JPH11223778A - Optical switch - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、M行N列(Mお
よびNは2以上の整数とする。)のマトリックス状に接
続された2入力2出力型の複数の光スイッチ要素を具え
た光スイッチに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device comprising a plurality of 2-input 2-output optical switch elements connected in a matrix of M rows and N columns (M and N are integers of 2 or more). About the switch.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、この種の光スイッチは、参考
文献1(IEICE Transactions in Communication Vol.E7
7-B, P.197. 1994年2 月)および参考文献2(フォトニ
ック研究会 PS97-10 1997 年9 月)にそれぞれ記載さ
れている。参考文献1および2から明らかなように、従
来の光スイッチは、水銀滴や油滴の表面を反射面に利用
して静電気や空気圧等によってこれらを移動させてスイ
ッチング動作を行わせる構成としていた。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of optical switch has been disclosed in Reference 1 (IEICE Transactions in Communication Vol. E7).
7-B, P. 197. February 1994) and Reference 2 (Photonic Study Group PS97-10 September 1997), respectively. As is clear from Reference Documents 1 and 2, the conventional optical switch has a configuration in which the surface of a mercury droplet or an oil droplet is used as a reflection surface and is moved by static electricity or air pressure to perform a switching operation.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光スイッチでは、反射用媒体に液体を利用しているた
め、液体の蒸発や変質等による劣化の問題がある。水銀
の場合は、蒸発はもとより、変質等による劣化により表
面がガサガサになり、反射面として使用できなくなるこ
とがある。また、油滴の場合も蒸発や変質等による劣化
により粘性が高くなり、屈折率が変化して反射面として
利用できなくなることがあった。また、これら液体の移
動手段として用いられていた静電気や空気圧等は、加熱
器あるいは加圧器等に常に電流を流しておく必要があ
り、消費電力が多い等の問題を有していた。However, in this type of optical switch, since a liquid is used as a reflection medium, there is a problem of deterioration due to evaporation or deterioration of the liquid. In the case of mercury, the surface may become rough due to deterioration due to deterioration and the like in addition to evaporation, and the mercury may not be used as a reflecting surface. Also, in the case of oil droplets, the viscosity increases due to deterioration due to evaporation, deterioration, and the like, and the refractive index changes so that the oil droplets cannot be used as a reflecting surface in some cases. In addition, static electricity, air pressure, and the like, which have been used as a means for moving these liquids, require a current to always flow through a heater, a pressurizer, or the like, and have a problem of large power consumption.
【0004】そこで、従来より、光を反射する手段とし
て液体を使用せず、しかも消費電力の少ない光スイッチ
の出現が望まれていた。Therefore, there has been a demand for an optical switch which does not use a liquid as a means for reflecting light and consumes less power.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明によれば、この発明の実施に当たり、M行
N列(MおよびNは2以上の整数とする。)のマトリッ
クス状に配置された2入力2出力型の複数の光スイッチ
要素と、複数の入力ポートと、複数の出力ポートとを具
えていて、入力ポートから入力した光信号を光スイッチ
要素によって出力ポートへと導く構成とした光スイッチ
において、光スイッチ要素は、電流励起により磁極の切
り替えが出来ると共に、切り替えられた磁極に起因した
磁界の強度と方向を一定に保持する磁界制御部と、磁界
によってミラーを光路に出し入れするミラー駆動部と、
ミラーの出し入れによって光信号の伝搬光路を切り替え
る光路スイッチング部とを具えていることを特徴とす
る。According to the present invention, in order to achieve the above object, the present invention is arranged in a matrix of M rows and N columns (M and N are integers of 2 or more). A plurality of two-input two-output optical switch elements, a plurality of input ports, and a plurality of output ports, and a light signal input from the input ports is guided to the output ports by the optical switch elements. In the optical switch described above, the optical switch element can switch the magnetic pole by current excitation, and a magnetic field control unit that keeps the strength and direction of the magnetic field caused by the switched magnetic pole constant, and moves the mirror into and out of the optical path by the magnetic field. A mirror driving unit;
An optical path switching unit that switches a propagation optical path of an optical signal by moving a mirror in and out.
【0006】上述したこの発明の構成によれば、磁界制
御部は、電流励起によって磁界を発生させると共にその
磁界の強さ(磁気力という。)とその方向を維持する。
この磁界の発生によりミラー駆動部が磁界制御部によっ
て吸着または反射されて光路に対しミラーを出し入れす
る。ミラーが光路に入りその状態に維持されるとミラー
で光信号が反射され光路が切り替えられる。他方、反対
方向の磁界が発生して維持されると、ミラーは光路から
引き出され、光信号は反射される状態から直進する状態
に光路が切り替えられる。このように、この発明の構成
では、ミラーを光路に対し出し入れするための磁界(強
さと方向)を発生させることができる程度の短時間だ
け、電流を磁界制御部へ流せば、発生した磁界は、電流
を流し続けなくても保持されるので、従来の光スイッチ
よりも消費電力が大幅に減少する。また、この発明によ
れば、ミラーを光路に対し出し入れさせて光信号の直進
または反射を行う構成であるので、従来のように水銀や
油滴等の液状の光反射手段を用いずに済む。According to the configuration of the present invention described above, the magnetic field control section generates a magnetic field by current excitation and maintains the strength (referred to as magnetic force) and direction of the magnetic field.
Due to the generation of this magnetic field, the mirror driving unit is attracted or reflected by the magnetic field control unit, and moves the mirror in and out of the optical path. When the mirror enters the optical path and is maintained in that state, the optical signal is reflected by the mirror and the optical path is switched. On the other hand, when a magnetic field in the opposite direction is generated and maintained, the mirror is pulled out of the optical path, and the optical path is switched from a state where the optical signal is reflected to a state where the optical signal goes straight. As described above, according to the configuration of the present invention, if a current is supplied to the magnetic field control unit for a short time that can generate a magnetic field (strength and direction) for moving the mirror in and out of the optical path, the generated magnetic field can be reduced. Since the current is maintained even if the current does not continue to flow, power consumption is greatly reduced as compared with the conventional optical switch. Further, according to the present invention, since the mirror is moved in and out of the optical path so as to direct or reflect the optical signal, it is not necessary to use a liquid light reflecting means such as mercury or oil droplet as in the related art.
【0007】また、この発明の実施に当たり、磁界制御
部は、電流で磁界を発生させるための磁界発生部と、磁
界発生部に順方向または逆方向の電流を単一パルス電流
として流す電流制御部と、磁界を自己保持するための磁
界保持部とを具えており、ミラー駆動部は、磁界保持部
と対向した端部に一方の磁極を具えると共に、ミラーが
装着されているミラー磁極部と、ミラーを上下方向の移
動に規制するためのミラー駆動ガイド部とを具えてお
り、光路スイッチング部は、第1光導波路と、第1光導
波路と交差して設けられている第2光導波路と、光信号
が一方の光導波路からミラーでの反射により他方の光導
波路に乗せ換えできるように、第1および第2光導波路
の交差する領域にこれら第1および第2光導波路を横切
って設けられた光信号乗せ換え空間部とを具えているの
が好適である。In practicing the present invention, the magnetic field control section includes a magnetic field generation section for generating a magnetic field with a current, and a current control section for supplying a forward or reverse current as a single pulse current to the magnetic field generation section. And a magnetic field holding unit for self-holding a magnetic field, and the mirror driving unit includes one magnetic pole at an end facing the magnetic field holding unit, and a mirror magnetic pole unit on which a mirror is mounted. And a mirror drive guide section for restricting the mirror to vertical movement. The optical path switching section includes a first optical waveguide and a second optical waveguide provided to intersect the first optical waveguide. The first and second optical waveguides are provided across the first and second optical waveguides in a region where the first and second optical waveguides intersect so that the optical signal can be transferred from one optical waveguide to the other optical waveguide by reflection at a mirror. Koshin It is preferred that that comprises a modified space put.
