JP2003270561A - 光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents
光スイッチおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光スイッチの光損失を低減する。
【解決手段】 光スイッチは、内部に線状に延びる光導
波路３を有するポリマーシート１と、これを挟みこむ押
え板２ａ，２ｂと、駆動手段とを備える。ポリマーシー
ト１は、光導波路３を横断するように設けられた切れ目
４を有し、押え板２ａ，２ｂは、切れ目４に対応する位
置に開口部５を有する。開口部５は、上記押え板２ａ，
２ｂの少なくともポリマーシート１に接する側の面にお
いて切れ目４の延びる方向に平行に長手形状をしてい
る。駆動手段は、この開口部５を通じてポリマーシート
１を押圧するか否かによって切れ目４の開閉の状態を切
り替え、光の進路を選択するためのものである。
波路３を有するポリマーシート１と、これを挟みこむ押
え板２ａ，２ｂと、駆動手段とを備える。ポリマーシー
ト１は、光導波路３を横断するように設けられた切れ目
４を有し、押え板２ａ，２ｂは、切れ目４に対応する位
置に開口部５を有する。開口部５は、上記押え板２ａ，
２ｂの少なくともポリマーシート１に接する側の面にお
いて切れ目４の延びる方向に平行に長手形状をしてい
る。駆動手段は、この開口部５を通じてポリマーシート
１を押圧するか否かによって切れ目４の開閉の状態を切
り替え、光の進路を選択するためのものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信設備におい
て光路の切替に用いられる光スイッチとその製造方法に
関するものである。
て光路の切替に用いられる光スイッチとその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光スイッチとして、特願２０００
−３７１３５１に記載されたものがある。図１８を参照
して、この光スイッチ１００について説明する。光スイ
ッチ１００は、ポリマーシート１０１を押え板１０２
ａ，１０２ｂで挟みこんだ構造をしている。ポリマーシ
ート１０１の内部にはポリマーシートの他の部分より屈
折率の高い材質で形成された光導波路３が格子状に延び
ている。光導波路３同士の交差点を横断するようにポリ
マーシート１０１の表面に切れ目４ａ〜４ｄが設けられ
ている。これらの切れ目４ａ〜４ｄを露出させるように
押え板１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ開口部５ａ〜５ｄ
が設けられている。これらの開口部５ａ〜５ｄが光路の
切り替えを行なうための「ポート」を構成する。
−３７１３５１に記載されたものがある。図１８を参照
して、この光スイッチ１００について説明する。光スイ
ッチ１００は、ポリマーシート１０１を押え板１０２
ａ，１０２ｂで挟みこんだ構造をしている。ポリマーシ
ート１０１の内部にはポリマーシートの他の部分より屈
折率の高い材質で形成された光導波路３が格子状に延び
ている。光導波路３同士の交差点を横断するようにポリ
マーシート１０１の表面に切れ目４ａ〜４ｄが設けられ
ている。これらの切れ目４ａ〜４ｄを露出させるように
押え板１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ開口部５ａ〜５ｄ
が設けられている。これらの開口部５ａ〜５ｄが光路の
切り替えを行なうための「ポート」を構成する。
【０００３】光信号は、図１８に矢印で示すように図中
左下からポリマーシート１０１の光導波路３に入射す
る。各ポート近傍の断面図を図１９、図２０に示す。各
ポートでは、駆動手段としての押圧部材２６によってポ
リマーシート１０１を下から押し上げるか否かによっ
て、光路の選択を行なうことができる。図１９に示すよ
うに、ポリマーシート１０１を押し上げない状態では、
ポリマーシート１０１の切れ目４は密着しているため、
光導波路３は連続しており、光信号はそのまま通過す
る。しかし、図２０に示すように押圧部材２６でポリマ
ーシート１０１を押し上げた場合、切れ目４が開くこと
によって光導波路３は分断され、光信号は光導波路３と
空気との境界面で反射する。この切れ目４は、光導波路
３同士の交差点にあるので、この場合、光信号は、反射
によって進路を変える。
左下からポリマーシート１０１の光導波路３に入射す
る。各ポート近傍の断面図を図１９、図２０に示す。各
ポートでは、駆動手段としての押圧部材２６によってポ
リマーシート１０１を下から押し上げるか否かによっ
て、光路の選択を行なうことができる。図１９に示すよ
うに、ポリマーシート１０１を押し上げない状態では、
ポリマーシート１０１の切れ目４は密着しているため、
光導波路３は連続しており、光信号はそのまま通過す
る。しかし、図２０に示すように押圧部材２６でポリマ
ーシート１０１を押し上げた場合、切れ目４が開くこと
によって光導波路３は分断され、光信号は光導波路３と
空気との境界面で反射する。この切れ目４は、光導波路
３同士の交差点にあるので、この場合、光信号は、反射
によって進路を変える。
【０００４】図１８の例では、開口部５ａ，５ｃに対応
する各ポートにおいてのみ押し上げられ、切れ目４ａ，
４ｃが開いている。したがって、これらのポートでは光
信号の反射が起こり、他のポートでは光信号は反射せず
そのまま直進している。このようにして、複数の入口の
いずれかから入射した光信号を光スイッチの複数ある出
口のうちのどこから出射させるかを、その都度駆動手段
の操作により選択することができる。
する各ポートにおいてのみ押し上げられ、切れ目４ａ，
４ｃが開いている。したがって、これらのポートでは光
信号の反射が起こり、他のポートでは光信号は反射せず
そのまま直進している。このようにして、複数の入口の
いずれかから入射した光信号を光スイッチの複数ある出
口のうちのどこから出射させるかを、その都度駆動手段
の操作により選択することができる。
【０００５】なお、図１８では４つのポートのみが表示
されているが、図１８は、光スイッチ１００の一部分を
取出して拡大した図であり、実際にはより多くのポート
が配置され、より多くの本数の光導波路３が配置されて
いる。
されているが、図１８は、光スイッチ１００の一部分を
取出して拡大した図であり、実際にはより多くのポート
が配置され、より多くの本数の光導波路３が配置されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような構造の光ス
イッチにおいて、押圧部材２６による押圧力は切れ目４
の切断面に垂直に、すなわち切断面を互いに引き離す方
向にのみ作用すべきであるが、開口部５が円形であるた
め、押圧による引張力が切れ目４の切断面に平行な方向
にも働き、間隙にできる空気層の厚みがうまく制御でき
ないという問題があった。
イッチにおいて、押圧部材２６による押圧力は切れ目４
の切断面に垂直に、すなわち切断面を互いに引き離す方
向にのみ作用すべきであるが、開口部５が円形であるた
め、押圧による引張力が切れ目４の切断面に平行な方向
にも働き、間隙にできる空気層の厚みがうまく制御でき
ないという問題があった。
【０００７】特に、たとえば３２×３２といった大規模
な光スイッチでは、光導波路の交差点のうち押圧すべき
ものを複数の押圧部材で正確に位置決めして押圧するこ
とが非常に難しいという問題があった。
な光スイッチでは、光導波路の交差点のうち押圧すべき
ものを複数の押圧部材で正確に位置決めして押圧するこ
とが非常に難しいという問題があった。
【０００８】また、押圧部材の導波路に接する表面は滑
らかに加工する必要があり、押圧部材の形状によっては
この加工に膨大な労力を要したり高度な技術を要したり
するという問題があった。
らかに加工する必要があり、押圧部材の形状によっては
この加工に膨大な労力を要したり高度な技術を要したり
するという問題があった。
【０００９】さらに、押圧によりポリマーシート内に生
じる不所望な変形が光導波路を通る光信号の損失を増加
させるという問題点があった。
