WO2004104673A1

WO2004104673A1 - 光スイッチ装置

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Publication number: WO2004104673A1
Application number: PCT/JP2004/007167
Authority: WO
Inventors: Masao Yajima; Hidekazu Yoneyama; Sadayoshi Yasuda; Yuji Fujita; Ryuji Kawamoto; Yoichi Nakanishi; Yuichi Suzuki
Original assignee: Nidec Sankyo Corp; Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co; Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Omron Corp; Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2005-11-26
Also published as: US7194153B1

Description

明細書

光スィッチ装置

技術分野

[0001] 本発明は、光ファイバ一の交換機に用いられる光導波路切り換え装置、あるいは光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いられる光スィッチ装置に関するものである。さらに詳しくは、光の出射位置を切り換える光反射部材に対する駆動技術に関するものである。

背景技術

[0002] 光ファイバ一の交換機に用いられる光導波路切り換え装置、あるいは光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いられる光スィッチ装置としては、特開 20 02-250874号公報などで開示されているように、光ファイバ一の熱による屈折率変動を利用する光導波路タイプのもの、半導体プロセスによるマイクロ光学素子とマイクロアクチユエータを利用する MEMS(Micro Electro Mechanical System)タイプのものが知られている。

特許文献 1：特開 2002-250874号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、光導波路タイプの光導波路切り換え装置は、光導波路ファイバーの結合や分岐による光学的なロスが大きい。また、光導波路を切り換え後の状態を保持するために、常時ヒータに電力を供給しておく必要があるので、装置の寿命が比較的短いという問題点がある。一方、 MEMSタイプの光スィッチは半導体プロセスを利用するために製造コストが高い。

[0004] 本願出願人は、光反射部材が搭載された可動体を磁気駆動回路で駆動するタイプの光スィッチ装置も検討している。し力ながら、このタイプの光スィッチ装置では、外部からの振動などの影響で可動体が位置ずれを起こしやすいため、光の出射位置の安定性が低レ、という問題点がある。

[0005] このような問題点に鑑みて、本発明の課題は、光反射部材が搭載された可動体を磁気駆動回路で駆動するタイプの光スィッチ装置において、光の出射位置の安定性を向上可能な構成を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 上記課題を解決するために、本発明では、互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z方向としたときに、 Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、該可動体を X方向および Y方向に移動可能に支持する固定側部材と、前記可動体を X方向および Y方向に駆動する磁気駆動回路とを有する光スィッチ装置において、前記可動体が駆動されるときには当該可動体を解放し、当該可動体が X方向の所定位置まで駆動されたときに当該可動体を Y方向に押圧して前記固定側部材に押し付け固定するクランプ機構を有することを特徴とする。

[0007] 本発明において、可動体は、初期状態ではクランプ機構によって固定側部材に押し付け固定されている。この状態から、光の出射位置を切り換える際には、まず、クランプ機構が可動体に対するクランプを解除し、次に、磁気駆動回路が可動体を Y方向に駆動して固定側部材から浮かせる。次に、磁気駆動回路が可動体を X方向の所定位置まで駆動する。そして、可動体は、 X方向の所定位置に到達するとそこで停止し、しかる後に、可動体は、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定される。従って、外部から振動などが伝わってきても、可動体は、 X方向にずれることがなく光の出射位置の安定性が高い。

[0008] 本発明において、前記クランプ機構は、前記可動体を前記固定側部材に向けて押圧するための押圧部と、該押圧部が前記可動体を前記固定側部材に向けて押し付け固定する付勢力を発生させるばね部材と、該ばね部材の付勢力に杭して、前記押圧部を前記可動体から離間させるソレノイドとを備えていることが好ましい。このように構成すると、光の出射位置を切り換えた以降、その位置保持のための電力供給が不要である。それ故、光スィッチ装置での消費電力を削減できる。

[0009] 本発明において、前記可動体、および前記固定側部材において互いに Y方向で対向する領域の各々には、前記クランプ機構によって前記可動体が前記固定側部材に押し付け固定されるときに互いに嚙み合って前記可動体の X方向における位置決めを行う凹凸が X方向に沿って各々複数、所定ピッチで形成されていることが好ましい。このように構成すると、可動体は、初期状態ではクランプ機構によって固定側部材に押し付け固定され、かつ、この状態で可動体側凹凸と固定側部材側凹凸とが嚙みあっている。この状態から、光の出射位置を切り換える際には、まず、クランプ機構が可動体に対するクランプを解除し、次に、磁気駆動回路が可動体を Y方向に駆動して固定側部材から浮かせる。次に、磁気駆動回路が可動体を X方向の所定位置まで駆動する。そして、可動体は、 X方向の所定位置に到達するとそこで停止し、しかる後に、可動体は、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定される。その際、可動体および固定側部材の各々に形成されている凹凸同士が嚙み合レ、、可動体は、 X方向の所定位置に位置決めされる。従って、比較的簡素な構成でありながら、外部から振動などが伝わってきても、可動体は、 X方向にずれることがなぐ光の出射位置の安定性が高い。

