專利名稱：光開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用在光纖的交換機(jī)的光波導(dǎo)路切換裝置，或作為使光輸入適當(dāng)衰減用的可變光衰減器使用的光開關(guān)裝置。更詳細(xì)地說，涉及對(duì)切換光出射位置的光反射構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
使用在光纖的交換機(jī)的光波導(dǎo)路切換裝置或作為用作使光輸入適當(dāng)衰減的可變光衰減器的光開關(guān)裝置，如日本特開2002-250874號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)等公開的那樣，已知有利用光纖的熱引起的折射率變化的光波導(dǎo)路型的裝置和利用半導(dǎo)體工藝的微型光學(xué)元件和微型致動(dòng)器的MEMS(微型電機(jī)系統(tǒng))型的裝置。
但是，光波導(dǎo)路型的光波導(dǎo)路切換裝置由光波導(dǎo)路光纖的耦合和分支引起的光學(xué)損失比較大。而且為了保持切換光波導(dǎo)路后的狀態(tài)，有必要經(jīng)常預(yù)先對(duì)加熱器提供電力，所以有裝置的壽命比較短的問題。另一方面，由于MEMS型的光開關(guān)利用半導(dǎo)體工藝，所以制造成本比較高。
本申請(qǐng)的申請(qǐng)人也在探討裝載光反射構(gòu)件的可動(dòng)體利用磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的類型的光開關(guān)裝置。但是在這種類型的光開關(guān)裝置中，來自外部的振動(dòng)等影響容易造成可動(dòng)體位置的偏移，因此存在光的出射位置的穩(wěn)定性低的問題。
鑒于這樣的問題，本發(fā)明的課題是提供在以磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)裝載光反射構(gòu)件的可動(dòng)體的類型的光開關(guān)裝置中，能夠提高光的出射位置的穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，在本發(fā)明中，光開關(guān)裝置具有承載光反射構(gòu)件的可動(dòng)體，用于在相互垂直的方向分別為X方向、Y方向和Z方向時(shí)，反射從Z方向入射過來的光線，使其從X方向偏離的規(guī)定的位置出射、可在X方向上和Y方向上移動(dòng)地支持該可動(dòng)體的固定側(cè)構(gòu)件、以及在X方向上和Y方向上驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)體的磁驅(qū)動(dòng)電路，具有在驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)體時(shí)松開該可動(dòng)體，在該可動(dòng)體被驅(qū)動(dòng)到X方向上的規(guī)定的位置上時(shí)，在Y方向上按壓該可動(dòng)體，將其按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上的固定機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明中，可動(dòng)體在初始狀態(tài)下利用固定機(jī)構(gòu)按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件上。從這種狀態(tài)出發(fā)切換光的出射位置時(shí)，首先解除固定機(jī)構(gòu)對(duì)可動(dòng)體的固定，接著磁驅(qū)動(dòng)電路在Y方向上驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體，使其從固定側(cè)構(gòu)件上浮。接著磁驅(qū)動(dòng)電路將可動(dòng)體驅(qū)動(dòng)到X方向上的規(guī)定的位置上。然后，可動(dòng)體一旦到達(dá)X方向上的規(guī)定的位置，就在該處停止，然后，可動(dòng)體利用固定機(jī)構(gòu)按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件上。從而，即使有從外部傳來的振動(dòng)等，可動(dòng)體也不會(huì)在X方向上偏移，光的出射位置的穩(wěn)定性高。
在本發(fā)明中，最好是所述固定機(jī)構(gòu)具備將所述可動(dòng)體向所述固定側(cè)構(gòu)件按壓用的按壓部、發(fā)生該按壓部將所述可動(dòng)體向所述固定側(cè)構(gòu)件按壓固定的彈力的彈簧構(gòu)件、以及對(duì)抗該彈簧構(gòu)件的彈力，使所述按壓部離開所述可動(dòng)體的螺線管。一旦形成這樣的結(jié)構(gòu)，在切換光出射位置之后就不需要保持其位置用的電力供給。因此能夠減少光開關(guān)裝置的電力消耗。
在本發(fā)明中，最好是以規(guī)定的間距沿著X方向分別形成多個(gè)凹凸，該凹凸在所述可動(dòng)體以及所述固定側(cè)構(gòu)件上，在Y方向上相對(duì)的各區(qū)域上，利用固定機(jī)構(gòu)將所述可動(dòng)體按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上時(shí)相互嚙合，進(jìn)行所述可動(dòng)體在X方向上的定位。一旦形成這樣的結(jié)構(gòu)，可動(dòng)體在初始狀態(tài)下由固定機(jī)構(gòu)按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件上，而且在該狀態(tài)下，可動(dòng)體側(cè)的凹凸與固定側(cè)構(gòu)件一側(cè)的凹凸相互嚙合。