WO2005085924A2 - Optischer schalter mit polymeraktor - Google Patents

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WO2005085924A2
WO2005085924A2 PCT/DE2005/000348 DE2005000348W WO2005085924A2 WO 2005085924 A2 WO2005085924 A2 WO 2005085924A2 DE 2005000348 W DE2005000348 W DE 2005000348W WO 2005085924 A2 WO2005085924 A2 WO 2005085924A2
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optical
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optical switch
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Frank Arndt
Arno Steckenborn
Matthias STÖSSEL
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G02B6/357—Electrostatic force

Definitions

  • the invention relates to an optical switch with a switching drive for an optical transmission element, which is arranged movably between interfaces of the switch for a light signal.
  • a switch of the type mentioned is described, for example, in US Pat. No. 6,124,663.
  • This optical switch consists of a base plate and a switch plate that can be moved relative to the base plate. Both plates are manufactured using silicon technology and each have a surface on which there are optical fibers, the surfaces being arranged in one plane. Furthermore, a micromechanically manufactured switch (MEMS) is provided on the base plate, which engages on the circuit board and thus enables it to be displaced, so that different optical fibers located on the surface of the plates are aligned with one another by a targeted parallel displacement of the circuit board relative to the base plate be able to transmit the light. To enable the optical fibers to be aligned precisely, the circuit board is connected to the base plate by means of elastic elements.
  • MEMS micromechanically manufactured switch
  • the object of the invention is to provide an optical switch with an optical transmission element which is simple to manufacture and reliable in operation.
  • This object is achieved according to the invention in that the switching drive is equipped with a polymer actuator made up of layered layers, the transmission element consisting of an optical layer which forms a common layer structure with the layers of the polymer actuator.
  • the respective inputs and outputs of the switch for the light to be transmitted are understood as interfaces in the sense of the invention.
  • the light to be transmitted is thus fed into the transmission path via the inputs and emitted again via the outputs.
  • the optical switch according to the invention must have at least one input and one output for the light to be transmitted, in which case a switching state on and a switching state off can be achieved with the transmission link.
  • elastomers such as. B. silicone can be used as a polymer layer for the polymer actuator.
  • an electrostatic elastomer actuator can be produced, in which the deformation of the polymer layer takes place due to the mutual attraction of the electrode layers when an electric field is present.
  • the polymer layer can also be made of an electroactive polymer such as. B. PMMA (polymethyl methacrylate) exist.
  • electroactive polymers the deformation due to the attraction of the electrode layers is additionally supported by an active deformation of the electroactive polymer in the electrical field.
  • Further materials for the polymer layer can be obtained by mixing the materials mentioned with one another or with other materials.
  • a layered polymer actuator as a switching drive has the advantage that it can be inexpensively manufactured in large numbers.
  • due to the relatively large realizable relative shape change of polymer actuators advantageously miniaturization of the optical switch possible.
  • the structure of polymer actuators is known, for example, from WO 01/91100 AI. However, this document does not disclose how such polymer actuators could be used for optical switches.
  • the switching drive is connected to the transmission link in such a way that the layered polymer actuator and the transmission link designed as an optical layer form a common layer structure.
  • the shape change realized by the polymer actuator can advantageously be transferred directly to the transmission link, as a result of which a high degree of precision in the switching process can be achieved in a very small space. Due to the quick response of the polymer actuators to the electrical control variable, it is also advantageously possible to achieve comparatively short switching times.
  • the optical layer is formed as part of the polymer actuator.
  • at least the polymer layer of the polymer actuator which is also intended to form the optical layer must consist of an electroactive material which is transparent to the light to be transmitted.
  • a polymer suitable for transmitting the light as a whole is preferably selected for the polymer actuator, so that the polymer actuator, which is preferably produced in large quantities, can advantageously be used in the optical switch according to the invention without further processing steps (application of the optical layer).
  • the polymer actuator is designed as a bending actuator.
  • the polymer layers of the polymer actuator can be subjected to electrical fields of different field strengths, which causes a different expansion in the individual polymer layers, which cause the actuator to bend.
  • a layer of the polymer actuator can also be formed from a non-electroactive material, so that no deformation takes place in this layer and the deformation of the associated polymer layers of the layer structure causes the bend.
  • a bending actuator can therefore advantageously already be produced with two layers (plus any electrode layers), one of which can be the optical layer for transmitting the light signal. This advantageously minimizes the coupling losses in the interfaces.