【0008】このように構成すれば、電流制御部によっ
て磁界発生部に短時間だけ電流が供給されるので、光ス
イッチを切り替えるために必要な消費電力は少なくて済
む。また、端部の磁極が磁界保持部から発生する磁界の
強度と方向に応答してミラー磁極部をガイド部に沿って
空間部に移動させたり空間部から引き出したりできるの
で、応答の早いしかも確実な光路切り替えが可能とな
る。With this configuration, the current is supplied to the magnetic field generating unit for a short time by the current control unit, so that the power consumption required for switching the optical switch can be reduced. In addition, since the magnetic pole at the end can respond to the strength and direction of the magnetic field generated from the magnetic field holding part, the mirror magnetic pole part can be moved to the space part along the guide part or pulled out from the space part, so that the response is fast and reliable. Optical path switching becomes possible.
【0009】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、光信号乗せ換え空間部は、ミラー駆動ガイド部の直
下に位置しており、光信号乗せ換え空間部にミラーが挿
入された時、第1光導波路を通る光信号がミラーによっ
て反射されて第2光導波路に乗せ換えられ、およびミラ
ーが光路外にある時、第1光導波路を通る光信号が空間
部を横切って当第1光導波路中を伝搬するように構成さ
れているのが良い。In practicing the present invention, preferably, the optical signal transfer space portion is located immediately below the mirror driving guide portion. When the optical signal passing through the optical waveguide is reflected by the mirror and transferred to the second optical waveguide, and when the mirror is outside the optical path, the optical signal passing through the first optical waveguide traverses the space and passes through the first optical waveguide. Is preferably propagated.
【0010】このように構成すれば、光スイッチを切り
替えるときのみ、短時間だけ電磁石に順方向または逆方
向の電流を流して磁界により磁力線を発生させれば、電
磁石の磁界を解除しても強磁性体が磁界を自己保持する
ことができる。よって、ミラー磁極部を磁界保持部の磁
界に吸着あるいは反発させて光スイッチ要素にスイッチ
ング動作を行わせることができる。よって、従来のよう
に液状の光反射手段を用いずに光スイッチを構成するこ
とできる。また、従来の光スイッチよりも消費電力が大
幅に少なくて済む。[0010] With this configuration, a magnetic field line is generated by applying a forward or reverse current to the electromagnet for a short time only when the optical switch is switched. The magnetic body can hold the magnetic field by itself. Therefore, it is possible to cause the optical switch element to perform a switching operation by attracting or repelling the mirror magnetic pole portion to the magnetic field of the magnetic field holding portion. Therefore, an optical switch can be configured without using a liquid light reflecting means as in the related art. Further, the power consumption is significantly smaller than that of the conventional optical switch.
【0011】また、この発明の実施に当たり、ミラー磁
極部は、長板状の直方体をなし、直方体の一側面にミラ
ーを装着してあると共に、上下面の一方の面にN極を配
しおよび他方の面にS極を配している永久磁石であるの
が好ましい。In practicing the present invention, the mirror magnetic pole portion has a long plate-like rectangular parallelepiped, a mirror is mounted on one side of the rectangular parallelepiped, and an N pole is arranged on one of the upper and lower surfaces. It is preferably a permanent magnet having an S pole on the other surface.
【0012】このように構成すれば、ミラーを装着した
永久磁石は、磁力線の変化による吸着力あるいは反発力
により駆動して、光路内へのミラーの出し入れを行うこ
とができる。According to this structure, the permanent magnet with the mirror mounted thereon can be driven by an attraction force or a repulsion force due to a change in the line of magnetic force to move the mirror into and out of the optical path.
【0013】また、この発明の実施に当たり、永久磁石
は、サマリウムコバルト(SmCo)材料から作られて
いるのが好適である。In practicing the present invention, the permanent magnet is preferably made of a samarium cobalt (SmCo) material.
【0014】この磁性材料を用いれば、ミラー磁極部の
永久磁石を構成することができる。By using this magnetic material, a permanent magnet of the mirror magnetic pole can be formed.
【0015】また、この発明の実施に当たり、磁界発生
部は、鉄芯に導線をコイル状に巻回して形成された電磁
石であるのが好ましい。In practicing the present invention, the magnetic field generating portion is preferably an electromagnet formed by winding a conductive wire in a coil shape around an iron core.
【0016】このような電磁石を用いれば、この発明の
光スイッチの磁界発生部を構成することができる。By using such an electromagnet, a magnetic field generating section of the optical switch according to the present invention can be constituted.
【0017】また、この発明の実施に当たり、磁界保持
部は、その内部に一方の方向の磁界が一旦発生すると、
次に反対方向の磁界が当内部に発生するまで磁極特性を
一定に自己保持する強磁性体であるのが良い。In practicing the present invention, when a magnetic field in one direction is once generated in the magnetic field holding unit,
Next, it is preferable to use a ferromagnetic material that keeps its magnetic pole characteristics constant until a magnetic field in the opposite direction is generated therein.
【0018】このように構成すれば、電磁石に対する電
流の供給を止めても強磁性体が磁界を一定に自己保持し
ているので、無通電状態でスイッチング動作を維持する
ことができる。よって、強磁性体の磁極を反転させる時
のみ電磁石に電流を流せば良いので、消費電力の少ない
光スイッチを実現することが可能となる。According to this structure, the switching operation can be maintained in a non-energized state since the ferromagnetic material keeps the magnetic field constant even when the supply of the current to the electromagnet is stopped. Therefore, it is sufficient to supply a current to the electromagnet only when the magnetic pole of the ferromagnetic material is reversed, so that an optical switch with low power consumption can be realized.
【0019】また、この発明の実施に当たり、好適に
は、強磁性体は、鉄(Fe)とニッケル(Ni)との合
金から作られているのが好ましい。In practicing the present invention, the ferromagnetic material is preferably made of an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni).
【0020】このような材料を用いれば、所望の強磁性
体を得ることができる。By using such a material, a desired ferromagnetic material can be obtained.
【0021】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、ミラー駆動ガイド部は、ミラー保持用基板に形成さ
れた貫通孔であるのが良い。In practicing the present invention, preferably, the mirror driving guide portion is a through hole formed in the mirror holding substrate.
【0022】このように構成すれば、ミラー駆動ガイド
部によってミラー磁極部のミラーをガタつかせないよう
に進退自在に支持する。よって、ミラーを平行に保つこ
とができる。この場合、ミラーのガタつきを抑えること
ができるので、第1入力ポートに入力された光信号を正
しく第2出力ポートに乗せ換えることができる。According to this structure, the mirror of the magnetic pole portion is supported by the mirror driving guide portion so as to be able to move forward and backward so as not to rattle. Thus, the mirror can be kept parallel. In this case, since the backlash of the mirror can be suppressed, the optical signal input to the first input port can be correctly transferred to the second output port.
【0023】また、この発明の実施に当たり、好適に
は、光信号乗せ換え空間部に対する第1および第2光導
波路のそれぞれの射出端面および入射端面は、第1およ
び第2光導波路のそれぞれの光軸に直交する面をそれぞ
れの基準面とするとき、射出端面あるいは入射端面は、
これら射出および入射端面からの反射戻り光を第1およ
び第2光導波路の光路外に逃がすように、基準面に対し
ある傾斜角度で設けてあるのが良い。In practicing the present invention, preferably, the exit end face and the entrance end face of each of the first and second optical waveguides with respect to the optical signal transfer space portion are respectively provided with the light of each of the first and second optical waveguides. When the plane orthogonal to the axis is each reference plane, the exit end face or the entrance end face is
It is preferable that the reflection return light from the emission and incidence end faces be provided at an inclination angle with respect to the reference plane so as to escape outside the optical paths of the first and second optical waveguides.