從這一狀態(tài)出發(fā)切換光的出射位置時(shí)，首先解除固定機(jī)構(gòu)對(duì)可動(dòng)體的固定，接著磁驅(qū)動(dòng)電路在Y方向上驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體，使其從固定側(cè)構(gòu)件上上浮。接著磁驅(qū)動(dòng)電路將可動(dòng)體驅(qū)動(dòng)到X方向上的規(guī)定的位置上。然后，可動(dòng)體一旦到達(dá)X方向上的規(guī)定的位置，就在該處停止，然后，可動(dòng)體利用固定機(jī)構(gòu)按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件上。這時(shí)，可動(dòng)體和固定側(cè)構(gòu)件上分別形成的凹凸相互嚙合，可動(dòng)體定位于X方向的規(guī)定的位置上。從而，雖然是比較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，但是即使有從外部傳來的振動(dòng)等，可動(dòng)體也不會(huì)在X方向上偏移，光的出射位置的穩(wěn)定性高。
在這里，最好是形成在所述可動(dòng)體上的所述凹凸，具備斷面V字形凹部及斷面V字形凸部中的至少一種，形成在所述固定側(cè)構(gòu)件上的凹凸，具備所述斷面V字形凹部及斷面V字形凸部中的至少另一種。一旦形成這樣的機(jī)構(gòu)，只要可動(dòng)體與固定側(cè)構(gòu)件的凹凸之間相互嚙合，就能夠?qū)⒖蓜?dòng)體在X方向上的位置高精度定位。也就是說，如果凹凸斷面為V字形，則即使是可動(dòng)體在從所希望的位置在X方向上有一點(diǎn)兒偏移的位置上停止的情況下，在凹凸相互嚙合之際X方向上的可動(dòng)體的位置誤差也會(huì)被修正。從而，可以提高光出射位置的精度。
又，最好是在所述可動(dòng)體和所述固定構(gòu)件中，所述凹凸的形成區(qū)域與所述可動(dòng)體的X方向上的移動(dòng)路徑平行。一旦形成這樣的結(jié)構(gòu)，可動(dòng)體被以與固定姿勢(shì)相同的姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)，因此在X方向上驅(qū)動(dòng)之后，保持原來的姿勢(shì)平穩(wěn)地被加以固定。
在本發(fā)明中，最好是采用所述固定側(cè)構(gòu)件利用多根懸掛金屬線支持所述可動(dòng)體的結(jié)構(gòu)。一旦形成這樣的結(jié)構(gòu)，對(duì)可動(dòng)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，可動(dòng)體的姿勢(shì)穩(wěn)定，因此光反射構(gòu)件不傾斜，從而光出射位置的精度高。
在這種情況下，最好是所述可動(dòng)體在利用所述固定機(jī)構(gòu)按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上時(shí)的Y方向的位置，與未利用所述磁驅(qū)動(dòng)電路在Y方向上施加推力時(shí)的Y方向上的位置一致。一旦形成這樣的結(jié)構(gòu)，在利用固定機(jī)構(gòu)將可動(dòng)體向固定側(cè)構(gòu)件上按壓固定在其上的狀態(tài)下，沒有對(duì)懸掛金屬線施加應(yīng)力，因此能夠減小懸掛金屬線的疲勞，延長(zhǎng)懸掛金屬線的壽命。
又，最好是利用所述懸掛金屬線懸掛的所述可動(dòng)體中的支持中心位置，與該可動(dòng)體整體的重心位置一致。采用這樣的機(jī)構(gòu)時(shí)，懸掛金屬線能夠以穩(wěn)定的姿勢(shì)支持可動(dòng)體，而且在驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體時(shí)和使其停止時(shí)，能夠抑制可動(dòng)體的振動(dòng)。
而且最好是利用所述磁驅(qū)動(dòng)電路在X方向上對(duì)所述可動(dòng)體施加的推力的中心位置，與該可動(dòng)體整體的重心位置一致。采用這樣的機(jī)構(gòu)時(shí)，對(duì)可動(dòng)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)也夠更加穩(wěn)定地保持其姿勢(shì)，而且在驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體時(shí)和使其停止時(shí)，能夠抑制可動(dòng)體的振動(dòng)。
還有，最好是在所述可動(dòng)體和所述固定側(cè)構(gòu)件中，所述可動(dòng)體的X方向上的移動(dòng)路徑與利用所述固定機(jī)構(gòu)將所述可動(dòng)體加以按壓固定的所述固定側(cè)構(gòu)件的固定區(qū)域平行。
在本發(fā)明中，所述光反射構(gòu)件是具備光從Z方向入射的斜面、將從該斜面來的光線向X方向反射的第1反射面、以及與該第1反射面正交并將從該第1反射面反射來的光線向所述斜面反射的第2反射面的直角棱鏡。采用這樣的直角棱鏡，能夠?qū)⑷肷涔廨S與出射光軸平行設(shè)置，因此入射側(cè)的光波導(dǎo)路與出射側(cè)光波導(dǎo)路的配置容易進(jìn)行。而且采用直角棱鏡這樣的一般的光學(xué)構(gòu)件，能夠降低光開關(guān)裝置的成本。