じる不所望な変形が光導波路を通る光信号の損失を増加
させるという問題点があった。
【００１０】さらに、押圧せず光導波路がつながった状
態においても光信号が透過する際に１／１０００程度の
反射光が発生してしまうという問題があった。
態においても光信号が透過する際に１／１０００程度の
反射光が発生してしまうという問題があった。
【００１１】さらに、切れ目の切断面の表面が平滑でな
いために、切れ目を通過する光信号の損失が大きくなる
という問題があった。
いために、切れ目を通過する光信号の損失が大きくなる
という問題があった。
【００１２】そこで、本発明は、これらの問題を解決し
て光損失を低減することを目的とする。
て光損失を低減することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく光スイッチは、内部に線状に延びる
光導波路を有するポリマーシートと、上記ポリマーシー
トの少なくとも一方の表面に接する押え板と、駆動手段
とを備え、上記ポリマーシートは、上記光導波路を横断
するように設けられた切れ目を有し、上記押え板は、上
記切れ目に対応する位置に開口部を有し、上記開口部
は、上記押え板の少なくとも上記ポリマーシートに接す
る側の面において上記切れ目の延びる方向に平行に長手
形状をしており、上記駆動手段は、上記開口部を通じて
上記ポリマーシートを押圧するか否かによって上記切れ
目の開閉の状態を切り替え、光の進路を選択するための
ものである。この構成を採用することにより、小さな押
圧力で小さな変位量でも所望のスイッチングができる。
め、本発明に基づく光スイッチは、内部に線状に延びる
光導波路を有するポリマーシートと、上記ポリマーシー
トの少なくとも一方の表面に接する押え板と、駆動手段
とを備え、上記ポリマーシートは、上記光導波路を横断
するように設けられた切れ目を有し、上記押え板は、上
記切れ目に対応する位置に開口部を有し、上記開口部
は、上記押え板の少なくとも上記ポリマーシートに接す
る側の面において上記切れ目の延びる方向に平行に長手
形状をしており、上記駆動手段は、上記開口部を通じて
上記ポリマーシートを押圧するか否かによって上記切れ
目の開閉の状態を切り替え、光の進路を選択するための
ものである。この構成を採用することにより、小さな押
圧力で小さな変位量でも所望のスイッチングができる。
【００１４】上記発明において好ましくは、上記駆動手
段は、上記ポリマーシートに接触可能なように上記開口
部内に配置された直接押圧部材を備え、上記直接押圧部
材は、上記開口部の形状によって上記押え板の平面方向
の位置を拘束されている。この構成を採用することによ
り、切れ目のある位置を正確に押してポリマーシートを
変形させることができる。
段は、上記ポリマーシートに接触可能なように上記開口
部内に配置された直接押圧部材を備え、上記直接押圧部
材は、上記開口部の形状によって上記押え板の平面方向
の位置を拘束されている。この構成を採用することによ
り、切れ目のある位置を正確に押してポリマーシートを
変形させることができる。
【００１５】上記発明において好ましくは、上記開口部
は、上記押え板の厚さ方向に見て形状が変化しており、
上記ポリマーシートに接する側の面以外の部分において
上記直接押圧部材が上記開口部の上記長手形状の中で上
記切れ目に対応する位置に留まるように拘束するための
形状を有する。この構成を採用することにより、直接押
圧部材はポリマーシートの切れ目のある位置を正確に押
すことができる。
は、上記押え板の厚さ方向に見て形状が変化しており、
上記ポリマーシートに接する側の面以外の部分において
上記直接押圧部材が上記開口部の上記長手形状の中で上
記切れ目に対応する位置に留まるように拘束するための
形状を有する。この構成を採用することにより、直接押
圧部材はポリマーシートの切れ目のある位置を正確に押
すことができる。
【００１６】上記発明において好ましくは、上記開口部
は、上記押え板の厚さ方向に見て形状が変化しており、
上記ポリマーシートに接する側の面から遠ざかるにつれ
て広くなるテーパ形状の部分を含む。この構成を採用す
ることにより、テーパ形状の部分によって直接押圧部材
の移動できる範囲が規定されるので、直接押圧部材が確
実に一定量だけポリマーシートを押す構造を実現するこ
とができる。
は、上記押え板の厚さ方向に見て形状が変化しており、
上記ポリマーシートに接する側の面から遠ざかるにつれ
て広くなるテーパ形状の部分を含む。この構成を採用す
ることにより、テーパ形状の部分によって直接押圧部材
の移動できる範囲が規定されるので、直接押圧部材が確
実に一定量だけポリマーシートを押す構造を実現するこ
とができる。
【００１７】上記発明において好ましくは、上記押え板
の上記ポリマーシートと接する側と反対側に、上記直接
押圧部材に対応する位置に貫通孔を有する補強板を備
え、上記貫通孔の内部を通るように配置された間接押圧
部材と、上記間接押圧部材を介して上記直接押圧部材を
押圧する駆動源とを備える。この構成を採用することに
より、駆動源の動きが押え板などに必要以上に伝わるこ
とを防止し、必要な変位のみを間接押圧部材および直接
押圧部材を通じてポリマーシートの所望の箇所に伝える
ことができる。
の上記ポリマーシートと接する側と反対側に、上記直接
押圧部材に対応する位置に貫通孔を有する補強板を備
え、上記貫通孔の内部を通るように配置された間接押圧
部材と、上記間接押圧部材を介して上記直接押圧部材を
押圧する駆動源とを備える。この構成を採用することに
より、駆動源の動きが押え板などに必要以上に伝わるこ
とを防止し、必要な変位のみを間接押圧部材および直接
押圧部材を通じてポリマーシートの所望の箇所に伝える
ことができる。
【００１８】上記発明において好ましくは、上記光導波
路は上記ポリマーシートの厚さ方向の中心から外れた深
さに配置されている。この構成を採用することにより、
押圧部材の変位量当たりの切れ目の開く距離が大きくな
るので、小さな変位量で切れ目に十分な厚みの空気層を
生じさせることができる。
路は上記ポリマーシートの厚さ方向の中心から外れた深
さに配置されている。この構成を採用することにより、
押圧部材の変位量当たりの切れ目の開く距離が大きくな
るので、小さな変位量で切れ目に十分な厚みの空気層を
生じさせることができる。
【００１９】上記発明において好ましくは、上記切れ目
の最深部と上記光導波路とは、上記光導波路のモードフ
ィールド半径よりも離れている。この構成を採用するこ
とにより、より確実に光を全反射させることができる。
の最深部と上記光導波路とは、上記光導波路のモードフ
ィールド半径よりも離れている。この構成を採用するこ
とにより、より確実に光を全反射させることができる。
【００２０】上記発明において好ましくは、上記直接押
圧部材が球状の部材である。この構成を採用することに
より、直接押圧部材の傾きを制御する必要がなく、容易
に一定の押圧を得ることができる。
圧部材が球状の部材である。この構成を採用することに
より、直接押圧部材の傾きを制御する必要がなく、容易
に一定の押圧を得ることができる。
【００２１】上記発明において好ましくは、上記直接押
圧部材の上記ポリマーシートに接する側の先端が、上記
切れ目の延びる方向に平行に長手形状となっている。こ
の構成を採用することにより、切れ目に先端を沿わせる
ように押し当てれば、ポリマーシートを効率良く変形さ
せることができる。
圧部材の上記ポリマーシートに接する側の先端が、上記
切れ目の延びる方向に平行に長手形状となっている。こ
の構成を採用することにより、切れ目に先端を沿わせる
ように押し当てれば、ポリマーシートを効率良く変形さ
せることができる。
【００２２】上記目的を達成するため、本発明に基づく
光スイッチは、内部に線状に延びる光導波路を有するポ
リマーシートと、上記ポリマーシートの少なくとも一方
の表面に接する押え板と、駆動手段とを備え、上記ポリ
マーシートは、上記光導波路を横断するように設けられ
た切れ目を有し、上記押え板は、上記切れ目に対応する
位置に開口部を有し、上記駆動手段は、上記開口部を通
じて上記ポリマーシートを押圧するか否かによって上記