  • the bending actuator has at least one polymer layer in which at least one of the electrode layers adjacent to the polymer layer is divided into successive, independently contactable electrode sections in the direction of the bending line to be produced.
  • the bending line of the polymer actuator can advantageously be influenced in sections. For example, by providing two, you can use the
  • the polymer actuator is designed as a stack actuator.
  • a stack is formed from a plurality of polymer layers, between each of which polymer layers are arranged which allow the individual polymer layers to be subjected to an electrical field.
  • the use of a stack actuator in the optical switch has the advantage that the transmission path can be moved with a comparatively high precision.
  • the stack actuator has polymer layers in which the two electrode layers adjacent to the polymer layers each form pairs of opposing layer electrodes, the area of which is smaller than that of the intermediate polymer layer.
  • the pairs of the opposing layer electrodes each serve to generate an electric field in the intermediate polymer layer. Since the area of the layer electrodes is smaller than the polymer layer, this field is only formed locally in the polymer layer, so that the deformation thereof is only effected in a certain section.
  • the stack actuator can, for example, only be deformed on one side, so that a cross-section of the polymer layers that is trapezoidal to a first approximation results. In this way, the inclination of the optical position, which forms a layer structure with the polymer actuator, can be changed, which advantageously increases the number of different connection options of the interfaces.
  • the transmission element is either assigned to a fixed interface at one end and can be assigned to several interfaces at its other end or alternatively can also be assigned to several interfaces with one end.
  • the optical switch can also be operated as an optical switch.
  • FIGS. 4 to 5 show exemplary embodiments of the optical switch according to the invention with a stack actuator in a schematic section.
  • An optical switch according to FIG. 1 has a housing 11, in the walls of which receptacles for optical waveguides 12 are formed.
  • the receptacles form passages in the wall of the housing, so that the optical waveguides form interfaces 14, 14a, 14b, 14c to an interior 13 of the housing.
  • a transmission path 15 is provided in the interior 13, via which optical signals between the interface 14 and one of the interfaces 14a, 14b, 14c can be transmitted through an optical layer 16 as a transmission element.
  • the optical layer 16 forms a layer structure together with a bending actuator 17, the bending actuator 17 having electrode layers 18, between which there is a polymer layer 19.
  • the electrode layers 18 By connecting the electrode layers 18 to a voltage source 20, an electric field can be generated in the polymer layer 19 depending on the applied voltage U, which leads to an elongation of the bending actuator 17. Because the optical position is none Undergoes elongation, this results in a bending of the layer structure composed of the optical layer 16 and the polymer layer 19. Depending on the bending of the bending actuator 17, the optical position 16 corresponds to a specific one of the interfaces 14a, 14b, 14c.
  • the bending actuator 17 used is formed by two polymer layers 19, the upper one of which simultaneously forms the optical layer 16 (transmission element). Between the polymer layers 19 there is an electrode layer 18 which is connected to an earth 21. On the other side of the polymer layers 19, the electrode layers are each divided into two electrode sections 22 which, viewed in the direction of a bending line 23 of the bending actuator, extend over the first half or over the second half of the polymer layers.
  • the optical layer 16 is exactly aligned in its direction of transmission for the light with the optical waveguide 12 at the interface 14a.
  • suitable potentials P to the electrode sections 22, an aligned one can be aligned in the same way Achieve control of the interfaces 14b, 14c (not shown).
  • the optical switch according to FIG. 3 has three further optical interfaces 14d, 14e, 14f at the other end, with a freely combinable connection between the two using the optical layer 16 as the transmission element each of the interfaces 14a, 14b, 14c and 14d, 14e, 14f can be produced.
  • the bending actuator 17 is fixed in an intermediate wall 24 in the interior 13, the intermediate wall 24 dividing the transmission path 15 into two sections of equal length. In both sections, the bending actuator consists of two polymer layers 19, between which the optical layer 16 runs. Electrode layers 18 are arranged between the optical layer 16 and the polymer layers 19 and are connected to the ground 21. The polymer layers 19 are further provided on both sides of the intermediate wall 24 with a final electrode layer 18, the application of a potential P to one of these layers in each case causing the bending actuator 17 and thus also the optical layer 16 to bend.
  • a stack actuator 26 is fastened on a bottom surface 25 of the interior 13.
