빔(Ls)으로서 입사측 광파이버(35')에 입사하고 이것을 통하여 전송된다. 입사측 광파이버(35)에 대한 반사광 빔(LR)은 소실한다.
도 1a, 1b의 광스위치는 1개의 출사측 광파이버(34)에 입사측 광파이버(35, 35')가 2개 구비되는 예이고, 2개의 입사측 광파이버(35, 35')는 광의 입사 및 차단이 서로 반대로 제어되는 광스위치이다.
도 2a ∼ 2d는 2개의 출사측 광파이버(34,34')에 대하여 입사측 광파이버(35,35')가 2개 설치된 2×2 광스위치인 경우의 동작을 도시한다. 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 도 2a, 2b의 정상상태에 있어서는 가동전극판(20)에 형성되는 미러(41)에 의해 반사하여 입사측 광파이버(35)에 입사하나, 미러(41)에 의해 차단되어 입사측 광파이버(35')에는 입사하지 않는다. 한편, 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광빔은 도 2a, 2b의 정상상태에 있어서는 미러(41)에 의해 반사하여 입사측 광파이버(35')에 입사하나, 미러(41)에 의해 차단되어 입사측 광파이버(35)에는 입사하지 않는다.
가동전극판(20)과 고정전극판(23) 사이에 전압을 인가하여 가동전극판(20)을 하향으로 끌어당긴 도 2c, 2d의 구동상태에서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41) 상측을 직진통과하여 입사측 광파이버(35')에 입사하나 입사측 광파이버(35)에는 입사하지 않는다. 한편, 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광빔은 미러(41) 상측을 직진 통과하여 입사측 광파이버(35)에 입사하나, 입사측 광파이버(35')에는 입사하지 않는다.
이상의 종래예에 있어서, 입사광빔을 반사하고, 또는 통과시키는 미러(41)는 가동전극판에 1장만 형성되어 있다. 그런데, 미러(41)에는 두께가 있기 때문에 모든 입사광 및 출사광 광축을 완전히 일치시킬수는 없다. 이것을 도 3a, 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41)의 한쪽 표면에 의해 반사하여 입사측 광파이버(35)에 입사하고, 또는 미러(41) 상측을 직진통과하여 입사측 광파이버(35')에 입사할 수 있는 것을 도시하고 있다. 이 상태로 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광을 미러(41) 상측을 직진 통과하는 광빔의 광축을 입사측 광파이버(35)의 광축과 일치하도록 광파이버(34')의 광축맞춤을 행하면, 출사측 광파이버(34')로부터 출사되고 미러(41)의 다른쪽 표면에 의해 반사된 광빔의 광축은 입사측 광파이버(35')의 광축으로부터 어긋나는 것을 도시하고 있다.
도 3b를 참조하면 상기와 같이 출사측 광파이버(34)로 부터의 출사 광빔의 반사광 빔과 직진광빔에 대하여 각각 입사측 광파이버(35,35')의 광축은 일치시킨 상태에 있어서, 이번에는 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광을 미러(41)의 다른 표면에 의해 반사된 광빔의 광축을 입사측 광파이버(35')의 광축에 일치하도록 광파이버(34')의 광축 맞춤을 행하면, 광파이버(34')로부터 출사되고, 미러(41) 상측을 직진 통과하여 입사측 광파이버(35)에 입사하는 광빔의 광축은 입사측 광파이버(35)의 광축으로부터 어긋나는 것을 도시하고 있다.
이와같이 가동전극판(20)에 형성되는 1장의 미러(41) 만으로는 도 2a∼ 2d 또는 3a,3b와 같이 1×2 광스위치 단체(單體)는 실시할 수 있으나 하나의 미러로는 광축 어긋남 문제가 있기 때문에 2×2 광스위치를 구성할 수 없다. 일반적으로 하나의 미러에 대하여 직교하는 광축에 따라 2개의 광파이버로부터 광을 입사하는 경우에 도 3a, 도 3b에 도시한 광축 어긋남 문제가 생긴다. 각 미러에 복수의 광빔의 입사를 가능하게 하는 구성을 조합시켜서 사용할 경우에도 광축 어긋남 문제가 생긴다.
또, 미러(41)의 두께, 가동전극판(20)에 있어서의 미러형성위치 정밀도, 미러면의 형성각도 정밀도 모두가 광축의 방향에 영향을 미치기 때문에 미러(41)와 출사측 광파이버(34, 34') 및 입사측 광파이버(35, 35')사이의 얼라이먼트는 쉽지 않았다.
