JPH01200317A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JPH01200317A
JPH01200317A JP2404488A JP2404488A JPH01200317A JP H01200317 A JPH01200317 A JP H01200317A JP 2404488 A JP2404488 A JP 2404488A JP 2404488 A JP2404488 A JP 2404488A JP H01200317 A JPH01200317 A JP H01200317A
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JP
Japan
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optical
optical waveguide
diaphragm
light
propagating
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JP2404488A
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English (en)
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Kazuo Hokari
和男 保苅
Takao Matsumoto
松本 隆男
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/35Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/35442D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/35481xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
    • G02B6/35521x1 switch, e.g. on/off switch
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/351Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3514Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element moving along a line so as to translate into and out of the beam path, i.e. across the beam path
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、伝搬する光の光路の切り替え、または遮断の
ために用いられる光スイッチに関するものである。
(従来の技術) 従来より、伝搬する光の光路を切り替えたり、または遮
断したりするために種々の構造の光スイッチが提案され
、開発・実用化されている。これら光スイッチは、機械
的にプリズム・ミラーや光導波路等の部品を移動させて
光路を切り替えたり、または遮断したりする構造のもの
が多い。
これら機械的な光スイッチの中で、rK、 E、 Pc
tcrscn、Dynaa+Ic Mlcroscch
anlcs on 5ilicon :TcehnIq
ues and Dev1ecs″、 IEEE Tr
ansactIonson electron dev
ices、 Vol、 ED−25,No、10. O
cL。
bar、 1978 Jに開示されているような、振動
板をで静電力で変位させることによって光路を切り替え
る光スイッチが知られており、第2図は上記文献に開示
されている従来の光スイッチを示すものであり、第2図
(a)は従来の光スイッチを示す斜視図、第2図(b)
は第2図(a)の動作原理を説明するための図である。
第2図(a)において、1はS i O2表面に50O
AでCr−Auを蒸着した振動板で、入射してきた光を
その表面1aで反射するようになっている。2は導電部
材、例えばP 層からなる平板、3はP−St層、4は
P−8i基板、5は電気スイッチ、6は振動板1と平板
2の間に電圧を印加するための電源である。第2図(b
)によれば、振動板1と平板2の間に電圧を印加すると
両者間で静電力が働き、振動板1は第2図(b)中実線
で示すように変位する。振i板1は表面1aで入射して
きた光を反射するようになっているので、振動板1が変
位することによって、第2図(b)に示すように入射お
よび出射する光の条件が変化し、伝搬光の光路を切り替
えることができる。
第3図は、第2図(a)に示した従来の光スイッチで光
