JPH0299929A - 光スイッチ - Google Patents

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〕 本発明は光スイッチに関し、特に詳細には小型でコネク
タ等に装着容易な光スイッチに関する。

〔従来技術〕

光通信の発達にともない、光伝送路を容易に切換えるこ
とができる光スイッチが求められている。

そしてそのような光スイッチとしては、機械的に光ファ
イバ等を移動させて光信号の伝送路を切換えるタイプの
ものと、例えば、特公昭６３１９８４７号公報に示され
るＰＬＺＴ材料を用いたものや、昭和６２年度電子情報
通信学会総合全国大会にてＮｏ、９３６としてｒＯＴＤ
Ｒ用ＰＬＺＴ光スイッチ」と題する論文に示されるもの
や、昭和５９年度電子通信学会光電波部門全国大会Ｎｏ
、３９０として「液晶を用いた２×２マトリツクス光ス
イッチ」に示されるもののように、電気光学的作用を利
用して伝送路を切換えるタイプのものが知られている。

そして、機械的に伝送路を切換えるタイプのものでは、
光フアイバ自身を移動させたり、またはプリズム等を回
転させたりして伝送路を切換えている。一方、電気光学
的作用を利用するものでは、電気光学的作用を有する電
気光学素子を利用し、そこを透過させることにより光の
偏光面を変えることにより伝送路を切換えている。ここ
で、このような電気光学素子と光ファイバとの結合の際
には、マイクロレンズやロッドレンズを介して光結合し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕 先に説明した光スイッチのうち、機械式のものでは、光
ファイバ又はプリズム等を移動・回転する際、結合すべ
き光フアイバ同士の光軸を高精度で一致させるため、停
止精度を高くすることか求められている。そのため、正
確な機械移動が求められ、光スイッチが高価なものとな
り、更に、光スイッチ全体が大きくなってしまっていた
。

また、電気光学素子を使用するタイプの光スイッチにお
いては、光ファイバと電気光学素子との間での高精度な
位置決めが必要であるが、これを実現することは難しか
った。またこのような従来の光スイッチでは、多くの独
立した部品を互いに組合わせて構成しているため、組立
てに多くの時間を必要とし、工数が多くなり光スイッチ
が高価となったり、装置全体が大形化し、また、光フア
イバ伝送路に組み込むことが困難であった。

上記従来の問題点に鑑み、本発明は、光ファイバとの結
合が容易でかっ、小型で、量産性にすぐれた光スイッチ
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

」二記課題を達成するため、本発明の光スイッチでは、
基板と光スイッチ手段とを含み、前記基板が複数の光フ
ァイバを互いに平行に保持する複数の光フアイバ保持溝
と前記複数の光フアイバ保持溝を横断するように前記光
スイッチ手段を保持する光スイッチ手段保持溝とを含み
、前記光スイッチ手段が外部からの指示に応じて入射し
た光信号の偏光面を変更する切換え手段を有し、前記光
スイッチ手段保持溝内に固定され、前記光フアイバ保持
溝内に保持された第１の光ファイバからの光信号を前記
切換え手段を透過させることにより外部からの指示に応
じて前記光フアイバ保持溝内に保持された第２又は第３
の光ファイバに伝達することを特徴とする。

更に本発明の光スイッチでは、基板と、光スイッチ手段
と、外部よりの指示に従い前記光スイッチ手段を第１の
位置と第２の位置との間で移動させる移動手段とを含み
、前記基板が複数の光ファイバを互いに平行に保持する
光フアイバ保持溝と前記保持溝を横断するように前記光
スイッチ手段を摺動可能に保持する光スイッチ保持溝と
を含み、前記光スイッチ手段が、前記第１の位置におい
て前記光フアイバ保持溝内に保持された第１の光ファイ
バからの光信号を前記光フアイバ保持溝内に保持された
第２の光ファイバへ伝送し、前記第２の位置において前
記第１の光ファイバからの光信号を前記光フアイバ保持
溝内に保持された第３の光ファイバに伝達することを特
徴とする。

〔作用〕

本発明の光スイッチでは、上記のように構成し、複数の
光ファイバを互いに平行に配列保持し、この光ファイバ
を横切るように光スイッチ手段を配置することにより、
光信号が伝達される光フアイバ間の光軸合わせを不用に
し、かつその構造を簡単にしている。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う光スイッチの第１の実施例の斜視
図である。第１図において、光スイッチ１は光ファイバ
２を支持固定する基体３を有し、この基体３には、この
光スイッチ１を現用の多心用光ファイバコネクタ（図示
せず）に対して位置決めするガイドピン（図示せず）が
７挿入されるガイドピン用Ｖ溝４　ａ　ｓ　４　ｂが光
ファイバ２を挾んで設けられている。基体３上には所定
のピッチ間隔Ｐで互いに平行な複数の光ファイバ保持用
■溝５内が形成され、光ファイバ２はこの光ファイバ保
持用Ｖ溝に保持固定されている。更に、この光スイッチ
１には、光ファイバ２を光ファイバ保持用Ｖ溝５内に保
持固定する光フアイバ押付はプレート６が設けられ、こ
の光フアイバ押付はプレート６は光ファイバ２を光ファ
イバ保持用Ｖ溝５の斜面に押付け、光ファイバ２を基体
３内に位置決め固定している。そして、この基体３は図
に示すような略Ｇ形のスプリング７内に嵌め込まれてい
る。そしてこの略Ｇ形のスプリング７の両腕部７ａ、７
ｂは、ガイドピン用Ｖ溝４ａ、４ｂの上部を覆い、ガイ
ドピンが挿入されたときガイドピンをＶ溝４ａ、４ｂ内
に押し付は結合すべき光コネクタとの位置決めを可能に
する。

第２図に第１図に示す光スイッチ１の内部構造の斜視図
を示す。この第２図は第１図に示す光スイッチ１から略
Ｇ形のスプリング７及び光フアイバ押付はプレート６を
取り除いた状態を示している。第２図に示すように、基
体３には光ファイバ保持用Ｖ溝５を横断して断面が矩形
状の溝８が設けられ、その溝８内にはチップ型光スイッ
チ部材９が挿入されている。このチップ型光スイッチ部
材９は第２図に示すように略直方体状の形状をしている
。チップ型光スイッチ部材９の断面構造を第３図に示す
。チップ型光スイッチ部材９の両面９ａ、９ｂには光フ
アイバ保持用溝５の配列間隔ピッチＰと同じピッチ間隔
で断面が直角三角形のＶ形の溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
、ｌｌａ。