(발명의 개요)
본 발명의 목적은 미러에 있어서의 광축어긋남 문제가 없이 축맞춤이 용이한 미러배치를 갖는 광스위치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의한 광스위치는,
기판과,
상기 기판에 그것과 평행하게 설치된 고정전극판과,
상기 고정전극판과 간격을 두고 평행하게 배치되고 상기 고정전극판에 대하여 접근, 복귀가능하게 플렉츄어부를 통하여 상기 기판에 부착된 가동전극판과,
상기 가동전극판 위를 지나고 상기 기판과 평행한 제1 직선상에 광축을 가지고, 제1 광빔을 출사하는 선단부가 상기 기판에 고정된 제1 광파이버와,
상기 가동전극판 위를 지나고 상기 제1 직선과 평행한 제2 직선상에 광축을 가지고, 선단부가 상기 기판에 고정된 제2 광파이버와,
상기 가동전극판상에 설치되고, 상기 제1 광파이버로부터 출사된 상기 제1 광빔이 입사되고, 그것을 상기 제2 직선과 교차하는 방향으로 반사하는 제1 미러와,
상기 가동전극판상에 설치되고, 상기 제1 미러로 부터의 반사광 빔을 상기 제2 직선에 따라 제2 광빔으로서 출사하고, 상기 제2 광파이버 선단에 입사시키는 제2 미러를 포함하도록 구성되고, 상기 가동전극판과 상기 고정전극판 사이의 전압인가, 제거에 응답하여 상기 가동전극판이 상기 고정전극판에 접근, 복귀함으로써 상기 제1 및 제2 미러가 상기 제1 광빔 및 상기 제1 미러로 부터의 반사광빔의 경로로부터 이탈, 복귀한다.
도 1a 광스위치의 종래예를 설명하는 평면도,
도 1b는 도 1a에 있어서의 1B-1B 단면도,
도 2a는 다른 종래예의 미러가 광로중에 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 2b는 도 2a의 측면도,
도 2c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 2d는 도 2c의 측면도,
도 3a는 미러에 기인한 광축 어긋남예 설명도,
도 3b는 미러에 기인한 광축 어긋남의 다른예를 도시한 도면,
도 4a는 본 발명의 광스위치에 있어서의 기판과 가동전극판을 설명하기 위한 평면도,
도 4b는 도 4a에 있어서의 4B-4B의 단면도,
도 5a는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 1,
도 5b는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 2,
도 5c는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 3,
도 5d는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 4,
도 5e는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 5,
도 5f는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 6,
도 6a는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 7,
도 6b는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 8,
도 6c는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 9,
도 6d는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 10,
도 6e는 본 발명의 광스위치 제조공정을 설명하는 스텝 11,
도 7a는 고정전극판을 설명하는 평면도,
도 7b는 도 7a에 있어서의 7B-7B 단면도,
도 8a는 출사측 및 입사측 광파이버(34,35)에 부착된 마이크로렌즈 어레이 설명도,
도 8b는 출사측 및 입사측 광파이버(34', 35')에 부착된 마이크로렌즈 어레이 설명도,
도 9a는 본 발명에 의한 광스위치의 실시예를 설명하는 평면도,
도 9b는 도 9a에 있어서의 9B-9B 단면도,
도 10a는 2×2광 스위치의 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 10b는 도 10a의 측면도,
도 10c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 10d는 도 10c의 측면도,
도 11a는 2×2 광스위치의 다른 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 11b는 도 11a의 측면도,
도 11c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 11d는 도 11c의 측면도,
도 12a는 1×1의 광스위치의 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 12b는 도 12a의 측면도,
도 12c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 12d는 도 12c의 측면도,
도 13a는 1×1의 광스위치의 다른 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 13b는 도 13a의 측면도,
도 13c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 13d는 도 13c의 측면도,
도 14a는 1×2의 광스위치의 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 14b는 도 14a의 측면도,
도 14c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 14d는 도 14c의 측면도,
도 15a는 1×2의 광스위치의 실시예에 있어서의 광로중에 미러가 있을때의동작을 설명하는 도면,
도 15b는 도 15a의 측면도,
도 15c는 미러가 광로에서 벗어나 있을때의 동작을 설명하는 도면,
도 15d는 도 15c의 측면도,
도 16a는 광스위치 어레이를 도시하는 평면도,
도 16b는 도 16a의 16B-16B 단면도,
도 17a는 미러두께가 다른 경우의 반사를 설명하는 도면,
도 17b는 미러위치가 어긋날 경우의 반사를 설명하는 도면,
도 17c는 미러각도가 어긋날 경우의 반사를 설명하는 도면.