導波路を伝搬する光の光路を切り替える場合を説明する
ための図である。第3図において、1は振動板、2はP
+層からなる平板、3はp−3i層、4はP−8i基板
、7−1〜7−3は光導波路、8−1〜8−3はレンズ
であり、実線が印加電圧をオンにしたときの振動板1の
状態(変位)を示し、二点鎖線が印加電圧をオフにした
ときの振動板1の状態を示している。第3図によれば、
光導波路7−1を伝搬する光を光導波路7−2に導波す
るには、振動板1と平板2間への印加電圧をオフにし、
振動板1を二点鎖線で示す状態とし、光導波路7−1か
ら出射された光を振動板1の表面1aで反射させて光導
波路7−2に導波させる。一方、伝搬光の光路を切り替
えるときには、振動板1と平板2間への印加電圧をオン
にして振動板1を実線で示すように変位させて光導波路
7−3に光を導波させていた。
また、このような光スイッチは、第1に第3図に示すよ
うにセットされた光ファイバのような個別な光導波路を
伝搬してきた光の光路の切り替えを行う場合と、第2に
、半導体等の同一の基板上に予め第3図に示すような配
置で作製された光導波路を伝搬する光の光路を切り替え
る場合等に適用されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、通常、光導波路で光が伝搬するコアの部
分は最大でも50μm程度である。従って上記第1の適
用方法の場合、光軸と光導波路の軸ずれや角度ずれが光
導波路7−2や光導波路7−3に入射する光の効率に大
きく影響し、この軸ずれや角度ずれの影響を緩和l。1
、効率よく光導波路7−2や光導波路7−3に光を入射
させるためには、第3図に示すように!ノノズ8−1〜
8−3を振動板1と光導波路7−1〜7−3間に挿入す
る必要があり、さらには、これら光導波路7−1〜7−
3、レンズ8−1〜8−3、振動板1を微動台等を用い
て高精度に位置合わせすることも必要となるため、切り
替え部の構造が複雑化するとともに大型化してしまうと
いう問題点があった。
また、振動板1の変位量は小さいため、光導波路7−2
.7−3を振動板1に近ずけて配置すると、例えば、振
動板1を変位させて、光導波路7−3に光が導波するよ
うにしても、光導波路7−2には光導波路7−3から光
が漏れ込んでしまい、このため、消光比は大きく取れな
いという問題点があり、これを解決するために消光比を
大きく取ろうとすると、振動板と光導波路の距離を大き
く取る必要があり、これもまた切り替え部の大型化につ
ながるという問題点があった。
また、上記Ts2の適用方法の場合は、同一の基板上に
第2図(a)に示す光スイッチを振動板1が変位するよ
うに固定し、しかも光導波路と振動板1の位置合わせは
高精度に行なうことができる構造にする必要があり、こ
のため、構造を複雑化し、さらに光導波路等の作製時の
工程が増加するという問題点があった。
本発明の目的は上記問題点に鑑み、レンズ及び高精度な
位置合わせが必要なくなり、光路の切り替え部の構造の
簡素化、小型化を図れ、しかも光路の切り替え、遮断を
容易に行なえる光スイッチを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するため、印加電圧のオン、
オフにより変位する振動部材を備えた光スイッチにおい
て、前記振動部材の先端に該振動部材が変位することに
より伝搬光の光路途中に出入りし伝搬光を反射または遮
断するエレメントを設けた。また、複数本の光導波路の
交差部に間隙を設け、変位することにより前記間隙に出
入し光導波路の伝搬光を反射または遮断し、かつ、一の
光導波路の伝搬光を他の光導波路に導波するように前記
エレメントを配設することは、光路の切り替えに効果的
である。
(作 用) 本発明によれば、振動部材への印加電圧をオン、オフす
ることにより振動部材は変位し、これに伴ない振動部材
の先端に設けたエレメントも変位し、エレメントは変位
することにより伝搬光の光路途中に出入りし伝搬光を反
射または遮断する。
また、エレメントを複数本の光導波路の交差部に設けら
れた間隙中に変位時に入り込むように配設することによ
り、光導波路の伝搬光を反射または遮断できるとともに
、一の光導波路の伝搬光を他の光導波路に導波すること
ができる。
(実施例) 第1図は、本発明による光スイッチの一実施例を示す斜
視図である。第1図において、10は導電性材料、例え
ばCr−AuをS iO2表面に厚さ500A蒸むした
振動板、11は振動板10の先端に振動板10の変位方
向に突出する如く設けられ、伝搬光を反射または遮断す
るエレメント、12は振動板11とは異なる導電性材料
、例えばP+層を振動板11面に対向する如く平行にか
つ隣接して配置された平板、13は半導体または絶縁体
、例えばP−Si層よりなる絶縁層、14はP−8t基
板、15は電気スイッチ、16は振動板11と平板12
間に電圧を印加するための電源、17は振動板10の後