１１ｂ１１１Ｃが形成されている。そして、このＶ溝１
０ａ、１０ｂには入射した光をＰ波、Ｓ波に分離しＰ波
を反射する偏光分離膜１２ａが形成され、■溝１１ｂに
は入射した光をＰ波、Ｓ波に偏光分離し、Ｓ波を反射す
る偏光分離膜１２ｂが形成され、■溝１０ｂ、１１．ａ
、１１　ｃには入射した光を全反射する反射膜１３が形
成されている。

すなわちＶ形の溝１０　ａ、　１０　ｂ、　１０　ｃ。

１１　ａ　％　１　ｌ　ｂ　−、１１ｃには交互に偏光
分離膜１２ａまたは１２ｂ及び反射膜１３が形成されて
いるのである。ここで、略Ｖ形のｍ　１０　ａ　。

１０ｂｓ　１０Ｃ％　１ｌａｓ　１ｌｂｓ　ｌｌｃの断
面形状を直角三角形としているが、この形状に限定され
ず、入射した光の偏光分離を行える斜面が光信号の入出
射方向に対して、すなわち光ファイバ２の長手方向に対
して４５度の角度を有し、偏光分離面若しくは全反射面
以外の斜面が入射した光を透過できるものであればよい
。

更に、このチップ型光スイッチ部材９の内部には電気光
学素子部１４が設けられている。例えばこの電気光学素
子部１４は、所定の電界レベル以下のときは、入射光の
Ｓ波をＰ波にまた、Ｐ波をＳ波に変化させ、また、所定
の電界レベル以上のときは偏光成分を変化させないよう
な電気光学素子材料１５を含んでいる。このような偏波
面に作用する電気光学素子材料としては、例えば液晶、
ＰＺＬＴ等が考えられる。−例として液晶だと、この電
気光学素子部１４は、上記電気光学材料１５を内部に有
し、この電気光学素子材料１５の両側には、配向膜１６
が配置されている。更に、この配向膜１６の外側には電
気光学素子材料１５に電界を印加するための電極膜１７
が配置されている。なお、電極膜１７は光を透過するよ
うに透明な材料であることが要求され、例えばこの電極
膜材料としては、いわゆるＩＴＯ膜が適している。

更に、この電気光学素子材料１５の両端には、この電気
光学材料１５が流出しないように周辺封止材１８が設け
られている。

このように構成された光スイッチ１のスイッチング原理
について第４図及び第５図を用いて説明する。

第４図は上記第１実施例で光信号を入力する光ファイバ
２ａと光信号を出力する光ファイバ２ｂ。

２Ｃと電気光学素子部材９の各Ｖ溝１０ａ。

１０ｂ、１０ｃ、ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｉｅとの位置関係
を示すものである。

第４図に示すように、光信号は光ファイバ２ａより入射
され、光ファイバ２ｂ又は光ファイバ２Ｃから出射され
る。そして、これらの光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃはＶ
溝１０ａ等の配列間隔ピッチＰと配列間隔ピッチで配列
されているため、光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃのいずれ
か一つに対してチップ型光スイッチ部材９を位置決めす
れば、それぞれ光ファイバ２　ａ　ｓ　２　ｂ　ｓ　２
　ｃはＶ溝１０ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃに対して位置決めさ
れる。

そして、この位置決めは光ファイバ２　ａ　ｓ　２　ｂ
　ｓ２Ｃの配列間隔ピッチとＶ溝１０ａ、１０ｂ。

１０ｃ、ｌｌａ、１ｌｂｓ　ｌｌｃの配列間隔ピッチを
同じにさえしておけば、光ファイバからの光信号がＶ溝
１０ａ及び偏光分離膜１２ａに入射できればよく、高い
位置決め精度を必要としない。

なお、この第４図に点線で示した光ファイバはダミー用
の光ファイバで光信号の伝送には使用しない。

第５図を用いて光信号のスイッチングについて説明する
。第５図（ａ）では電気光学素子部１４に電界が印加さ
れている状態を示す。この状態では、電気光学素子部１
４を透過する光信号の偏光面は変更されない。まず、光
ファイバ２ａよりＶ溝１０ａの偏光分離膜１２ａに入射
した光信号はＳ波（第５図中では一点鎖線で示す）、Ｐ
波（第５図中では点線で示す）に分離され、Ｓ波は真っ
直ぐに透過して電気光学素子部１４に入射する。

そして、電気光学素子部１４に入射したＳ波は偏光面を
変更せず、■溝１１ａの反射膜１３に入射し、反射され
、■溝１１ｂの偏光分離膜１２ｂに入射し、光ファイバ
２ｂへ向けて出射される。このようにして光ファイバ２
ａより入射した光信号のＳ波は光ファイバ２ｂに伝送さ
れる。−力先ファイバ２ａより入射した光信号のＰ波は
Ｖ溝１０ａの偏光分離膜１２ａで反射され、■溝１０ｂ
の反射膜１３に入射し、電気光学素子部］−４に入射す
る。電気光学素子部１４に入射したＰ波は偏光面を変更
せず、■溝１１ｂの偏光分離膜１２ｂに入射する。偏光
分離膜１．２　ｂに入射したＰ波の光信号は偏光分離膜
１３を透過して、光ファイバ２ｂに入射する。このよう
にして、光ファイバ２ａより入射した光信号のＰ波につ
いても光ファイバ２ｂに伝送される。したがって、電気
光学素子部１４に電圧を印加しない状態では光ファイバ
２ａより入射した光信号は光ファイバ２ｂに伝送される
のである。