在本發(fā)明中，最好是具有在所述可動(dòng)體由所述磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)時(shí)和利用所述固定機(jī)構(gòu)加以固定時(shí)之間的時(shí)間段中，防止所述可動(dòng)體傾斜的姿勢(shì)調(diào)整手段。一旦采用這樣的機(jī)構(gòu)，在對(duì)可動(dòng)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)之后，將可動(dòng)體固定在固定側(cè)構(gòu)件上時(shí)、以及可動(dòng)體在固定側(cè)構(gòu)件上的固定狀態(tài)解除之后，對(duì)可動(dòng)體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，這兩種情況下能夠?qū)⒖蓜?dòng)體的姿勢(shì)保持一定。從而，由于光反射構(gòu)件沒有傾斜，光的出射位置具有高精度。而且在光VOA(Variable Optical Attenuator/可變光衰減器)中，在進(jìn)行調(diào)整時(shí)和固定時(shí)衰減率不變。
在將本發(fā)明的光開關(guān)裝置使用于光纖交換機(jī)使用的光波導(dǎo)路切換裝置等的情況下，在所述光反射構(gòu)件的與光入射出射面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列共同的輸入用導(dǎo)光路和多條輸出用導(dǎo)光路。在這種情況下，所述凹凸的間距為例如125微米。
本發(fā)明的光開關(guān)裝置作為使光輸入適當(dāng)衰減用的可變光衰減器使用的情況下，在與所述斜面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列輸出用導(dǎo)光路、輸出用導(dǎo)光路和監(jiān)視器用導(dǎo)光路。在這種情況下，所述凹凸的間距為例如1微米。采用這樣的機(jī)構(gòu)時(shí)，如果一邊通過監(jiān)視器用導(dǎo)光路監(jiān)視輸出光，一邊控制可動(dòng)體的位置，則能夠?qū)⒁?guī)定量的輸出光引向輸出用導(dǎo)光路。
在本發(fā)明中，可動(dòng)體由磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)到X方向的規(guī)定位置之后，利用固定機(jī)構(gòu)將其按壓在固定側(cè)構(gòu)件上加以固定。從而，即使有從外部傳來的振動(dòng)等，可動(dòng)體在X方向上也不發(fā)生偏移，光的出射位置的穩(wěn)定性高。


圖1是使用本發(fā)明的光波導(dǎo)路切換裝置的原理的示意圖。
圖2是從斜后方觀察本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光波導(dǎo)路切換裝置的立體圖。
圖3是從斜前方觀察圖2所示的光波導(dǎo)路切換裝置要部的立體圖。
圖4(a)、(b)、(c)、(d)是分別表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光波導(dǎo)路切換裝置中光波導(dǎo)路切換動(dòng)作進(jìn)行時(shí)可動(dòng)體與固定側(cè)1構(gòu)件的位置關(guān)系等的說明圖。
圖5是使用本發(fā)明的可變光衰減器的原理的示意性立體圖。
圖6(a)、(b)都是在使用本發(fā)明的光開關(guān)裝置中可動(dòng)體2在X方向上定位用的凹凸的說明圖。
圖7是從斜后方觀察使用本發(fā)明的光波導(dǎo)路切換裝置的立體圖。
標(biāo)號(hào)說明1光波導(dǎo)路切換裝置(光開關(guān)裝置)
2 可動(dòng)體3 光纖陣列4 金屬線5、6驅(qū)動(dòng)線圈7、8驅(qū)動(dòng)磁體10 棱鏡13 固定側(cè)構(gòu)件20 輸入側(cè)光纖21 輸出側(cè)光纖30、31 V字槽(凹凸)40 固定機(jī)構(gòu)41 固定板45、46 螺線管44 凸起(按壓部)100 可變光衰減器(光開關(guān)裝置)200 輸入側(cè)光纖210 輸出側(cè)光纖230 監(jiān)視器用光纖具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
實(shí)施形態(tài)1(光波導(dǎo)路切換裝置的基本原理)圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光波導(dǎo)路切換裝置的基本原理的示意說明圖。在下面說明中，將相互垂直的方向分別作為X方向、Y方向、Z方向進(jìn)行說明。
在圖1中，本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)路切換裝置1(光開關(guān)裝置)是在Z方向上延伸的一條輸入側(cè)光纖20、以及8條輸出側(cè)光纖21沿著X方向并列配置的8通道的光波導(dǎo)路切換裝置，可以將輸入側(cè)光纖20輸出的光線引入8條輸出側(cè)光纖21中的某一條。在這里，輸入側(cè)光纖20和輸出側(cè)光纖21構(gòu)成的光纖陣列3光纖之間在X方向以250微米的相等間隔并排。
在本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)路切換裝置1中，將從Z方向入射的光線反射，從X方向偏離的規(guī)定位置向Z方向出射用的光反射構(gòu)件，采用在X方向上被驅(qū)動(dòng)的棱鏡10。棱鏡10是具備光線從Z方向入射的斜面101、使從該斜面101入射的光線反射到X方向的第1反射面102以及與該第1反射面102垂直，將從第1反射面101反射來的光線向斜面101反射的第2反射面103的直角棱鏡，使斜面101(開口側(cè))正對(duì)光纖陣列3。在這里，從輸入側(cè)光纖20出射的光線是在射入棱鏡10之前利用準(zhǔn)直透鏡22準(zhǔn)直化的光線。還有，8條輸出側(cè)光纖21與棱鏡10的斜面101之間也配置準(zhǔn)直透鏡(圖示省略)。
在這樣構(gòu)成的光波導(dǎo)路切換裝置1中，假定例如棱鏡10被固定在實(shí)線所示的位置上。在該狀態(tài)中，從輸入側(cè)光纖20射出的光線入射到棱鏡10，經(jīng)過在棱鏡10內(nèi)的第1斜面102和第2斜面103分別被90°反射的光路L1，被引入射出側(cè)光纖21的最右端上的輸出側(cè)光纖21a。