一端側を絶縁層12上に固定するための振動板固定部で
ある。
このような構成を有する光スイッチの動作原理を第4図
(a) 、 (b)に基づいて説明すると、第4図(a
)に示すように、振動板10及びエレメント11が定常
状態のとき、即ち振動板10と平板12の間への印加電
圧がオフのときは、例えば空気中を伝搬してきた光(図
中、実線で示す)はエレメント11により、図中破線で
示すように反射または遮断される。
一方、光路を切り替えるときには、振動板10と平板1
2間への印加電圧をオンにし、両者間に働く静電力によ
って振動板10及びエレメント11を第4図(b)の状
態に変位させる。これにより、第4図(L+)に示すよ
うに、空気中を伝搬してきた光はエレメント11に当た
ることなくそのまま直進する。このように第1図に示す
光スイッチは、エレメント11を振動板10と平板12
間へ印加する電圧をオン、オフして変位させることによ
り、伝搬する光の光路を切り替えられるようになってい
る。
第5図は、本発明による光スイッチを光導波路を伝搬す
る光の切り替えに適用した第1の例を示す図である。第
5図において、20−1.20−2は光導波路で、第1
図で示した振動板10の先端に設けられてエレメント1
1が、光導波路20−1と光導波路20−2の間に設け
られて°間隙21中を変位することにより出入できるよ
うに配設しである。即ち、光スイッチの振動板10と平
板12間に印加する電圧をオン、オフすることによりエ
レメント11が光導波路20−1と光導波路20−2の
間に設けられた間隙21中で変位し、例えば光導波路2
0−1から光導波路20−2への光路を開閉するように
なっている。第5図によれば、エレメント11が間隙2
1中にある場合には、例えば光導波路20−1を伝搬し
てきた光はエレメント11により反射または遮断される
。逆に、エレメント11が間隙21中にない場合には、
光導波路20−1を伝搬してきた光は光導波路20−2
に導波される。このように、印加電圧をオン、オフし、
エレメント11を変位させることで、入射側である光導
波路20−2を伝搬する光を制御することができる。
また、第6図は、本発明による光スイッチを光導波路を
伝搬する光の切り替えに適用した第2の例を示す図であ
る。第6図において、30は光導波路基板、31−1〜
31−4は光導波路基板30上に交差するように作製さ
れた光導波路で、第1図で示した振動板10の先端に設
けられたエレメント11が、光導波路31−1〜31−
4の交差部に設けられた間隙32中を変位することによ
り出入りできるように配設しである。即ち、印加電圧を
オン、オフすることにより、エレメント11が光導波路
31−1.31−4と光導波路31−2.31−3との
交差部に設けられた間隙32中で変位し、光路を開閉す
るようになっている。第6図によれば、エレメント11
が間隙中にない場合には、例えば、光導波路31−1を
伝搬してきた光(図中、細い実線の矢印で示す)は光導
波路31−4に、光導波路31−3を伝搬してきた光(
図中、細い破線の矢印で示す)は光導波路31−2に導
波される。逆に、エレメント11が間隙32中にある場
合には、光導波路31−1及び光導波路31−3を伝搬
してきた光はエレメント11によって反射または遮断さ
れる。ここで、エレメント11の両面が入射してきた光
を反射する構造であれば、光導波路31−1を伝搬して
きた光(図中、太い実線の矢印で示す)は光導波路31
−2に、光導波路31−3を伝搬してきた光(図中、太
い破線の矢印で示す)は光導波路31−4に導波される
。したがって、本例では印加電圧をオン、オフしエレメ
ント11を変位させることにより光導波路を伝搬する光
の光路の切り替え、遮断が可能となっている。
本実施例によれば、振動板10の先端に振動板10の変
位方向に突出したエレメント11を設け、振動板10と
平板12間に印加する電圧をオン。
オフすることによりエレメント11を変位させ、空気ま
たは光導波路を伝搬する光を反射または遮断できるよう
にしたので、光路、例えば光導波路の途中に設けた間隙
中をエレメント11が出入りできるように配設するだけ
で、レンズ及び高精度な位置合わせを必要とすることな
く光路の切り替え、遮断が容易にでき、光路の切り替え
部の構造の簡素化、小型化を実現できる。
尚、本実施例では振動板10としてS io 2表面に
Cr−Auを蒸むしたものとし、平板12をP 層とし
て説明したが、゛これに限定されるものではなく、両者
間に静電力が働く材料であれば良い。同様に、半導体ま
たは絶縁体からなる絶縁層13をP−8i層として説明
したが、これに限定されるものではなく振動板10、平
板12に電流が流れないものであれば良く、同様に基板
14もP−8i層に限定されるものでない。さらに、文
献”Dynasic Mlcromechanics 
on 5ilicon :Techniqucs an