これに対して、電気光学素子部１４に所定の電圧を一定
値以下にすると、そこを透過する光の偏光面を変更し、
Ｓ波をＰ波に、またＰ波をＳ波に変更する。この状態で
は、まず、光ファイノ＜　２Ｂより■溝１０ａの偏光分
離膜１２ａに入射した光信号はＳ波、Ｐ波に分離され、
Ｓ波は真っ直ぐに透過して電気光学素子部１４に入射す
る。そして、電気光学素子部１４に入射したＳ波は偏光
面を変更されＰ波となってＶ溝１１ａの反射膜１３に入
射し、反射され、■溝１１ｂの偏光分離膜１２ｂを透過
し、■溝１１ｃの反射膜１３に向かう。そしてＳ波成分
は反射膜１３で反射され光ファイバ２Ｃに伝送される。

このようにして光ファイバ２ａより入射した光信号のＳ
波はＰ波に変更されて光ファイバ２Ｃに伝送される。

一力先ファイバ２ａより入射した光信号のＰ波は■溝１
０ａの偏光分離膜１２ａで反射され、■溝１０ｂの反射
膜１３に入射し、電気光学素子部１４に入射する。電気
光学素子部１４に入射したＰ波は偏光面を変更されＳ波
となり、■溝１１ｂの偏光分離膜１２ｂに入射する。偏
光分離膜１２ｂに入射したＰ波の光信号は偏光分離膜１
２ｂで反射され、■溝１１ｃの反射膜１３に向かう。そ
してこのＰ波は反射膜１３で反射され光ファイバ２Ｃに
伝送される。このようにして、光ファイバ２ａより入射
した光信号のＰ波についてもＳ波に変更されて光ファイ
バ２ｃに伝送される。

したがって、電気光学素子部１４に電界を印加した状態
では光ファイバ２ａより入射した光信号は光ファイバ２
Ｃに伝送されるのである。

このようにして、電気光学素子部１４に電界を印加した
状態と、印加しない状態では光ファイバ２ａより入射し
た光信号の伝送先が異なり光スイッチとして機能するこ
とができる。

次に上記第１実施例の光スイッチ１の製造方法について
説明する。

この製造工程の概略を第６図に示す。この光スイッチ１
は大きく分けて、チップ型光スイッチ部材９と、このチ
ップ型光スイッチ部材９と光ファイバ２とが装管される
先コネクタ部と、略Ｇ型のスプリング７より構成され、
これらの各部材は独立して製造することができる。なお
、略Ｇ形のスプリング７はばね材を曲げ加工することに
より作成することができ、従来の製造技術で容易に製造
することができるので詳細な説明は省略する。その他の
個々の部材をそれぞれチップ型光スイッチ部材製造工程
３０と光コネクタ部製造工程４０で製造した後、チップ
型光スイッチ部固定工程５０で固定する。次に略Ｇ形の
スプリング７に嵌込まれ、電気光学素子部１４に電界を
印加する為の電気端子を電気端子部形成工程５１で形成
して、光スイッチを製造する。

以下、上記製造工程の詳細を説明していく。

光コネクタ部製造工程４０は第７図に示すように、第１
溝形成工程４１と、光フアイバ装着工程４２と、プレー
ト装着工程４３と、第２溝形成工程４４とより構成され
ている。これらの工程について第８図を用いて説明する
。

まず第１溝形成工程４１では、直方体状の光コネクタ部
基体６０に第８図（ａ）に示すようにガイドピン用のＶ
溝６１ａ、６１ｂ及び光ファイバを位置決め固定する光
ファイバ用Ｖ溝６２ａ、６２ｂ、６２Ｃを互いに平行に
それぞれ所定の切削工具を用いて機械加工する。ここで
、ガイドビン用Ｖ溝６１ａ、６１ｂ及び光ファイバ用Ｖ
溝６２ａ、６２ｂ、６２ｃはこの光スイッチ１が結合す
る多心用光ファイバコネクタ（図示せず）で使用するガ
イドピン及びこの光コネクタに装着されている光ファイ
バと軸心が一致するように所定の配列間隔ピッチで所定
の位置に形成しておく。

この光コネクタ部基体６０の材質は、上記谷溝を高精度
に加工できるものであれば、何でもよいが、研削加工性
の点よりＳｉ単結晶素材を用いることが好ましい。この
工程で重要なことは、各Ｖ溝を互いに平行に形成するこ
とと、これらの溝の配列間隔ピッチをそれぞれ、この光
スイッチ１を結合する光コネクタのガイドピン及び光フ
ァイバと同じにしておくことである。

次の光フアイバ装着工程４２では、上記第１溝形成工程
４１で形成した光ファイバ用Ｖ溝６２ａ１６２ｂ、６２
ｃ内に光ファイバ６３ａ、６３ｂ。

６３ｃを挿入装着する。このように光ファイバ６３ａ、
６３ｂ、６３ｃを挿入した状態を第８図（ｂ）に示す。

次のプレート装着工程４３では、上記光フアイバ装着工
程４２で装着した光ファイバ６３ａ１６３ｂ、６３ｃの
上に、光ファイバをＶ溝内に位置決め固定する為のプレ
ート６４を載置し、このプレート６４を光コネクタ部基
体６０に接着固定する。この状態を第８図（Ｃ）に示す
。このように光フアイバ６３ａ等をそれぞれのＶ溝り２
ａ等内に押付は固定されることにより、それらを正確に
位置決め固定することができる。なお、押付はプレート
を用いず、まず光コネクタ部基体と上プレートを接合し
た後光ファイバを挿入してもよい。

次の第２溝形成工程４４では、第８図（ｄ）に示すよう
に、上記各工程により形成した部材に、断面が矩形の溝
６５を、光コネクタ部基体６０に形成した光ファイバ用
■溝６２　ａｓ　６２　ｂｓ６２ｃに直交する方向に形
成する。この矩形状の溝６５には、チップ型光スイッチ
部材９が挿入固定される。ここで、光ファイバ６３　ａ
、　６３　ｂ。

６３ｃは、矩形状の溝６５により切断されるが、切断さ
れた部分の互いに対向する光フアイバ同士では、軸心が
一致した状態となっている。したがって、このように矩
形状の溝６５を形成することにより、チップ型光スイッ
チ部材に光結合する光フアイバ同士の光軸合わせをする
必要がなくなるのである。なお、上記製造方法では、光
ファイバ６３　ａ　ｓ　６３　ｂ　ｓ　６３　ｃをあら
かじめ■溝６２８１６２ｂ、６２ｃ内に固定した後、矩
形状の溝６５を形成しているが、はじめ光ファイバをＶ
溝内に固定せず、矩形状の溝６５を形成した後に、光フ
ァイバをＶ溝り２ａ等内に挿入し突き合わせるようにし
てもよい。最後にこのように形成した光コネクタ部の両
端面を研磨することにより光ファイバ６３ａ、６３ｂ、
６３ｃの端面を研磨する。