[0010] ここで、前記可動体に形成されている前記凹凸は、断面 V字状凹部および断面 V 字状凸部のうちの少なくとも一方を備え、前記固定側部材に形成されている凹凸は、断面 V字状凹部および断面 V字状凸部のうちの少なくとも他方を備えていることが好ましレ、。このように構成すると、可動体および固定側部材の凹凸同士が嵌り合うだけで、可動体の X方向の位置が高い精度で規定される。すなわち、凹凸が断面 V字状であれば、可動体が所望の位置力 X方向にわずかにずれた位置で停止した場合でも、凹凸同士が嵌り合う際、 X方向における可動体の位置誤差が修正される。従つて、光の出射位置の精度を高めることができる。

[0011] また、前記可動体および前記固定側部材では、前記凹凸の形成領域と、前記可動体の X方向への移動経路とが平行であることが好ましい。このように構成すると、可動体は、クランプ姿勢と同一姿勢で駆動されるので、 X方向に駆動後、そのままの姿勢でスムーズにクランプされる。

[0012] 本発明において、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持している構成を採用することが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動する際、可動体の姿勢が安定しているので、光反射部材が傾かない。従って、光の出射位置の精度が高い。 [0013] この場合、前記可動体は、前記クランプ機構によって前記固定側部材に向けて押し付け固定されたときの Y方向における位置と、前記磁気駆動回路による Y方向への推力が加わっていないときの Y方向における位置とがー致していることが好ましい。このように構成すると、クランプ機構によって可動体が固定側部材に向けて押し付け固定された状態でサスペンションワイヤに応力が加わらないので、サスペンションワイヤの疲労を軽減でき、サスペンションワイヤの寿命を延ばすことができる。

[0014] また、前記サスペンションワイヤによる前記可動体の支持中心位置と、当該可動体全体の重心位置とがー致していることが好ましい。このように構成すると、サスペンシヨンワイヤは、可動体を安定した姿勢で支持することができ、かつ、可動体を駆動する際、および停止させる際、可動体の振動を抑えることができる。

[0015] さらに、前記磁気駆動回路によって前記可動体に加わる X方向への推力の中心位置と、当該可動体全体の重心位置とがー致していることが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動する際もその姿勢をさらに安定した状態に保持でき、かつ、可動体を駆動する際、および停止させる際、可動体の振動を抑えることができる。

[0016] さらにまた、前記可動体および前記固定側部材では、前記可動体の X方向への移動経路と、前記クランプ機構によって前記可動体が押し付け固定される前記固定側部材の固定領域とが平行であることが好ましい。

[0017] 本発明において、前記光反射部材は、光が Z方向から入出射する斜面、該斜面から入射してきた光を X方向に反射する第 1の反射面、および該第 1の反射面に対して直交し、当該第 1の反射面から反射してきた光を前記斜面に向けて反射する第 2の反射面を備えた直角プリズムであることが好ましい。このような直角プリズムミラーを採用すれば、入射光軸と出射光軸を平行に設定できるので、入射側の光導波路および出射側の光導波路のレイアウトが容易である。また、直角プリズムミラーといった一般的な光学部材を用いることで、光スィッチ装置のコストを低減することができる。

[0018] 本発明において、前記可動体が前記磁気駆動回路によって駆動されるときと、前記クランプ機構によってクランプされたときとの間で、前記可動体の傾きを防止する姿勢調整手段を有していることが好ましい。このように構成すると、可動体を駆動した後、可動体を固定側部材にクランプする際、および可動体の固定側部材へのクランプ状態を解除した後、可動体を駆動する際の双方において、可動体の姿勢を一定に保つことができる。従って、光反射部材が傾かないので、光の出射位置の精度が高レヽ。また、光 VOA(Variable Optical Attenuator/可変光減衰器)においては、調整時と固定時とで減衰率が変化しない。

[0019] 本発明に係る光スィッチ装置を、光ファイバ一の交換機に用いられる光導波路切り換え装置などに用いる場合には、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置に、共通の入力用導光路、および複数本の出力用導光路が X方向に配列される。この場合、前記凹凸のピッチは、例えば、 125 x mである。