d Devices”に示されているように振動板を蒸
着・エツチング技術を用いて作製すれば、17の振動板
固定部は必要がなくなる。
また、振動板10の先端に設けられたエレメント11は
、振動板10の先端を屈曲させ、この屈曲部に蒸着等の
処理を施したものでも、蒸着等の処理が施されたものを
先端に取り付けたものでもどちらでも良い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、印加電圧のオン
、オフにより変位する振動部材を備えた光スイッチにお
いて、前記振動部材の先端に振動部材が変位方向に突出
し、変位することにより伝搬光の光路途中に出入し伝搬
光を反射または遮断するエレメントを設けたので、エレ
メントが伝搬光の光路途中に出入りするだけで光路の切
り替えまたは遮断が容易にでき、しかもレンズおよび高
精度な位置合わせが必要なく、切り替え部の構造が簡単
で小型できるという利点がある。さらに、本発明の光ス
イッチは電流駆動タイプでないため、発熱による構成部
品の劣化がなく、低電力で駆動できる利点も有している
また、複数本の光導波路の交差部に間隙を設け、変位す
ることにより前記間隙に出入りし、光導波路の伝搬光を
反射または遮断し、かつ、一の光導波路の伝搬光を他の
光導波路に導波するように前記エレメントを配設するこ
とにより、一の光導波路を伝搬した光と他の光導波路に
導波し伝搬させることが容易に行なえる利点がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による光スイッチの一実施例を示す斜視
図、第2図(a)は従来の光スイッチを示す斜視図、第
2図(b)は第2図(a)の動作原理を説明するための
図、第3図は従来の光スイッチを光導波路の光路の切り
替えに適用した場合の説明図、第4図は第1図の動作原
理を説明するための図、第5図は本発明による光スイッ
チを光導波路の光路の切り替えに適用した第1の例を示
す図、第6図は本発明による光スイッチを光導波路の光
路の切り替えに適用した第2の例を示す図である。 図中、10・・・振動板、11・・・エレメント、12
・・・平板、13・・・絶縁層、14・・・基板、15
・・・電気スイッチ、16・・・電源、17・・・振動
板固定部、20−1〜20−2.31−1〜31−4・
・・光導波路、30・・・光導波路基板。 特 許 出 願 人  日本電信電話株式会社代理人 
弁理士 吉 1)精 孝 第2図 エレメント (a) (b) 第1図の動作原理Σ説明するための図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)印加電圧のオン、オフにより変位する振動部材を
    備えた光スイッチにおいて、 前記振動部材の先端に該振動部材が変位することにより
    伝搬光の光路途中に出入りし伝搬光を反射または遮断す
    るエレメントを設けた ことを特徴とする光スイッチ。
  2. (2)複数本の光導波路の交差部に間隙を設け、変位す
    ることにより前記間隙に出入りし光導波路の伝搬光を反
    射または遮断し、かつ、一の光導波路の伝搬光を他の光
    導波路に導波するように前記エレメントを配設した請求
    項1記載の光スイッチ。
JP2404488A 1988-02-05 1988-02-05 光スイッチ Pending JPH01200317A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321774A (en) * 1993-07-30 1994-06-14 National Research Council Of Canada Polarization independent transmissive/reflective optical switch
US6389189B1 (en) 1998-10-23 2002-05-14 Corning Incorporated Fluid-encapsulated MEMS optical switch
US6404942B1 (en) 1998-10-23 2002-06-11 Corning Incorporated Fluid-encapsulated MEMS optical switch
US6643426B1 (en) 1999-10-19 2003-11-04 Corning Incorporated Mechanically assisted release for MEMS optical switch
WO2004005997A1 (ja) * 2002-07-09 2004-01-15 Ntt Electronics Corporation カンチレバ−、光ビ−ム調整装置、可変光減衰器、および、可変光減衰装置

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