次に、矩形状の溝６５内に挿入固定するチップ型光スイ
ッチ部材９の製造工程４０について液晶利用の場合につ
いて第９図、第１０図、第１１図及び第１２図を用いて
詳細に説明する。

チップ型光スイッチ部材製造工程４０は第９図に示すよ
うに、透明電極形成工程３１と、■溝研削工程３２と、
偏光分離膜・反射膜形成工程３３と、配向膜形成工程３
４と、貼合わせ工程３５と、液晶注入・封止工程３６と
、切断分離工程３７と、電極形成工程３８とより構成さ
れている。以下、上記各工程について第１０図、第１１
図、第１２図を用いて説明していく。

まず、透明電極形成工程３１では約５０ｍｍ四方の大き
さのガラス平板基体７０の主平面７０ａに透明電極層７
１を所定の形状にパターンニングして形成する。第１０
図（ａ）にこの状態の断面図を示す。この透明電極層７
１としては、例えばＩＴＯ膜を使用することができる。

次の■溝研削工程３２では、ガラス平板基体７０の上記
透明電極層７１を形成した面７０ａとは反対の面上７０
ｂに、先に説明した光コネクタ部の光ファイバ用■溝６
２ａ、６２ｂ、６２ｃの溝ピツチ間隔Ｐと同じ配列間隔
ピッチで断面か直角三角形状のＶ溝７２ａｓ　７２ｂｓ
　７２ｃ。

７２ｄ等を互いに平行に形成する。

次の偏光分離膜・反射膜形成工程３３では、このように
形成したＶ溝７２ａ等の形成された面７０ｂ側に八Ωの
コーティング７３を行う。この状態の断面を第１０図（
ｃ）に示す。その後、このＶ溝り２ａ等内の斜面部分の
Ａｐコーティング膜を一つおきに、例えばＶ溝７２ａ、
７２ｃ内の斜面のＡ、Ｑコーティング膜をＹＡＧレーザ
等のレーザカッタで除去する。この他にマスク蒸着やエ
ツチング加工を利用してもよい。この状態の断面を第１
０図（ｄ）に示す。次に、■溝７２ａ等が形成されてい
る側の全面に偏光分離膜７４（Ｓ波、Ｐ波分離膜）を形
成する。この偏光分離膜７４はＰ波反射型またはＳ波反
射型のいずれか一方のものを使用する。なお、後で説明
する貼合わせ工程３５ではＰ波反射型の偏光分離膜を形
成したガラス平板基体部材とＳ波反射型の偏光分離膜を
形成したガラス平板基体部）イとを貼合わせるため、２
種類のガラス平板基体を作成しておく必要がある。

この状態の断面を第１０図（ｅ）に示す。この第１０図
（’ｅ）に示すように、■溝７２ａ等には一つおきに反
射面が存在することになる。このようにして形成された
部材の斜視図を第１２図に示す。

次の配向膜形成工程３４では、透明電極膜７１の上に液
晶材料を閉じ込めるための所定のギャップを有する配向
膜７５を第１２図（ａ）に示すようにパターンニングし
て形成する。そしてこの配向膜７５のパターンニング形
状を第１２図（ｂ）に示す。この配向膜７５の材質とし
ては液晶を閉じこめることができる性質を有しているこ
とが必要である。

次の貼合わせ工程３５では、上記工程３４で形成した２
種類のガラス平板基体部材、すなわちＰ波反射型の偏光
分離膜が形成されているガラス平板基体部材とＳ波反射
型の偏光分離膜が形成されているガラス平板基体部材と
を互いに配向膜７５を対向させて貼合わせる。この貼合
わせの際、反射膜のみが形成されているＶ溝と、偏光分
離膜が形成されているＶ溝とが互いに対向するように貼
合わせなければならない。そして、このように貼合イっ
せた部材を第１２図の点線Ａで示す方向に切断すると、
内部のギャップの状態が第１３図（ａ）のようになる。

次の液晶注入・封止工程３６では、第１３図（ａ）のよ
うにギャップが形成された部材の各開口部７６からＴＮ
型液晶を注入し、その後、各開口部７６を封止部材７７
で封止する。この封止した状態の断面を第１３図（ｂ）
に示す。

次の切断分離工程３７では、第１３図（ｂ）に示すよう
な形状に形成された部材を第１３図（Ｃ）に示すように
配列し点線Ｂで示す方向に切断分離してチップ型光スイ
ッチ部９を形成する。

次の電極形成工程３８ではこのように形成されたチップ
型光スイッチ部９から透明電極層に電気を印加するため
の電極を形成する。そしてこの電極はこのチップ型光ス
イッチ部材９が光コネクタ部に挿入固定された後、外部
に引き出され、光スイッチ制御装置（図示せず）に接続
される。

このようにして、チップ型光スイッチ部材９は、２種類
のガラス平板基体部材を互いに貼合わせたウェーハ状平
板部祠から一度に量産することが可能であり、また貼合
せガラス平板基体自体の構造が簡単であるため、量産性
が非常に高い。

次にチップ型光スイッチ部祠固定工程５０を実施し、上
記製造工程で形成したチップ型光スイッチ部材９を先の
説明した光コネクタ部製造工程で製造した光コネクタ部
の矩形状の溝６５に挿入し固定する。この挿入固定の際
、光コネクタ部に固定された光ファイハロ３ａ、６３ｂ
、６３ｃからに光信号がチップ型光スイッチ部９の■溝
７２内の偏光分離膜又は反射膜に入射するように位置決
めし固定する。この位置決め精度はそれ程高くする必要
はなく、光フアイバ６３ａ等からの光信号がチップ型光
スイッチ部９のＶ溝７２内の偏光分離膜又は反射膜内に
入射することができればよい。

最後に、上記製造工程で製造した光スイッチ部を第１図
で示すような略Ｇ形のＧ−クランパと称するメタルばね
性加圧部材であるスプリング７に嵌込み、光スイッチ１
を完成させる。