[0020] 本発明に係る光スィッチ装置を、光入力を適宜減衰させるための可変光減衰器として用いる場合には、前記斜面に対して対峙する位置には、入力用導光路、出力用導光路、およびモニター用導光路が X方向に配列される。この場合、前記凹凸のピッチは、例えば、 l x mである。このように構成すると、モニター用導光路を介して出力光をモニターしながら、可動体の位置を制御すれば、所定光量の出力光を出力用導光路に導くことができる。

発明の効果

[0021] 本発明において、可動体は、磁気駆動回路によって X方向の所定位置まで駆動された後、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定される。従って、外部から振動などが伝わってきても、可動体は、 X方向にずれることがなく光の出射位置の安定性が高い。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 図面を利用して、本発明の実施の形態を説明する。

[0023] [実施の形態 1]

(光導波路切り換え装置の基本原理）

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る光導波路切り換え装置の基本原理を模式的に示す説明図である。なお、以下の説明では、互いに直交する方向をそれぞれ、 X 方向、 Y方向、および Z方向として説明する。

[0024] 図 1において、本形態の光導波路切り換え装置 1(光スィッチ装置)は、 Z方向に延びた 1本の入力側光ファイバ一 20、および 8本の出力側光ファイバ一 21が X方向に沿って並列配置された 8チャンネルの光導波路切り換え装置であり、入力側光フアイバー 20から出力された光を 8本の出力側光ファイバ一 21のいずれかに導くことができる。ここで、入力側光ファイバ一 20と出力側光ファイバ一 21とからなる光ファイバ一アレイ 3は、光ファイバ一力 X方向で 250 z mのピッチで等間隔に並んでいる。

[0025] 本形態の光導波路切り換え装置 1では、 Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置力 Z方向に向けて出射するための光反射部材として、 X方向に駆動されるプリズムミラー 10が用いられている。プリズムミラー 10は、光が Z方向から入出射する斜面 101、この斜面 101から入射してきた光を X方向に反射する第 1の反射面 102、およびこの第 1の反射面 102に対して直交し、第 1の反射面 101から反射してきた光を斜面 101に向けて反射する第 2の反射面 103を備えた直角プリズムであり、斜面 101(開口側)を光ファイバ一アレイ 3に向けて正対している。ここで、入力側光ファイバ一 20から出射された光は、プリズムミラー 10に入射する前に、コリメートレンズ 22により、コリメートな光となっている。なお、図示を省略するが、 8本の出力側光ファイバ一 21と、プリズムミラー 10の斜面 101との間にもコリメートレンズが配置されている。

[0026] このように構成した光導波路切り換え装置 1において、例えば、プリズムミラー 10が実線で示す位置に固定されているとする。この状態において、入力側光ファイバ一 2 0から出射された光は、プリズムミラー 10に入射し、プリズムミラー 10内の第 1の斜面 102と第 2の斜面 103をそれぞれ 90度で反射する光路 L1の経路を迪り、出力側光フアイバー 21の最右端にある出力側光ファイバ一 21aに導かれる。

[0027] 次に、出力側の光導波路を出力側光ファイバ一 21aから、右側から 6番目に位置する出力側光ファイバ一 21fに切り換える場合には、プリズムミラー 10を X方向に駆動して点線で示す位置に移動させる。このようにプリズムミラー 10を移動させると、入力側光ファイバ一 20から出射された光は、プリズムミラー 10内の第 1の斜面 102と第 2の斜面 103での反射位置が移動し、光路 L2を迪つて出力側光ファイバ一 21fに導かれることになる。

[0028] ここで、光ファイバ一アレイ 3では、入力側光ファイバ一 20、および出力側光フアイバー 21が 250 x mのピッチで並んでいるので、プリズムミラー 10については、入力側光ファイバ一 20、および出力側光ファイバ一 21のピッチの 1/2倍に相当する 125 μ m単位で X方向に移動させる。

[0029] (光導波路切り換え装置の構成）

図 2は、本発明の実施の形態 1における光導波路切り換え装置 1を斜め後方からみた斜視図である。図 3は、図 2に示す光導波路切り換え装置 1の要部を斜め前方からみた斜視図である。

[0030] 本形態の光導波路切り換え装置 1は、斜面 101を Z方向に向けてプリズムミラー 10 が搭載された可動体 2と、この可動体 2を X方向および Y方向に移動可能に支持する固定側部材 13とを有している。

[0031] 可動体 2には、プリズムミラー 10に加えて、 1つの Y方向駆動用の駆動用コイル 5、および左右一対の X方向駆動用の駆動コイル 6が搭載されている。固定側部材 13には、支持ベース 12、 1つの Y方向駆動用の駆動マグネット 7、左右一対の X方向駆動用の駆動マグネット 8、およびヨーク 9が搭載され、駆動マグネット 7は、駆動用コイル 5の内側に位置している。また、駆動マグネット 8は、駆動コイル 6に対向している。