切れ目の開閉の状態を切り替え、光の進路を選択するた
めのものであって、上記光導波路と上記切れ目とのなす
角度は、４０°以上であって、上記光導波路から上記切
れ目内に生じる間隙に入射する際の全反射角以下であ
る。この構成を採用することにより、透過状態でのクロ
ストーク低減と反射状態での全反射状態とを両立するこ
とができる。
光スイッチは、内部に線状に延びる光導波路を有するポ
リマーシートと、上記ポリマーシートの少なくとも一方
の表面に接する押え板と、駆動手段とを備え、上記ポリ
マーシートは、上記光導波路を横断するように設けられ
た切れ目を有し、上記押え板は、上記切れ目に対応する
位置に開口部を有し、上記駆動手段は、上記開口部を通
じて上記ポリマーシートを押圧するか否かによって上記
切れ目の開閉の状態を切り替え、光の進路を選択するた
めのものであって、上記光導波路と上記切れ目とのなす
角度は、４０°以上であって、上記光導波路から上記切
れ目内に生じる間隙に入射する際の全反射角以下であ
る。この構成を採用することにより、透過状態でのクロ
ストーク低減と反射状態での全反射状態とを両立するこ
とができる。
【００２３】上記目的を達成するため、本発明に基づく
光スイッチの製造方法は、内部に線状に延びる光導波路
を有するポリマーシートと、上記ポリマーシートの少な
くとも一方の表面に接する押え板と、駆動手段とを備
え、上記ポリマーシートは、上記光導波路を横断するよ
うに設けられた切れ目を有し、上記押え板は、上記切れ
目に対応する位置に開口部を有し、上記駆動手段は、上
記開口部を通じて上記ポリマーシートを押圧するか否か
によって上記切れ目の開閉の状態を切り替え、光の進路
を選択するためのものである、光スイッチの製造方法で
あって、上記ポリマーシートに熱を供給しながら刃物に
よって上記切れ目を形成する切れ目形成工程を含む。こ
の方法を採用することにより、熱で分子間の結合が弱く
なるので、切断面を分子の配列に沿ってなめらかに形成
することができる。したがって、光損失を低減すること
ができる。
光スイッチの製造方法は、内部に線状に延びる光導波路
を有するポリマーシートと、上記ポリマーシートの少な
くとも一方の表面に接する押え板と、駆動手段とを備
え、上記ポリマーシートは、上記光導波路を横断するよ
うに設けられた切れ目を有し、上記押え板は、上記切れ
目に対応する位置に開口部を有し、上記駆動手段は、上
記開口部を通じて上記ポリマーシートを押圧するか否か
によって上記切れ目の開閉の状態を切り替え、光の進路
を選択するためのものである、光スイッチの製造方法で
あって、上記ポリマーシートに熱を供給しながら刃物に
よって上記切れ目を形成する切れ目形成工程を含む。こ
の方法を採用することにより、熱で分子間の結合が弱く
なるので、切断面を分子の配列に沿ってなめらかに形成
することができる。したがって、光損失を低減すること
ができる。
【００２４】上記発明において好ましくは、上記切れ目
形成工程においては、上記ポリマーシートの耐熱温度上
限近傍の温度を有する上記刃物を当てて切る。この方法
を採用することにより、刃物の熱で分子間の結合が弱く
なるので、切断面を分子の配列に沿ってなめらかに形成
することができる。したがって、光損失を低減すること
ができる。
形成工程においては、上記ポリマーシートの耐熱温度上
限近傍の温度を有する上記刃物を当てて切る。この方法
を採用することにより、刃物の熱で分子間の結合が弱く
なるので、切断面を分子の配列に沿ってなめらかに形成
することができる。したがって、光損失を低減すること
ができる。
【００２５】上記発明において好ましくは、上記切れ目
形成工程における熱の供給は、上記刃物を振動させなが
ら上記ポリマーシートに当てることによって、上記刃物
と上記ポリマーシートとの間で摩擦熱を発生させ、この
摩擦熱によって行なう。この方法を採用することによ
り、摩擦熱で分子間の結合が弱くなるので、切断面を分
子の配列に沿ってなめらかに形成することができる。し
たがって、光損失を低減することができる。
形成工程における熱の供給は、上記刃物を振動させなが
ら上記ポリマーシートに当てることによって、上記刃物
と上記ポリマーシートとの間で摩擦熱を発生させ、この
摩擦熱によって行なう。この方法を採用することによ
り、摩擦熱で分子間の結合が弱くなるので、切断面を分
子の配列に沿ってなめらかに形成することができる。し
たがって、光損失を低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、各実施の形態において
「上」または「下」に言及する場合は、絶対的な上下を
意味するものではなく、便宜上、図に示された姿勢にお
ける上や下を意味するものとする。
「上」または「下」に言及する場合は、絶対的な上下を
意味するものではなく、便宜上、図に示された姿勢にお
ける上や下を意味するものとする。
【００２７】（実施の形態１）
（構成）図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の
形態１における光スイッチについて説明する。ただし、
図１〜図３は、１つのポートのみを取り出し、拡大して
示したものであり、実際の光スイッチは、このようなポ
ートが平面内に多数配列されたものである。
形態１における光スイッチについて説明する。ただし、
図１〜図３は、１つのポートのみを取り出し、拡大して
示したものであり、実際の光スイッチは、このようなポ
ートが平面内に多数配列されたものである。
【００２８】本実施の形態における光スイッチは、図１
に示すように、ポリマーシート１を押え板２ａ，２ｂで
挟みこんだ構造をしている。ポリマーシート１の内部に
は、光導波路３が縦横に延びるように構成されており、
その交差点を横切るようにポリマーシート１の一方の表
面から切れ目４が設けられている。光信号は、図１にお
ける左下側から入射光６として入射し、そのまま切れ目
４を透過する場合は、透過光７として出射し、切れ目４
で反射した場合は反射光８として透過光７とは異なる側
から出射する。２枚の押え板のうち、切れ目４が見える
側の押え板２ａの開口部５は、ポリマーシート１に接し
ていない側から見ると円形であるが、ポリマーシート１
に接する側から見ると楕円形である。この楕円形は、図
１に示されるように、切れ目４の延びる方向とほぼ平行
に長径を有する楕円形となっている。本実施の形態にお
けるこの例は、開口部５の上側の円形部分の直径が３０
０μｍであり、下側の楕円形の長径が９００μｍ、短径
が３００μｍである。図１では、光スイッチの駆動のた
めの部分が図示省略されている。図２に、駆動のための
部分を合わせて断面図として表示する。図２は、開口部
５の長径に沿って切断した断面図である。切れ目４は、
ちょうどこの切断面上に載っているので、図２の中には
表れていない。図３は、開口部５の短径に沿って切断し
た断面図である。押え板２ａ，２ｂの開口部５の円形部
分には、光スイッチの駆動時に直接押し当てられる直接
押圧部材としてボール９ａ，９ｂが嵌め込まれている。
ボール９ａ，９ｂは、３００μｍよりわずかに小さな直
径を有する。ボール９ａ，９ｂとしては、たとえば、ボ
ールベアリングに用いられている金属製のボールが使用
可能である。さらにこれらのボール９ａ，９ｂをポリマ
ーシート１に向けて押圧可能なように間接押圧部材１０
ａ，１０ｂが配置されている。本明細書で「光スイッ
チ」といった場合、ポリマーシートと押え板とからなる
積層体のみならずこういった直接押圧部材、間接押圧部
材を含めた全体を指す。
に示すように、ポリマーシート１を押え板２ａ，２ｂで
挟みこんだ構造をしている。ポリマーシート１の内部に
は、光導波路３が縦横に延びるように構成されており、
その交差点を横切るようにポリマーシート１の一方の表
面から切れ目４が設けられている。光信号は、図１にお
ける左下側から入射光６として入射し、そのまま切れ目
４を透過する場合は、透過光７として出射し、切れ目４
で反射した場合は反射光８として透過光７とは異なる側
から出射する。２枚の押え板のうち、切れ目４が見える
側の押え板２ａの開口部５は、ポリマーシート１に接し