なお、先に説明した製造工程は上記第１実施例の光スイ
ッチを形成する方法の一例にすぎず、その他、他の製造
技術を利用したり、上記製造工程の順序等を変えてもよ
い。

次に上記第１実施例の光スイッチ１を従来の多心用光フ
ァイバコネクタに結合する一例を第１４図に示す。

この第１４図に示すように、光スイッチ１は従来の多心
用光ファイバコネクタ８０ａ、８０ｂの接合部の間に挿
入される。そして、光スイッチ１のガイドピン用Ｖ溝４
ａ、４ｂにはガイドピン８１ａ、８１ｂが挿入され、光
スイッチ１に装着された光ファイバ２は多心用光ファイ
バコネクタ８０ａ、８０ｂに装着されている光ファイバ
とガイドピン８１ａ、８１ｂを介して位置決めされるよ
うになっている。第１５図に光スイッチ１と現用の多心
用光ファイバコネクタとを結合した際の内部結合状態を
示す。第１５図（ａ）は上部断面図であり、第１５図（
ｂ）は第１５図（ａ）のＡ−Ａ方向よりみた図であり、
第１５図（ｃ）は第１５図（ａ）のＢ−Ｂ方向よりみた
図であり、第１５図（ｄ）は第１５図（ａ）のＣ−Ｃ方
向より見た図である。これらの図に示すようにガイドピ
ン８１ａ、８１ｂは光スイッチ１を貫通して多心用光フ
ァイバコネクタ８０ａ、８０ｂの両方に設けられたＶ溝
に挿入され、光スイッチ１上に固定された光ファイバ２
と多心用光ファイバコネクタ８０ａ、８０ｂに装着され
た光ファイバ８４．８５との位置決めに利用される。こ
のように従来の多心用光ファイバコネクタに容易に装着
できるので、実用性が非常に高い。

また、上記第１実施例の光スイッチ１では独立したコネ
クタとして構成されているが、第１６図に示すように、
光スイッチ１自身を直接多心用光ファイバコネクタに組
み込んで、光スイッチ付き多心用光ファイバコネクタと
してしまってもよい。

第１６図において多心用光ファイバコネクタ８５ａ、８
５ｂの一方又は両方のコネクタに光スイッチ１が装着さ
れ、これらのコネクタに装着された光フアイバ同士はガ
イドピン８６ａ、８６ｂにより互いに位置決めされる。

また更に、光スイッチ１、多心用光ファイバコネクタを
組み合わせたものを一体として光スイッチ装置としてし
まってもよい。

また上記第１実施例では、−本の光ファイバからの光信
号を２本の光ファイバの内いずれか一本の光ファイバに
光信号を選択的に伝送する光スイッチについて説明して
いるが、第１７図に示すように、このような光スイッチ
を多数組み合わせて、光スイッチの集積化を図ることも
可能である。この第１８図に示す例では上記第１実施例
の光スイッチを複数組み合わせ、４心光フアイバからの
光信号を一括して処理する例を示している。この例では
光ファイバＡＩからの光信号は光ファイバＡ２または光
ファイバＡ３のいずれか一方に伝達され、光ファイバＢ
ｌからの光信号は光ファイバＢ２または光ファイバＢ８
のいずれか一方に伝達され、光ファイバＣＩからの光信
号は光ファイバＣ２または光ファイバＣ３のいずれか一
方に伝達され、光ファイバＤＩからの光信号は光ファイ
バＤ２または光ファイバＤ３のいずれか一方に伝達され
るのである。ここで使用するチップ型光スイッチ部材９
ａの両端面には、先に説明した第１実施例のチップ型光
スイッチ部材９と同様に直角三角形の断面を有するＶ溝
が形成され、このＶ溝の斜面には一つおきに反射膜１３
、偏光分離膜１２ａ１又は偏光分離膜１２ｂが第１７図
に示すように形成されている。この例のスイッチング動
作原理は、先に説明した第１実施例の動作原理の組み合
わせなので詳細は省略する。またこの第１７図に示す例
において、個々の光スイ・ソチの電気光学素子部１４を
複数に分割し、そのそれぞれに電圧供給電極を個別に、
かつ独立に設け、それぞれの光スイッチを個別に動作さ
せるようにしてもよい。

上記第１実施例の光スイッチでは光ファイバとチップ型
光スイッチ部材との結合部において、隙間が生じ、この
隙間により間隙損失が生しる。この間隙損失は光ファイ
バの結合部近傍でのスボ・ソトザイズを大きくすること
により低減できることが知られている。そこで、光ファ
イバのコア径を第１８図（ａ）に示すように光ファイバ
の一部を加熱し熱拡散させることによりスポットサイズ
をテーバ状に拡大させたり、または第１８図（ｂ）に示
すように複数のスポットサイズの異なる光ファイバを組
み合わせてスポットサイズをステ・ツブ状に拡大させ間
隙損失を低減することか好ましい。

上記第１実施例の製造方法にしたがって、電気光学材料
としてＴＮ型液晶を用い、基板を２枚貼合わせその間に
ＴＮ型液晶を封入し、肉厚約５００μｍのチップ型光ス
イッチ部材を作成した。そして、Ｓ１単結晶体上にガイ
ドピンピッチ間隔５．０ｍｍで直径０．８ｍｍのガイド
ピンを収容できるＶ溝を高精度に作成し、更に、光フア
イバ用のＶ溝を高精度に形成して光コネクタ部を作成し
た。この光コネクタ部にはモードフィールド径４．５μ
ｍの単一モード光ファイバのチップ型光スイッチ部材の
結合部近傍を加熱し熱拡散させることによりモードフィ
ールド径を２倍以上の１０μｍ以上にして装着した。そ
して、この光コネクタ部に先に作成したチップ型光スイ
ッチ部材を固定して光スイッチを作成した。なお必要に
応じてファイバとのスイッチ部にはマツチングオイル、
反射防止コートをほどこして利用した。この光スイッチ
を外寸法で幅ＩＱｍｍ、高さ４ｍｍ。