接著，在輸出側(cè)的光波導(dǎo)路從輸出側(cè)光纖21a被切換到位于右側(cè)起第6號(hào)位置的輸出側(cè)光纖21f的情況下，將棱鏡10向X方向驅(qū)動(dòng)使其移動(dòng)到虛線所示的位置。這樣使棱鏡10移動(dòng)時(shí)，從輸入側(cè)光纖20出射的光線，由于棱鏡10內(nèi)的第1斜面102與第2斜面103上的反射位置發(fā)生移動(dòng)，經(jīng)過光路L2被引向輸出側(cè)光纖21f。
在這里，在光纖陣列3中，輸入側(cè)光纖20和輸出側(cè)光纖21以250微米的間距并排，因此對(duì)于棱鏡10，使其以相當(dāng)于輸入側(cè)光纖20和輸出側(cè)光纖21的間距的1/2倍的125微米為單位在X方向上移動(dòng)。
(光波導(dǎo)路切換裝置的構(gòu)成)圖2是從斜后方觀察時(shí)的本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光波導(dǎo)路切換裝置1的立體圖。圖3是從斜前方觀察的圖2所示的光波導(dǎo)路切換裝置1的要部的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)路切換裝置1，具有使斜面101向著Z方向地裝載棱鏡10的可動(dòng)體2、以及可在X方向和Y方向上使該可動(dòng)體2移動(dòng)地支持該可動(dòng)體的固定側(cè)構(gòu)件13。
在可動(dòng)體2上除了棱鏡10外，還裝載一個(gè)在Y方向上驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)用線圈5、以及左右成對(duì)的X方向驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)線圈6。在固定側(cè)構(gòu)件13上裝載支持底座12、一個(gè)在Y方向上驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)磁體7、左右成對(duì)的X方向上驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)磁體8、以及軛狀構(gòu)件9，驅(qū)動(dòng)磁體7位于驅(qū)動(dòng)用線圈5的內(nèi)側(cè)。驅(qū)動(dòng)磁體8與驅(qū)動(dòng)線圈6相對(duì)。
從X方向兩側(cè)夾著可動(dòng)體2以單側(cè)支持的狀態(tài)支持的左右各兩條的懸掛金屬線4在Z方向從支持底座12出發(fā)水平延伸。裝載于可動(dòng)體2的驅(qū)動(dòng)線圈5、6的控制電路(未圖示)配置于支持構(gòu)件12一側(cè)，裝載于可動(dòng)體2的驅(qū)動(dòng)線圈5、6的供電以懸掛金屬線4作為饋電線進(jìn)行。
這里，4條懸掛金屬線4的可動(dòng)體2的支持位置(懸掛金屬線4的前端部分)的中心位置與可動(dòng)體2整體的重心位置分別在X方向、Y方向、Z方向上大致一致。也就是說，4條懸掛金屬線4的可動(dòng)體2的支持位置，其X方向上的中心位置、其Y方向上的中心位置、以及其Z方向上的中心位置，分別與可動(dòng)體2整體的重心的X方向上的位置、Y方向上的位置以及Z方向上的位置大致一致。
驅(qū)動(dòng)磁體7是產(chǎn)生與裝載于可動(dòng)體2的驅(qū)動(dòng)線圈5交鏈的磁通的磁體，與驅(qū)動(dòng)線圈5成對(duì)，構(gòu)成在Y方向上驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體2的磁驅(qū)動(dòng)電路。從而，能夠通過對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈5供電對(duì)可動(dòng)體2施加Y方向的推力。又，驅(qū)動(dòng)磁體8是發(fā)生與可動(dòng)體2上裝載的驅(qū)動(dòng)線圈6交鏈的磁通的磁體，與驅(qū)動(dòng)線圈6成對(duì)構(gòu)成在X方向上驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體2的磁驅(qū)動(dòng)電路。從而，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈6供電，能夠?qū)蓜?dòng)體2施加X方向上的推力。
這里，驅(qū)動(dòng)用線圈6在可動(dòng)體2的Y方向(厚度方向)中心位置上，而且，在可動(dòng)體2的Z方向(長(zhǎng)度方向)中心位置上，固定在在X方向上相對(duì)于可動(dòng)體2對(duì)稱的位置上。因此，由磁驅(qū)動(dòng)電路施加于可動(dòng)體2的X方向的推力的中心與可動(dòng)體2的總體的重心位置大致一致。
還有，驅(qū)動(dòng)用線圈5固定在可動(dòng)體2的Y方向(厚度方向)、以及X方向(寬度方向)的中心位置上，但是，在可動(dòng)體2的Z方向(長(zhǎng)度方向上)配置于稍厚方。從而，利用使對(duì)于可動(dòng)體2的驅(qū)動(dòng)用線圈5的裝載位置向Z方向偏移，或相對(duì)于可動(dòng)體2裝載重物等使重心位置向Z方向上偏移等方法，可以使利用磁驅(qū)動(dòng)電路對(duì)可動(dòng)體2施加的Y方向的推力的中心也與可動(dòng)體2整體的重心位置大致一致。
可動(dòng)體2由在前方裝載棱鏡10的棱鏡裝載部11以及裝載驅(qū)動(dòng)用線圈5、6的框架部16構(gòu)成。在棱鏡裝載部11的更前方，配置參照?qǐng)D1說明的光纖陣列3，在圖2和圖3，以光軸Lin以及光軸Lout表示光纖陣列3的輸入側(cè)光纖20來的出射光以及向光纖陣列3的輸出側(cè)光纖20出射的各光軸。