ていない側から見ると円形であるが、ポリマーシート１
に接する側から見ると楕円形である。この楕円形は、図
１に示されるように、切れ目４の延びる方向とほぼ平行
に長径を有する楕円形となっている。本実施の形態にお
けるこの例は、開口部５の上側の円形部分の直径が３０
０μｍであり、下側の楕円形の長径が９００μｍ、短径
が３００μｍである。図１では、光スイッチの駆動のた
めの部分が図示省略されている。図２に、駆動のための
部分を合わせて断面図として表示する。図２は、開口部
５の長径に沿って切断した断面図である。切れ目４は、
ちょうどこの切断面上に載っているので、図２の中には
表れていない。図３は、開口部５の短径に沿って切断し
た断面図である。押え板２ａ，２ｂの開口部５の円形部
分には、光スイッチの駆動時に直接押し当てられる直接
押圧部材としてボール９ａ，９ｂが嵌め込まれている。
ボール９ａ，９ｂは、３００μｍよりわずかに小さな直
径を有する。ボール９ａ，９ｂとしては、たとえば、ボ
ールベアリングに用いられている金属製のボールが使用
可能である。さらにこれらのボール９ａ，９ｂをポリマ
ーシート１に向けて押圧可能なように間接押圧部材１０
ａ，１０ｂが配置されている。本明細書で「光スイッ
チ」といった場合、ポリマーシートと押え板とからなる
積層体のみならずこういった直接押圧部材、間接押圧部
材を含めた全体を指す。
【００２９】（動作）次に、この光スイッチの動作につ
いて説明する。入射光６として入った光信号を透過光７
として出力したい場合、間接押圧部材１０ａがピエゾア
クチュエータ（図示省略）などによって押されて、ボー
ル９ａをポリマーシート１に向けて押圧する。すると、
ボール９ａで押えつけられることで切れ目４の内部にわ
ずかに入っていた空気層がなくなり、切れ目の前後の光
導波路３同士が密着して光信号が透過する。この状態
は、フィジカルコンタクト（ＰＣ）と呼ばれ、密着して
いるために光がほぼ１００％透過する。この場合、入力
された光信号は、図１における透過光７となって出力さ
れる。
いて説明する。入射光６として入った光信号を透過光７
として出力したい場合、間接押圧部材１０ａがピエゾア
クチュエータ（図示省略）などによって押されて、ボー
ル９ａをポリマーシート１に向けて押圧する。すると、
ボール９ａで押えつけられることで切れ目４の内部にわ
ずかに入っていた空気層がなくなり、切れ目の前後の光
導波路３同士が密着して光信号が透過する。この状態
は、フィジカルコンタクト（ＰＣ）と呼ばれ、密着して
いるために光がほぼ１００％透過する。この場合、入力
された光信号は、図１における透過光７となって出力さ
れる。
【００３０】一方、入射光６として入った光信号を反射
光８として出力したい場合、間接押圧部材１０ｂがピエ
ゾアクチュエータ（図示省略）などによって押されて、
ボール９ｂをポリマーシート１に向けて押圧する。する
と、ボール９ｂで押えつけられることでポリマーシート
１が曲がり、切れ目４の内部に空気層が生じる。その結
果、光信号は、光導波路３から空気層に入射した時点で
反射し、図１における反射光８となって出力される。
光８として出力したい場合、間接押圧部材１０ｂがピエ
ゾアクチュエータ（図示省略）などによって押されて、
ボール９ｂをポリマーシート１に向けて押圧する。する
と、ボール９ｂで押えつけられることでポリマーシート
１が曲がり、切れ目４の内部に空気層が生じる。その結
果、光信号は、光導波路３から空気層に入射した時点で
反射し、図１における反射光８となって出力される。
【００３１】（作用・効果）この光スイッチでは、開口
部５のポリマーシート１に接する側が切れ目４とほぼ平
行な長径を有する楕円径となっているので、小さな押圧
力で小さな変位量でも所望のスイッチングができる。
部５のポリマーシート１に接する側が切れ目４とほぼ平
行な長径を有する楕円径となっているので、小さな押圧
力で小さな変位量でも所望のスイッチングができる。
【００３２】この光スイッチでは、開口部５の形状によ
って、ポリマーシート１の平面に対するボール９ａ，９
ｂの２次元的な位置関係が拘束され、ボール９ａ，９ｂ
はポリマーシート１の平面に対してほぼ垂直に一定距離
内を移動できるのみであるので、ボール９ａ，９ｂはポ
リマーシート１の切れ目４のある位置を正確に押すこと
ができる。
って、ポリマーシート１の平面に対するボール９ａ，９
ｂの２次元的な位置関係が拘束され、ボール９ａ，９ｂ
はポリマーシート１の平面に対してほぼ垂直に一定距離
内を移動できるのみであるので、ボール９ａ，９ｂはポ
リマーシート１の切れ目４のある位置を正確に押すこと
ができる。
【００３３】直接押圧部材は、球状のものには限らない
が、上述の例で示したように球状の部材とすると、押圧
部材の傾きを制御する必要がなく、容易に一定の押圧を
得ることができるため好ましい。特に、ボールベアリン
グ用のボールを用いれば、安価で高精度な球形を得るこ
とができるため、好ましい。
が、上述の例で示したように球状の部材とすると、押圧
部材の傾きを制御する必要がなく、容易に一定の押圧を
得ることができるため好ましい。特に、ボールベアリン
グ用のボールを用いれば、安価で高精度な球形を得るこ
とができるため、好ましい。
【００３４】ところで、この光スイッチに用いられてい
るポリマーシート１を光導波路３に沿った面で切断した
拡大断面図を、図４に示す。上述したようにポリマーシ
ート１の内部には屈折率の異なる部分として光導波路３
が線状に設けられているが、光導波路３の配置される深
さは、好ましくは図４に示すようにポリマーシート１の
厚み方向中央から切れ目４の開口する側の面に向かって
ずれた位置がよい。この状態であれば、切れ目４の開口
する側の反対側の面から押圧された場合に押圧部材の変
位量当たりの切れ目４の開く距離が大きくなるので、押
圧部材の小さな変位量で切れ目４に十分な厚みの空気層
を生じさせることができ、光が全反射する状態を容易に
作り出すことができる。
るポリマーシート１を光導波路３に沿った面で切断した
拡大断面図を、図４に示す。上述したようにポリマーシ
ート１の内部には屈折率の異なる部分として光導波路３
が線状に設けられているが、光導波路３の配置される深
さは、好ましくは図４に示すようにポリマーシート１の
厚み方向中央から切れ目４の開口する側の面に向かって
ずれた位置がよい。この状態であれば、切れ目４の開口
する側の反対側の面から押圧された場合に押圧部材の変
位量当たりの切れ目４の開く距離が大きくなるので、押
圧部材の小さな変位量で切れ目４に十分な厚みの空気層
を生じさせることができ、光が全反射する状態を容易に
作り出すことができる。
【００３５】図５に、光導波路を伝搬する光信号の電界
強度を示す。光導波路における切れ目４の最深部である
深さＬ２において電界強度が十分小さくなっていると光
を全反射させることができる。そのためには、導波路の
中心線の深さをＬ１とし、光導波路を伝搬する光のモー
ドフィールド半径をｒとすると、Ｌ２−Ｌ１＞ｒとなっ
ている必要がある。なお、「モードフィールド半径」と
は、径方向の光強度分布が最大値（通常は光導波路のコ
アの中心部分における値）に対して１／ｅ2（ｅは自然
対数の底：２．７１８２８…）となるところの半径を意
味する。
強度を示す。光導波路における切れ目４の最深部である
深さＬ２において電界強度が十分小さくなっていると光
を全反射させることができる。そのためには、導波路の
中心線の深さをＬ１とし、光導波路を伝搬する光のモー
ドフィールド半径をｒとすると、Ｌ２−Ｌ１＞ｒとなっ
ている必要がある。なお、「モードフィールド半径」と
は、径方向の光強度分布が最大値（通常は光導波路のコ
アの中心部分における値）に対して１／ｅ2（ｅは自然
対数の底：２．７１８２８…）となるところの半径を意
味する。
【００３６】図２、図３に示した例では、直接押圧部材
としてボール９ａ，９ｂを用いたが、図６に示すような
扁平押圧部材１１を用いてもよい。すなわち、少なくと
も先端が扁平な部材であり、この扁平な先端を切れ目に
沿わせるように押し当てる。このようにすれば、ポリマ
ーシート１を効率良く変形させることができる。