  • the bottom surface 25 extends between the walls with the interfaces 14, 14a, 14b, 14c, so that the top polymer layer 19 of the stack actuator can be used as the optical layer 16.
  • the stack actuator 26 has between the polymer layers 16 in the middle and on the side of the interfaces 14a, 14b, 14c layer electrodes 27, which were formed as partial surfaces from electrode layers (not shown). Therefore, the layer electrodes 27 have a small Right surface than the polymer layers 19, wherein by applying a suitable potential by means of the voltage sources 20, an asymmetrical deformation of the stack actuator is possible (the layer electrodes 27 in the middle of the polymer layers are applied with a lower potential than the layer electrodes 27 at the edge of the polymer layers). In other words, the stack height on the side of the interface 14 always remains the same, while by varying the stack height on the side of the interfaces 14a, 14b, 14c, the optical position 16 can be moved between these interfaces.
  • the stack actuator 26 is provided with a separate optical layer 16 as a transmission element, which itself has no electroactive characteristics.
  • a separate optical layer 16 as a transmission element, which itself has no electroactive characteristics.
  • the three optical interfaces 14d, 14e, 14f are also arranged on the other side of the transmission link 15.
  • the stack actuator is shown in the position in which none of the layer electrodes 27 has a potential applied to it. If the layer electrodes 27 are each subjected to an equally high potential by the voltage sources 20, the optical layer 16 can thereby be displaced in parallel, so that an optical connection between the interfaces 14d and 14a, 14e and 14b or 14f and 14c is possible in each case is. By applying the voltage sources 20 to different potentials, however, the stack actuator 26 can also be deformed asymmetrically, so that, for example, a deformation according to FIG. 4 results. Therefore, diagonal connections can also be established between the interfaces 14a, 14b, 14c and 14d, 14e, 14f.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Schalter, der beispielsweise als optische Weiche betrieben werden kann. Hierbei wird über eine Übertragungsstrecke (15) mittels einer optischen Lage (16) zwischen einer optischen Schnittstelle (14) und weiteren optischen Schnittstellen (14a, 14b, 14c) geschaltet, wobei erfindungsgemäß als Schaltantrieb ein Polymeraktor (17) zum Einsatz kommt. Die optische Lage (16) und der Polymeraktor (17) bilden einen Schichtverbund, so dass vorteilhaft eine einfache Herstellung des Schaltantriebes möglich ist. Der Polymeraktor (17) kann wie dargestellt als Biegeaktor oder alternativ auch als Stapelaktor ausgeführt sein (nicht dargestellt).

Description

Beschreibung
Optischer Schalter mit optischer Ubertragungsstrecke Die Erfindung betrifft einen optischen Schalter mit einem Schaltantrieb für ein optisches Übertragungsglied, das beweglich zwischen Schnittstellen des Schalters für ein Lichtsignal angeordnet ist.
Ein Schalter der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der US 6,124,663 beschrieben. Dieser optische Schalter besteht aus einer Grundplatte und einer gegenüber der Grundplatte verschiebbaren Schaltplatte. Beide Platten sind in Siliziumtechnologie hergestellt und weisen jeweils eine Ober- fläche auf, auf der sich optische Lichtwellenleiter befinden, wobei die Oberflächen in einer Ebene angeordnet sind. Auf der Grundplatte ist weiterhin ein mikromechanisch hergestellter Schalter (MEMS) vorgesehen, der an der Schaltplatte angreift und so eine Verschiebung derselben ermöglicht, so dass durch eine gezielte Parallelverschiebung der Schaltplatte gegenüber der Grundplatte jeweils verschiedene der auf der Oberfläche der Platten befindlichen Lichtwellenleiter fluchtend gegeneinander ausgerichtet werden können, um eine Übertragung des Lichtes zu ermöglichen. Um die präzise, fluchtende Ausrich- tung der Lichtwellenleiter zu ermöglichen, ist die Schaltplatte mittels elastischer Elemente mit der Grundplatte verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen optischen Schal- ter mit einem optischen Übertragungsglied anzugeben, der einfach in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaltantrieb mit einem aus geschichteten Lagen aufgebauten Polymeraktor ausgestattet ist, wobei das Übertragungsglied aus einer optischen Lage besteht, die mit den Lagen des Poly- meraktors einen gemeinsamen Schichtverband bildet. Als Schnittstelle im Sinne der Erfindung werden die jeweiligen Ein- bzw. Ausgänge des Schalters für das zu übertragende Licht verstanden. Über die Eingänge wird somit das zu übertragende Licht in die Ubertragungsstrecke eingespeist und ü- ber die Ausgänge wieder abgegeben. Somit muss der erfindungsgemäße optische Schalter wenigstens einen Ein- und einen Ausgang für das zu übertragende Licht aufweisen, wobei in diesem Fall mit der Ubertragungsstrecke ein Schaltzustand ein und ein Schaltzustand aus erreicht werden kann.