在這樣構(gòu)成的光波導(dǎo)路切換裝置1中，對(duì)可動(dòng)體2在Z方向一側(cè)，構(gòu)成將可動(dòng)體2向Y方向下方按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13的固定機(jī)構(gòu)40。
這種固定機(jī)構(gòu)40由金屬制造的固定板41、可搖動(dòng)地支持固定板41的搖動(dòng)支點(diǎn)42、43、施加將固定板41的前端部分按壓到可動(dòng)體2的棱鏡裝載部11的上表面11b上的彈力的板彈簧47、以及夾著搖動(dòng)支點(diǎn)42與可動(dòng)體2在相反一側(cè)配置的兩個(gè)螺線管45、46構(gòu)成。搖動(dòng)支點(diǎn)42、43以及螺線管45、46都從固定側(cè)構(gòu)件13上豎立。固定板41的前端部分的下表面上，形成與棱鏡裝載部11的上表面11b接觸的半球狀的凸起44(按壓部分)。
在可動(dòng)體2上，棱鏡裝載部11的與固定側(cè)構(gòu)件13相對(duì)的下表面11a上，在X方向的整個(gè)范圍上以一定的間距連續(xù)形成V字槽30。從而，在可動(dòng)體2的下表面上交替形成斷面V字形凹部及斷面V字形凸部。在本實(shí)施形態(tài)中，光纖陣列3的間距為250微米，因此與其對(duì)應(yīng)，V字槽30的間距采用125微米。
在固定側(cè)構(gòu)件13上，在可動(dòng)體2的與棱鏡裝載面11的下表面11a相對(duì)的位置上，在X方向上形成具有比下表面11a長(zhǎng)的尺寸的固定部15，固定部15的上表面15a上，連續(xù)形成與在可動(dòng)體2的下表面11a上形成的V字槽30(凹凸)相互嚙合的V字槽31(凹凸)。從而，在固定側(cè)構(gòu)件13上交替形成斷面V字狀凹部及斷面V字狀凸部。該V字槽31的間距也是125微米。
這里，可動(dòng)體2的X方向上的移動(dòng)路徑、棱鏡裝載部11的下表面11a、以及固定側(cè)構(gòu)件13上形成的固定部15的上表面15a相互平行地形成。
這樣構(gòu)成的光波導(dǎo)路切換裝置1中，在使光波導(dǎo)路的切換結(jié)束的狀態(tài)下，在固定機(jī)構(gòu)40中，由于停止對(duì)螺線管45、46的饋電，可動(dòng)體2由固定板41按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13上。在該狀態(tài)下，懸掛金屬線4處于Y方向上未被施加應(yīng)力的狀態(tài)，4條懸掛金屬線都平行地筆直延伸。
還有，在光波導(dǎo)路切換裝置1沒有動(dòng)作的自然位置上，預(yù)先調(diào)整V字槽31與光纖陣列20，使其停止在從輸入側(cè)光纖20射出的光線能夠被引入從輸出側(cè)光纖21的右側(cè)開始的第3或第4條輸出側(cè)光纖。在這種情況下，懸掛金屬線4處于在X方向上也沒有施加應(yīng)力的狀態(tài)，4根懸掛金屬線4都筆直地平行延伸。
(光波導(dǎo)路切換動(dòng)作的說明)下面參照?qǐng)D4對(duì)用本實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)路切換裝置1切換光波導(dǎo)路的動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖4是表示在光波導(dǎo)路切換裝置1中切換光波導(dǎo)路的動(dòng)作進(jìn)行時(shí)可動(dòng)體2與固定側(cè)構(gòu)件13之間的位置關(guān)系等的說明圖。
如圖4(a)所示，在初期的固定位置上，可動(dòng)體2利用固定板41按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13，形成上下V字槽30、31嚙合的狀態(tài)。
為了從該狀態(tài)出發(fā)進(jìn)行光波導(dǎo)路切換的動(dòng)作，如圖4(b)所示，首先對(duì)螺線管45、46饋電，對(duì)抗板彈簧47的彈力，使固定板41的前端側(cè)上浮，將可動(dòng)體2從受約束狀態(tài)下解除出來。接著對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈5饋電，使可動(dòng)體2向Y方向上方移動(dòng)，使可動(dòng)體2從固定側(cè)構(gòu)件13上浮。
接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈6饋電，如圖4(c)所示，使可動(dòng)體2在X方向上移動(dòng)。然后，在可動(dòng)體2移動(dòng)到X方向上的所希望的位置上時(shí)，如圖4(d)所示，停止對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈5的饋電，或?qū)⑵湎蛳聜?cè)驅(qū)動(dòng)，利用懸掛金屬線4的彈性恢復(fù)力，使可動(dòng)體2向Y方向下方下沉。
接著，停止對(duì)螺線管45、46饋電。其結(jié)果如圖4(d)所示，固定板41將可動(dòng)體2向Y方向下方按壓，固定在固定側(cè)構(gòu)件13。這時(shí)，形成在可動(dòng)體2上的V字槽30與形成在固定側(cè)構(gòu)件13的V字槽31嚙合，可動(dòng)體2在X方向上定位。
然后，停止對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈6的饋電。以此完成光波導(dǎo)路的切換動(dòng)作。從而，從入射側(cè)光纖20射入棱鏡10的光線通過棱鏡10向規(guī)定的輸出側(cè)光纖21出射。