としてボール９ａ，９ｂを用いたが、図６に示すような
扁平押圧部材１１を用いてもよい。すなわち、少なくと
も先端が扁平な部材であり、この扁平な先端を切れ目に
沿わせるように押し当てる。このようにすれば、ポリマ
ーシート１を効率良く変形させることができる。
【００３７】（実施の形態２）図７〜図９を参照して、
本発明に基づく実施の形態２における光スイッチについ
て説明する。ただし、図７は、１つのポートのみを取り
出し、拡大して示したものであり、実際の光スイッチ
は、このようなポートが平面内に多数配列されたもので
ある。また、図７では、ポリマーシート１の上側に接す
る押え板が図示省略されている。
本発明に基づく実施の形態２における光スイッチについ
て説明する。ただし、図７は、１つのポートのみを取り
出し、拡大して示したものであり、実際の光スイッチ
は、このようなポートが平面内に多数配列されたもので
ある。また、図７では、ポリマーシート１の上側に接す
る押え板が図示省略されている。
【００３８】この光スイッチにおいても、直接押圧部材
としてボール９が用いられている。ポリマーシート１の
下側に押え板２ｅが接しており、さらにその下側にスト
ッパ板１４が接している。図８に示すように、押え板２
ｅは下広がりのテーパ穴１７を有し、そのテーパ穴１７
から互いに略１８０°をなす２方向にスリット１６が延
びている。図９に示すように、ストッパ板１４にはボー
ル９の直径より小さな直径の球受け穴１８があいてい
る。ボール９は、図７に示すように、押え板２ｅのテー
パ穴１７に収まり、ここから脱落しないようにストッパ
板１４によって支えられている。押え板２ｅはスリット
１６が切れ目４に沿うようにポリマーシート１に対して
配置される。
としてボール９が用いられている。ポリマーシート１の
下側に押え板２ｅが接しており、さらにその下側にスト
ッパ板１４が接している。図８に示すように、押え板２
ｅは下広がりのテーパ穴１７を有し、そのテーパ穴１７
から互いに略１８０°をなす２方向にスリット１６が延
びている。図９に示すように、ストッパ板１４にはボー
ル９の直径より小さな直径の球受け穴１８があいてい
る。ボール９は、図７に示すように、押え板２ｅのテー
パ穴１７に収まり、ここから脱落しないようにストッパ
板１４によって支えられている。押え板２ｅはスリット
１６が切れ目４に沿うようにポリマーシート１に対して
配置される。
【００３９】球受け穴１８の直径は、ボール９の落ち込
む量を規定しており、最も下に落ち込んだときにはスト
ッパ板１４の下側にボール９の一部が突出するように設
定されている。一方、テーパ穴１７のテーパ角と内径
は、ボール９が最も上に押し上げられたときに押え板２
ｅの上側にボール９が突出する量を規定している。
む量を規定しており、最も下に落ち込んだときにはスト
ッパ板１４の下側にボール９の一部が突出するように設
定されている。一方、テーパ穴１７のテーパ角と内径
は、ボール９が最も上に押し上げられたときに押え板２
ｅの上側にボール９が突出する量を規定している。
【００４０】ストッパ板１４の下側にはピエゾアクチュ
エータ１５が配置されており、ピエゾアクチュエータ１
５の上端が上下に変位することによって、ボール９を上
下に変位させることができる。ボール９の上下方向の変
位によってポリマーシート１が変形して、光導波路を分
断したり接続したりする点については、実施の形態１と
同じである。
エータ１５が配置されており、ピエゾアクチュエータ１
５の上端が上下に変位することによって、ボール９を上
下に変位させることができる。ボール９の上下方向の変
位によってポリマーシート１が変形して、光導波路を分
断したり接続したりする点については、実施の形態１と
同じである。
【００４１】（作用・効果）この光スイッチであれば、
ポリマーシート１の面に垂直な方向（上下方向）のボー
ル９の移動量が押え板２ｅとストッパ板１４とによって
確実に規定されるので、ピエゾアクチュエータ１５の変
位量にばらつきがあってもボール９は確実に一定の高さ
だけ押し上げられることとなり、光スイッチとしての性
能を安定させることができる。
ポリマーシート１の面に垂直な方向（上下方向）のボー
ル９の移動量が押え板２ｅとストッパ板１４とによって
確実に規定されるので、ピエゾアクチュエータ１５の変
位量にばらつきがあってもボール９は確実に一定の高さ
だけ押し上げられることとなり、光スイッチとしての性
能を安定させることができる。
【００４２】図７では、ポリマーシート１の下側からの
押圧機構のみを表示しているが、反対側（上側）にも対
称に同様の押圧機構を設けてもよい。
押圧機構のみを表示しているが、反対側（上側）にも対
称に同様の押圧機構を設けてもよい。
【００４３】（実施の形態３）図１０〜図１２を参照し
て、本発明に基づく実施の形態３における光スイッチに
ついて説明する。ただし、図１０は、１つのポートのみ
を取り出し、拡大して示したものであり、実際の光スイ
ッチは、このようなポートが平面内に多数配列されたも
のである。また、図１０では、ポリマーシート１の上側
に接する押え板が図示省略されている。
て、本発明に基づく実施の形態３における光スイッチに
ついて説明する。ただし、図１０は、１つのポートのみ
を取り出し、拡大して示したものであり、実際の光スイ
ッチは、このようなポートが平面内に多数配列されたも
のである。また、図１０では、ポリマーシート１の上側
に接する押え板が図示省略されている。
【００４４】この光スイッチにおいても、直接押圧部材
としてボール９が用いられている。ポリマーシート１の
下側に押え板２ｆが接しており、さらにその下側にスト
ッパ板１４ｎが接している。図１１に示すように、押え
板２ｆは下広がりのテーパ付きスリット１９を有してい
る。図１２に示すように、ストッパ板１４ｎにはボール
９の直径よりわずかに大きな直径のストレート部と下に
いくにつれて徐々に狭くなるテーパ部とが連続してなる
球受け穴１８ｎが設けられている。ボール９は、図１０
に示すように、テーパ付きスリット１９と球受け穴１８
ｎとによって一定空間内に閉じ込められ、支えられてい
る。押え板２ｆはテーパ付きスリット１９が切れ目４に
沿うようにポリマーシート１に対して配置される。
としてボール９が用いられている。ポリマーシート１の
下側に押え板２ｆが接しており、さらにその下側にスト
ッパ板１４ｎが接している。図１１に示すように、押え
板２ｆは下広がりのテーパ付きスリット１９を有してい
る。図１２に示すように、ストッパ板１４ｎにはボール
９の直径よりわずかに大きな直径のストレート部と下に
いくにつれて徐々に狭くなるテーパ部とが連続してなる
球受け穴１８ｎが設けられている。ボール９は、図１０
に示すように、テーパ付きスリット１９と球受け穴１８
ｎとによって一定空間内に閉じ込められ、支えられてい
る。押え板２ｆはテーパ付きスリット１９が切れ目４に
沿うようにポリマーシート１に対して配置される。
【００４５】球受け穴１８ｎのテーパ部は、ボール９の
落ち込む量を規定しており、最も下に落ち込んだときに
はストッパ板１４ｎの下側にボール９の一部が突出する
ように設定されている。一方、テーパ付きスリット１９
のテーパ角は、ボール９が最も上に押し上げられたとき
に押え板２ｆの上側にボール９が突出する量を規定して
いる。
落ち込む量を規定しており、最も下に落ち込んだときに
はストッパ板１４ｎの下側にボール９の一部が突出する
ように設定されている。一方、テーパ付きスリット１９
のテーパ角は、ボール９が最も上に押し上げられたとき
に押え板２ｆの上側にボール９が突出する量を規定して
いる。
【００４６】ストッパ板１４ｎの下側にはピエゾアクチ
ュエータ１５が配置されており、ピエゾアクチュエータ
１５の上端が上下に変位することによって、ボール９を
上下に変位させることができる。ボール９の上下方向の
変位によってポリマーシート１が変形して、光導波路を
分断したり接続したりする点については、実施の形態１
と同じである。
ュエータ１５が配置されており、ピエゾアクチュエータ
１５の上端が上下に変位することによって、ボール９を
上下に変位させることができる。ボール９の上下方向の
変位によってポリマーシート１が変形して、光導波路を