長さ８ｍｍの多心用光ファイバコネクタと同じ外形とし
、その長さを４ｍｍにした。この光スイッチを多心用光
ファイバコネクタにガイドピンを介して結合しその損失
を測定したところ、光スイッチ部分での散乱吸収損失が
２．０ｄＢ以下で、両端の多心用光ファイバコネクタと
の結合損失合計が０．５ｄＢ以下であった。また、スイ
ッチング時間は３０ｍ５以内であった。すなわち、総合
結合損失が２．５ｄＢ以下でスイッチング時間が３０ｍ
５以下の４心−括単一モード光スイッチを実現すること
ができた。

上記第１実施例に示す光スイッチでは偏光分離膜と反射
膜と電気光学素子部との３つを組合わせて電気光学素子
部を光信号を透過させて偏波面を変えることにより光ス
イッチング動作を行っているが、このような偏光分離膜
を設けず、屈折率や、偏波面を変更する電気光学素子部
を２回通過させることにより、電気光学素子部で偏光分
離を行わせることにより上記第１実施例の光スイッチと
同様なスイッチング動作をさせることもできる。このよ
うな光スイッチの例を第１９図に示す。この第１９図に
示す光スイッチでは、光信号を伝送する光ファイバに対
して、チップ型光スイッチ部材が所定の角度、好ましく
は４５度の傾斜を有する溝内に固定されている。そして
、この例で使用するチップ型光スイッチ部材の内部には
上記第１実施例の光スイッチのチップ型光スイッチ部材
と同様に電気光学素子部が設けられているが、その−部
分にのみ電界を印加できるように透明電極膜１８が設け
られている。そして、この電気光学素子部では、電界か
印加されないと、入射した光を偏光分離しＳ波を反射す
るように働き、またこの電気光学素子部に電界を印加す
るＰ波を反射しＳ波を透過するように働く電気光学材料
が封入されている。このように構成することにより、偏
光分離膜の形成工程が不用になり、更に、チップ型光ス
イッチ部材を光ファイバの光軸に対して傾けたことによ
り、■溝を設けなくても、所定の位置に反射膜１３を形
成するだけで、上記第１実施例の光スイッチのチップ型
光スイッチ部材と同様の機能を果たすことができるので
ある。第１９図において電気光学素子部１４ａに電界を
印加していない状態、電気光学素子部１４ｂに所定の電
界を印加している状態のときを示しである。この第１９
図ではＳ波は一点鎖線で、Ｐ波は破線で示してある。な
お、この動作原理、製造方法等は先に説明した第１実施
例の説明に基づき、当業者が容易に理解することができ
るので詳細な説明は省略する。

次に第２の実施例について説明する。上記第１実施例で
は、チップ型光スイッチ部材が光コネクタ部のＶ溝内に
固定されているが、第２実施例ではではチップ型光スイ
ッチ部材が光コネクタ部の矩形状のＶ溝内で移動させ、
その移動に応じてチップ型光スイッチ部材に入射した光
信号を異なった光ファイバに伝送する光スイッチである
。そのため、第２実施例の光スイッチではチップ型光ス
イッチ部材内に電気光学素子部を設けない代わりに、チ
ップ型光スイッチ部材を移動させる移動手段を設けてい
る。

この第２実施例の光スイッチの外観、光コネクタ部は第
１実施例のものと同じであるため詳細な説明は省略する
。

以下、第１実施例と異なる部分、すなわちチップ型光ス
イッチ部材、動作原理、移動手段について図面を参照し
つつ説明する。

まず、第２０図に第２実施例の光スイッチに使用される
チップ型光スイッチ部材９０及び光コネクタ部の斜視図
を示す。この第２０図に示すように、チップ型光スイッ
チ部材９０は直方体状の形状をしており、その−面には
、断面が直角三角形のＶ溝９１ａ、９１ｂが形成され、
そのＶ溝９１ａ、９１ｂの斜面には反射膜９２ａ、９２
ｂが形成されている。そして、このＶ溝９１ａ。

９１ｂの配列間隔ピッチはこのチップ型光スイッチ部材
９０が装着される光コネクタ部の光ファイバの配列間隔
ピッチと同じしである。

そして、このチップ型光スイッチ部材９０の両端部には
磁性体であるフェライト材料が互いに反対の磁極のフェ
ライトシート９３ａ、９３ｂが取り付けられている。そ
して、取り付けられている面とは反対の側ではフェライ
トシート９３ａをＮ極、フェライトシート９３ｂをＳ極
としておく。

一方、溝８内においてチップ型光スイッチ部材９０の両
側には第２０図に示すように係止部材９４ａ、９４ｂが
設けられ、この係止部材９４ａ１９４ｂ内にはそれぞれ
コイルを平面状に巻回して形成したフラットタイプのソ
レノイド９５ａ１９５ｂが設けれており、この２つのソ
レノイド９５ａ、９５ｂにそれぞれ電流を流し、これら
の電磁石とチップ型光スイッチ部材９ｏの両端部に設け
られた逆極性のフェライトシート９３ａ。

９３ｂとの吸引反発によりチップ型光スイッチ部材９０
を移動させる。このようなフラットタイプのソレノイド
は、当業者であれば容易に作成することがスできる。そ
して、この係止部材９４ａ１９４ｂにチップ型光スイッ
チ部材９ｏの端面を当接させることにより位置決めをお
こなう。

次に上記第２実施例の動作原理について第２１図を用い
て説明する。

第２１図（ａ）に示す状態では、ソレノイド９５ａには
ソレノイド９５ａのチップ型光スイッチ部材９０側の極
性がＮ極となるように電流を流し、ソレノイド９５ｂに
は、ソレノイド９５ｂのチップ型光スイッチ部材９０側
の極性がＮ極となるように電流を流しである。したがっ
て、チップ型光スイッチ部材９０は第２１図においてＺ
方向に押付けられるような力が作用し、係止部材９４ｂ
に当接した状態となっている。

このような状態では、光ファイバＥｌより入射した光信
号は、チップ型光スイッチ部材９ｏを透過して光ファイ
バＥ２に伝達される。

これに対して第２１図（ｂ）に示し状態では、ソレノイ
ド９５ａにはソレノイド９５ａのチップ型光スイッチ部
材９０側の極性がＳ極となるように電流を流し、ソレノ
イド９５ｂには、ソレノイド９５ｂのチップ型光スイッ
チ部材９ｏ側の極性がＳ極となるように電流を流しであ
る。したがって、チップ型光スイッチ部材９０は第２１
図においてＷ方向に押付けられるような力が作用し、係
止部材９４ａに当接した状態となっている。

このような状態では、光ファイバＥｌより入射した光信
号は反射面９２ａで反射され、更に、■溝９１ｂ内の反
射面９２ｂで反射されて光ファイバＥ３に伝達される。

このように、ソレノイド９５ａ、９５ｂに流す電流の方
向を逆にすることにより、スイッチング動作をおこなう
ことができる。

ここで、このチップ型光スイッチ部材９０の停止精度は
あまり必要ではない。これは、光ファイバＥ１より入射
する光信号が反射面９２ａのいずれかに入射していれば
、光信号は確実に光ファイ／（Ｅ　３に伝送されるから
である。なお、この為にはＶ溝９１ａ、９１ｂの配列間
隔ピッチが光ファイバのＥｌ、Ｅ２の配列間隔ピッチに
等しく且つ反射面９２ａ、９２ｂが光ファイバＥｌ、Ｅ
２、Ｅ３の光軸に対して正確に４５度傾斜していること
が必要である。しかしこの条件は、チップ型光スイッチ
部材９０及び光コネクタ部の機械加工精度を上げること
により容易に満足させることができる。

次に上記第２実施例のチップ型光スイッチ部材９０の製
造方法について説明する。

チップ型光スイッチ部材９０の製造は、先に説明した第
１実施例のチップ型光スイッチ部材９の製造工程の一部
を用いることにより容易にかつ簡単におこなうことがで
きる。具体的には、まず、ガラス平板基体に所定の配列
間隔ピッチ（光コネクタ部の光ファイバの配列間隔ピッ
チと同じ）で２つ飛びに空きができるように断面が直角
三角形のＶ満を形成し、そのガラス平板基体のＶ溝形成
側にＡ、ｌｌｌコーテイング膜を形成する。次に、■溝
内のＶ溝の斜面以外の部分にコーティングされたＡｇコ
ーテイング膜をレーザ等で除去する。次に、このように
■溝及び反射膜が形成されたガラス平板基体をチップ型
光スイッチ部材が横一列に複数連結された状態となるよ
うに分離切断し、その切断面にフェライトシートを貼つ
ける。そして、フェライトシートが貼つけられた部材を
分離切断してチップ型光スイッチ部材を製造する。この
ように−枚のガラス平板基体より一度に多量のチップ型
光スイッチ部材を容易に製造することができのである。

上記第２実施例の変形例として、第２２図のようにチッ
プ型光スイッチ部材を構成することにより、第１実施例
の光スイッチの光ファイバの配列と同様な配列の光フア
イバ間でのスイッチングをおこなうことができる。スイ
ッチング動作状態での光信号の光路を点線で示しである
。この例でのチップ型光スイッチ部材の製造方法、移動
原理については先に説明した第２実施例の説明より当業
者であれば容易に理解できるので詳細な説明は省略する
。

また更に、上記第２実施例の別の変形例として、２位置
のスイッチング動作ではなく、３位置のスイッチング動
作を実現した例を第２３図に示す。

この例では移動手段として３位置停止型駆動装置が必要
であるが、光ファイバＧ１より入射した光信号は光ファ
イバＧ２、Ｇ３、Ｇ４へ選択的に伝達することができる
。この例でのチップ型光スイッチ部材の製造方法、移動
原理に先に説明した第２実施例の説明より当業者であれ
ば容易に理解できるので詳細な説明は省略する。

上記第１及び第２実施例は本発明の一例にすぎず、更に
種々の実施例、変形例が考えられ得る。

具体的には、上記第１実施例では、電気を用いて光の偏
光面を変えているが、これに限定されず、圧力、超音波
、磁力、熱等をそのスイッチング入力として用いてもよ
い。

また、第２実施例でフェライト材料とソレノイドの組み
合わせを用いて移動手段を構成しているが、これ以外に
も圧電素子、超音波モータ、電磁石、ボイスコイル等を
利用して移動手段を構成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の光スイッチでは、先に説明したように、光信号
を入出力する光フアイバ同士の位置決めが不用となり且
つ現用の光ファイバコネクタ等に簡単に組み込むことが
でき、既存の光フアイバ伝送路にも容易に組み込むこと
ができる。

更に、本発明の光スイッチのスイッチング機能をはたす
部材をウェーハ状の基体から一度に量産できるので、光
スイッチそれ自身の量産性が高い。

また、このスイッチング機能をはたす部材を小型に構成
できるので、光スイッチ全体を小形化でき、光伝送路に
簡単に組み込むことができる。

また、更に、本発明の光スイッチの基本構成部分が、２
つの大きな部材、すなわち光コネクタ部とチップ型光ス
イッチ部材により構成されるので、構造が簡単でかつ組
み立てが容易であり、量産に適している。

また更に、本発明の光スイッチでは、光信号を入出射す
る光ファイバとスイッチング機能部材との間の光結合損
失が少ないため、光スイッチ全体としての伝送損失を少
なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う実施例の光スイッチの外観斜視
図、第２図は、本発明に従う第１実施例の内部構造斜視
図、第３図は、第２図に示すチップ型光スイッチ部材の
断面構造図、第４図は、第１実施例のチップ型光スイッ
チ部材と光ファイバとの位置関係を示す図、第５図は、
第１実施例の光スイッチのスイッチング原理を説明する
図、第６図は、本発明に従う実施例の概略製造工程図、
第７図は、第６図に示す光コネクタ製造工程の詳細工程
図、第８図は、第７図に示す光コネクタ部製造工程の各
工程における加工状態を示す図、第９図は、第６図に示
すチップ型光スイッチ部材製造工程の詳細工程図、第１
０図は、第９図に示すチップ型光スイッチ部材製造工程
の一部工程における製造状態を示す図、第１１図は、第
９図に示す製造工程途中の部材の斜視図、第１２図は、
第９図に示す製造工程の配向膜形成工程の配向膜形成状
態を示す図、第１３図は、第９図に示す製造工程の液晶
注入、封止工程及び分離切断工程を説明する図、第１４
図は、本発明の光コネクタを現用の多心用光ファイバコ
ネクタに結合する状態を示す図、第１５図は、第１４図
に示す結合状態の断面図、第１６図は、光スイッチを多
心用光ファイバコネクタ内に組み込んだ例を示す図、第
１７図は、第１実施例の光スイッチを複数組み合わせた
多心光フアイバ用のチップ型光スイッチ部材の概略構造
図、第１８図は、本発明に光スイッチにおいてチップ型
光スイッチ部材とこれと光結合する光ファイバとの間の
間隙損失を低減する方法を示した図、第１９図は、本発
明に従う第１実施例の変形例を示す図、第２０図は、本
発明に従う第２実施例の光スイッチの内部構造を示す斜
視図、第２１図は、第２実施例の光スイッチのスイッチ
ング原理を説明する図、第２２図は、第２実施例の変形
例のスイッチング原理を説明する図、及び第２３図は、
第２実施例の更に別の変形例のスイッチング原理を説明
する図である。 １・・・光スイッチ、２・・・光ファイバ、３・・・基
体、４ａ、４ｂ・・・ガイドピン用Ｖ溝、５・・・光フ
ァイバ用Ｖ溝、６・・・押付はプレート、７・・・略Ｇ
形のスプリング、８・・・チップ型光スイッチ部材用矩
形溝、９・・・チップ型光スイッチ部材、１０ａ、１０
ｂ。 １０ｃ、１ｌａｓ　ｌｌｂ、　１１ｃｍＶ溝、１２−・
・偏光分離膜、１３・・・反射膜、１４・・・電気光学
素子部、１５・・・ＴＮ型液晶、１６・・・配向膜、１
７・・・透明電極膜、１８・・・周辺封止材。 第１実施例の内部状態

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板と光スイッチ手段とを含み、 前記基板が複数の光ファイバを互いに平行に保持する複
   数の光ファイバ保持溝と前記複数の光ファイバ保持溝を
   横断するように前記光スイッチ手段を保持する光スイッ
   チ手段保持溝とを含み、前記光スイッチ手段が外部から
   の指示に応じて入射した光信号の偏光面を変更する切換
   え手段を有し、前記光スイッチ手段保持溝内に固定され
   、前記光ファイバ保持溝内に保持された第１の光ファイ
   バからの光信号を前記切換え手段を透過させることによ
   り外部からの指示に応じて前記光ファイバ保持溝内に保
   持された第２又は第３の光ファイバに伝達する光スイッ
   チ。 ２、前記光スイッチ手段が入射した光信号を偏光分離す
   る偏光分離手段と、前記偏光分離手段で偏光分離された
   光信号を反射する反射手段と、とを含む請求項１記載の
   光スイッチ。 ３、更に前記光ファイバ保持溝に保持された光ファイバ
   に平行なガイドピン用溝が設けられ、前記ガイドピン用
   溝が所定の光ファイバコネクタの結合に使用されるガイ
   ドピンに係合できるように構成されており、 前記所定の光ファイバコネクタに係合されたとき、前記
   光ファイバ保持溝内に保持されている光ファイバのそれ
   ぞれの光軸が前記所定の光ファイバコネクタに装着され
   ている光ファイバの光軸に一致するように、光ファイバ
   が保持されている請求項１又は２記載の光スイッチ。 ４、前記光ファイバ保持溝を形成し、前記光ファイバ保
   持溝内に光ファイバを挿入固定した後、前記光スイッチ
   手段保持溝が挿入固定された前記光ファイバを切断して
   形成されている請求項１、２又は３記載の光スイッチ。 ５、前記偏光分離手段及び前記反射手段が略Ｖ溝の１側
   面に形成された薄膜である請求項１、２、３又は４記載
   の光スイッチ。 ６、多心用光ファイバコネクタに組み込まれている請求
   項１、２、３、４又は５記載の光スイッチ。 ７、基板と、光スイッチ手段と、外部よりの指示に従い
   前記光スイッチ手段を第１位置と第２位置との間で移動
   させる移動手段とを含み、前記基板が複数の光ファイバ
   を互いに平行に保持する光ファイバ保持溝と、前記保持
   溝を横断するように前記光スイッチ手段を摺動可能に保
   持する光スイッチ保持溝とを含み、 前記光スイッチ手段が、前記第１の位置において前記光
   ファイバ保持溝内に保持された第１の光ファイバからの
   光信号を前記光ファイバ保持溝内に保持された第２の光
   ファイバへ伝送し、前記第２の位置において前記第１の
   光ファイバからの光信号を前記光ファイバ保持溝内に保
   持された第３の光ファイバに伝達する光スイッチ。 ８、前記光スイッチ手段は前記光ファイバ保持溝内に保
   持された光ファイバより入射した光信号の少なくとも１
   部の光信号を反射し光路を変更する第１光路変更手段と
   、前記第１光路変更手段により反射された光信号の少な
   くとも一部の光信号を反射し、光ファイバ保持溝に保持
   された他のの光フアイバへむけて出射する第２光路変更
   手段とより構成される光路切換え部を少なくとも１組含
   む請求項７記載の光スイッチ。 ９、前記移動手段が電磁力の反発・吸引力を利用して光
   スイッチ手段を移動させ、前記光スイッチ手段が他の部
   材に当接することによりその位置決めがなされる請求項
   ７又は８記載の光スイッチ。 １０、更に前記光ファイバ保持溝に保持された光ファイ
   バに平行なガイドピン用溝が設けられ、前記ガイドピン
   用溝が、所定の光ファイバコネクタの結合に使用される
   ガイドピンに係合できるように構成されており、前記所
   定の光ファイバコネクタに係合されたとき、前記光ファ
   イバ保持溝内に保持されている光ファイバのそれぞれの
   光軸が前記所定の光ファイバコネクタに装着されている
   光ファイバの光軸に一致するように、光ファイバが保持
   されている請求項７、８又は９記載の光スイッチ。 １１、前記光ファイバ保持溝を形成し、前記光ファイバ
   保持溝内に光ファイバを挿入固定した後に、前記光スイ
   ッチ手段保持溝が前記固定された光ファイバを切断して
   形成されている請求項７、８、９又は１０記載の光スイ
   ッチ。