Als Polymerlage für den Polymeraktor können Elastomere wie z. B. Silikon verwendet werden. Hierdurch lässt sich ein e- lektrostatischer Elastomeraktor erzeugen, bei dem die Verformung der Polymerlage aufgrund der gegenseitigen Anziehung der Elektrodenlagen bei Vorliegen eines elektrischen Feldes erfolgt. Die Polymerlage kann jedoch auch aus einem elektroaktiven Polymer wie z. B. PMMA (Polymethyl Methacrylate) bestehen. Bei elektroaktiven Polymeren wird die Verformung aufgrund der Anziehung der Elektrodenlagen zusätzlich durch eine aktive Verformung des elektroaktiven Polymers im elektrischen Feld unterstützt. Weitere Materialien für die Polymerlage können durch Mischungen der genannten Materialien untereinander oder mit anderen Materialien erhalten werden.
Die Verwendung eines geschichteten Polymeraktors als Schaltantrieb hat den Vorteil, dass dieser kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden kann. Außerdem ist durch die verhältnismäßig große realisierbare relative Gestaltänderung von Polymeraktoren vorteilhaft eine Miniaturisierung des optischen Schalters möglich.
Zwar ist der Aufbau von Polymeraktoren beispielsweise aus der WO 01/91100 AI bekannt. Jedoch offenbart dieses Dokument keine Möglichkeit, wie derartige Polymeraktoren für optische Schalter verwendet werden könnten. Bei dem erfindungsgemäßen optischen Schalter wird der Schaltantrieb nämlich derart mit der Ubertragungsstrecke verbunden, dass aus dem geschichteten Polymeraktor und der als optische Lage ausgeführten Ubertragungsstrecke ein gemeinsamer Schichtverband entsteht. Hierdurch lässt sich die durch den Polymeraktor realisierte Gestaltänderung vorteilhaft direkt auf die Ubertragungsstrecke übertragen, wodurch eine hohe Präzision des Schaltvorganges auf engstem Raum verwirklicht kann. Durch das schnelle Ansprechen der Polymeraktoren auf die elektrische Stellgröße ist zudem vorteilhaft die Realisierung vergleichsweise kurzer Schaltzeiten möglich.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die optische Lage als Teil des Polymeraktors ausgebildet ist. In diesem Fall muss zumindest diejenige Polymerlage des Polymeraktors, welche gleichzeitig die optische Lage bilden soll, aus einem für das zu übertragende Licht transparenten, elektroaktiven Material bestehen. Bevorzugt wird für den Polymeraktor insgesamt ein zur Übertragung des Lichtes geeignetes Polymer ausgewählt, so dass vorteilhaft der bevorzugt in großen Stückzahlen hergestellte Polymeraktor ohne weitere Bearbeitungsschritte (Aufbringen der optischen Lage) in dem erfindungsgemäßen optischen Schalter zum Einsatz kommen kann . Gemäß einer Variante der Erfindung ist der Polymeraktor als Biegeaktor ausgeführt. Dies wird erreicht, indem die Polymerlagen des Polymeraktors mit elektrischen Feldern unterschiedlicher Feldstärke beaufschlagt werden können, wodurch eine unterschiedliche Dehnung in den einzelnen Polymerlagen bewirkt wird, die eine Biegung des Aktors hervorrufen. Alternativ kann eine Lage des Polymeraktors auch aus einem nicht e- lektroaktiven Material gebildet sein, so dass in dieser Lage keine Verformung stattfindet und die Verformung der zugehöri- gen Polymerlagen des Schichtverbandes die Biegung hervorruft. Ein Biegeaktor kann vorteilhaft also bereits mit zwei Lagen (zuzüglich eventueller Elektrodenlagen) hergestellt werden, von denen die eine Lage die optische Lage zur Übertragung des Lichtsignals sein kann. Dadurch lassen sich vorteilhaft die Koppelverluste in den Schnittstelen minimieren.