[0032] 支持ベース 12からは、可動体 2を X方向の両側から挟んで片持ち状態で支持する左右 2本ずつのサスペンションワイヤ 4が Z方向に水平に延びている。可動体 2に搭載された駆動コイル 5、 6に対する制御回路 (図示せず)は、支持部材 12の側に配置され、可動体 2に搭載された駆動コイル 5、 6に対する給電はサスペンションワイヤ 4を給電ラインとして行われる。

[0033] ここで、 4本のサスペンションワイヤ 4の可動体 2の支持位置 (サスペンションワイヤ 4 の先端部分)の中心位置と、可動体 2全体の重心位置は、 X方向、 Y方向、および Z 方向のそれぞれにおいて略一致している。すなわち、 4本のサスペンションワイヤ 4の可動体 2の支持位置は、その X方向における中心位置、その Y方向における中心位置、および X方向における中心位置は、可動体 2全体の重心の X方向における位置、 Y方向における位置、および Z方向における位置と各々、略一致している。

[0034] 駆動マグネット 7は、可動体 2に搭載された駆動コイル 5に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル 5と対になって、可動体 2を Y方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル 5に給電することより、可動体 2には Y方向の推力が加わる。また、駆動マグネット 8は可動体 2に搭載された駆動コイル 6に対して鎖交する磁束を発生するものであり、駆動コイル 6と対になって、可動体 2を X方向に駆動する磁気駆動回路を構成している。従って、駆動コイル 6に給電することにより、可動体 2には X方向の推力が加わる。

[0035] ここで、駆動用コイル 6は、可動体 2の Y方向 (厚さ方向）中心位置、かつ、可動体 2 の Z方向 (長さ方向)中心位置において、 X方向において可動体 2に対して対称となる位置に固着されている。このため、磁気駆動回路によって可動体 2に加わる X方向の推力の中心と、可動体 2全体の重心位置とは略一致している。

[0036] なお、駆動用コイル 5は、可動体 2の Y方向 (厚さ方向)、および X方向 (幅方向)の中心位置に固着されている力可動体 2の Z方向 (長さ方向)においてはやや後方に配置されている。従って、可動体 2に対する駆動用コイル 5の搭載位置を Z方向にずらす、あるいは可動体 2に対してウェイトなどを搭載して重心位置を Z方向にずらすなどの方法によって、磁気駆動回路によって可動体 2に加わる Y方向の推力の中心も、可動体 2全体の重心位置と略一致させることができる。

[0037] 可動体 2は、前方にプリズムミラー 10が搭載されたプリズムミラー搭載部 11と、駆動用コイル 5、 6が搭載されたフレーム部分 16とからなる。プリズムミラー搭載部 11のさらに前方には、図 1を参照して説明した光ファイバ一アレイ 3が配置されており、図 2 および図 3には、光ファイバ一アレイ 3の入力側光ファイバ一 20からの出射光、および光ファイバ一アレイ 3の出力側光ファイバ一 20への出射の各光軸を、光軸 Linおよび光軸 Loutで示してある。

[0038] このように構成した光導波路切り換え装置 1において、可動体 2に対して Z方向側には可動体 2を Y方向下方に押圧して固定側部材 13に押し付け固定するクランプ機構 40が構成されている。

[0039] このクランプ機構 40は、金属製のクランプ板 41と、クランプ板 41を揺動可能に支持する揺動支点 42、 43と、クランプ板 41の先端部分を可動体 2のプリズムミラー搭載部 11の上面 1 lbに押し付ける付勢力を発揮する板ばね 47と、揺動支点 42を挟んで可動体 2と反対側に配置された 2個のソレノイド 45、 46と力構成されてレ、る。揺動支点 42、 43、およびソレノイド 45、 46は、いずれも固定側部材 13から直立している。クランプ板 41の先端部分の下面には、プリズムミラー搭載部 11の上面 l ibと当接する半球状の突起 44(押圧部分)が形成されてレ、る。

[0040] 可動体 2において、プリズムミラー搭載部 11の固定側部材 13と対向する下面 11a には、 X方向の全範囲にわたって、 V字溝 30が一定のピッチで連続的に形成されている。従って、可動体 2の下面側には、断面 V字状凹部と断面 V字状凸部とが交互に形成されている。本形態では、光ファイバ一アレイ 3のピッチが 250 x mであるので、それに対応して、 V字溝 30のピッチは 125 μ mとしてある。