(本實(shí)施形態(tài)的效果)如上所述，將棱鏡10在X方向上驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器使用光頭裝置等采用的磁驅(qū)動(dòng)式致動(dòng)器，用該致動(dòng)器使棱鏡10移動(dòng)到X方向上的規(guī)定位置上。又，可動(dòng)體2在X方向上的規(guī)定位置上利用固定機(jī)構(gòu)40按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13上。從而可動(dòng)體2被可靠地定位于X方向的規(guī)定位置上，所以即使有外部振動(dòng)傳來等情況，可動(dòng)體2也不會(huì)在X方向上偏移，光線的出射位置穩(wěn)定性高。又，利用固定機(jī)構(gòu)40將可動(dòng)體2按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13的狀態(tài)下，可動(dòng)體2和固定側(cè)構(gòu)件13的上面分別以規(guī)定間距形成的V字槽30、31相互嚙合。從而，可動(dòng)構(gòu)件2被可靠定位于X方向上的規(guī)定位置上。而且，由于可動(dòng)體2在X方向上的定位使用V字槽30、31，所以如圖4(d)、(e)所示，即使可動(dòng)體2的停止位置有誤差，在可動(dòng)體2被固定在固定側(cè)構(gòu)件13上的階段，該誤差也會(huì)被修正，能夠?qū)⑷肷涞墓饩€可靠地引入規(guī)定的輸出側(cè)光纖。
又，對(duì)光路進(jìn)行切換用的光反射構(gòu)件使用由直角棱鏡構(gòu)成的棱鏡10，因此能夠平行設(shè)定光入射軸與光出射軸。從而，入射側(cè)的光波導(dǎo)路和出射側(cè)的光波導(dǎo)路的配置是容易的。又，由于使用棱鏡10這樣的一般的光學(xué)構(gòu)件，可以降低光波導(dǎo)路切換裝置1的成本。
還有，在利用固定機(jī)構(gòu)40將可動(dòng)體2按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13的狀態(tài)下，懸掛金屬線4在Y方向上不受到應(yīng)力地處于筆直延伸的狀態(tài)。因此懸掛金屬線4的疲勞少，所以能夠防止懸掛金屬線4的劣化等情況發(fā)生，能夠提高光波導(dǎo)路切換裝置1的可靠性。
又，可動(dòng)體2利用受到板彈簧47的彈力的固定構(gòu)件41按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13，其間停止對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈5、6的饋電以及對(duì)螺線管45、46的饋電。從而對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈5、6和螺線管45、46不必經(jīng)常饋電，所以能夠減少光波導(dǎo)路切換裝置1的耗電量。
又，可動(dòng)體2的X方向上的移動(dòng)路徑、棱鏡的裝載部11的下表面11a、以及形成在固定側(cè)構(gòu)件13的固定部15的上表面15a相互平行。從而，可動(dòng)體2以和固定姿勢(shì)相同的姿勢(shì)被驅(qū)動(dòng)，所以在X方向上驅(qū)動(dòng)后，保持原來的姿勢(shì)被平穩(wěn)地加以固定。因此光波導(dǎo)路切換裝置1的光波導(dǎo)路切換動(dòng)作穩(wěn)定進(jìn)行。
還有，4條懸掛金屬線4的可動(dòng)體2的支持位置(懸掛金屬線4的前端部分)的中心位置與可動(dòng)體2的整體的重心位置大致一致。又，利用磁驅(qū)動(dòng)電路對(duì)可動(dòng)體2施加的在X方向上的推力的中心與可動(dòng)體2整體的重心位置大致一致，從而，在使可動(dòng)體2在X方向上移動(dòng)時(shí)或使其停止時(shí)，可以減小可動(dòng)體2的上下左右振動(dòng)。因此光波導(dǎo)路切換裝置1的光波導(dǎo)路切換動(dòng)作穩(wěn)定。
實(shí)施形態(tài)2在實(shí)施形態(tài)1中，是在各種光開關(guān)中將本發(fā)明使用于光波導(dǎo)路切換裝置的例子，但是也可以將本發(fā)明使用于可變光衰減器。在這種情況下，對(duì)于棱鏡10的磁驅(qū)動(dòng)電路和固定機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1相同，因此對(duì)于共同的部分省略其詳細(xì)說明。
圖5是使用本發(fā)明的可變光衰減器的基本原理的示意說明圖。在圖5中，本實(shí)施形態(tài)的可變光衰減器100將從1根輸入側(cè)光纖200射入可變光衰減器100的光線適當(dāng)衰減，輸出到輸出側(cè)光纖210。為了使對(duì)輸出側(cè)光纖210的光輸出為所希望的值，設(shè)置對(duì)輸出光的一部分進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視器用光纖230。又，具備利用射入監(jiān)視器用光纖用230的光線的值反饋控制棱鏡10的停止位置用的控制電路(未圖示)。
可變光衰減器100裝載能夠在X方向上移動(dòng)的直角棱鏡10。從輸入側(cè)光纖200射出的光線在射入棱鏡10之前由準(zhǔn)直透鏡22形成準(zhǔn)直光。
在初始狀態(tài)下，假定棱鏡10固定在實(shí)現(xiàn)顯示的位置上。在該狀態(tài)下，從輸入側(cè)光纖200射出的光線以一定的寬度經(jīng)過分別在棱鏡10內(nèi)的第一斜面102和第2斜面103分別以90°反射的光路，從斜面101射出光束L10。這時(shí)，射出的光線射入出射側(cè)光纖210以及監(jiān)視器用光纖230兩條光纖。從而，通過監(jiān)視器用光纖230對(duì)從棱鏡10射出的光線進(jìn)行監(jiān)視，如果根據(jù)該監(jiān)視結(jié)果，使棱鏡10在X方向上移動(dòng)，就能夠?qū)⒈灰氤錾鋫?cè)光纖210的光線控制于規(guī)定的衰減率。