【0024】このように構成すれば、光信号の入射端面
および射出端面での反射によって発生する戻り光を光導
波路の外に逃がすことができるので、戻り光によるクロ
ストークを防止することができる。According to this structure, the return light generated by the reflection of the optical signal at the incident end face and the emission end face can be released to the outside of the optical waveguide, so that the crosstalk due to the return light can be prevented.
【0025】また、この発明の実施に当たり、傾斜角度
は、6度以上であって、入射した光信号が全反射を起こ
す最小の角度より小さい角度であるのが良い。In practicing the present invention, the inclination angle is preferably 6 degrees or more and smaller than the minimum angle at which the incident optical signal causes total reflection.
【0026】このように第1光導波路の射出端面および
入射端面と第2光導波路の射出端面および入射端面をこ
の傾斜角度で形成することによって、戻り光をより有効
に光導波路の外へ逃がすことができる。なお、傾斜角度
の上限を入射光が全反射を起こす最小の角度より小さい
角度としたのは、入射した光信号が全て反射光、すなわ
ち戻り光になると全ての光信号が光導波路の外へ逃がさ
れて光スイッチとしての機能を果たさないからである。By forming the emission end face and the incidence end face of the first optical waveguide and the emission end face and the incidence end face of the second optical waveguide at this inclination angle, the return light can more effectively escape out of the optical waveguide. Can be. Note that the upper limit of the tilt angle is set to an angle smaller than the minimum angle at which incident light causes total reflection, because all the incident optical signals are reflected light, that is, all the optical signals escape to the outside of the optical waveguide when they are returned light. This is because the optical switch does not function as an optical switch.
【0027】また、この発明の実施に当たり、光スイッ
チ要素の各々は、1行1列ずつずれた光スイッチ要素と
光学的に結合しており、第1および最終行の光スイッチ
要素の各々は、配列順に光学的に結合されており、第1
列の光スイッチ要素の各々は、対応する入力ポートおよ
び対応する出力ポートとそれぞれ光学的に結合されてい
るのが好適である。In practicing the present invention, each of the optical switch elements is optically coupled to an optical switch element shifted by one row and one column, and each of the optical switch elements in the first and last rows is Optically coupled in the order of arrangement, the first
Preferably, each of the optical switch elements of the row is optically coupled to a corresponding input port and a corresponding output port, respectively.
【0028】このように光スイッチ要素を接続すれば、
光スイッチを構成することができる。By connecting the optical switch elements in this way,
An optical switch can be configured.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明
する数値的条件は単なる例示にすぎないことを理解され
たい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the size, shape, and arrangement of each component are only schematically shown to an extent that the present invention can be understood, and numerical conditions described below are merely examples. Please understand that.
【0030】以下、図1乃至図3を用いて、この発明の
光スイッチの実施の形態につき説明する。An embodiment of the optical switch according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0031】図1は、この発明の光スイッチを構成する
光スイッチ要素の構成を説明するための図である。図2
は、光スイッチ要素の光スイッチング部の構造とその動
作を説明するための要部拡大図である。図3は、光スイ
ッチ要素の動作を説明するための図である。図4は、光
スイッチ要素をマトリックス状に配置した状態とその動
作を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an optical switch element constituting an optical switch according to the present invention. FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part for describing the structure and operation of the optical switching unit of the optical switch element. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the optical switch element. FIG. 4 is a diagram for explaining a state in which the optical switch elements are arranged in a matrix and an operation thereof.
【0032】この発明の光スイッチ200は、M行N列
(MおよびNは2以上の整数とする。)のマトリックス
状に配列された2入力2出力型の複数の光スイッチ要素
100と、複数の入力ポート210a〜210dと、複
数の出力ポート220a〜220dとを具えている。そ
して、この発明の光スイッチは、いずれかの入力ポート
から入力した光信号は、光スイッチ要素によって指定さ
れた光導波路を経ていずれかの出力ポートへと導かれて
光スイッチから出力される構成となっている。一例とし
て、図4に示すように、4行4列のマトリックスとして
光スイッチ要素100を配置した構造の光スイッチにつ
き説明する。The optical switch 200 according to the present invention includes a plurality of 2-input 2-output optical switch elements 100 arranged in a matrix of M rows and N columns (M and N are integers of 2 or more). Input ports 210a to 210d and a plurality of output ports 220a to 220d. The optical switch according to the present invention has a configuration in which an optical signal input from any input port is guided to any output port via an optical waveguide specified by the optical switch element and output from the optical switch. Has become. As an example, an optical switch having a structure in which optical switch elements 100 are arranged as a matrix of 4 rows and 4 columns as shown in FIG. 4 will be described.
【0033】この発明の構成では、光スイッチ要素10
0は、磁界制御部10と、ミラー駆動部20と、光路ス
イッチング部30とを具えている。In the configuration of the present invention, the optical switch element 10
0 includes a magnetic field control unit 10, a mirror driving unit 20, and an optical path switching unit 30.
【0034】以下、図1を参照して、磁界制御部10に
つき説明する。Hereinafter, the magnetic field control unit 10 will be described with reference to FIG.
【0035】磁界制御部10は、電流励起により磁極の
切り替えができると共に、切り替えられた磁極に起因し
た磁極の強度と方向を一定に保持する。この磁界制御部
10は、磁界発生部12と、電流制御部14と、磁界保
持部16とを具えている。この磁界発生部12は、電流
で磁界を発生する構成となっている。また、電流制御部
14は、この磁界発生部12に順方向または逆方向の電
流を短時間だけ流すように制御する。このため、この電
流制御部14は、好ましくは、正または負の、単一パル
スの形態のパルス電流を出力する。このパルスの波形
は、好ましくは、矩形とし、このパルスの強度と持続時
間は、磁界保持部16で保持される磁界の強度すなわち
磁気力が後述するミラー駆動部を吸着できる磁界を磁界
発生部12から発生させることができる程度の強度およ
び持続時間とする。この持続時間は、出来るだけ短い方
が電力消費の点から好ましい。磁界保持部16は、磁界
の強度と方向を一定に自己保持する。このため、磁界制
御部10は、設計に応じた所定の大きさと短い時間の電
流で磁界を励起して新たに磁極を形成するか或いは磁極
を切り替えて、この磁極に起因した一定の磁界に保持す
ることができる。The magnetic field control unit 10 can switch the magnetic poles by current excitation, and keeps the strength and direction of the magnetic poles caused by the switched magnetic poles constant. The magnetic field control unit 10 includes a magnetic field generation unit 12, a current control unit 14, and a magnetic field holding unit 16. The magnetic field generating unit 12 is configured to generate a magnetic field by a current. Further, the current control unit 14 controls so that a forward or reverse current flows through the magnetic field generating unit 12 for a short time. Therefore, the current control unit 14 preferably outputs a positive or negative pulse current in the form of a single pulse. The waveform of this pulse is preferably rectangular, and the intensity and duration of this pulse are determined by the strength of the magnetic field held by the magnetic field holding unit 16, that is, the magnetic field capable of attracting the mirror driving unit described later. Strength and duration that can be generated from This duration is preferably as short as possible in terms of power consumption. The magnetic field holding unit 16 self-holds the strength and direction of the magnetic field constantly. For this reason, the magnetic field control unit 10 generates a new magnetic pole by exciting the magnetic field with a current having a predetermined magnitude and a short time according to the design, or switches the magnetic pole, and maintains a constant magnetic field caused by this magnetic pole. can do.