Es ist vorteilhaft, wenn der Biegeaktor mindestens eine Polymerlage aufweist, bei der zumindest eine von an die Polymerlage angrenzenden Elektrodenlagen in Richtung der zu erzeu- genden Biegelinie in aufeinaderfolgende, unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbare Elektrodenabschnitte aufgeteilt ist. Durch eine Aufteilung der Elektrodenlage in einzelne E- lektrodenabschnitte lässt sich vorteilhaft die Biegelinie des Polymeraktors abschnittsweise beeinflussen. So lässt sich beispielsweise durch Vorsehen zweier jeweils sich über die
Hälfte der Biegeaktorlänge erstreckender Elektrodenabschnitte eine S-förmige Biegelinie des Biegeaktors erzeugen, wodurch vorteilhaft erreicht wird, dass der stirnseitige Austritt des Übertragungsgliedes für das optische Signal parallel zur Schnittstelle des optischen Schalters verschoben werden kann. Dadurch lassen sich vorteilhaft die Koppelverluste in den Schnittstellen minimieren. Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Polymeraktor als Stapelaktor ausgebildet ist. Hierbei wird ein Stapel aus mehreren Polymerlagen gebildet, zwischen denen jeweils Polymerlagen angeordnet sind, die eine Beaufschlagung der einzelnen Polymerlagen mit einem elektrischen Feld ermöglichen. Die Verwendung eines Stapelaktors im optischen Schalter hat den Vorteil, dass die Bewegung der Ü- berragungsstrecke mit einer vergleichsweise hohen Präzision erfolgen kann.
Es ist vorteilhaft, wenn der Stapelaktor Polymerlagen aufweist, bei denen die beiden jeweils an die Polymerlagen angrenzenden Elektrodenlagen jeweils Paare von sich gegenüberliegenden Schichtelektroden bilden, deren Fläche kleiner als die der dazwischenliegenden Polymerlage ist. Die Paare der sich gegenüberliegenden Schichtelektroden dienen jeweils der Erzeugung eines elektrischen Feldes in der dazwischenliegenden Polymerlage. Da die Fläche der Schichtelektroden kleiner als die Polymerlage ist, bildet sich dieses Feld nur lokal in der Polymerlage aus, so dass auch die Verformung derselben nur in einem bestimmten Abschnitt bewirkt wird. Hierdurch lässt sich der Stapelaktor beispielsweise nur einseitig ver- formen, so dass sich ein in erster Näherung trapezförmiger Querschnitt der Polymerlagen ergibt. Auf diese Weise kann die optische Lage, die ein Schichtverband mit dem Polymeraktor bildet, in ihrer Neigung verändert werden, wodurch vorteilhaft die Anzahl verschiedener Verschaltungsmöglichkeiten der Schnittstellen erhöht wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das Ü- bertragungsglied entweder mit seinem einen Ende einer festen Schnittstelle zugeordnet ist und mit seinem anderen Ende mehreren Schnittstellen zugeordnet werden kann oder alternativ auch mit seinem einen Ende mehreren Schnittstellen zugeordnet werden kann. Hierdurch lässt sich vorteilhaft zusätzlich zum Ein- und Ausschalten der Übertragung eines Lichtsignals auch eine freie Verschaltung unterschiedlicher Schnittstellen mit- einander erzielen. Der optische Schalter kann also auch als optische Weiche betrieben werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen Figur 1 bis 3 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen optischen Schalters mit einem Biegeaktor im schematischen Schnitt und Figur 4 bis 5 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen optischen Schalters mit einem Stapelaktor im schematischen Schnitt.