(바람직한 실시예의 상세한 설명)
본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a, 4b는 기판에 일체로 구성된 가동전극판(20)과 미러(41,42,41',42')의 설명도이다. 이 실시예는 장방형 기판(10) 상면에 양 단면측으로부터 장변에 평행하게 소정길이의 파이버 위치결정용 V홈(14)이 각각 2개 형성되어 있다. 장방형의 기판(10) 중앙에 장방형의 창구멍(12)이 형성되고, 그 창구멍(12) 양측과 V홈(14) 내측단 사이에 있어서, 각각 기판상에 오목부(13)가 형성되어 있다. 오목부(13)는 V홈(14)에 배치된 광파이버 선단에 부착된 마이크로렌즈 측부가 기판(10)에 부딪치지 않도록 하기 위해 기판(10)에 형성된 클리어런스로서 작용한다.
가동전극판(20)은 기판(10) 상면측에 창구멍(12)의 틀에서 내측 중앙에 배치되고, 플렉츄어부(21), 결합부(22)를 통하여 기판(10)에 대하여 일체로 결합되어 있다. 플렉츄어부(21)는 이 예에서는 구형인 가동전극판(20)의 두 대각으로부터 창구멍(12) 내측에서 가동전극판(20) 단변과, 다음에 장변에 따라 시계방향으로 연장한 L자 상을 가지며, 그 선단은 기판(10) 창구멍(12)에 인접한 가장자리부에 따라 다시 연장되어 결합부(22)로 되어 있다. 이들 기판(10), 플렉츄어부(21), 결합부(22)는 실리콘기판을 원재료기판으로서 여기에 박막성막기술, 포토리소그래피기술, 에칭기술을 적용함으로써 형성한다. 창구멍(12)은 원재료기판인 기판(10)에 에칭에 의해 관통형성되어 있다. 그 결과로 도 4a, 도 4b에 도시되는 형성구조인 기판(10)이 형성된다. 가동전극판(20) 표면에 미러(41, 42, 41', 42')가 형성된다.
여기서 이상의 가동전극판(20) 및 미러(41, 42, 41' 42')를 구성하는 방법을 도 5a∼ 도 5f 및 도 6a∼ 도 6e를 참조하여 설명한다.
고정 1 (도 5a): 기판으로 실리콘기판(10)을 준비한다.
공정 1 (도 5b): 실리콘기판(10) 표면에 다결정실리콘막을 성막하고, 플렉츄어부(21), 결합부(22), 가동전극판(20)의 형상으로 패터닝한다.
공정 3 (도 5c): 기판(10)의 표리양면을 이산화실리콘막(17)으로 피복하고, 기판(10) 표면측의 이산화실리콘막(17)의 구형창구멍(12)을 형성하는 영역을 제거한다.
공정 4 (도 5d): 기판(10) 이면에 에칭을 실시하여 창구멍(12)을 형성한다.
공정 5 (도 5e): 2개소의 렌즈부착 오목부(13) 및 이들로부터 평행하게 뻗어서 형성되는 2개의 단면 V자홈(14, 14')을 기판(10)에 형성하는데 필요한 형상을 기판(10) 표면의 이산화 실리콘막(17)으로 패터닝한다.
공정 6 (도 5f): 기판(10) 표면에 에칭을 실시하여 렌즈부착오목부(13) 및 단면 V자홈(14,14')을 형성한다.
공정 7 (도 6a): 공정 6에 있어서 잔존하는 이산화 실리콘막(17)을 제거한다.
공정 8 (도 6b): 기판(10) 표면 전면에 수 10μm 두께의 감광성 합성수지(E)를 도포한다.
공정 9 (도 6c): 감광성 합성수지(E) 내의 미러(41, 42, 41', 42')가 형성되어야할, 수직해칭으로 표시되는 곳만을 위에서 노광(L)하여 미러보디(m)를 형성한다.
공정 10 (도 6d): 현상하여 노광되지 않는 부분의 감광성 합성수지(E)를 제거하여 미러보디(m)를 남긴다.