例如，在棱鏡10處于實(shí)線所示的位置時(shí)，如果根據(jù)通過監(jiān)視器用光纖230的監(jiān)視結(jié)果使棱鏡10移動(dòng)到X方向的位置，則由于棱鏡內(nèi)的光軸位置偏移，所以從斜面101射出光束L20。從而射入射出側(cè)光纖210的光量能夠減少。
在這里，可變光衰減器100中，為了適當(dāng)使輸入光衰減，有必要細(xì)微地控制棱鏡10的移動(dòng)間距。因此如圖2和圖3所示的可動(dòng)體2和固定側(cè)構(gòu)件13上形成的V形槽30、31的X方向的間距設(shè)定為1微米。
其他實(shí)施形態(tài)在上述實(shí)施形態(tài)中，作為可動(dòng)體2在X方向上定位用的凹凸，對(duì)可動(dòng)體2和固定側(cè)構(gòu)件13連續(xù)形成V形槽30、31，在可動(dòng)體2和固定側(cè)構(gòu)件13雙方形成斷面V字形凹部及斷面V字形凸部，但是，例如圖6(a)所示，也可以對(duì)可動(dòng)體2以規(guī)定的間距形成斷面V字形凸部30’，另一方面對(duì)固定側(cè)構(gòu)件13以規(guī)定的間距形成斷面V字形凹部31’。又，可以與圖6(a)相反，對(duì)可動(dòng)體2以規(guī)定的間距形成斷面V字形凹部，另一方面，對(duì)固定側(cè)構(gòu)件13以規(guī)定間距形成斷面V字形凸部(未圖示)。
又如圖6(b)所示，也可以對(duì)可動(dòng)體2以規(guī)定的間距形成斷面圓形的凸部30”，另一方面對(duì)固定側(cè)構(gòu)件13以規(guī)定的間距形成斷面圓形的凹部31”。又可以與圖6(b)相反，對(duì)可動(dòng)體2以規(guī)定的間距形成斷面圓形的凹部，另一方面，對(duì)固定側(cè)構(gòu)件13以規(guī)定間距形成斷面圓形凸部(未圖示)。
還有，在上述實(shí)施形態(tài)中，將固定機(jī)構(gòu)40相對(duì)于可動(dòng)體2構(gòu)成于光的輸入輸出側(cè)，但是，如果如圖7所示，將固定機(jī)構(gòu)40相對(duì)于可動(dòng)體2配置于光的輸入輸出側(cè)的相反側(cè)，則有光纖陣列3的配置容易的優(yōu)點(diǎn)。
還有，作為將可動(dòng)體2按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件13用的彈簧構(gòu)件，在上述實(shí)施形態(tài)中，在固定板41的前端部配置板彈簧47，但是作為這樣的板彈簧構(gòu)件并不限于板彈簧47，也可以使用螺旋彈簧。又，也可以用板彈簧構(gòu)成固定板41本身。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，也可以在固定側(cè)構(gòu)件13的上表面中可動(dòng)體2沉入的區(qū)域上配置承受可動(dòng)體的下表面的線圈彈簧等作為姿勢(shì)調(diào)整手段。采用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以防止在利用磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)可動(dòng)體2時(shí)和利用固定機(jī)構(gòu)40將其加以固定時(shí)中間的期間可動(dòng)體2發(fā)生傾斜。
工業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明中，可動(dòng)體由磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)到X方向的固定位置上之后，利用固定機(jī)構(gòu)按壓固定在固定側(cè)構(gòu)件上固定。從而，即使有從外部傳來的振動(dòng)等，可動(dòng)體也不會(huì)在X方向上偏移，光的出射位置的穩(wěn)定性高。因此能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的光開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種光開關(guān)裝置，其特征在于，具有承載光反射構(gòu)件的可動(dòng)體，用于在相互垂直的方向分別為X方向、Y方向和Z方向時(shí)反射從Z方向入射過來的光線，使其從X方向偏離的規(guī)定的位置出射、可在X方向上和Y方向上移動(dòng)地支持該可動(dòng)體的固定側(cè)構(gòu)件、以及在X方向上和Y方向上驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)體的磁驅(qū)動(dòng)電路，具有固定機(jī)構(gòu)，該固定機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)體時(shí)松開該可動(dòng)體，在該可動(dòng)體被驅(qū)動(dòng)到X方向上的規(guī)定的位置上時(shí)，在Y方向上按壓該可動(dòng)體，將其按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，所述固定機(jī)構(gòu)具備將所述可動(dòng)體向所述固定側(cè)構(gòu)件按壓用的按壓部、發(fā)生該按壓部將所述可動(dòng)體向所述固定側(cè)構(gòu)件按壓固定用的彈力的彈簧構(gòu)件、以及對(duì)抗該彈簧構(gòu)件的彈力，使所述按壓部離開所述可動(dòng)體的螺線管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，以規(guī)定的間距沿著X方向分別形成多個(gè)凹凸，該凹凸在所述可動(dòng)體以及所述固定側(cè)構(gòu)件上，在Y方向上相對(duì)的各區(qū)域上，利用固定機(jī)構(gòu)將所述可動(dòng)體按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上時(shí)相互嚙合，進(jìn)行所述可動(dòng)體在X