[0041] 固定側部材 13において、可動体 2のプリズムミラー搭載部 11の下面 11aに対向する位置には、下面 11aよりも X方向に長い寸法を有する固定部 15が形成され、固定部 15の上面 15aには、可動体 2の下面 11aに形成された V字溝 30(凹凸)と嚙み合う V字溝 31(凹凸)が連続的に形成されている。従って、固定側部材 13には、断面 V字状凹部と断面 V字状凸部とが交互に形成されている。この V字溝 31のピッチも 125 μ mである。

[0042] ここで、可動体 2の X方向への移動経路、プリズムミラー搭載部 11の下面 l la、および固定側部材 13に形成された固定部 15の上面 15aは、互いに平行に形成されている。

[0043] このように構成した光導波路切り換え装置 1において、光導波路の切り換えを終了した状態で、クランプ機構 40では、ソレノイド 45、 46への給電が停止しているため、可動体 2は、クランプ板 41によって固定側部材 13に押し付け固定されている。この状態において、サスペンションワイヤ 4は、 Y方向に応力が加わっていない状態にあり、 4本のサスペンションワイヤ 4は、いずれも平行に真っ直ぐに延びている。

[0044] なお、光導波路切り換え装置 1が作動していない自然位置では、入力側光ファイバ一 20から出射された光力出力側光ファイバ一 21の右側から 3番目または 4番目に導かれる基準位置に止まるように、 V字溝 31とファイバーアレイ 20とがあらかじめ調整されている。この場合には、サスペンションワイヤ 4は、 X方向にも応力が加わっていない状態にあり、 4本のサスペンションワイヤ 4は、いずれも平行に真っ直ぐに延びている。

[0045] (光導波路切り換え動作の説明）図 4を参照して、本形態の光導波路切り換え装置 1で光導波路を切り換える動作を説明する。

[0046] 図 4は、光導波路切り換え装置 1において光導波路を切り換える動作を行う際、可動体 2と固定側部材 13との位置関係などを示す説明図である。

[0047] 図 4(a)に示すように、初期の固定位置において、可動体 2は、クランプ板 41により固定側部材 13に押し付け固定されており、上下の V字溝 30、 31が係合した状態である。

[0048] この状態から、光導波路を切り換える動作を行うには、図 4(b)に示すように、まず、ソレノイド 45、 46に給電して、板ばね 47の付勢力に抗して、クランプ板 41の先端側を浮き上がらせ、可動体 2の拘束状態を解除する。次に、駆動コイル 5に給電して、可動体 2を Y方向上方に移動させ、可動体 2を固定側部材 13から浮かす。

[0049] 次に、駆動コイル 6に給電して、図 4(c)に示すように、可動体 2を X方向に移動させる。そして、可動体 2が X方向の所望の位置まで移動してきたとき、図 4(d)のように、駆動コイル 5への給電を停止または下側に駆動して、サスペンションワイヤ 4の弾性復帰力によって、可動体 2を Y方向下方に沈み込ませる。

[0050] 次に、ソレノイド 45、 46への給電を停止する。その結果、図 4(d)に示すように、クランプ板 41は、可動体 2を Y方向下方に押圧して固定側部材 13に押し付け固定する。その際、可動体 2に形成された V字溝 30と、固定側部材 13に形成された V字溝 31が嚙み合い、可動体 2は、 X方向に位置決めされる。

[0051] しかる後に、駆動コイル 6への給電を停止する。これにより、光導波路の切り換え動作が完了する。従って、入射側光ファイバ一 20からプリズムミラー 10に入射した光は、プリズムミラー 10を介して、所定の出力側光ファイバ一 21に出射されることになる。

[0052] (本形態の効果）

以上説明したように、光導波路切り換え装置 1において、プリズムミラー 10を X方向に駆動するァクチユエータとして、光ヘッド装置などで用いられている磁気駆動式ァクチユエータを用い、このァクチユエータでプリズムミラー 10を X方向の所定の位置まで移動させる。また、可動体 2は、 X方向の所定位置において、クランプ機構 40によつて固定側部材 13に押し付け固定される。従って、可動体 2は、 X方向の所定位置に確実に位置決めされるので、外部から振動などが伝わってきても、可動体 2は、 X 方向にずれることがなぐ光の出射位置の安定性が高レ、。また、可動体 2をクランプ機構 40によって固定側部材 13に押し付け固定した状態で、可動体 2および固定側部材 13の各々に所定ピッチで形成されている V字溝 30、 31が嚙み合う。従って、可動体 2は、 X方向の所定位置に確実に位置決めされる。し力も、可動体 2の X方向での位置決めに V字溝 30、 31を用いたため、図 4(d)、（e)に示すように、可動体 2の停止位置に誤差があつたとしても、可動体 2が固定側部材 13に固定される段階では当該誤差が修正され、入射した光を所定の出力側光ファイバ一に確実に導くことができる。