分断したり接続したりする点については、実施の形態１
と同じである。
【００４７】（作用・効果）この光スイッチであれば、
ポリマーシート１の面に垂直な方向（上下方向）のボー
ル９の移動量が押え板２ｆとストッパ板１４ｎとによっ
て確実に規定されるので、ピエゾアクチュエータ１５の
変位量にばらつきがあってもボール９は確実に一定の高
さだけ押し上げられることとなり、光スイッチとしての
性能を安定させることができる。さらに、実施の形態２
で示した構造に比べても、穴構造が簡単になっており、
製作しやすい。
ポリマーシート１の面に垂直な方向（上下方向）のボー
ル９の移動量が押え板２ｆとストッパ板１４ｎとによっ
て確実に規定されるので、ピエゾアクチュエータ１５の
変位量にばらつきがあってもボール９は確実に一定の高
さだけ押し上げられることとなり、光スイッチとしての
性能を安定させることができる。さらに、実施の形態２
で示した構造に比べても、穴構造が簡単になっており、
製作しやすい。
【００４８】図１０では、ポリマーシート１の下側から
の押圧機構のみを表示しているが、反対側（上側）にも
対称に同様の押圧機構を設けてもよい。
の押圧機構のみを表示しているが、反対側（上側）にも
対称に同様の押圧機構を設けてもよい。
【００４９】本実施の形態における光スイッチにおい
て、仮に、ピエゾアクチュエータ１５に押されることで
ストッパ板１４ｎや押え板２ｆが不所望にたわんでしま
うと、直接押圧していない周辺のポートにおいても切れ
目４が開いてしまい、スイッチが正しく機能しなくな
る。そこで、ストッパ板１４ｎや押え板２ｆの変形を防
止するためには、図１３に示すように、ストッパ板１４
ｎの下に貫通穴２０を有する補強板２２を配置すればよ
い。この場合、ピエゾアクチュエータ１５は補強板２２
の下から、棒状の間接押圧部材２１を介して、ボール９
を押し上げるものとする。このようにすれば、ピエゾア
クチュエータ１５の上面の変位のうち必要な部分だけを
間接押圧部材２１によってボール９に伝えることがで
き、ストッパ板１４ｎや押え板２ｆがピエゾアクチュエ
ータ１５に押されてたわむことを防止できる。
て、仮に、ピエゾアクチュエータ１５に押されることで
ストッパ板１４ｎや押え板２ｆが不所望にたわんでしま
うと、直接押圧していない周辺のポートにおいても切れ
目４が開いてしまい、スイッチが正しく機能しなくな
る。そこで、ストッパ板１４ｎや押え板２ｆの変形を防
止するためには、図１３に示すように、ストッパ板１４
ｎの下に貫通穴２０を有する補強板２２を配置すればよ
い。この場合、ピエゾアクチュエータ１５は補強板２２
の下から、棒状の間接押圧部材２１を介して、ボール９
を押し上げるものとする。このようにすれば、ピエゾア
クチュエータ１５の上面の変位のうち必要な部分だけを
間接押圧部材２１によってボール９に伝えることがで
き、ストッパ板１４ｎや押え板２ｆがピエゾアクチュエ
ータ１５に押されてたわむことを防止できる。
【００５０】たとえば、３２×３２光スイッチの場合
は、光の進路を切り替えるためのポートが１０２４個必
要となる。この各ポートに数ｇｆの力が加わるとする
と、押え板全体では数ｋｇｆの力が加わることになる。
上述の補強板２２を選定する際には、この力に十分耐え
られるだけの強度が求められる。補強板２２としては、
たとえば、ステンレス製の厚み２ｍｍの板材が用いられ
る。
は、光の進路を切り替えるためのポートが１０２４個必
要となる。この各ポートに数ｇｆの力が加わるとする
と、押え板全体では数ｋｇｆの力が加わることになる。
上述の補強板２２を選定する際には、この力に十分耐え
られるだけの強度が求められる。補強板２２としては、
たとえば、ステンレス製の厚み２ｍｍの板材が用いられ
る。
【００５１】補強板２２を用いる場合であっても、図１
３に示したような棒状の間接押圧部材２１を用いずに直
接ピエゾアクチュエータ１５でボール９を押し上げるこ
ととしてもよいが、その場合、ピエゾアクチュエータ１
５がボール９に達するために貫通穴２０の径をピエゾア
クチュエータ１５の径より大きくしなければならず、補
強板２２の効果が減じられてしまう。したがって、補強
板２２を用いる場合には、図１３に示すように棒状ない
しピン状の間接押圧部材２１を用いることが好ましい。
３に示したような棒状の間接押圧部材２１を用いずに直
接ピエゾアクチュエータ１５でボール９を押し上げるこ
ととしてもよいが、その場合、ピエゾアクチュエータ１
５がボール９に達するために貫通穴２０の径をピエゾア
クチュエータ１５の径より大きくしなければならず、補
強板２２の効果が減じられてしまう。したがって、補強
板２２を用いる場合には、図１３に示すように棒状ない
しピン状の間接押圧部材２１を用いることが好ましい。
【００５２】なお、補強板と間接押圧部材とを用いた構
成は、実施の形態３のみならず、実施の形態１または２
で示した構造に適用することもできる。
成は、実施の形態３のみならず、実施の形態１または２
で示した構造に適用することもできる。
【００５３】（実施の形態４）実施の形態１で参照した
図１では、互いに直交する２本の光導波路３の交差点の
中央に各光導波路３と４５°の角度をなす方向に切れ目
４を形成した光スイッチの例を示した。この角度は、４
５°でなくても、図１４に示すように、４０°以上で、
全反射角以下であってもよい。全反射角とは、この場合
光導波路３の屈折率と空気の屈折率から決まる値で、こ
の例では４８°である。交差点において光導波路３と切
れ目４とのなす角度θcutが全反射角４８°より小さけ
れば、この切れ目４の開閉によってスイッチング動作を
行なうことができる。しかし、角度θcutが小さくなり
すぎると、切れ目４を閉じて光導波路３を接合した状
態、すなわち光を透過させようとする状態においても無
視できない量の反射が生じ、光スイッチ内部でのクロス
トークが大きくなる。図１５に、切れ目４を閉じ、光導
波路３を接合させた状態での、角度θcutと反射量Ｐout
／Ｐinとの関係を示す。
図１では、互いに直交する２本の光導波路３の交差点の
中央に各光導波路３と４５°の角度をなす方向に切れ目
４を形成した光スイッチの例を示した。この角度は、４
５°でなくても、図１４に示すように、４０°以上で、
全反射角以下であってもよい。全反射角とは、この場合
光導波路３の屈折率と空気の屈折率から決まる値で、こ
の例では４８°である。交差点において光導波路３と切
れ目４とのなす角度θcutが全反射角４８°より小さけ
れば、この切れ目４の開閉によってスイッチング動作を
行なうことができる。しかし、角度θcutが小さくなり
すぎると、切れ目４を閉じて光導波路３を接合した状
態、すなわち光を透過させようとする状態においても無
視できない量の反射が生じ、光スイッチ内部でのクロス
トークが大きくなる。図１５に、切れ目４を閉じ、光導
波路３を接合させた状態での、角度θcutと反射量Ｐout
／Ｐinとの関係を示す。
【００５４】図１５に示されるように、θcut＜４０°
では、光を透過させようとする状態においても１／１０
００を超える反射光が発生し、クロストークが大きくな
り、もはや良好なスイッチング性能が得られない。した
がって、角度θcutを４０°以上で、全反射角以下の値
に設定してはじめて、透過状態でのクロストーク低減と
反射状態での全反射状態とが両立できる。
では、光を透過させようとする状態においても１／１０
００を超える反射光が発生し、クロストークが大きくな
り、もはや良好なスイッチング性能が得られない。した
がって、角度θcutを４０°以上で、全反射角以下の値
に設定してはじめて、透過状態でのクロストーク低減と
反射状態での全反射状態とが両立できる。
【００５５】（実施の形態５）本発明に基づく実施の形
態５では、光スイッチの製造方法について説明する。特
に、その製造方法の中でポリマーシート１に切れ目４を
形成する工程について説明する。
態５では、光スイッチの製造方法について説明する。特
に、その製造方法の中でポリマーシート１に切れ目４を
形成する工程について説明する。
【００５６】図１６に示すように、ヒータ２４で刃物２
３を、ポリマーシート１の材料であるポリイミドの耐熱