Ein optischer Schalter gemäß Figur 1 weist ein Gehäuse 11 auf, in dessen Wänden Aufnahmen für Lichtwellenleiter 12 ausgebildet sind. Die Aufnahmen bilden Durchgänge in der Wandung des Gehäuses, so dass die Lichtwellenleiter zu einem Innenraum 13 des Gehäuses hin Schnittstellen 14, 14a, 14b, 14c bilden. Zwischen diesen Schnittstellen ist im Innenraum 13 eine Ubertragungsstrecke 15 vorgesehen, über die hinweg optische Signale zwischen der Schnittstelle 14 und einer der Schnittstellen 14a, 14b, 14c durch eine optische Lage 16 als Übertragungsglied übertragen werden können. Die optische Lage 16 bildet zusammen mit einem Biegeaktor 17 einen Schichtverband, wobei der Biegeaktor 17 Elektrodenlagen 18 aufweist, zwischen denen sich eine Polymerlage 19 befindet. Durch Ver- bindung der Elektrodenlagen 18 mit einer Spannungsquelle 20 kann abhängig von der anliegenden Spannung U ein elektrisches Feld in der Polymerlage 19 erzeugt werden, welches zu einer Längung des Biegeaktors 17 führt. Da die optische Lage keine Längung erfährt, resultiert hieraus eine Biegung des aus der optischen Lage 16 und der Polymerlage 19 zusammengesetzten Schichtverbandes. Je nach Biegung des Biegeaktors 17 korrespondiert die optische Lage 16 jeweils mit einer bestimmten der Schnittstellen 14a, 14b, 14c.
Die Ausführungsbeispiele in den folgenden Figuren zeigen weitere Varianten des optischen Schalters. Soweit sich zum optischen Schalter gemäß Figur 1 Übereinstimmungen ergeben, sind diese durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht näher erläutert. Erläutert werden jedoch die sich ergebenden Unterschiede.
Bei dem optischen Schalter gemäß Figur 2 ist der zum Einsatz kommende Biegaktor 17 durch zwei Polymerlagen 19 gebildet, von denen die obere gleichzeitig die optische Lage 16 (Übertragungsglied) bildet. Zwischen den Polymerlagen 19 befindet sich eine Elektrodenlage 18, die mit einer Erdung 21 verbunden ist. Auf der jeweils anderen Seite der Polymerlagen 19 sind die Elektrodenlagen in je zwei Elektrodenabschnitte 22 geteilt, die sich gesehen in Richtung einer Biegelinie 23 des Biegeaktors über die erste Hälfte bzw. über die zweite Hälfte der Polymerlagen hin erstrecken. Durch wechselseitiges Anlegen eines Potentials Pi und P2 in der in Figur 2 dargestell- ten Weise an die Elektrodenabschnitte 22 lassen sich in der ersten Hälfte und in der zweiten Hälfte des Biegeaktors 17 jeweils entgegengesetzte Krümmungen erzeugen, so dass die Biegelinie eine s-förmige Gestalt annimmt. Hierdurch fluchtet die optische Lage 16 in ihrer Übertragungsrichtung für das Licht genau mit dem Lichtwellenleiter 12 an der Schnittstelle 14a. Durch Anlegen geeigneter Potentiale P an die Elektrodenabschnitte 22 lässt sich in gleicher Weise eine fluchtende Ansteuerung der Schnittstellen 14b, 14c erreichen (nicht dargestellt) .
Der optische Schalter gemäß Figur 3 weist zusätzlich zu den drei Schnittstellen 14a, 14b, 14c am einen Ende der Ubertragungsstrecke 15 drei weitere optische Schnittstellen 14d, 14e, 14f am anderen Ende auf, wobei mittels der optischen Lage 16 als Übertragungsglied eine frei kombinierbare Verbindung zwischen jeweils den Schnittstellen 14a, 14b, 14c und 14d, 14e, 14f hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Biegeaktor 17 in einer Zwischenwand 24 im Innenraum 13 festgelegt, wobei die Zwischenwand 24 die Ubertragungsstrecke 15 in zwei gleichlange Abschnitte unterteilt. Der Biegeaktor besteht in beiden Abschnitten aus zwei Polymerlagen 19, zwi- sehen denen die optische Lage 16 verläuft. Zwischen der optischen Lage 16 und den Polymerlagen 19 sind Elektrodenlagen 18 angeordnet, die mit der Erdung 21 verbunden sind. Jeweils zu beiden Seiten der Zwischenwand 24 sind die Polymerlagen 19 weiterhin mit einer abschließenden Elektrodenlage 18 verse- hen, wobei das Anlegen eines Potentials P an jeweils eine dieser Lagen zu einer Verbiegung des Biegeaktors 17 und damit auch der optischen Lage 16 führt.
Bei dem optischen Schalter gemäß Figur 4 ist auf einer Boden- fläche 25 des Innenraumes 13 ein Stapelaktor 26 befestigt.