【0036】ここで、磁界発生部12は、例えば、鉄芯
12aにエナメル線12b等の適当な導線をコイル状に
巻いて構成した電磁石12とするのが好適である。ま
た、電流制御部14は、例えば、順方向または逆方向の
パルス状電流を1パルスのみ流すように制御するパルス
電流制御回路14として構成するのが好ましい。このよ
うに構成すれば、電磁石に順方向または逆方向のパルス
状電流を1パルスのみ流して磁界を発生させることがで
きる。すなわち、電磁石に一瞬時間だけ磁力線を発生さ
せることができる。Here, the magnetic field generating section 12 is preferably an electromagnet 12 formed by winding an appropriate conductive wire such as an enameled wire 12b in a coil shape around an iron core 12a. Further, it is preferable that the current control unit 14 be configured as, for example, a pulse current control circuit 14 that controls the forward or backward pulsed current to flow only one pulse. With this configuration, a magnetic field can be generated by passing only one pulse of a forward or reverse pulsed current through the electromagnet. That is, it is possible to generate magnetic force lines in the electromagnet for an instant.
【0037】また、磁界保持部16は、好ましくは、そ
の内部に例えば、S極またはN極の磁力線が一旦形成さ
れると、次にその磁力線とは反対の方向の磁力線が当該
内部に形成されるまで磁極特性を一定に自己保持する強
磁性体16を以て構成する。この場合、強磁性体16
は、例えば、鉄(Fe)とニッケル(Ni)との合金か
ら作られている。このように構成すれば、電磁石12に
対する電流の供給を止めても強磁性体16が磁界を一定
に自己習性的に保持するので、この磁界の発生によって
実行されたスイッチング動作をこの保持された磁界によ
り無通電状態で維持することができる。よって、光路の
スイッチングを実行しようとするときにのみ、強磁性体
16の磁極を反転させて電磁石12に電流を流せばこの
スイッチングを実行できるので、消費電力の少ない光ス
イッチ200を実現することが可能となる。Preferably, once the magnetic field lines of, for example, the S pole or the N pole are formed in the magnetic field holding unit 16, the magnetic field lines in the direction opposite to the magnetic field lines are formed therein. The ferromagnetic material 16 which maintains the magnetic pole characteristics at a constant level until the magnetic pole characteristics are maintained. In this case, the ferromagnetic material 16
Is made of, for example, an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni). With this configuration, even when the supply of current to the electromagnet 12 is stopped, the ferromagnetic material 16 keeps the magnetic field constant and self-habitually. Thereby, it can be maintained in a non-energized state. Therefore, only when the switching of the optical path is to be performed, the switching can be performed by inverting the magnetic pole of the ferromagnetic body 16 and flowing the current to the electromagnet 12, so that the optical switch 200 with low power consumption can be realized. It becomes possible.
【0038】次に、図1を参照して、ミラー駆動部につ
き説明する。Next, the mirror driving section will be described with reference to FIG.
【0039】ミラー駆動部20は、磁界制御部10によ
ってミラーを光路に出し入れする働きを有している。こ
の場合、ミラー駆動部20は、ミラー22aと、ミラー
磁極部22bと、ミラー駆動ガイド部24aとを具えて
いる。ミラー磁極部22bは、ミラー22aが装着され
ていてN極およびS極のいずれか一方の磁極が磁界保持
部16に対向した上端面側に位置するように形成されて
いる。また、ミラー駆動ガイド部24aは、ミラー磁極
部22bを回動や傾斜せずに、上下方向に真っ直ぐ移動
させる働きを有している。The mirror driving section 20 has a function of moving the mirror into and out of the optical path by the magnetic field control section 10. In this case, the mirror driving section 20 includes a mirror 22a, a mirror magnetic pole section 22b, and a mirror driving guide section 24a. The mirror magnetic pole part 22b is formed so that the mirror 22a is mounted and one of the N pole and the S pole is located on the upper end surface side facing the magnetic field holding part 16. Further, the mirror drive guide portion 24a has a function of moving the mirror magnetic pole portion 22b straight up and down without rotating or tilting.
【0040】好ましい構成例では、このミラー磁極部2
2bを、永久磁石22bで構成する。その場合、永久磁
石22bの形状を長板状の直方体とするのが好ましい。
そして、この直方体の一側面にミラー22aを装着して
おく。また、一例として、直方体の上端にN極を設け、
その下端にS極を設ける。なお、このミラー22aは、
ミラー磁極部22bの一側面に蒸着により形成しても良
いし、板状のミラー22aをミラー磁極部22bの一側
面に貼りつけても良い。また、板状のミラー22aをミ
ラー磁極部22bに装着する方法として、例えば、ミラ
ー磁極部22bの下端に板状のミラー22aを衝立のよ
うに取り付けても良い。また、ミラー22a自体の上端
部に小さなミラー磁極部、例えば小さな永久磁石を装着
しても良い。In a preferred configuration example, the mirror magnetic pole portion 2
2b is constituted by the permanent magnet 22b. In that case, it is preferable that the shape of the permanent magnet 22b be a rectangular parallelepiped having a long plate shape.
Then, a mirror 22a is mounted on one side surface of the rectangular parallelepiped. As an example, an N pole is provided at the upper end of a rectangular parallelepiped,
An S pole is provided at the lower end. In addition, this mirror 22a
It may be formed on one side surface of the mirror magnetic pole portion 22b by vapor deposition, or a plate-like mirror 22a may be attached to one side surface of the mirror magnetic pole portion 22b. As a method of attaching the plate-like mirror 22a to the mirror magnetic pole portion 22b, for example, the plate-like mirror 22a may be attached to the lower end of the mirror magnetic pole portion 22b like a screen. Further, a small mirror magnetic pole portion, for example, a small permanent magnet may be attached to the upper end of the mirror 22a itself.
【0041】ミラー駆動ガイド部24aは、ミラー保持
用基板24に形成されたガイド用貫通孔24aである。
この貫通孔24aは、ミラー22aを光導波路の光軸に
対し直交する面内で上下に移動させるようにミラー磁極
部22bの動きを制限する。The mirror drive guide portion 24a is a guide through hole 24a formed in the mirror holding substrate 24.
The through hole 24a restricts the movement of the mirror magnetic pole portion 22b so as to move the mirror 22a up and down in a plane perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
【0042】このように構成すれば、ミラー駆動ガイド
部24aによってミラー磁極部22bのミラー22aを
ガタつかせたり、傾斜させたり或いは回動させたりしな
いで、ミラー22aを垂直移動させると共に、垂直に支
持することが出来る。このため、ミラー22aを再現性
良く光導波路中に挿入設定できるので、第1光導波路3
2の第1入力ポート32aに入力された光信号を再現性
良く第2光導波路34に乗せ換えてこの光信号を第2出
力ポート34bへと導くことができる。With this configuration, the mirror 22a of the mirror magnetic pole portion 22b is not moved, tilted or rotated by the mirror driving guide portion 24a, and the mirror 22a is moved vertically and I can support it. Therefore, the mirror 22a can be inserted into the optical waveguide with good reproducibility, so that the first optical waveguide 3
The optical signal input to the second first input port 32a can be transferred to the second optical waveguide 34 with good reproducibility, and this optical signal can be guided to the second output port 34b.
【0043】このように、ミラー22aを装着した永久
磁石22bは、磁力線の変化による吸着力あるいは反発
力により駆動されて、光路内へのミラー22aの出し入
れを行うことができる。ここでは永久磁石22bを、好
ましくは、例えば、サマリウムコバルト(SmCo)材
料で形成するのが良い。As described above, the permanent magnet 22b on which the mirror 22a is mounted is driven by the attraction force or the repulsion force due to the change in the magnetic field lines, and can move the mirror 22a into and out of the optical path. Here, the permanent magnet 22b is preferably made of, for example, a samarium cobalt (SmCo) material.
【0044】次に、図1および図2を用いて、光路スイ
ッチング部30につき説明する。Next, the optical path switching section 30 will be described with reference to FIGS.