[0053] また、光路を切り換えるための光反射部材として、直角プリズムからなるプリズムミラ一 10を用いたため、入射光軸と出射光軸を平行に設定できる。従って、入射側の光導波路および出射側の光導波路のレイアウトが容易である。また、プリズムミラー 10とレ、つた一般的な光学部材を用いたので、光導波路切り換え装置 1のコストを低減すること力 Sできる。

[0054] さらに、可動体 2をクランプ機構 40によって固定側部材 13を押し付け固定した状態で、サスペンションワイヤ 4は、 Y方向の応力が加わらず、真っ直ぐに伸びた状態にある。このため、サスペンションワイヤ 4の疲労が少ないので、サスペンションワイヤ 4の劣化を防止できるなど、光導波路切り換え装置 1の信頼性を向上することができる。

[0055] また、可動体 2は、板ばね 47の付勢力を受けたクランプ部材 41によって固定側部材 13に押し付け固定され、その間、駆動コイル 5、 6への給電、およびソレノイド 45、 46への給電が停止される。従って、駆動コイル 5、 6やソレノイド 45、 46に対して、常時給電する必要がないので、光導波路切り換え装置 1の消費電力を削減することができる。

[0056] また、可動体 2の X方向への移動経路、プリズムミラー搭載部 1 1の下面 l l a、および固定側部材 13に形成された固定部 15の上面 15aは、互いに平行である。従って、可動体 2は、クランプ姿勢と同一姿勢で駆動されるので、 X方向に駆動後、そのままの姿勢でスムーズにクランプされることとなる。それ故、光導波路切り換え装置 1の光導波路切り換え動作が安定する。 [0057] さらに、 4本のサスペンションワイヤ 4の可動体 2の支持位置 (サスペンションワイヤ 4 の先端部分)の中心位置と、可動体 2全体の重心位置とが略一致している。また、磁気駆動回路によって可動体 2に加わる X方向への推力の中心と、可動体 2全体の重心位置とが略一致している。従って、可動体 2を X方向に移動させる際、あるいは停止させる際に、可動体 2の上下左右の振れを小さくすることができる。それ故、光導波路切り換え装置 1の光導波路の切り換え動作が安定している。

[0058] [実施の形態 2]

実施の形態 1では、本発明を各種光スィッチのうち、光導波路切り換え装置に適用した例であるが、本発明を可変光減衰器に適用してもよい。この場合、プリズムミラー 10に対する磁気駆動回路やクランプ機構などの構成は、実施の形態 1と同一であるため、共通する部分については、詳細な説明を省略する。

[0059] 図 5は、本発明を適用した可変光減衰器の基本原理を模式的に示す説明図である。図 5において、本形態の可変光減衰器 100は、一本の入力側光ファイバ一 200から可変光減衰器 100に入射する光を、適宜減衰させて、出力側光ファイバ一 210に出力するものである。出力側光ファイバ一 210への光の出力を所望の値とするために、出力光の一部をモニターするモニター用光ファイバ一 230が設けられている。また、モニター用光ファイバ一 230に入射する光の値により、プリズムミラー 10の停止位置をフィードバック制御するための制御回路 (図示せず)を備えている。

[0060] 可変光減衰器 100は X方向に移動可能な直角プリズムミラー 10を搭載している。入力側光ファイバ一 200から出射された光は、プリズムミラー 10に入射する前に、コリメ一トレンズ 22により、コリメート光となっている。

[0061] 初期の状態ではプリズムミラー 10は実線で表された位置に固定されているとする。

この状態では、入力側光ファイバ一 200から出射された光は、一定の幅でプリズムミラー 10内の第 1の斜面 102と第 2の斜面 103をそれぞれ 90度で反射された光路を迪り、斜面 101から光束 L10が出射される。このとき、出射された光は、出力側光フアイバー 210、およびモニター用光ファイバ一 230の双方に入射する。従って、モニター用光ファイバ一 230を介して、プリズムミラー 10から出射された光をモニターし、そのモニター結果に基づいて、プリズムミラー 10を X方向に移動させれば、出力側光ファィバー 210に導かれる光を所定の減衰率に制御できる。