Die Bodenfläche 25 erstreckt sich zwischen den Wänden mit den Schnittstellen 14, 14a, 14b, 14c, so dass die oberste Polymerlage 19 des Stapelaktors als optische Lage 16 zum Einsatz kommen kann. Der Stapelaktor 26 weist zwischen den Polymerla- gen 16 jeweils in der Mitte und auf der Seite der Schnittstellen 14a, 14b, 14c Schichtelektroden 27 auf, die als Teilflächen aus Elektrodenlagen gebildet wurden (nicht dargestellt) . Daher besitzen die Schichtelektroden 27 eine kleine- re Fläche als die Polymerlagen 19, wobei durch Anlegen eines geeigneten Potentials mittels der Spannungsquellen 20 eine asymmetrische Verformung des Stapelaktors möglich wird (die Schichtelektroden 27 in der Mitte der Polymerlagen werden mit einem geringerem Potential beaufschlagt als die Schichtelektroden 27 am Rand der Polymerlagen) . Mit anderen Worten bleibt die Stapelhöhe auf der Seite der Schnittstelle 14 immer gleich hoch, während durch Variationen der Stapelhöhe auf der Seite der Schnittstellen 14a, 14b, 14c die optische Lage 16 zwischen diesen Schnittstellen bewegt werden kann.
Bei dem optischen Schalter gemäß Figur 5 ist der Stapelaktor 26 mit einer gesonderten optischen Lage 16 als Übertragungsglied versehen, welche selbst keine elektroaktiven Eigen- schatten aufweist. Neben den optischen Schnittstellen 14a,
14b, 14c auf der einen Seite der Ubertragungsstrecke 15 sind auch auf der anderen Seite der Ubertragungsstrecke 15 die drei optischen Schnittstellen 14d, 14e, 14f angeordnet.
Der Stapelaktor ist in der Position dargestellt, in der keine der Schichtelektroden 27 mit einem Potential beaufschlagt ist. Werden die Schichtelektroden 27 durch die Spannungsquellen 20 jeweils mit einem gleich hohen Potential beaufschlagt, so lässt sich hierdurch die optische Lage 16 parallel ver- schieben, so dass jeweils eine optische Verbindung zwischen den Schnittstellen 14d und 14a, 14e und 14b oder 14f und 14c möglich ist. Durch die Beaufschlagung der Spannungsquellen 20 mit unterschiedlichen Potentialen lässt sich jedoch der Stapelaktor 26 auch asymmetrisch verformen, so dass sich bei- spielsweise eine Verformung gemäß Figur 4 ergibt. Daher lassen sich zwischen den Schnittstellen 14a, 14b, 14c und 14d, 14e, 14f auch diagonale Verbindungen herstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Optischer Schalter mit einem Schaltantrieb für ein optisches Übertragungsglied, das beweglich zwischen Schnittstel- len (14, 14a, 14b, 14c) des Schalters für ein Lichtsignal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltantrieb mit einem aus geschichteten Lagen (18, 19) aufgebauten Polymeraktor (17, 26) ausgestattet ist, wobei das Übertragungsglied aus einer optischen Lage (16) besteht, das mit den Lagen (18, 19) des Polymeraktors (17, 26) einen gemeinsamen Schichtverband bildet.
2. Optischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Lage (16) als Teil des Polymeraktors (17, 26) ausgebildet ist.
3. Optischer Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymeraktor als Biegeaktor (17) ausgeführt ist.
4. Optischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeaktor (17) mindestens eine Polymerlage (19) aufweist, bei der zumindest eine von an die Polymerlage (19) angrenzenden Elektrodenlagen (18) in Richtung der zu erzeugenden Biegelinie (23) in aufeinander folgende, unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbare Elektrodenabschnitte (22) aufgeteilt ist.
5. Optischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymeraktor als Stapelaktor (26) ausgebildet ist.
6. Optischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelaktor (26) Polymerlagen (19) aufweist, bei denen die beiden jeweils an die Polymerlagen (19) angrenzenden Elektrodenlagen (18) jeweils Paare von sich gegenüberliegen- den Schichtelektroden (27) bilden, deren Fläche kleiner als die der dazwischen liegenden Polymerlage (19) ist.
7. Optischer Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied mit seinem einen Ende einer festen Schnittstelle (14) zugeordnet ist und mit seinem anderen Ende mehreren Schnittstellen zugeordnet werden kann.
8. Optischer Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied mit seinen beiden Enden jeweils mehreren Schnittstellen zugeordnet werden kann.
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