温度の上限である３００℃付近まで加熱する。この状態
で刃物２３をポリマーシート１に添えて滑らかに移動さ
せることでポリマーシート１を切断していく。このと
き、ポリマーシート１の切断すべき部分には、刃物２３
から熱が伝わって分子間の結合が弱くなっているため、
刃物２３を当てることで弱くなった分子間の結合が自ず
と切れていく。したがって、切断面が分子の配列に沿っ
てなめらかに形成される。
３を、ポリマーシート１の材料であるポリイミドの耐熱
温度の上限である３００℃付近まで加熱する。この状態
で刃物２３をポリマーシート１に添えて滑らかに移動さ
せることでポリマーシート１を切断していく。このと
き、ポリマーシート１の切断すべき部分には、刃物２３
から熱が伝わって分子間の結合が弱くなっているため、
刃物２３を当てることで弱くなった分子間の結合が自ず
と切れていく。したがって、切断面が分子の配列に沿っ
てなめらかに形成される。
【００５７】このように切れ目４の切断面をなめらかに
形成することができれば、光損失を低減することができ
る。
形成することができれば、光損失を低減することができ
る。
【００５８】（実施の形態６）本発明に基づく実施の形
態６でも、光スイッチの製造方法について説明する。特
に、その製造方法の中でポリマーシート１に切れ目４を
形成する工程について説明する。
態６でも、光スイッチの製造方法について説明する。特
に、その製造方法の中でポリマーシート１に切れ目４を
形成する工程について説明する。
【００５９】図１７に示すように、超音波振動子２５で
刃物２３を振動させつつ用いる。この状態で刃物２３を
ポリマーシート１に添えて滑らかに移動させることでポ
リマーシート１を切断していく。このとき、ポリマーシ
ート１の切断すべき部分には、振動する刃物２３と擦れ
合うことで摩擦熱が発生する。切断すべき部分は、摩擦
熱によって分子間の結合が弱くなっているため、刃物２
３を当てることで弱くなった分子間の結合が自ずと切れ
ていく。したがって、切断面が分子の配列に沿ってなめ
らかに形成される。
刃物２３を振動させつつ用いる。この状態で刃物２３を
ポリマーシート１に添えて滑らかに移動させることでポ
リマーシート１を切断していく。このとき、ポリマーシ
ート１の切断すべき部分には、振動する刃物２３と擦れ
合うことで摩擦熱が発生する。切断すべき部分は、摩擦
熱によって分子間の結合が弱くなっているため、刃物２
３を当てることで弱くなった分子間の結合が自ずと切れ
ていく。したがって、切断面が分子の配列に沿ってなめ
らかに形成される。
【００６０】このように切れ目４の切断面をなめらかに
形成することができれば、光損失を低減することができ
る。また、ヒータで加熱する場合に比べて摩擦熱を用い
る場合は、ポリマーシート１の切断したい箇所に集中的
に熱を与えることができ、ポリマーシート１全体の熱変
成を抑えつつ、目的を達成することができる。振動を与
える手段を超音波振動子とすることで、切断面の位置を
正確に制御しつつ摩擦熱を発生させることができる。
形成することができれば、光損失を低減することができ
る。また、ヒータで加熱する場合に比べて摩擦熱を用い
る場合は、ポリマーシート１の切断したい箇所に集中的
に熱を与えることができ、ポリマーシート１全体の熱変
成を抑えつつ、目的を達成することができる。振動を与
える手段を超音波振動子とすることで、切断面の位置を
正確に制御しつつ摩擦熱を発生させることができる。
【００６１】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、小さな押圧力で小さな
変位量でもより確実に切れ目を開閉できるようになるの
で、光損失を低減し、より確実に所望のスイッチングを
することができる。
変位量でもより確実に切れ目を開閉できるようになるの
で、光損失を低減し、より確実に所望のスイッチングを
することができる。
【図１】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチの要部拡大斜視図である。
ッチの要部拡大斜視図である。
【図２】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチの、第１の向きから見た要部拡大断面図である。
ッチの、第１の向きから見た要部拡大断面図である。
【図３】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチの、第２の向きから見た要部拡大断面図である。
ッチの、第２の向きから見た要部拡大断面図である。
【図４】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチのポリマーシートの断面図である。
ッチのポリマーシートの断面図である。
【図５】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチの光導波路を伝搬する光信号の電界強度分布を示す
グラフである。
ッチの光導波路を伝搬する光信号の電界強度分布を示す
グラフである。
【図６】 本発明に基づく実施の形態１における光スイ
ッチで使用可能な扁平押圧部材の斜視図である。
ッチで使用可能な扁平押圧部材の斜視図である。
【図７】 本発明に基づく実施の形態２における光スイ
ッチの要部拡大断面図である。
ッチの要部拡大断面図である。
【図８】 本発明に基づく実施の形態２における光スイ
ッチの押え板の斜視図である。
ッチの押え板の斜視図である。
【図９】 本発明に基づく実施の形態２における光スイ
ッチのストッパ板の斜視図である。
ッチのストッパ板の斜視図である。
【図１０】 本発明に基づく実施の形態３における光ス
イッチの要部拡大断面図である。
イッチの要部拡大断面図である。
【図１１】 本発明に基づく実施の形態３における光ス
イッチの押え板の斜視図である。
イッチの押え板の斜視図である。
【図１２】 本発明に基づく実施の形態３における光ス
イッチのストッパ板の斜視図である。
イッチのストッパ板の斜視図である。
【図１３】 本発明に基づく実施の形態３における光ス
イッチの変形例の要部拡大断面図である。
イッチの変形例の要部拡大断面図である。
【図１４】 本発明に基づく実施の形態４における光ス
イッチの動作の説明図である。
イッチの動作の説明図である。
【図１５】 角度θcutと反射量Ｐout／Ｐinとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１６】 本発明に基づく実施の形態５における光ス
イッチの製造方法の途中の工程の説明図である。
イッチの製造方法の途中の工程の説明図である。
【図１７】 本発明に基づく実施の形態６における光ス
イッチの製造方法の途中の工程の説明図である。
イッチの製造方法の途中の工程の説明図である。
【図１８】 従来技術に基づく光スイッチの要部拡大斜
視図である。
視図である。
【図１９】 従来技術に基づく光スイッチの動作の第１
の説明図である。
の説明図である。
【図２０】 従来技術に基づく光スイッチの動作の第２
の説明図である。
の説明図である。
１，１０１ ポリマーシート、２ａ，２ｂ，２ｅ，２
ｆ，１０２ａ，１０２ｂ押え板、３ 光導波路（コ
ア）、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 切れ目、５，５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 開口部、６ 入射光、７ 透過
光、８ 反射光、９，９ａ，９ｂ ボール、１０ａ，１
０ｂ 間接押圧部材、１１ 扁平押圧部材、１４，１４
ｎ ストッパ板、１５ ピエゾアクチュエータ、１６
スリット、１７テーパ穴、１８，１８ｎ 球受け穴、１
９ テーパ付きスリット、２０ 貫通穴、２１ 間接押
圧部材、２２ 補強板、２３ 刃物、２４ ヒータ、２
５ 超音波振動子、２６ 押圧部材、１００ 光スイッ
チ。
ｆ，１０２ａ，１０２ｂ押え板、３ 光導波路（コ