方向上的定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，形成在所述可動(dòng)體上的所述凹凸，具備斷面V字形凹部及斷面V字形凸部中的至少一種，形成在所述固定側(cè)構(gòu)件上的凹凸，具備所述斷面V字形凹部及斷面V字形凸部中的至少另一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，在所述可動(dòng)體和所述固定構(gòu)件中，所述凹凸的形成區(qū)域與所述可動(dòng)體的X方向上的移動(dòng)路徑平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，所述固定側(cè)構(gòu)件利用所述多根懸掛金屬線支持所述可動(dòng)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，所述可動(dòng)體在利用所述固定機(jī)構(gòu)按壓固定在所述固定側(cè)構(gòu)件上時(shí)的Y方向的位置，與未利用所述磁驅(qū)動(dòng)電路在Y方向上施加推力時(shí)的Y方向上的位置一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，利用所述懸掛金屬線懸掛的所述可動(dòng)體的支持中心位置，與該可動(dòng)體整體的重心位置一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，利用所述磁驅(qū)動(dòng)電路在X方向上對(duì)所述可動(dòng)體施加的推力的中心位置，與該可動(dòng)體整體的重心位置一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻模塊，其特征在于，在所述可動(dòng)體和所述固定側(cè)構(gòu)件中，所述可動(dòng)體的X方向上的移動(dòng)路徑與利用所述固定機(jī)構(gòu)將所述可動(dòng)體加以按壓固定的所述固定側(cè)構(gòu)件的固定區(qū)域平行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，所述光反射構(gòu)件是具備光從Z方向入射的斜面、將從該斜面來的光線向X方向反射的第1反射面、以及與該第1反射面正交并將從該第1反射面反射來的光線向所述斜面反射的第2反射面的直角棱鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，具有在所述可動(dòng)體由所述磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)時(shí)和利用所述固定機(jī)構(gòu)加以固定時(shí)之間的時(shí)間段中，防止所述可動(dòng)體傾斜的姿勢(shì)調(diào)整手段。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，在所述光反射構(gòu)件的與光入出射面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列共同的輸入用導(dǎo)光路和多條輸出用導(dǎo)光路。
14.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，在所述光反射構(gòu)件的與光入出射面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列共同的輸入用導(dǎo)光路和多條輸出用導(dǎo)光路，所述凹凸的間距為125微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，在所述光反射構(gòu)件的與光入出射面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列輸出用導(dǎo)光路和監(jiān)視器用導(dǎo)光路。
16.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的光開關(guān)裝置，其特征在于，所述光反射構(gòu)件的與光入出射面對(duì)峙的位置上，在X方向上排列輸入用導(dǎo)光路、輸出用導(dǎo)光路、以及監(jiān)視器用導(dǎo)光路所述凹凸的間距為1微米。
全文摘要
在用磁驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)裝載光反射構(gòu)件的可動(dòng)體的類型的光開關(guān)裝置中，為了提高光出射位置的穩(wěn)定性，在作為光開關(guān)裝置的光波導(dǎo)路切換裝置(1)中，裝載光波導(dǎo)路切換用的棱鏡(10)的可動(dòng)體(2)由磁驅(qū)動(dòng)電路以在固定側(cè)構(gòu)件(13)上浮動(dòng)的狀態(tài)在X方向上驅(qū)動(dòng)。然后在可動(dòng)體(2)移動(dòng)到X方向上的所希望的位置上時(shí)，在固定機(jī)構(gòu)(40)上，停止對(duì)螺線管(45、46)的供電，利用固定板(41)按壓固定可動(dòng)體(2)于固定側(cè)構(gòu)件(13)上。這時(shí)，可動(dòng)體(2)上形成的V字形槽(30)與固定側(cè)構(gòu)件(13)上形成的V字形槽(31)嚙合，可動(dòng)體(2)定位于X方向上。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1791826SQ20048001390
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者矢島正男, 米山秀和, 安田貞喜, 藤田雄二, 川本竜二, 仲西陽一, 鈴木裕一 申請(qǐng)人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會(huì)社, 歐姆龍株式會(huì)社