【0045】光路スイッチング部30は、図1および図
2に示すように、第1光導波路32と、第2光導波路3
4と、光信号乗せ換え空間部36とを具えている。この
構成例では、光路スイッチング部30は、シリコン製の
光導波路用基板38に形成されている。特に第1光導波
路32および第2光導波路34は、シリコン製の光導波
路用基板38にイオン注入法によって形成されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the optical path switching section 30 includes a first optical waveguide 32 and a second optical waveguide 3.
4 and an optical signal transfer space section 36. In this configuration example, the optical path switching unit 30 is formed on an optical waveguide substrate 38 made of silicon. In particular, the first optical waveguide 32 and the second optical waveguide 34 are formed by ion implantation into a silicon optical waveguide substrate 38.
【0046】第1光導波路32は、第1入力ポート32
aと第1出力ポート32bとを両端部に有している。ま
た、第2光導波路34は、第1光導波路32に交差させ
てあり、かつ第2入力ポート34aと第2出力ポート3
4bとを両端部に有している。The first optical waveguide 32 is connected to the first input port 32
a and the first output port 32b at both ends. Further, the second optical waveguide 34 crosses the first optical waveguide 32, and the second input port 34a and the second output port 3
4b at both ends.
【0047】また、光信号乗せ換え空間部36は、光信
号が一方の光導波路32からミラー22aの全反射によ
り他方の光導波路34に乗せ換えできるように、第1お
よび第2光導波路32および34の交差する領域38a
に設けられている。The optical signal transfer space section 36 is provided with first and second optical waveguides 32 and 32 so that an optical signal can be transferred from one optical waveguide 32 to the other optical waveguide 34 by total reflection of the mirror 22a. 34 intersecting area 38a
It is provided in.
【0048】また、光信号乗せ換え空間部36は、光導
波路用基板38に形成された溝である。この溝は、第1
および第2光導波路32および34の交差する領域38
aに、これら光導波路を横切って、設けてある。この溝
は、この溝内にミラー磁極部のミラー22aを挿入保持
できる構造となっている。尚、この構成例では、光導波
路用基板38は、シリコン製の基礎基板40の上に積層
形成されているが、何ら、この構成に限定されるもので
はない。The optical signal transfer space 36 is a groove formed in the optical waveguide substrate 38. This groove is the first
And the intersecting region 38 of the second optical waveguides 32 and 34
a is provided across these optical waveguides. This groove has a structure in which the mirror 22a of the mirror magnetic pole portion can be inserted and held in this groove. In this configuration example, the optical waveguide substrate 38 is laminated on the silicon base substrate 40, but is not limited to this configuration.
【0049】光路スイッチング部の動作につき以下説明
する。The operation of the optical path switching unit will be described below.
【0050】ミラー22aが光路の外にある時は、第1
光導波路32の第1入力ポート32aから入力された光
信号は、第1光導波路32から空間部36を通り、光信
号の直進方向にある第1光導波路32の部分を経てその
第1出力ポート32bから射出される。一方、ミラー2
2aが光信号を反射する位置にある時は、第1光導波路
32の第1入力ポート32aから入力された光信号は第
1光導波路32から空間部36にあるミラー22aで反
射され、ついで光信号の反射する方向に配置された第2
光導波路34に乗り換えられてこの光導波路34の第2
出力ポート34bから射出される。When the mirror 22a is outside the optical path, the first
The optical signal input from the first input port 32a of the optical waveguide 32 passes through the space 36 from the first optical waveguide 32, passes through the portion of the first optical waveguide 32 in the direction in which the optical signal travels straight, and has its first output port. Injected from 32b. Meanwhile, mirror 2
When the optical signal 2a is located at a position for reflecting the optical signal, the optical signal input from the first input port 32a of the first optical waveguide 32 is reflected from the first optical waveguide 32 by the mirror 22a in the space 36, The second is arranged in the signal reflection direction.
The optical waveguide 34 is switched to the second
It is emitted from the output port 34b.
【0051】このように、光信号乗せ換え空間部36は
光信号を反射させたり直進させたりして光信号が伝搬す
る光路の切り替えをする領域である。As described above, the optical signal transfer space section 36 is an area in which the optical path in which the optical signal propagates is switched by reflecting the optical signal or making it go straight.
【0052】このような空間部36を設けたことによ
り、第1光導波路32の第1入力ポート32aに入力さ
れた光信号のミラー22aによる反射方向に、第2光導
波路34の第2出力ポート34bを配置するように、光
スイッチ要素を構成することができるので、第1光導波
路32から第2光導波路34へ光信号を確実に再現性良
く乗せ換えることができる。By providing such a space 36, the second output port of the second optical waveguide 34 is reflected in the direction of reflection of the optical signal input to the first input port 32a of the first optical waveguide 32 by the mirror 22a. Since the optical switch element can be configured so as to dispose the optical signal 34b, the optical signal can be reliably transferred from the first optical waveguide 32 to the second optical waveguide 34 with good reproducibility.
【0053】次に、図1、図2および図3を用いて、こ
の発明の光スイッチ要素100の動作につき説明する。Next, the operation of the optical switch element 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.
【0054】図3(A)に示すように、電磁石12に電
流制御部14からパルス電流I1(例えば100mAの
電流を10マイクロ秒だけ供給する矩形波状電流)が順
方向に供給される。すると、電磁石12に、例えば下端
部がN極、上端部がS極の磁力線が一瞬時間だけ発生す
る。強磁性体16は、この磁力線を受けて電磁石12と
同じ磁極特性に帯磁する。すると、ミラー磁極部22b
の永久磁石は、上端部がN極で下端部がS極なので、強
磁性体16の下端部に帯磁したN極により反発力を受け
てミラー磁極部22bは下方に付勢される。一方、電磁
石12からの磁力線は一瞬時間で消失する。しかし、強
磁性体16は、磁界の自己保持性により磁極が一定に保
持される。よって、ミラー磁極部22bは、下方に位置
付けされる。下方にミラー磁極部22bが位置する時
は、第1光導波路32に入射される光信号L1は、図1
および図3(A)に示すように、ミラー22aによって
反射される。図1および図2に示すように、第1射出端
面32cから射出された光信号L1は、ミラー22aで
反射されて図2の光信号L3のように、第2光導波路3
4の第2入射端面34dに入射される。この際、第1射
出端面32cおよび第2入射端面34dは、光軸に垂直
な平面Sを基準面とすると6度以上であって、入射した
光信号が全反射を起こす最小の角度より小さい角度を有
しているので、戻り光L4は、第1光導波路32の外へ
逃がされる。なお、傾斜角度の上限を入射光が全反射を
起こす最小の角度より小さい角度としたのは、入射した
光信号が全て反射光、すなわち戻り光になると全ての光
信号が光導波路の外へ逃がされて光スイッチとしての機
能を果たさないからである。As shown in FIG. 3A, a pulse current I1 (for example, a rectangular-wave current that supplies a current of 100 mA for 10 microseconds) is supplied to the electromagnet 12 from the current control unit 14 in the forward direction. Then, magnetic lines of force having, for example, an N pole at the lower end and an S pole at the upper end are generated in the electromagnet 12 for a moment. The ferromagnetic body 16 receives the magnetic field lines and magnetizes to the same magnetic pole characteristics as the electromagnet 12. Then, the mirror magnetic pole part 22b
Since the upper end of the permanent magnet is an N pole and the lower end is an S pole, the mirror pole 22b is urged downward by receiving a repulsive force from the N pole magnetized at the lower end of the ferromagnetic body 16. On the other hand, the magnetic lines of force from the electromagnet 12 disappear in a moment. However, the magnetic pole of the ferromagnetic material 16 is kept constant by the self-holding property of the magnetic field. Therefore, the mirror magnetic pole part 22b is positioned below. When the mirror magnetic pole portion 22b is located below, the optical signal L1 incident on the first optical waveguide 32 is
As shown in FIG. 3A, the light is reflected by the mirror 22a. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the optical signal L1 emitted from the first emission end face 32c is reflected by the mirror 22a and, like the optical signal L3 in FIG.