[0062] 例えば、プリズムミラー 10が実線で示す位置にあるとき、モニター用光ファイバ一 2 30を介してのモニター結果に基づいて、プリズムミラー 10を X方向の点線で示す位置まで移動させれば、プリズムミラー 10内での光軸位置がずれるので、斜面 101からは、光束 L20が出射される。従って、出力側光ファイバ一 210に入射する光量が低減すること力 Sできる。

[0063] ここで、可変光減衰器 100では、入力光を適宜減衰させ出力するために、プリズムミラー 10の移動ピッチを微細に制御する必要がある。そのため、図 2および図 3に示す可動体 2、および固定側部材 13に形成する V字溝 30、 31の X方向のピッチについては l z mに設定される。

[0064] [その他の実施の形態]

上記形態では、可動体 2の X方向への位置決めを行うための凹凸として、可動体 2 および固定側部材 13に対して、連続した V字溝 30、 31を形成して、可動体 2および固定側部材 13の双方に断面 V字状凹部および断面 V字状凸部を形成したが、例えば、図 6(a)に示すように、可動体 2に対して断面 V字状凸部 3(/ を所定ピッチで形成する一方、固定側部材 13に対して、断面 V字状凹部を所定ピッチで形成してもよレ、。また、図示を省略するが、図 6(a)とは反対に、可動体 2に対して断面 V字状凹部を所定ピッチで形成する一方、固定側部材 13に対して、断面 V字状凸部を所定ピッチで形成してもよい。

[0065] また、図 6(b)に示すように、可動体 2に対して断面円形の凸部 30〃を所定ピッチで形成する一方、固定側部材 13に対して、断面円形の凹部 31" を所定ピッチで形成してもよレ、。また、図示を省略するが、図 6(b)とは反対に、可動体 2に対して断面円形の凹部を所定ピッチで形成する一方、固定側部材 13に対して、断面円形の凸部を所定ピッチで形成してもよレ、。

[0066] さらに、上記形態では、クランプ機構 40を可動体 2に対して、光の入出射側に構成したが、図 7に示すように、クランプ機構 40を可動体 2に対して光の入出射側と反対側に配置すれば、ファイバーアレイ 3のレイアウトが容易になるという利点がある。

[0067] さらにまた、可動体 2を固定側部材 13に押し付け固定するためのばね部材として、上記形態では、クランプ板 41の先端部に板ばね 47を配置した力このようなばね部材としては、板ばね 47に限らず、コイルばねを用いてもよい。また、クランプ板 41自身を板ばねで構成してもよレ、。

[0068] また、上記実施の形態において、固定側部材 13の上面のうち、可動体 2が沈み込んでくる領域に、可動体 2の下面を受けるコイルばねなどを姿勢調整手段として配置してもよレ、。このように構成すると、可動体 2が磁気駆動回路によって駆動されるときと、クランプ機構 40によってクランプされたときとの間で、可動体 2が傾くのを防止すること力 Sできる。

産業上の利用可能性

[0069] 本発明において、可動体は、磁気駆動回路によって X方向の所定位置まで駆動された後、クランプ機構によって固定側部材に押し付け固定される。従って、外部から振動などが伝わってきても、可動体は、 X方向にずれることがなく光の出射位置の安定性が高い。それ故、信頼性の高い光スィッチを実現できる。

図面の簡単な説明

[0070] [図 1]本発明が適用される光導波路切り換え装置の原理を模式的に表した図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る光導波路切り換え装置を斜め後方力みた斜視図である。

[図 3]図 2に示す光導波路切り換え装置の要部を斜め前方力みた斜視図である。

[図 4](a)、（b)、（c)、（d)、（e)はそれぞれ、本発明の実施の形態 1に係る光導波路切り換え装置において光導波路を切り換える動作を行う際の、可動体と固定側部材との位置関係などを示す説明図である。