공정 11 (도 6e): 미러보디(m)에 금속을 코팅함으로써 수 100μm 높이의 미러(41, 42, 41',42')를 형성한다.
도 7a, 7b를 참조하여 고정전극판을 설명한다. 23은 고정전극판이고, 반도체기판을 원재료기판으로 하여 둘레가장자리부에 에칭가공을 실시하여 구형인 중앙융기부(23A)를 형성함과 동시에 중앙융기부(23A)를 포위하는 칼날부(23B)를 형성한 것이다. 중앙융기부(23A)의 형상, 치수는 기판(10) 창구멍(12)내에 기판이면측으로부터 감합하는 형상 치수로하고, 칼날부(23B)가 기판(10) 이면에 맞닿아 고정된다.
도 8a, 도 8b를 참조하여 광파이버 및 마이크로렌즈 어레이를 설명한다. 마이크로렌즈(3L1, 3L2)는 투명평판에 렌즈부를 매트릭스상으로 다수 배열형성한 평판 마이크로렌즈 어레이로부터 인접한 2개의 마이크로렌즈를 잘라내어 마이크로렌즈 어레이(3L)를 구성하고 있다. 이 마이크로렌즈 어레이(3L)의 마이크로렌즈(3L1)에는 출사측 광파이버(34) 선단이 부착되고, 마이크로렌즈 (3L2)에는 입사측 광파이버(35) 선단이 부착되어 있다. 동일하게 마이크로렌즈 어레이(3L')의 마이크로렌즈(3L1')에는 출사측 광파이버(34') 선단이 부착되고, 마이크로렌즈(3L2')에는 입사측 광파이버(35') 선단이 부착되어 있다.
도 9a, 도 9b는 조립된 2×2 광스위치의 설명도이다. 이 2×2 광스위치의 실시예는 출사측 광파이버(34, 34') 및 입사측 광파이버(35, 35')로 이루어진 4개의 광파이버, 이들 광파이버와 대향 배치된 4개의 마이크로렌즈(3L1, 3L2, 3L1',3L2'), 가동전극판(20), 가동전극판(20)에 형성된 미러(41, 42, 41', 42'), 기판(10)에 접합고정된 고정전극판(23)으로 구성된다. 이 광파이버는 평행한 2개의 직선(SL1, SL2)내의 한쪽(SL1)위에 출사측 광파이버(34)와 입사측 광파이버(35')가, 그들 선단이 간격을 두고 대향하도록 배열됨과 동시에 다른편(SL2)위에 출사측 광파이버(34')와 입사측 광파이버(35)가, 그들 선단이 간격을 두고 대향하도록 배열되어 있다.
선단이 대향하는 출사측 광파이버(34)와 입사측 광파이버(35')의 사이 및 출사측 광파이버(34')와 입사측 광파이버(35)에는 각 광파이버 선단에 대향하여 가동전극판(20)에 수직으로 형성된 미러가 배치되어 있다. 미러(41, 42')는 그 반사면이 직선(SL1)과 교차하고, 미러(41', 42)는 그 반사면이 직선(SL2)과 교차하고, 미러(41,42)는 그 연장면이 서로 직교하고 미러(41', 42')는 그 연장면이 서로 직교한다. 또한, 각 출사측 광파이버(34, 34') 및 입사측 광파이버(35, 35') 선단에는 집광 마이크로렌즈(3L1, 3L1', 3L2, 3L2')가 부착되어 있다.
도 10a∼ 10d를 참조하여 2×2 광스위치의 전환동작에 대하여 설명한다. 이 2×2 광스위치는 도 10a 및 10b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41, 42)에 의해 반사하여 입사측 광파이버(35)에 입사하지만, 미러(41)에 의해 차단되어 다른쪽의 입사측 광파이버(35')에는 입사하지 않는다. 한편, 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광빔은 미러(41') 및 미러(42')에 의해 반사하여 입사측 광파이버(35')에 입사하나, 미러(41')에 의해 차단되어 입사측 광파이버(35)에는 입사하지 않는다. 가동전극판(20)과 고정전극판(23) 사이에 전압을 인가하여 가동전극판(20)을 하향으로 끌어내린 도 10c 및 도 10d의 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41) 및 미러(42') 상측을 직진 통과하여 입사측 광파이버(35')에 입사하나 입사측 광파이버(35)에는 입사하지 않는다. 한편, 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광빔은 미러(41' 및 42)의 상측을 직진 통과하여 입사측 광파이버(35)에 입사하지만 입사측 광파이버(35')에는 입사하지 않는다.
도 11a∼ 11d를 참조하여 2×2 광스위치의 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예에서 평행한 2개의 직선(SL1, SL2)의 쌍방상에 출사측 광파이버(34, 34')를 1개씩 병렬하여 배열함과 동시에 출사측 광파이버(34, 34')에 선단이 간격을 두고 대향하여 입사측 광파이버(35, 35')를 배열하고, 출사측 광파이버(34, 34')와 입사측 광파이버(35, 35') 사이에 가동전극판(20)상에 형성된 미러(41, 41')를 개재시킨 실시예이다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41, 41')를 통하여 입사측 광파이버(35')에 입사되고, 출사측 광파이버(34')로부터 출사된 광빔은 미러(41')에 의해 반사하여 어느 입사측 광파이버에도 입사하지 않는다. 도 11c 및 도 11d에 표시된 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 입사측 광파이버(35)에 입사하고, 출사측 광파이버(34')로부터 출사한 광빔은 입사측 광파이버(35')에 입사한다. 도 11a∼ 도 11d의 2×2 광스위치는 출사측 광파이버(34)로부터의 출사광 빔에 대하여는 입사측 광파이버(35, 35')의 전환을 행하고, 출사측 광파이버(34')로부터의 출사광빔에 대하여는 광의 온, 오프 제어에 사용할 수 있다.
다음에 12a∼12d를 참조하여 1×1 광스위치를 설명한다. 출사측 광파이버(34) 및 입사측 광파이버(35)로 이루어진 2개의 광파이버, 이들 광파이버에 대향하여 가동전극판(20)에 형성되는 미러(41, 42)로 이루어진 광스위치는 입사측 광파이버(35)에 대한 광빔의 온, 오프 동작을 하는 광스위치로 사용할 수 있다. 즉, 이들 2개의 광파이버는 평행한 2개의 직선중의 한쪽(SL1)위에 출사측 광파이버(34)가 배열됨과 동시에, 다른쪽(SL2)위에 입사측 광파이버(35)가 배열되어 있다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 입사측 광파이버(35)에 입사한다. 도 12c 및 도 12d의 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 입사측 광파이버(35)에는 입사하지 않는다.
도 13a∼도 13d를 참조하여 1×1 광스위치의 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예도 평행한 2개의 직선중에 한쪽(SL1)위에 출사측 광파이버(34)가 배열됨과 동시에 다른쪽(SL2)위에 입사측 광파이버(35)가 배열되는 실시예이다. 출사측 광파이버(34) 및 입사측 광파이버(35)에 대향하여 미러(41, 42)가 가동전극판(20)에 형성되어 있다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사된 광빔은 미러(41,42)에 의해 반사하여, 입사측 광파이버(35)에 입사한다. 도 13c 및 도 13d의 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)에 출사한 광빔은 입사측 광파이버(35)로부터 입사하지 않는다.
도 14a ∼ 도 14d를 참조하여 1×2 광스위치의 실시예를 설명한다. 서로 평행한 직선중 한쪽 직선(SL1)상에 출사측 광파이버(34)를 배열함과 동시에 입사측광파이버(35')를 출사측 광파이버(34)에 대향하여 배열하고, 다른쪽 직선(SL2)상에 따라 입사측 광파이버(35)를 출사측 광파이버(34)에 병렬하여 배열하고, 미러(41)를 출사측 광파이버(34)와 입사측 광파이버(35') 사이에, 미러(42)를 입사측 광파이버(35) 단면에 대향하여 가동전극판(20) 표면에 형성하고, 1개의 출사측 광파이버(34)로부터 출사되는 광빔을 2개의 입사측 광파이버(35, 35') 사이에 전환 입력할 수 있다. 즉, 도 14a 및 도 14b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사한 광빔은 미러(41, 42)에 의해 반사하고, 입사측 광파이버(35)에 입사한다. 도 14c 및 도 14d의 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사한 광빔은 입사측 광파이버(35')에 입사한다.
도 14a∼도 14d의 실시예에 있어서, 도 14a 중에 파선으로 도시된 바와 같이 입사측 광파이버(35')와 나란히 제2 직선(SL2)상에 출사측 광파이버(34')를 다시 설치하고, 전압인가에 의해 가동전극판(20)이 고정전극판(23) 측으로 변위된 상태로 출사측 광파이버(34')로부터의 출사광 빔을 입사측 광파이버(35)에 입사하는 2×2 광스위치 구성으로 하여도 된다.
도 15a∼ 도 15d를 참조하여 1×2 광스위치의 다른 실시예를 설명한다. 서로 평행한 직선중의 한쪽 직선(SL1)상에 출사측 광파이버(34)를 배열함과 동시에, 그 선단과 간격을 두고 대향하여 입사측 광파이버(35')를 배열하고, 다른쪽 직선(SL2)상에 입사측 광파이버(35)를 입사측 광파이버(35')에 병렬하여 배열하고, 미러(41)를 출사측 광파이버(34)와 입사측 광파이버(35') 사이에, 미러(42)를 입사측 광파이버(35) 단면에 대향하여 가동전극판(20) 표면에 형성하고, 출사측 광파이버(34)로부터 출사되는 광빔을 2개의 입사측 광파이버(35, 35') 사이에 전환입력할 수 있다. 즉 도 15a 및 도 15b에 도시된 정상상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사한 광빔은 미러(41,42)에 의해 반사하고, 입사측 광파이버(35)에 입사한다. 도 15c 및 도 15d의 구동상태에 있어서는 출사측 광파이버(34)로부터 출사한 광빔은 입사측 광파이버(35')에 입사한다.
도 15a∼도 15d의 실시예에 있어서, 도 15a중에 파선으로 도시된 바와 같이 출사측 광파이버(34)와 나란히 제2 직선(SL2)상에 출사측 광파이버(34')를 다시 설치하고, 전압인가에 의해 가동전극판(20)이 고정전극판(23) 측으로 변위된 상태로 출사측 광파이버(34')로부터의 출사광 빔을 입사측 광파이버(35)에 입사하는 2×2 광스위치 구성으로 하여도 된다.
도 16a, 16b는 도 10a∼10d에 도시된 단위의 2×2 광스위치를 인접하여 복수 배열 구성한 광스위치 어레이를 도시한다. 즉, 단위의 2×2 광스위치는 4개의 광파이버가 평행한 2개의 직선으로 뻗어서 배열되어 있으므로 이것을 인접하여 배열함으로써 출사측 광파이버 및 입사측 광파이버가 교착하지 않고 다수조의 2×2 광스위치를 인접일체화한 광스위치 어레이를 구성할 수 있다.
상기 도 10∼15의 각 실시예의 광파이버의 조와 미러의 조를 각각 기판(10) 및 가동전극판(20) 상에 도 16에 도시한 것과 같이 복수 인접하여 병설하는 광스위치 어레이 구성으로 하여도 된다.
종래예에 있어서는 상기와 같이 미러의 두께, 가동전극판에 있어서의 형성위치정밀도, 형성각도 정밀도 모두가 반사광의 광축 어긋남에 영향을 미쳐 광스위치 성능열화의 원인이 되었다. 여기서 도 17a, 17b, 17c를 참조하면, 본 발명에 의하면 41,42 및 41',42'와 같이 쌍을 이루는 2장의 미러가 직교하고 있으면 쌍을 이루는 2장의 미러가 입사광축방향으로 동일거리 어긋나도 반사상태에 있어서 광축 어긋남은 생기지 않는다. 또, 반사상태에 있어서 입사광의 각도에 의하지 않고 입사광과 반사광 빔은 평행하게 된다. 이상의 사실에서, 미러의 작성 정밀도에 약간의 오차가 허용되고, 광스위치의 고성능화를 기대할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 평행한 2개의 직선상에 출사측 광파이버와 입사측 광파이버를 그들 선단이 간격을 두고 대향하도록 배치하고, 서로 직교 또는 평행한 면을 갖는 짝수개의 미러에 의해 출사광빔을 반사시켜서 입사측 광파이버에 입사시키기 때문에 미러의 두께에 의한 광축 어긋남 문제가 없다. 또, 광파이버를 서로 평행하게 배열하기 때문에 동시에 구동되는 복수조의 광스위치를 동일기판상에 구성할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판과,
    상기 기판에, 상기 기판과 평행하게 설치된 고정전극판과,
    상기 고정전극판과 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 고정전극판에 대하여 접근, 복귀 가능하게 플렉츄어부를 통하여 상기 기판에 부착된 가동전극판과,
    상기 가동전극판상을 지나고, 상기 기판과 평행한 제1 직선상에 광축을 가지고, 제1 광빔을 출사하는 선단부가 상기 기판에 고정된 제1 광파이버와,
    상기 가동전극판상을 지나고, 상기 제1 직선과 평행한 제2 직선상에 광축을 가지고, 선단부가 상기 기판에 고정된 제2 광파이버와,
    상기 가동전극판상에 설치되고, 상기 제1 광파이버로부터 출사된 상기 제1광빔이 입사하고, 그것을 상기 제2직선과 교차하는 방향으로 반사하는 제1 미러와,
    상기 가동전극판상에 설치되고 상기 제1 미러로 부터의 반사광 빔을 상기 제2 직선에 따라 제2 광빔으로서 반사하고, 상기 제2 광파이버 선단에 입사시키는 제2 미러를 포함하고, 상기 가동전극판과 상기 고정전극판 사이의 전압인가, 제거에 응답하여 상기 가동전극판이 상기 고정전극판에 접근, 복귀함으로써 상기 제1 및 제2 미러가 상기 제1 광빔 및 상기 제1 미러로 부터의 반사광 빔의 경로로부터 이탈, 복귀하는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 광빔의 상기 제1 미러를 넘은 연장선상에 배치되고 선단이 상기 제1 미러의 이면과 대향하여 상기 기판에 고정된 제3 광파이버가 설치되고, 상기 제1 미러가 상기 제1 광빔의 경로로부터 벗어난 상태로 상기 제1 광빔은 상기 제3 광파이버 선단에 입사되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 미러의 상기 제2 광파이버와 반대측에 있어서, 상기 제2 직선상에 광축을 가지고, 선단이 상기 제2 미러의 이면과 대향하여 상기 기판에 고정된 제3 광파이버가 설치되고, 상기 제3 광파이버는 제3 광빔을 출사하고, 상기 제3 광빔은 상기 제2 미러가 상기 반사광 빔의 경로로부터 벗어난 상태로 상기 제2 광파이버 선단에 입사되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 미러에 대하여, 상기 제2 광파이버와 반대측에 있어서 상기 제1 광빔과 평행한 직선상에서 선단부가 상기 기판에 고정되고, 제3 광빔을 상기 제2 광파이버 선단을 향하여 출사하는 제4 광파이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 미러는 그 반대면이 상기 제1 미러의 반사면과 서로 직각으로 배치되어 있고, 상기 제2 미러와 상기 제4 광파이버 선단 사이에 배치되고, 상기 제4 광파이버로부터 입사된 제3 광빔을 상기 제1 미러와 상기 제3 광파이버 선단 사이에 있어서 상기 제1 직선과 교차하도록 반사하는 제3 미러와, 상기 제1 미러와 상기 제3 광파이버 선단간에 배치되고 상기 제3 미러로 부터의 반사광빔을 반사하여 상기 제3 광파이버 선단에 입사시키는 제 4 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 미러는 그 반사면이 상기 제1 미러의 반사면과 서로 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 미러는 그 반사면이 상기 제1 미러의 반사면과 서로 직각으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제2 광파이버의 조와 상기 제1 및 제2 미러의 조가 각각 상기 기판상 및 상기 가동전극판상에 복수 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 광파이버의 조와, 상기 제1 및 제2 미러의 조가 각각 상기 기판상 및 상기 가동전극판상에 복수 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제4 광파이버의 조와 상기 제1 및 제2 미러의 조가 각각 상기 기판상 및 상기 가동전극판상에 복수 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 광파이버의 조와 상기 제1 내지 제4 미러의 조가 각각 상기 기판상 및 상기 가동전극판상에 복수 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 중앙에는 창구멍이 형성되어 있고, 상기 가동전극판은 상기 기판의 상면측에서 상기 창구멍 내측에 배치되어 있고, 상기 고정전극판은 상기 기판의 하면측에서 상기 창구멍을 막도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  13. 제 12 항에 있어서, 각 상기 광파이버 선단에는 집광렌즈가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 창구멍 양측에 있어서, 상기 각 광파이버의 선단부 및 상기 집광렌즈와 대향하는 상기 기판면의 영역에 오목부가 각각 형성되어 있고, 상기 오목부로부터 상기 기판 양단까지 상기 제1 및 제2 직선과 평행하게 각각 Ｖ홈이 형성되어 있고, 상기 광파이버는 각 Ｖ홈에 위치 결정 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
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