4 is incident on the second incident end face 34d. At this time, the first exit end face 32c and the second incidence end face 34d have an angle of 6 degrees or more when the plane S perpendicular to the optical axis is set as a reference plane, and smaller than the minimum angle at which the incident optical signal causes total reflection. Therefore, the return light L <b> 4 escapes outside the first optical waveguide 32. Note that the upper limit of the tilt angle is set to an angle smaller than the minimum angle at which incident light causes total reflection, because all the incident optical signals are reflected light, that is, all the optical signals escape to the outside of the optical waveguide when they are returned light. This is because the optical switch does not function as an optical switch.
【0055】次に、図3(B)に示すように、電磁石1
2へ電流制御部14からパルス電流I1と逆方向で同一
波形の電流であるパルス電流I2が供給される。する
と、先に示した場合とは逆に、電磁石12の下端部がS
極、上端部がN極の磁力線が一瞬時間だけ発生する。す
ると、先に示した場合と同様に、強磁性体16は、下端
部がS極、上端部がN極に帯磁する。この場合、ミラー
磁極部22bの永久磁石の上端部がN極なので、強磁性
体16に吸着される。よって、このように、ミラー22
aが上方に位置する時、第1光導波路32の第1入力ポ
ート32aに入力される光信号L1は、第1射出端面3
2cを通過してミラー22aに反射されることなく第1
入射端面32dに入射される。この場合も第1入射端面
32dは、入射光軸の垂直面Sを基準面にすると傾斜角
度θだけ傾斜しているので、戻り光L5は、図2に示す
ように、第1光導波路32の外に逃がされる。Next, as shown in FIG.
2, a pulse current I2 having the same waveform in the opposite direction to the pulse current I1 is supplied from the current control unit 14. Then, contrary to the case shown above, the lower end of the electromagnet 12
A magnetic field line having a pole and an N pole at the upper end is generated for a moment for a moment. Then, similarly to the case described above, the lower end of the ferromagnetic material 16 is magnetized to the S pole and the upper end is magnetized to the N pole. In this case, since the upper end of the permanent magnet of the mirror magnetic pole portion 22b has the N pole, it is attracted to the ferromagnetic body 16. Therefore, in this way, the mirror 22
When a is located above, the optical signal L1 input to the first input port 32a of the first optical waveguide 32 is
2c without being reflected by the mirror 22a.
The light is incident on the incident end face 32d. Also in this case, the first incident end face 32d is inclined by the inclination angle θ when the vertical plane S of the incident optical axis is used as the reference plane, so that the return light L5 is transmitted to the first optical waveguide 32 as shown in FIG. Escaped outside.
【0056】上述したように光スイッチ要素が動作す
る。従って、上述したこの発明の光スイッチの構成例に
よれば、光スイッチ要素100を切り替えるときのみ、
短時間だけ電磁石12に順方向または逆方向の電流を流
して磁力線を発生させれば、電磁石12の磁界を解除し
ても強磁性体16が磁界を自己保持することができる。
よって、ミラー磁極部22bを磁界保持部16の磁界に
よって吸着あるいは反発させて光スイッチ要素100に
スイッチング動作を行わせることができる。よって、従
来のように液状の光反射手段を用いずに光スイッチを構
成することできる。また、従来の光スイッチよりも消費
電力が大幅に少なくて済む。The optical switch element operates as described above. Therefore, according to the configuration example of the optical switch of the present invention described above, only when the optical switch element 100 is switched,
If a current in the forward or reverse direction is applied to the electromagnet 12 for a short period of time to generate lines of magnetic force, the ferromagnetic body 16 can maintain the magnetic field even when the magnetic field of the electromagnet 12 is released.
Therefore, the optical switch element 100 can perform the switching operation by attracting or repelling the mirror magnetic pole portion 22b by the magnetic field of the magnetic field holding portion 16. Therefore, an optical switch can be configured without using a liquid light reflecting means as in the related art. Further, the power consumption is significantly smaller than that of the conventional optical switch.
【0057】次に、図2を用いて、この発明の光スイッ
チ要素100の戻り光防止のための手法につき説明す
る。Next, a method for preventing return light of the optical switch element 100 according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0058】図2において、光信号乗せ換え空間部36
と第1光導波路32との間の2つの境界面を考える。第
1光導波路32から空間部36へ光信号が入射する一方
の境界面を第1射出端面32cとし、空間部36から第
1光導波路32へ光信号が再入射する他方の境界面を第
1入射端面32dとする。同様に、空間部36と第2光
導波路34との間の一方の境界面を第2射出端面34c
とし他方の境界面を第2入射端面34dとする。また、
各境界において、光導波路の光軸と直交する面を基準面
Sとする。この場合、第1光導波路32の第1射出端面
32cおよび第1入射端面32dと第2光導波路34の
第2射出端面34cおよび第2入射端面34dを基準面
Sに対し角度θで傾斜させてある。この場合、第1射出
端面32c、第1入射端面32dおよび第2入射端面3
4dは、第1射出端面32c、第1入射端面32dまた
は第2入射端面34dからの反射による戻り光L4、L
5を第1および第2光導波路32および34の外に逃が
す。この場合、傾斜角度θは、経験上例えば8度程度が
好適である。In FIG. 2, the optical signal transfer space section 36
Consider two interfaces between the first optical waveguide 32 and the first optical waveguide 32. One boundary surface on which the optical signal is incident from the first optical waveguide 32 to the space portion 36 is a first emission end surface 32c, and the other boundary surface on which the optical signal is re-entered from the space portion 36 to the first optical waveguide 32 is a first boundary surface. It is assumed that the incident end face 32d. Similarly, one boundary surface between the space 36 and the second optical waveguide 34 is connected to the second exit end surface 34c.
And the other boundary surface is a second incident end surface 34d. Also,
At each boundary, a plane orthogonal to the optical axis of the optical waveguide is defined as a reference plane S. In this case, the first exit end face 32c and the first entrance end face 32d of the first optical waveguide 32 and the second exit end face 34c and the second entrance end face 34d of the second optical waveguide 34 are inclined at an angle θ with respect to the reference plane S. is there. In this case, the first exit end face 32c, the first entrance end face 32d, and the second entrance end face 3
4d is return light L4, L4 due to reflection from the first exit end face 32c, the first entrance end face 32d, or the second entrance end face 34d.
5 out of the first and second optical waveguides 32 and 34. In this case, the inclination angle θ is preferably about 8 degrees, for example, from experience.
【0059】このように構成すれば、光信号L1の第1
射出端面32c、第1入射端面32d、および第2入射
端面34dでの反射によって発生する戻り光L4あるい
はL5を第1光導波路32および第2光導波路34の外
に逃がすことができるので、戻り光L4あるいはL5に
よるクロストークを防止することができる。With this configuration, the first signal of the optical signal L1
The return light L4 or L5 generated by the reflection at the emission end face 32c, the first incidence end face 32d, and the second incidence end face 34d can escape to the outside of the first optical waveguide 32 and the second optical waveguide 34. Crosstalk due to L4 or L5 can be prevented.
【0060】次に、光スイッチ要素100をマトリック
ス配列した光スイッチ200の構成例につき図4を参照
して説明する。Next, a configuration example of the optical switch 200 in which the optical switch elements 100 are arranged in a matrix will be described with reference to FIG.