[図 ₅]本発明が適用される可変光減衰器の原理を模式的に示す斜視図である。

[図 6](a)、（b)はいずれも、本発明が適用される光スィッチ装置で可動体の X方向における位置決めに用いることのできる凹凸の説明図である。

[図 7]本発明を適用した別の光導波路切り換え装置を斜め後方からみた斜視図である。

符号の説明

[0071] 1 光導波路切り換え装置 (光スィッチ装置）可動体

光ファイバ一アレイ

ワイヤー

、 6 駆動コイル

、 8 駆動マグネット

0 プリズムミラー

3 固定側部材

0 入力側光ファイバ一

1 出力側光ファイバ一

0、 31 V字溝 (凹凸）

0 クランプ機構

1 クランプ板

5、 46 ソレノイド

突起 (押圧部）

0 可変光減衰器 (光スィッチ装置) 0 入力側光ファイバ一

10 出力側光ファイバ一

30 モニター用光ファイバ一

Claims

請求の範囲

[1] 互いに直交する方向をそれぞれ X方向、 Y方向、および Z方向としたときに、

Z方向から入射してきた光を反射して X方向にずれた所定位置から出射するための光反射部材が搭載された可動体と、

該可動体を X方向および Y方向に移動可能に支持する固定側部材と、前記可動体を X方向および Y方向に駆動する磁気駆動回路とを有する光スィッチ装置において、

前記可動体が駆動されるときには当該可動体を解放し、当該可動体が X方向の所定位置まで駆動されたときに当該可動体を Y方向に押圧して前記固定側部材に押し付け固定するクランプ機構を有することを特徴とする光スィッチ装置。

[2] 請求項 1において、前記クランプ機構は、前記可動体を前記固定側部材に向けて押圧するための押圧部と、該押圧部が前記可動体を前記固定側部材に向けて押し付け固定する付勢力を発生させるばね部材と、該ばね部材の付勢力に抗して、前記押圧部を前記可動体から離間させるソレノイドとを備えていることを特徴とする光スィツチ装置。

[3] 請求項 1において、前記可動体、および前記固定側部材において互いに Y方向で対向する領域の各々には、前記クランプ機構によって前記可動体が前記固定側部材に押し付け固定されるときに互いに嚙み合って前記可動体の X方向における位置決めを行う凹凸が X方向に沿って各々複数、所定ピッチで形成されていることを特徴とする光スィッチ装置。

[4] 請求項 3において、前記可動体に形成されている前記凹凸は、断面 V字状凹部および断面 V字状凸部のうちの少なくとも一方を備え、前記固定側部材に形成されている凹凸は、断面 V字状凹部および断面 V字状凸部のうちの少なくとも他方を備えていることを特徴とする光スィッチ装置。

[5] 請求項 3において、前記可動体および前記固定側部材では、前記凹凸の形成領域と、前記可動体の X方向への移動経路とが平行であることを特徴とする光スィッチ装置。

[6] 請求項 1において、前記固定側部材は、複数本のサスペンションワイヤによって前記可動体を支持してレ、ることを特徴とする光スィッチ装置。

[7] 請求項 6において、前記可動体は、前記クランプ機構によって前記固定側部材に向けて押し付け固定されたときの Y方向における位置と、前記磁気駆動回路による Y 方向への推力が加わっていないときの Y方向における位置とがー致していることを特徴とする光スィッチ装置。

[8] 請求項 6において、前記サスペンションワイヤによる前記可動体の支持中心位置と、当該可動体全体の重心位置とがー致していることを特徴とする光スィッチ装置。

[9] 請求項 6において、前記磁気駆動回路によって前記可動体に加わる X方向への推力の中心位置と、当該可動体全体の重心位置とがー致していることを特徴とする光スィッチ装置。

[10] 請求項 6において、前記可動体および前記固定側部材では、前記可動体の X方向への移動経路と、前記クランプ機構によって前記可動体が押し付け固定される前記固定側部材の固定領域とが平行であることを特徴とする光スィッチ装置。

[11] 請求項 1において、前記光反射部材は、光が Z方向から入出射する斜面、該斜面力入射してきた光を X方向に反射する第 1の反射面、および該第 1の反射面に対して直交し、当該第 1の反射面から反射してきた光を前記斜面に向けて反射する第 2 の反射面を備えた直角プリズムであることを特徴とする光スィッチ装置。

[12] 請求項 1において、前記可動体が前記磁気駆動回路によって駆動されるときと、前記クランプ機構によってクランプされたときとの間で、前記可動体の傾きを防止する姿勢調整手段を有してレヽることを特徴とする光スィッチ装置。

[13] 請求項 1ないし 12のいずれかにおいて、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置には、共通の入力用光導光路、および複数本の出力用導光路が X方向に配列されてレ、ることを特徴とする光スィッチ装置。

[14] 請求項 3ないし 5のいずれかにおいて、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置には、共通の入力用光導光路、および複数本の出力用導光路が X方向に配列され、

前記凹凸のピッチは、 125 μ mであることを特徴とする光スィッチ装置。

[15] 請求項 1ないし 12のいずれかにおいて、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置には、入力用光導光路、出力用光導光路、およびモニター用光導光路が X方向に配列されてレ、ることを特徴とする光スィッチ装置。

請求項 3ないし 5のいずれかにおいて、前記光反射部材の光入出射面に対峙する位置には、入力用光導光路、出力用光導光路、およびモニター用光導光路が X方向に配列され、

前記凹凸のピッチは、 1 μ mであることを特徴とする光スィッチ装置。