ア）、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 切れ目、５，５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 開口部、６ 入射光、７ 透過
光、８ 反射光、９，９ａ，９ｂ ボール、１０ａ，１
０ｂ 間接押圧部材、１１ 扁平押圧部材、１４，１４
ｎ ストッパ板、１５ ピエゾアクチュエータ、１６
スリット、１７テーパ穴、１８，１８ｎ 球受け穴、１
９ テーパ付きスリット、２０ 貫通穴、２１ 間接押
圧部材、２２ 補強板、２３ 刃物、２４ ヒータ、２
５ 超音波振動子、２６ 押圧部材、１００ 光スイッ
チ。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB38 AC01 AZ02 AZ03
AZ08
2H047 KA04 NA10 QA05 RA08
Claims (13)
- 【請求項１】 内部に線状に延びる光導波路を有するポ
リマーシートと、 前記ポリマーシートの少なくとも一方の表面に接する押
え板と、 駆動手段とを備え、 前記ポリマーシートは、前記光導波路を横断するように
設けられた切れ目を有し、 前記押え板は、前記切れ目に対応する位置に開口部を有
し、 前記開口部は、前記押え板の少なくとも前記ポリマーシ
ートに接する側の面において前記切れ目の延びる方向に
平行に長手形状をしており、 前記駆動手段は、前記開口部を通じて前記ポリマーシー
トを押圧するか否かによって前記切れ目の開閉の状態を
切り替え、光の進路を選択するためのものである、光ス
イッチ。 - 【請求項２】 前記駆動手段は、前記ポリマーシートに
接触可能なように前記開口部内に配置された直接押圧部
材を備え、前記直接押圧部材は、前記開口部の形状によ
って前記押え板の平面方向の位置を拘束されている、請
求項１に記載の光スイッチ。 - 【請求項３】 前記開口部は、前記押え板の厚さ方向に
見て形状が変化しており、前記ポリマーシートに接する
側の面以外の部分において前記直接押圧部材が前記開口
部の前記長手形状の中で前記切れ目に対応する位置に留
まるように拘束するための形状を有する、請求項２に記
載の光スイッチ。 - 【請求項４】 前記開口部は、前記押え板の厚さ方向に
見て形状が変化しており、前記ポリマーシートに接する
側の面から遠ざかるにつれて広くなるテーパ形状の部分
を含む、請求項３に記載の光スイッチ。 - 【請求項５】 前記押え板の前記ポリマーシートと接す
る側と反対側に、前記直接押圧部材に対応する位置に貫
通孔を有する補強板を備え、前記貫通孔の内部を通るよ
うに配置された間接押圧部材と、前記間接押圧部材を介
して前記直接押圧部材を押圧する駆動源とを備える、請
求項２から４のいずれかに記載の光スイッチ。 - 【請求項６】 前記光導波路は前記ポリマーシートの厚
さ方向の中心から外れた深さに配置されている、請求項
１から５のいずれかに記載の光スイッチ。 - 【請求項７】 前記切れ目の最深部と前記光導波路と
は、前記光導波路のモードフィールド半径よりも離れて
いる、請求項６に記載の光スイッチ。 - 【請求項８】 前記直接押圧部材が球状の部材である、
請求項１から７のいずれかに記載の光スイッチ。 - 【請求項９】 前記直接押圧部材の前記ポリマーシート
に接する側の先端が、前記切れ目の延びる方向に平行に
長手形状となっている、請求項１から７のいずれかに記
載の光スイッチ。 - 【請求項１０】 内部に線状に延びる光導波路を有する
ポリマーシートと、 前記ポリマーシートの少なくとも一方の表面に接する押
え板と、 駆動手段とを備え、 前記ポリマーシートは、前記光導波路を横断するように
設けられた切れ目を有し、 前記押え板は、前記切れ目に対応する位置に開口部を有
し、 前記駆動手段は、前記開口部を通じて前記ポリマーシー
トを押圧するか否かによって前記切れ目の開閉の状態を
切り替え、光の進路を選択するためのものであって、 前記光導波路と前記切れ目とのなす角度は、４０°以上
であって、前記光導波路から前記切れ目内に生じる間隙
に入射する際の全反射角以下である、光スイッチ。 - 【請求項１１】 内部に線状に延びる光導波路を有する
ポリマーシートと、 前記ポリマーシートの少なくとも一方の表面に接する押
え板と、 駆動手段とを備え、 前記ポリマーシートは、前記光導波路を横断するように
設けられた切れ目を有し、 前記押え板は、前記切れ目に対応する位置に開口部を有
し、 前記駆動手段は、前記開口部を通じて前記ポリマーシー
トを押圧するか否かによって前記切れ目の開閉の状態を
切り替え、光の進路を選択するためのものである、光ス
イッチの製造方法であって、 前記ポリマーシートに熱を供給しながら刃物によって前
記切れ目を形成する切れ目形成工程を含む、光スイッチ
の製造方法。 - 【請求項１２】 前記切れ目形成工程においては、前記
ポリマーシートの耐熱温度上限近傍の温度を有する前記
刃物を当てて切る、請求項１１に記載の光スイッチの製
造方法。 - 【請求項１３】 前記切れ目形成工程における熱の供給
は、前記刃物を振動させながら前記ポリマーシートに当
てることによって、前記刃物と前記ポリマーシートとの
間で摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって行なう、請
求項１４に記載の光スイッチの製造方法。
Priority Applications (4)
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| JPH02136805A (ja) | 1988-11-18 | 1990-05-25 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 導波型光電子マトリックススイッチ |
| JPH05196973A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光スイッチ |
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| JPH07294748A (ja) | 1994-04-20 | 1995-11-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | プラスチック光ファイバ切断法 |
| US5960131A (en) | 1998-02-04 | 1999-09-28 | Hewlett-Packard Company | Switching element having an expanding waveguide core |
| JP3429196B2 (ja) | 1998-05-29 | 2003-07-22 | 日本電信電話株式会社 | ポリマ導波路光スイッチの組立方法 |
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| US6507682B2 (en) * | 2001-04-06 | 2003-01-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical switch |
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| JP4471545B2 (ja) * | 2001-09-03 | 2010-06-02 | 三菱電機株式会社 | 光スイッチ |
| JP3986840B2 (ja) * | 2002-02-01 | 2007-10-03 | 三菱電機株式会社 | 光スイッチの製造方法 |
| JP3973458B2 (ja) * | 2002-03-15 | 2007-09-12 | 三菱電機株式会社 | 光スイッチ |
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2002
- 2002-03-15 JP JP2002071959A patent/JP3973458B2/ja not_active Expired - Fee Related
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