【0061】図4に示す構成例によれば、光スイッチ要
素100aa〜100adの各々は、1行1列ずつずれ
た光スイッチ要素100aa〜100adと光学的に結
合している。また、第1および最終行の光スイッチ要素
100aa,100ba,100bc,100dcおよ
び100dd,100cd,100cb,100adの
各々は、配列順に光学的に結合されている。第1列の光
スイッチ要素100aa,100bb,100cc,1
00ddの各々は、対応する入力ポート210a,21
0b,210c,210dおよび対応する出力ポート2
20a,220b,220c,220dとそれぞれ光学
的に結合されている。なお、4a〜4dおよび5a〜5
dは、ダミーポートである。According to the configuration example shown in FIG. 4, each of the optical switch elements 100aa to 100ad is optically coupled to the optical switch elements 100aa to 100ad shifted by one row and one column. Each of the optical switch elements 100aa, 100ba, 100bc, 100dc and 100dd, 100cd, 100cb, 100ad in the first and last rows are optically coupled in the order of arrangement. First row of optical switch elements 100aa, 100bb, 100cc, 1
00dd each have a corresponding input port 210a, 21
0b, 210c, 210d and corresponding output port 2
20a, 220b, 220c, and 220d, respectively, are optically coupled. In addition, 4a-4d and 5a-5
d is a dummy port.
【0062】次に、図4を用いて、上述した光スイッチ
要素100をマトリックス状に配置した光スイッチ20
0の動作につき説明する。なお、図4において、光スイ
ッチ要素100aa〜100adを示す円状の図形の中
に、縦線を有するものが図3(A)の状態を示してい
て、縦線を有しないものが図3(B)の状態を示してい
る。つまり、図4の場合は、光スイッチ要素100b
b,100ac,100da,100cdが、光信号を
反射する状態の光スイッチ要素を示している。Next, referring to FIG. 4, an optical switch 20 in which the above-described optical switch elements 100 are arranged in a matrix will be described.
The operation of 0 will be described. In FIG. 4, among the circular figures showing the optical switch elements 100aa to 100ad, those having vertical lines show the state of FIG. 3A, and those having no vertical lines show those in FIG. The state of B) is shown. That is, in the case of FIG. 4, the optical switch element 100b
b, 100ac, 100da, and 100cd indicate optical switch elements in a state of reflecting an optical signal.
【0063】図4において、例えば、入力ポート210
aに光信号が入力されれば、光スイッチ要素100aa
を通過し、ついで光スイッチ要素100acで反射さ
れ、ついで光スイッチ要素100ccを通過して出力ポ
ート220cから出力される。In FIG. 4, for example, the input port 210
When an optical signal is input to the optical switch element 100aa
, And then reflected by the optical switch element 100ac, and then passed through the optical switch element 100cc and output from the output port 220c.
【0064】また、例えば、入力ポート210cに光信
号が入力されれば、光スイッチ要素100ccを通過
し、光スイッチ要素100cdで反射され、ついで光ス
イッチ要素100ddを通過して出力ポート220dか
ら出力される。For example, when an optical signal is input to the input port 210c, it passes through the optical switch element 100cc, is reflected by the optical switch element 100cd, and then passes through the optical switch element 100dd and is output from the output port 220d. You.
【0065】また、例えば、入力ポート210dに光信
号が入力されれば、光スイッチ要素100ddを通過
し、さらに光スイッチ要素100dbを通過し、ついで
光スイッチ要素100daで反射され、ついで光スイッ
チ要素100baを通過し、さらに光スイッチ要素10
0aaを通過して出力ポート220aから出力される。For example, when an optical signal is input to the input port 210d, it passes through the optical switch element 100dd, further passes through the optical switch element 100db, is reflected by the optical switch element 100da, and then is reflected by the optical switch element 100ba. Through the optical switch element 10
0aa and output from the output port 220a.
【0066】[0066]
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によれば、光スイッチを切り替えるときのみ、短時
間だけ電磁石に順方向または逆方向の電流を流して磁力
線を発生させれば、電磁石の磁界を解除しても強磁性体
が磁界を自己保持することができる。よって、ミラー磁
極部は磁界保持部の磁界に吸着あるいは反発されて光ス
イッチ要素にスイッチング動作を行わせることができ
る。よって、従来のように液状の光反射手段を用いずに
光スイッチを構成することできる。また、従来の光スイ
ッチよりも消費電力が大幅に少なくて済む。As is apparent from the above description, according to the present invention, if the current in the forward or reverse direction is applied to the electromagnet for a short time only when the optical switch is switched, the magnetic field lines are generated, , The ferromagnetic material can maintain the magnetic field by itself. Accordingly, the mirror magnetic pole portion can be attracted or repelled by the magnetic field of the magnetic field holding portion, and can cause the optical switch element to perform a switching operation. Therefore, an optical switch can be configured without using a liquid light reflecting means as in the related art. Further, the power consumption is significantly smaller than that of the conventional optical switch.
【図1】この発明の光スイッチを構成する光スイッチ要
素の構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an optical switch element constituting an optical switch of the present invention.
【図2】光スイッチ要素の光路スイッチング部の構造と
その動作を説明するための要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part for describing a structure and an operation of an optical path switching unit of the optical switch element.
【図3】光スイッチ要素の動作を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the optical switch element.
【図4】光スイッチ要素をマトリックス状に配置した状
態とその動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a state in which optical switch elements are arranged in a matrix and an operation thereof.
10:磁界制御部 12:磁界発生部 12a:鉄芯 12b:エナメル線 14:電流制御部 16:磁界保持部 20:ミラー駆動部 22a:ミラー 22b:ミラー磁極部 24:ミラー保持用基板 24a:ミラー駆動ガイド部 30:光路スイッチング部 32:第1光導波路 32a:第1入力ポート 32b:第1出力ポート 32c:第1射出端面 32d:第1入射端面 34:第2光導波路 34a:第2入力ポート 34b:第2出力ポート 34c:第2射出端面 34d:第2入射端面 36:光信号乗せ換え空間部 38:光導波路用基板 38a:交差した領域 40:基礎基板 100aa〜100ad:光スイッチ要素 200:光スイッチ 210a〜210d:入力ポート 220a〜220d:出力ポート L1:光信号 L2:光信号L1の通過光 L3:光信号L1の反射光 L4:光信号L1の戻り光 L5:光信号L2の戻り光 10: Magnetic field control unit 12: Magnetic field generation unit 12a: Iron core 12b: Enamel wire 14: Current control unit 16: Magnetic field holding unit 20: Mirror drive unit 22a: Mirror 22b: Mirror magnetic pole unit 24: Mirror holding substrate 24a: Mirror Drive guide section 30: optical path switching section 32: first optical waveguide 32a: first input port 32b: first output port 32c: first exit end face 32d: first incidence end face 34: second optical waveguide 34a: second input port 34b: second output port 34c: second emission end face 34d: second incidence end face 36: optical signal transfer space section 38: substrate for optical waveguide 38a: intersecting region 40: basic substrate 100aa to 100ad: optical switch element 200: Optical switches 210a to 210d: input ports 220a to 220d: output ports L1: optical signal L2: optical signal L1 L3: Reflected light of optical signal L1 L4: Return light of optical signal L1 L5: Return light of optical signal L2
Claims (12)
する。)のマトリックス状に配置された2入力2出力型
の複数の光スイッチ要素と、複数の入力ポートと、複数
の出力ポートとを具えていて、前記入力ポートから入力
した光信号を前記光スイッチ要素によって前記出力ポー
トへと導く構成とした光スイッチにおいて、 前記光スイッチ要素は、電流励起により磁極の切り替え
が出来ると共に、切り替えられた磁極に起因した磁界の
強度と方向を一定に保持する磁界制御部と、該磁界によ
ってミラーを光路に出し入れするミラー駆動部と、該ミ
ラーの出し入れによって前記光信号の伝搬光路を切り替
える光路スイッチング部とを具えていることを特徴とす
る光スイッチ。1. A plurality of 2-input 2-output optical switch elements arranged in a matrix of M rows and N columns (M and N are integers of 2 or more), a plurality of input ports, and a plurality of An optical switch having an output port and guiding an optical signal input from the input port to the output port by the optical switch element, wherein the optical switch element can switch a magnetic pole by current excitation. A magnetic field control unit that keeps the intensity and direction of the magnetic field caused by the switched magnetic pole constant, a mirror driving unit that moves a mirror in and out of the optical path by the magnetic field, and switches a propagation optical path of the optical signal by moving the mirror in and out. An optical switch comprising an optical path switching unit.
発生部と、該磁界発生部に順方向または逆方向の電流を
単一パルス電流として流す電流制御部と、前記磁界を自
己保持するための磁界保持部とを具えており、 前記ミラー駆動部は、前記磁界保持部と対向した端部に
一方の磁極を具えると共に、前記ミラーが装着されてい
るミラー磁極部と、前記ミラーを上下方向の移動に規制
するためのミラー駆動ガイド部とを具えており、 前記光路スイッチング部は、第1光導波路と、該第1光
導波路と交差して設けられている第2光導波路と、前記
光信号が一方の光導波路から前記ミラーでの反射により
他方の光導波路に乗せ換えできるように、前記第1およ
び前記第2光導波路の交差する領域にこれら第1および
第2光導波路を横切って設けられた光信号乗せ換え空間
部とを具えていることを特徴とする光スイッチ。2. The optical switch according to claim 1, wherein the magnetic field control unit includes a magnetic field generation unit for generating a magnetic field with a current, and a forward or reverse current applied to the magnetic field generation unit by a single pulse. A current control unit that flows as a current, and a magnetic field holding unit for self-holding the magnetic field, wherein the mirror driving unit includes one magnetic pole at an end facing the magnetic field holding unit, A mirror magnetic pole part on which a mirror is mounted, and a mirror driving guide part for restricting the mirror to vertical movement, wherein the optical path switching part comprises a first optical waveguide, and the first optical waveguide. A second optical waveguide provided to intersect with the first and second optical waveguides so that the optical signal can be transferred from one optical waveguide to the other optical waveguide by reflection at the mirror. Intersecting territories An optical switch, comprising: an optical signal transfer space portion provided in a region across the first and second optical waveguides.
の直下に位置しており、該光信号乗せ換え空間部に前記
ミラーが挿入された時、前記第1光導波路を通る光信号
が前記ミラーによって反射されて前記第2光導波路に乗
せ換えられ、および前記ミラーが光路外にある時、前記
第1光導波路を通る前記光信号が前記空間部を横切って
当該第1光導波路中を伝搬するように構成されているこ
とを特徴とする光スイッチ。3. The optical switch according to claim 2, wherein the optical signal transfer space is located immediately below the mirror driving guide, and the mirror is inserted into the optical signal transfer space. When the optical signal passing through the first optical waveguide is reflected by the mirror and transferred to the second optical waveguide, and when the mirror is outside the optical path, the optical signal passing through the first optical waveguide is An optical switch configured to propagate through the first optical waveguide across the space.
おいて、 前記ミラー磁極部は、長板状の直方体をなし、該直方体
の一側面に前記ミラーを装着してあると共に、上下面の
一方の面にN極を配しおよび他方の面にS極を配してい
る永久磁石であることを特徴とする光スイッチ。4. The optical switch according to claim 2, wherein the mirror magnetic pole portion is a rectangular parallelepiped having a long plate shape, and the mirror is mounted on one side surface of the rectangular parallelepiped and one of upper and lower surfaces. An optical switch characterized by being a permanent magnet having an N pole on one surface and an S pole on the other surface.
から作られていることを特徴とする光スイッチ。5. The optical switch according to claim 4, wherein the permanent magnet is made of a samarium cobalt (SmCo) material.
おいて、 前記磁界発生部は、鉄芯に導線をコイル状に巻回して形
成された電磁石であることを特徴とする光スイッチ。6. The optical switch according to claim 2, wherein the magnetic field generating unit is an electromagnet formed by winding a conductive wire around an iron core in a coil shape.
発生すると、次に反対方向の磁界が当該内部に発生する
まで磁極特性を一定に自己保持する強磁性体であること
を特徴とする光スイッチ。7. The optical switch according to claim 2, wherein once the magnetic field in one direction is generated inside the magnetic field holding unit, the magnetic field holding unit changes the magnetic pole characteristics until the next magnetic field in the opposite direction is generated therein. An optical switch characterized in that it is a ferromagnetic material that maintains a constant self.
金から作られていることを特徴とする光スイッチ。8. The optical switch according to claim 7, wherein said ferromagnetic material is made of an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni).
おいて、 前記ミラー駆動ガイド部は、ミラー保持用基板に形成さ
れた貫通孔であることを特徴とする光スイッチ。9. The optical switch according to claim 2, wherein the mirror drive guide is a through hole formed in a mirror holding substrate.
て、 前記光信号乗せ換え空間部に対する前記第1および第2
光導波路のそれぞれの射出端面および入射端面は、該第
1および第2光導波路のそれぞれの光軸に直交する面を
それぞれの基準面とするとき、前記射出端面あるいは前
記入射端面は、これら射出および入射端面からの反射戻
り光を前記第1および第2光導波路の光路外に逃がすよ
うに、前記基準面に対しある傾斜角度で設けてあること
を特徴とする光スイッチ。10. The optical switch according to claim 3, wherein the first and second optical signals are transferred to the optical signal transfer space.
The exit end face and the entrance end face of the optical waveguide, when the plane orthogonal to the optical axis of each of the first and second optical waveguides as a reference plane, the exit end face or the entrance end face, An optical switch, wherein the optical switch is provided at a certain inclination angle with respect to the reference plane so as to allow reflected return light from the incident end face to escape outside the optical paths of the first and second optical waveguides.
て、 前記傾斜角度は、6度以上であって、入射した光信号が
全反射を起こす最小の角度より小さい角度であることを
特徴とする光スイッチ。11. The optical switch according to claim 10, wherein the inclination angle is not less than 6 degrees and smaller than a minimum angle at which an incident optical signal causes total reflection. switch.
載の光スイッチにおいて、 光スイッチ要素の各々は、1行1列ずつずれた光スイッ
チ要素と光学的に結合しており、 第1および最終行の光スイッチ要素の各々は、配列順に
光学的に結合されており、 第1列の光スイッチ要素の各々は、対応する前記入力ポ
ートおよび対応する前記出力ポートとそれぞれ光学的に
結合されていることを特徴とする光スイッチ。12. The optical switch according to claim 1, wherein each of the optical switch elements is optically coupled to an optical switch element shifted by one row and one column. And each of the last row of optical switch elements is optically coupled in the order of arrangement, and each of the first column of optical switch elements is optically coupled to a corresponding one of the input ports and a corresponding one of the output ports, respectively. An optical switch, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2601298A JPH11223778A (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Optical switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2601298A JPH11223778A (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Optical switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223778A true JPH11223778A (en) | 1999-08-17 |
Family
ID=12181796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2601298A Withdrawn JPH11223778A (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Optical switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11223778A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100332996B1 (en) * | 2000-05-04 | 2002-04-15 | 박호군 | Light Switching Aparatus |
| KR100412341B1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-12-31 | 박진상 | Optical Switch |
| KR100446909B1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-09-04 | 박진상 | Optical Switch |
| US6862381B2 (en) | 2001-04-25 | 2005-03-01 | Nec Corporation | Cross-connect optical switch |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP2601298A patent/JPH11223778A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100332996B1 (en) * | 2000-05-04 | 2002-04-15 | 박호군 | Light Switching Aparatus |
| US6862381B2 (en) | 2001-04-25 | 2005-03-01 | Nec Corporation | Cross-connect optical switch |
| KR100412341B1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-12-31 | 박진상 | Optical Switch |
| KR100446909B1 (en) * | 2002-06-21 | 2004-09-04 | 박진상 | Optical Switch |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |