JP2004145229A - Optical switch - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等に用いる光部品に関し、特に光路の切り替え、光路の遮断または特定の波長の光に対してのみ光路の切り替えを行うのに好適な光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
光スイッチには、石英光導波路やニオブ酸リチウム結晶光導波路を使った導波路形光スイッチや光ファイバ、プリズムなどを機械的に移動させるメカニカル方式の光スイッチがある。
【0003】
導波路形光スイッチは、光導波路上に設置した薄膜ヒーターに電流を流したり、電気光学効果を利用して電極に電圧を加えることによって光導波路の一部の屈折率を変化させることによってスイッチングを行う。
【0004】
また、光導波路に位相変調素子と全反射機能を有する素子を設けた光スイッチの例が、次の特許文献1に開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−297420号公報
【0006】
このような導波路形光スイッチは、可動部がなく信頼性が高いことが利点であるが、一般的に高価であり損失が大きいという欠点があるため、現在、実際に使用されているものはメカニカル方式の光スイッチの方が圧倒的に多い。
【0007】
メカニカル光スイッチは、導波路形光スイッチに比べると低価格であり損失が小さいが、可動部があるため信頼性が低いという問題がある。
【0008】
また、最近は光通信ネットワークが都市内の様々な領域に張り巡らされ、その信号経路の制御を柔軟に行う機能を実現させるために光スイッチが必要となっており、さらに低価格で信頼性の高い光スイッチが要求されている。その中でも特に複数の波長を利用した波長多重通信システムの普及に伴って、特定の波長の光信号のみを切り替える波長選択型の光スイッチの需要が大きくなっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の状況にあって、本発明の課題は従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、低価格であり、さらに波長選択も可能な光スイッチを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の構成の光スイッチは、中間部と2つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された少なくとも1つの光路変換手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
この構成において、さらに前記光路変換手段に光を入射させる入射側光ファイバと、前記光路変換手段により光路変換された光が結合される出射側光ファイバとを備え、前記入射側光ファイバと前記出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【0012】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記光路変換手段に導くための入射側光学系と、前記光路変換手段により光路変換された光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【0013】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【0014】
また、前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向にほぼ平行な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることができる。
【0015】
また、前記光路変換手段は、前記接極子上に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光の反射方向があるように設置されたミラーからなることができる。
【0016】
また、前記入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【0017】
そして、前記光路変換手段は、前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けることができる。
【0018】
本発明の第2の構成の光スイッチは、中間部と2つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された光遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【0019】
この構成において、さらに前記光遮断手段の付近に光を入射するための少なくとも1つの入射側光ファイバと、該入射側光ファイバから入射された光が結合される少なくとも1つの出射側光ファイバとを備えることができる。
【0020】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記光遮断手段に導くための入射側光学系と、前記入射側光ファイバから入射された光を出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【0021】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【0022】
また、入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【0023】
そして、前記光遮断手段は前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に設けることができる。
【0024】
本発明の第3の構成は、中間部と2つの側片部を有し、コイルが巻回されたコ字形磁心と、前記側片部の各々に対向可能でかつ揺動可能に支持された軟磁性の接極子と、前記コ字形磁心および前記接極子に磁束を付加するように配置された永久磁石とからなる電磁駆動系と、前記接極子に固定された特定の波長範囲の光のみを反射する波長フィル夕とを備えたことを特徴とする。
【0025】
この構成において、前記波長フィル夕に光を入射するための少なくとも1つの入射側光ファイバと、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光の少なくとも一方が結合される少なくとも1つの出射側光ファイバとを備えることができる。
【0026】
また、前記入射側光ファイバから入射された光を前記波長フィル夕に導くための入射側光学系と、前記波長フィル夕により反射された光または前記波長フィル夕を透過した光を前記出射側光ファイバに導くための出射側光学系とを備えることができる。
【0027】
また、前記接極子における揺動運動は、前記コ字形磁心の各側片部と前記接極子との間の磁気的吸引力により駆動され、前記接極子の中央部付近を支点とする往復的な回転運動による揺動運動とすることができる。
【0028】
また、前記波長フィル夕が前記接極子上の前記コ字形磁心の側片部に対向する端部付近に固定され、かつ前記接極子の揺動方向に対してほぼ垂直な面内に光を反射するように設置することができる。
【0029】
そして、入射側光ファイバまたは出射側光ファイバの少なくとも一方を複数個とすることができる。
【0030】
前記第1、第2または第3の構成の光スイッチおいて、前記永久磁石を、一方の磁極となる一端がコ字形磁心の前記中間部の中央付近に位置して、他方の磁極となる一端が前記接極子の揺動運動の支点の付近になるように配置することができる。
【0031】
また、前記永久磁石は、両端が同極の磁極となり、中央部が他の磁極となる複合的な永久磁石であり、前記コ字形磁心の両端の側片部間に嵌挿することができる。
【0032】
そして、前記永久磁石のN極またはS極のいずれかが、前記接極子に接触して固定され、前記接極子とともに揺動することができる。
【0033】
また、前記コ字形磁心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを有し、前記固定側絶縁体基台との一体成形により前記コ字形磁心および永久磁石が固定され、かつ前記コ字形磁心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して固定された構造とすることができる。
【0034】
そして、前記接極子における揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子における揺動運動に連動する可動ばね部とを備えた構造とすることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図1〜図6に従って説明する。
【0036】
(実施の形態1)図1は、本発明による光スイッチの実施の形態1を示す斜視図であり、図1(a)および図1(b)は、それぞれの光路に切り替えられた状態を示す。
【0037】
図1において、1は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子2、および電磁駆動系1に含まれるコイルに電流を流すための電極端子10が設けられている。
【0038】
また、接極子2の一方の端部の上面には、薄いガラス板または結晶板上に反射膜をコーティングして形成されたミラー3が設置されており、その上面方向には入射側光ファイバ4、出射側光ファイバ5および6が設置され、入射側光ファイバ4からの出射光をミラー3に導くためのレンズ7、およびミラー3により反射された光を出射側光ファイバ5または6に導くためのレンズ8または9がそれぞれ設置されている。
【0039】
なお、電磁駆動系1、並びに光ファイバ4、5、6、およびレンズ7、8、9は、図1では省略されている1つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【0040】
図2は、上記図1の光スイッチに使用する電磁駆動系の構成例1の原理動作を示す図である。
【0041】
図2において、コイル19が巻回されたコ字形鉄心21の内側中央部に永久磁石22が配置され、両端の側片部21a、21bのそれぞれに揺動運動を行う接極子2の両端部がそれぞれ対向するように配置され、また、永久磁石22の一端が前記接極子の揺動運動の支点となるように配置されている。なお、本構成例1においては、コイル19は中間部21cに巻回されているが、側片部21a,21bに巻き回しても、コイル電流によって生成される磁束分布には変化がない。
【0042】
コイル19の無励磁状態を示す図2(a)では、永久磁石22より生じる磁束φ1 によって接極子2が一方の側片部21b側に吸引されている。
【0043】
また、コイル励磁状態を示す図2(b)においては、励磁によりコ字形鉄心21に生じる磁束φ0 が磁束φ1 を打ち消し、かつ接極子2の他側片部21aにおける磁束φ2 に加算されるため、接極子2は支点Aを中心に揺動して他方(時計回り方向)に反転する。この状態では、コイル19の励磁を断っても図2(c)に示すように、磁束φ2 によって接極子2は側片部21a側に吸引状態となる。
【0044】
さらに、この状態を反転して図2(a)の状態に戻すには、コイルの電流方向を逆にすればよい。なお、本電磁駆動系については、次の特許文献2に詳細な原理、構造が記載されている。
【0045】
【特許文献2】
特開昭63−301441号公報
【0046】
次に、図1により本実施の形態1の光スイッチの動作を説明する。図1(a)は、接極子2上のミラー3が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸引された状態を示し、図1(b)は、ミラー3が設置された側がコ字形鉄心に吸引された状態を示す。
【0047】
図1(a)において、入射側光ファイバ4からの光11はレンズ7によってコリメートされ、ミラー3に入射する。ミラー3により上方向に反射された光12はレンズ8によって収束され出射側光ファイバ5に結合する。
【0048】
次に、電極端子10からコイルに電流が印加され、接極子2が反対方向に倒れた図1(b)の状態では、入射側光ファイバ4からの光11はミラー3により図1(a)の場合の反対方向に反射され、光13となり、レンズ9を通過して収束され出射側光ファイバ6に結合する。
【0049】
さらに元の、図1(a)の状態に戻すには電極端子10に逆方向の電流を印加すればよい。以上のように電極端子10への電流の印加により出力ポートを切り替えることができる。
【0050】
ところで、ミラー3によって反射された光12の方向は、接極子2の揺動方向に平行な面内にあるように、入射側光ファイバ4および出射側光ファイバ5を配置すると、作製時の調整が容易であるが、必ずしも平行な面内になくてもよい。
【0051】
本実施の形態1において用いた、図2の構造の電磁駆動系は、以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に数年以上に渡り実用されており高い信頼性が確立されている。また、安価な製造方法も確立されている。さらに、使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものであり、本実施の形態1の光スイッチは安価に製造することができる。
【0052】
図3は、本発明の光スイッチに使用することができる電磁駆動系の構成例2の原理動作を示す図である。
【0053】
図3において、コイル29が巻回されたコ字形鉄心31の両端の側片部間に中央がN極、両端がS極となっている複合的な永久磁石32が嵌挿され、両端の側片部31a、31bのそれぞれに揺動運動を行う接極子30の両端部がそれぞれ対向するように配置されている。また、前記接極子30の中央には揺動運動の支点となる突起が設けられ、それが永久磁石32の中央に接するように配置されている。
【0054】
コイル29の無励磁状態の1つを示す図3(a)では、永久磁石32より生じる磁束φ1 によって接極子30が一方の側片部31b側に吸引されている。
【0055】
コイル励磁状態を示す図3(b)においては、励磁によりコ字形鉄心31に生じる磁束φ0 が磁束φ1 を打ち消し、かつ接極子30の他側片部31aにおける磁束φ2 に加算されるため、接極子30は支点Aを中心に揺動して他方(時計回り方向)に反転する。この状態では、コイル29の励磁を断っても、図3(c)に示すように、磁束φ2によって接極子30は側片部31a側に吸引された状態となる。
【0056】
さらに、この状態を反転して図3(a)の状態に戻すにはコイルの電流方向を逆にすればよい。本電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。なお、本電磁駆動系については、次の特許文献3に詳細な原理、構造が記載されている。
【0057】
【特許文献3】
特開2000−311568号公報
【0058】
ここで、図2、図3の電磁駆動系の構造としてコ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形で形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体成形により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【0059】
また、電磁継電器で用いられているように、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力が与えられ、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。
【0060】
また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることによる揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【0061】
図4は、本発明に使用できる電磁駆動系の構成例3の原理動作を示す図である。
【0062】
図4において、コイル39が巻回されたコ字形鉄心41の両方の側片部41a、41bのそれぞれに両端が対向するように揺動運動を行う接極子40が配置され、その内側中央部に、接極子40側がN極、反対側がS極となる永久磁石42が設置されており、この永久磁石42の中央部が前記接極子の揺動運動の支点となるように配置されている。また、前記永久磁石42の下部中央には揺動運動の支点となる非磁性体の突起部43が設けられている。
【0063】
コイル39の無励磁状態を示す図4(a)では、永久磁石42より生じる磁束φ1によって接極子40が一方の側片部41b側に吸引されている。
【0064】
また、コイル励磁状態を示す図4(b)においては、励磁によりコ字形鉄心41に生じる磁束φ0 が磁束φ1を打ち消し、かつ接極子40の他側片部41aにおける磁束φ2に加算されるため、接極子40は支点Aを中心に揺動して他方(時計回り方向)に反転する。この状態では、コイル39の励磁を断っても、図4(c)に示すように、磁束φ2によって接極子40は側片部41a側に吸引された状態となる。
【0065】
さらに、この状態を反転して図4(a)の状態に戻すにはコイルの電流方向を逆にすればよい。本電磁駆動系も以前から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に高い信頼性や安価な製造方法も確立されている。
【0066】
また、電磁継電器で用いられているように、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力が与えられ、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。
【0067】
また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【0068】
(実施の形態2)図5は、本発明による光スイッチの実施の形態2を示す斜視図であり、図5(a)、図5(b)は、それぞれの光路に切り替えられた状態を示す。
【0069】
図5において、51は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子52、および電磁駆動系51に含まれるコイルに電流を流すための電極端子44が設置されている。また、接極子52の一方の端部の上面にはガラス板または結晶板上に反射膜をコーティングして形成されたミラー53が設置され、このミラー53の反射面は前記接極子52の揺動方向とほぼ平行になっている。
【0070】
さらに、ミラー53の反射面に対して、入射側光ファイバ54および出射側光ファイバ56、並びにそれらの光ファイバとミラー53の光反射点を中心にして点対称な方向に出射側光ファイバ57および入射側光ファイバ55がそれぞれ設置されている。
【0071】
入射側光ファイバ54または55からの出射光をそれぞれミラー53に導くためのレンズ58、59、およびミラー53により反射された光を出射側光ファイバ56または57に導くためのレンズ60、61がそれぞれ設置されている。
【0072】
なお、電磁駆動系51並びに光ファイバ54、55、56、57およびレンズ58、59、60、61は、図5では省略されている1つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【0073】
また、本実施の形態2においては、ミラー53の反射面は接極子52の揺動方向とほぼ平行に設置されており、光の反射方向は、接極子52の揺動方向とほぼ垂直になっているが、ミラー53の反射面を接極子52の揺動方向と平行な方位から傾けて設置することもできる。
【0074】
本実施の形態2に使用する電磁駆動系51は、既述の、図2、図3、図4の何れかの構成の電磁駆動系であり、その動作については、実施の形態1で説明したのと同様である。
【0075】
次に、図5に基づいて、本実施の形態2の光スイッチの動作を説明する。図5(a)は、接極子52におけるミラー53が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸引された状態を示し、図5(b)は、ミラー3が設置された側がコ字形鉄心に吸引された状態を示す。
【0076】
図5(a)において、入射側光ファイバ54からの光45はレンズ58によってコリメートされ、ミラー53の裏側よりミラー反射面に入射する。ミラー53により反射された光46は、レンズ60によって収束され、出射側光ファイバ56に結合する。
【0077】
一方、入射側光ファイバ55からの光47はレンズ59によってコリメートされ、ミラー53の表側よりミラー反射面に入射する。ミラー53により反射された光48はレンズ61によって収束され、出射側光ファイバ57に結合する。
【0078】
次に、電極端子44からコイルに電流が印加され、接極子52が反対方向に倒れた図5(b)の状態では、ミラー53が下側に移動し、入射側光ファイバ54、55から出射した光45、47はそれぞれミラー53の上方を通過し、それぞれミラー53に対して反対側に設置された出射側光ファイバ57、56に、それぞれレンズ61、60を介して結合する。
【0079】
さらに、元の、図5(a)の状態に戻すには電極端子44に逆方向の電流を印加すればよい。
【0080】
以上のように電極端子44への電流の印加により出力ポートを切り替えることができた。ここで、ミラー53の形状、位置および光ビーム径は接極子52の端部の移動距離(通常0.3〜0.6mm)を考慮し、図5(a)の状態では光のほとんどのエネルギーが反射され、図5(b)の状態では光のほとんどのエネルギーが通過するように設定されている。
【0081】
また、ミラー53の基板の厚さは、両方の光路切り替え状態で光の損失が増加しないように0.1〜1mm程度の十分に薄い厚さに設定されている。
【0082】
なお、本実施の形態2では接極子の片方の端部にだけ1つのミラーを設置し、2×2ポートの切り替えを行う光スイッチを実現したが、接極子のもう一方の端部にもミラーを設置し、そのミラーに対しても同様に入射側、出射側光ファイバ各2本を配置すれば2チャンネルの2×2ポートの切り替え光スイッチが実現できる。
【0083】
また、1つのミラーに対して多方向の入射・反射方向の組、例えば図5において入射側および出射側光ファイバが配置されている面に対して垂直な面内に、別の入射側および反射側光ファイバの組を設置することによって、さらに多チャンネルの光スイッチを構成することができる。
【0084】
本実施の形態2において使用した電磁駆動系は、既に説明したように、高い信頼性を有する電磁継電器の駆動系を用いており、また使用する光部品も低コストあるので安価で高い信頼性の光スイッチを実現できる。
【0085】
また、図5において、ミラー53を金属などの光を遮断する板に変えることにより光遮断型の光スイッチが実現できる。
【0086】
さらに、図1、図5の例では光ファイバからの射出光をコリメートし、またコリメートした光を光ファイバに結合するためにレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したTECファイバを用いることによりレンズは不要となる。また、あらかじめ、コリメート光が生成されていれば、光ファイバは不要である。
【0087】
ところで、本実施の形態2においても、図2または図3に示した電磁駆動系について、コ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形で形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体成形により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【0088】
さらに、図2、図3または図4に示した電磁駆動系について、前記接極子の揺動運動に付勢力または減勢力を加えながら前記接極子を支持するヒンジばね部と、前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより、揺動運動に対して付加的な力を与え、切り替え動作を行うのに必要な消費電力を小さくすることができる。また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより、揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【0089】
(実施の形態3)図6は、本発明による光スイッチの実施の形態3を示す斜視図であり、図6(a)は特定の波長の光に対してのみ光路を切り換えた状態を示し、図6(b)は光路を切り換える前の状態を示す。
【0090】
図6において、51は電磁駆動系であり、揺動可能に支持された接極子52、および前記電磁駆動系に含まれるコイルに電流を流すための電極端子44が設置されている。また、接極子52の一方の端部の上面にはガラス板または結晶板上に誘電体多層膜をコーティングして形成された波長フィル夕63が設置され、この波長フィルタ63の反射面は接極子52の揺動方向とほぼ平行になっている。
【0091】
ここで、波長フィル夕63は、入射光のうちλi( i=1,2,… )の波長成分のみを反射し、他の波長成分は透過するように作製されている。例えば、入射光が波長1510nm、1530nm、1550nm、1570nm、1590nmの5つの波長の信号光が多重された光であり、λi は1550nmとした場合、波長フィル夕63を1550nmの光は反射し、その他の4つの波長の信号光は波長フィル夕63を透過する。
【0092】
その波長フィル夕63の反射面の側には、入射側光ファイバ54、出射側光ファイバ56が設置され、さらに、その2つの光ファイバと、波長フィル夕63の光反射点を中心にして対称な方向に出射側光ファイバ57、入射側光ファイバ55がそれぞれ設置されている。
【0093】
また、入射側光ファイバ54、55からの出射光をそれぞれ波長フィル夕63に導くためのレンズ58、59、および波長フィル夕63により反射された光および波長フィル夕63を透過した光を出射側光ファイバ56または57に導くためのレンズ60、61がそれぞれ設置されている。
【0094】
なお、電磁駆動系51および光ファイバ54、55、56、57やレンズ58、59、60、61は図1には省略されている1つの筐体に接着、半田、溶接などにより固定されている。
【0095】
本実施の形態3に使用する電磁駆動系51は、既述の、図2、図3、図4の何れかの構成の電磁駆動系であり、その動作については、実施の形態1で説明したのと同様である。
【0096】
次に、図6により本実施の形態の光スイッチの動作を説明する。
【0097】
図6(a)は、接極子52における波長フィル夕63が設置された側と反対側の端部がコ字形鉄心に吸着された状態を示し、図6(b)は、波長フィル夕63が設置された側が吸着された状態を示す。
【0098】
図6(a)において、入射側光ファイバ54を伝搬する光には波長λ1 からλn までのn個の波長の光が多重されている。また、入射側光ファイバ54を出射した光45はレンズ58によってコリメートされ、波長フィル夕63の裏側より膜面に入射する。波長フィルタ63により反射された波長λiの光46はレンズ60によって収束され出射側光ファイバ56に入射する。
【0099】
一方、入射側光ファイバ55には、上記の光45とは別の光源によって出射され変調された波長λi の光が伝搬している。上記入射側光ファイバ55から出射した光47は、レンズ59によってコリメートされ波長フィル夕63の表側より膜面に入射する。この波長フィル夕63により反射された波長λi の光および入射側光ファイバ54を出射し波長フィル夕63を透過した波長λ1, ‥,λi−1,λi+1,‥,λn の光は合成されて光48となり、レンズ61によって収束され出射側光ファイバ57に結合する。
【0100】
この結果、入射側光ファイバ54を伝搬する光は波長λi の光信号のみ出射側光ファイバ56に取り出され、代わりに波長λi の別の光信号が入射側光ファイバ55により加えられて合成され、出射側光ファイバ57に伝搬されることになる。
【0101】
次に、電極端子44からコイルに電流が印加され接極子52が反対方向に倒れた図6(b)の状態では、波長フィル夕63が下側に移動し、入射側光ファイバ54から出射した光45は波長フィル夕63の上方を通過し、出射側光ファイバ57にレンズ61を介して入射するので出射側光ファイバ57には元の光信号がそのまま伝搬する。
【0102】
さらに、元の、図6(a)の状態に戻すには電極端子44に逆方向の電流を印加すればよい。以上のように電極端子44への電流の印加により出力ポートを切り替えることができた。
【0103】
ここで波長フィル夕63の形状、位置および光ビーム径は接極子52の端部の移動距離(通常0.3〜0.6mm)を考慮し、図6(a)の状態では波長λi の光のほとんどのエネルギーが反射され、図5(b)の状態では光のほとんどのエネルギーが通過するように設定されている。また、波長フィルタ63の基板の厚さは両方の光路切り替え状態で光の損失が増加しないように0.1〜lmm程度の十分に薄い厚さに設定されている。
【0104】
なお、本実施の形態3では、接極子の片方の端部にだけ1つの波長フィル夕を設置し、切り替えを行う光スイッチを実現したが、接極子のもう一方の端部にも異なる波長の光を反射する波長フィル夕を設置し、その波長フィル夕に対しても同様に入射側、出射側光ファイバ各2本を配置すれば、2チャンネルの切り替え光スイッチが実現できる。
【0105】
また、本実施の形態3では、波長λの光を入射または出射するのに光ファイバを用いたが、光源からの変調光を直接波長フィル夕に入射してもよく、波長フィル夕からの反射光を直接光検出器に入力してもよい。
【0106】
ところで、本実施の形態3において使用した、図2、図3および図4の構造の電磁駆動系は、他の実施の形態でも説明したように、従来から電磁継電器に使用されているものと同じ構造、原理であり、既に数年以上に渡り実用されており高い信頼性が確立されている。また、安価な製造方法も確立されている。加えて使用する光学系部品も従来の光デバイスに汎用されているものであり、本実施の形態3の光スイッチは安価に製造することができる。
【0107】
ここで、図2、図3の電磁駆動系について、コ字形鉄心および永久磁石を一体的に保持する固定側絶縁体基台と、前記接極子を保持する可動側絶縁体とを前記コ字形鉄心の一部に前記永久磁石を接触させた状態を保持して一体成形により形成することにより、永久磁石とコ字形鉄心を接着剤で固定する必要がなくなるため、接着剤の硬化に必要な待機時間が不要になるという利点が生じる。また、一体形成により工程の簡素化が図られ、コ字形鉄心、永久磁石および電気端子の間の位置精度を向上させることができる。
【0108】
さらに、図2、図3または図4の電磁駆動系について、前記接極子の揺動運動を支持するヒンジばね部と前記接極子の揺動運動に連動する可動ばね部を設けることにより揺動運動に対して付加的な力を与え、切り替え動作するのに必要な消費電力を小さくすることができる。また、可動ばね部の端部を電気接点として用いることにより揺動運動の固定された状態をチェックでき、切り替え状態の把握や動作の安定化を図ることができる。
【0109】
ところで、図6の実施の形態3では光ファイバからの出射光をコリメートし、またコリメートした光を光ファイバに結合するためにレンズを用いたが、光ファイバとしてコア部分を拡大したTECファイバを用いることによりレンズは不要となる。
【0110】
また、上記の実施の形態においては、光スイッチの内部に光を導入するための入力部において、あるいは、そこから光を導出する出力部において、光ファイバを用いたが、一般の光導波路を用いてもよく、さらに、コリメート光が既に生成されている場合には、光ファイバおよびレンズのいずれも省略することができる。
【0111】
なお、上記の実施の形態においては、永久磁石またはコイルによる磁束を導くためにコ字形鉄心を用いたが、一般の軟磁性材によるコ字形磁心を用いてもよい。
【0112】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、既存の電磁継電器の電磁駆動系構造と簡単な光学部品を組み合わせることにより従来のメカニカル方式の光スイッチに比べて信頼性が高く、安価であり、さらに波長選択も可能な光スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1による光スイッチの斜視図。図1(a)および図1(b)は、それぞれの光路に切り換えられた状態を示す図。
【図2】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例1を示す原理構成図。図2(a)はコイルによる励磁がない状態を示し、図2(b)はコイルによる励磁状態を示し、図2(c)はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図3】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例2を示す原理構成図。図3(a)はコイルによる励磁がない状態を示し、図3(b)はコイルによる励磁状態を示し、図3(c)はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図4】本発明の光スイッチに使用される電磁駆動系の構成例3を示す原理構成図。図4(a)はコイルによる励磁がない状態を示し、図4(b)はコイルによる励磁状態を示し、図4(c)はコイルによる励磁がない他の状態を示す図。
【図5】実施の形態2による光スイッチの斜視図。図5(a)および図5(b)は、それぞれの光路に切り換えられた状態を示す図。
【図6】実施の形態3による光スイッチの斜視図。図6(a)は特定の波長の光に対してのみ光路を切り換えた状態を示し、図6(b)は光路を切り換える前の状態を示す図。
【符号の説明】
1,51 電磁駆動系
2,30,40,52 接極子
10,44 電極端子
11,12,13,45,46,47,48 光
19,29,39 コイル
21,31,41 コ字形鉄心
21a,21b,31a,31b,41a,41b 側片部
21c 中間部
22,32,42 永久磁石
3,53 ミラー
4,54,55 入射側光ファイバ
5,6,56,57 出射側光ファイバ
7,8,9,58,59,60,61 レンズ
43 突起部
63 波長フィルタ
A 支点
φ0,φ1,φ2 磁束[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical component used in an optical communication system or the like, and particularly to an optical switch suitable for switching an optical path, cutting off an optical path, or switching an optical path only for light having a specific wavelength.
[0002]
[Prior art]
Examples of the optical switch include a waveguide type optical switch using a quartz optical waveguide or a lithium niobate crystal optical waveguide, and a mechanical type optical switch that mechanically moves an optical fiber, a prism, and the like.
[0003]
A waveguide-type optical switch performs switching by changing the refractive index of a part of the optical waveguide by applying a current to a thin-film heater installed on the optical waveguide or applying a voltage to an electrode using an electro-optic effect. Do.
[0004]
Further, an example of an optical switch in which an optical waveguide is provided with a phase modulation element and an element having a total reflection function is disclosed in
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-297420
[0006]
Such a waveguide type optical switch has the advantage that it has no moving parts and high reliability, but has the disadvantage that it is generally expensive and has a large loss. The overwhelming number of optical switches are mechanical.
[0007]
The mechanical optical switch is lower in cost and smaller in loss than the waveguide type optical switch, but has a problem of low reliability due to the presence of the movable part.
[0008]
Recently, optical communication networks have been set up in various areas in cities, and optical switches are needed to realize the function of flexibly controlling the signal paths. Tall optical switches are required. Among them, in particular, with the spread of the wavelength division multiplexing communication system using a plurality of wavelengths, a demand for a wavelength selection type optical switch for switching only an optical signal of a specific wavelength is increasing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above situation, an object of the present invention is to provide an optical switch which has higher reliability, lower cost and wavelength selection than conventional optical switches of a mechanical system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The optical switch according to the first configuration of the present invention has an intermediate portion and two side pieces, and has a U-shaped magnetic core around which a coil is wound, and is capable of opposing and swinging each of the side pieces. An electromagnetic driving system including a supported soft magnetic armature, a permanent magnet arranged to apply a magnetic flux to the U-shaped magnetic core and the armature, and at least one optical path conversion fixed to the armature; Means.
[0011]
In this configuration, the apparatus further includes an incident-side optical fiber that causes light to enter the optical path-changing unit, and an emission-side optical fiber to which the light whose path has been changed by the optical-path converting unit is coupled. At least one of the side optical fibers may be plural.
[0012]
Also, an incident-side optical system for guiding the light incident from the incident-side optical fiber to the optical path changing means, and an output-side optical system for guiding the light whose path has been converted by the optical path changing means to the output-side optical fiber. System.
[0013]
The swinging motion of the armature is driven by magnetic attraction between each side piece of the U-shaped magnetic core and the armature, and reciprocates around a central portion of the armature as a fulcrum. Oscillating motion by rotational motion can be used.
[0014]
Further, the optical path changing means may be formed of a mirror fixed on the armature and installed so that a light reflection direction is in a plane substantially parallel to a swing direction of the armature.
[0015]
Further, the optical path changing means may be formed of a mirror fixed on the armature and installed so that a light reflection direction is in a plane substantially perpendicular to a swing direction of the armature. .
[0016]
Further, at least one of the incident side optical fiber and the outgoing side optical fiber may be a plurality.
[0017]
The optical path changing means may be provided near the end of the armature facing the side piece of the U-shaped magnetic core on the armature.
[0018]
The optical switch according to the second configuration of the present invention has an intermediate portion and two side pieces, and has a U-shaped magnetic core around which a coil is wound, and is capable of opposing and swinging to each of the side pieces. A supported soft magnetic armature, an electromagnetic drive system including a U-shaped magnetic core and a permanent magnet arranged to apply a magnetic flux to the armature, and a light blocking unit fixed to the armature. It is characterized by having.
[0019]
In this configuration, further, at least one incident side optical fiber for entering light near the light blocking means, and at least one exit side optical fiber to which light incident from the incident side optical fiber is coupled. Can be prepared.
[0020]
Also, an incident side optical system for guiding light incident from the incident side optical fiber to the light blocking means, and an exit side optical system for guiding light incident from the incident side optical fiber to an exit side optical fiber. Can be provided.
[0021]
The swinging motion of the armature is driven by magnetic attraction between each side piece of the U-shaped magnetic core and the armature, and reciprocates around a central portion of the armature as a fulcrum. Oscillating motion by rotational motion can be used.
[0022]
Further, at least one of the incident side optical fiber and the outgoing side optical fiber can be plural.
[0023]
The light blocking means may be provided on the armature near the end of the U-shaped magnetic core facing the side piece.
[0024]
A third configuration of the present invention has an intermediate portion and two side pieces, and has a U-shaped magnetic core around which a coil is wound, and is supported so as to be able to oppose and swing to each of the side pieces. A soft magnetic armature, an electromagnetic drive system including a permanent magnet arranged to apply a magnetic flux to the U-shaped magnetic core and the armature, and only light in a specific wavelength range fixed to the armature. And a wavelength filter that reflects light.
[0025]
In this configuration, at least one incident side optical fiber for making light incident on the wavelength filter and at least one of light reflected by the wavelength filter or light transmitted through the wavelength filter is coupled. And one outgoing optical fiber.
[0026]
Further, an incident side optical system for guiding light incident from the incident side optical fiber to the wavelength filter, and light reflected by the wavelength filter or light transmitted through the wavelength filter is output light. And an emission-side optical system for guiding to the fiber.
[0027]
The swinging motion of the armature is driven by magnetic attraction between each side piece of the U-shaped magnetic core and the armature, and reciprocates around a central portion of the armature as a fulcrum. Oscillating motion by rotational motion can be used.
[0028]
Further, the wavelength filter is fixed near an end of the U-shaped magnetic core on the armature opposite to the side piece, and reflects light in a plane substantially perpendicular to the swinging direction of the armature. It can be installed to be.
[0029]
Then, at least one of the incident side optical fiber and the exit side optical fiber can be a plurality.
[0030]
In the optical switch according to the first, second or third configuration, the permanent magnet may be configured such that one end serving as one magnetic pole is located near the center of the intermediate portion of the U-shaped magnetic core and one end serving as the other magnetic pole. Can be arranged near the fulcrum of the swinging movement of the armature.
[0031]
The permanent magnet is a composite permanent magnet in which both ends are magnetic poles of the same polarity and the center is another magnetic pole, and can be inserted between side pieces of both ends of the U-shaped magnetic core.
[0032]
Then, either the N pole or the S pole of the permanent magnet contacts and is fixed to the armature, and can swing together with the armature.
[0033]
Further, it has a fixed-side insulator base that integrally holds the U-shaped core and the permanent magnet, and a movable-side insulator that holds the armature, and is integrally formed with the fixed-side insulator base. The U-shaped magnetic core and the permanent magnet may be fixed, and may be fixed while maintaining a state where the permanent magnet is in contact with a part of the U-shaped magnetic core.
[0034]
Further, a structure is provided that includes a hinge spring portion that supports the armature while applying an urging force or a deenergizing force to the rocking motion of the armature, and a movable spring portion that interlocks with the rocking motion of the armature. Can be.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective
[0037]
In FIG. 1,
[0038]
On the upper surface of one end of the
[0039]
In addition, the
[0040]
FIG. 2 is a diagram showing the principle operation of Configuration Example 1 of the electromagnetic drive system used in the optical switch of FIG.
[0041]
In FIG. 2, a
[0042]
In FIG. 2A showing the non-excited state of the
[0043]
Further, in FIG. 2B showing the coil excited state, the magnetic flux φ0 generated in the
[0044]
Further, in order to reverse this state and return to the state of FIG. 2A, the current direction of the coil may be reversed. Regarding the present electromagnetic drive system, a detailed principle and structure are described in
[0045]
[Patent Document 2]
JP-A-63-301441
[0046]
Next, the operation of the optical switch according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a state where the end of the
[0047]
In FIG. 1A, light 11 from an incident side optical fiber 4 is collimated by a lens 7 and enters a
[0048]
Next, in the state of FIG. 1B in which a current is applied to the coil from the
[0049]
In order to return to the original state shown in FIG. 1A, a current in the opposite direction may be applied to the
[0050]
By the way, if the incident side optical fiber 4 and the exit side
[0051]
The electromagnetic drive system having the structure shown in FIG. 2 used in the first embodiment has the same structure and principle as those used for the electromagnetic relay before, and has been used for more than several years and has high reliability. Has been established. Also, an inexpensive manufacturing method has been established. Further, the optical system components to be used are also commonly used in conventional optical devices, and the optical switch according to the first embodiment can be manufactured at low cost.
[0052]
FIG. 3 is a diagram showing a principle operation of a configuration example 2 of an electromagnetic drive system that can be used for the optical switch of the present invention.
[0053]
In FIG. 3, a composite
[0054]
In FIG. 3A showing one of the non-excited states of the
[0055]
In FIG. 3 (b) showing the coil excitation state, the magnetic flux φ0 generated in the
[0056]
Further, in order to reverse this state and return to the state of FIG. 3A, the current direction of the coil may be reversed. The present electromagnetic drive system has the same structure and principle as those used for electromagnetic relays, and high reliability and low-cost manufacturing methods have already been established. Regarding the present electromagnetic drive system, the detailed principle and structure are described in
[0057]
[Patent Document 3]
JP 2000-311568 A
[0058]
Here, as the structure of the electromagnetic drive system of FIGS. 2 and 3, a fixed-side insulator base that integrally holds a U-shaped iron core and a permanent magnet, and a movable-side insulator that holds the armature are formed in the U-shape. Since the permanent magnet and the U-shaped iron core are formed by integral molding while maintaining the state where the permanent magnet is in contact with a part of the iron core, there is no need to fix the permanent magnet and the U-shaped iron core with an adhesive, so that the standby required for curing the adhesive This has the advantage that no time is required. In addition, the process can be simplified by integral molding, and the positional accuracy between the U-shaped iron core, the permanent magnet, and the electric terminal can be improved.
[0059]
Further, as used in an electromagnetic relay, a hinge spring portion for supporting the armature while applying an urging force or a deenergizing force to the rocking motion of the armature, and a movable member interlocked with the rocking motion of the armature By providing the spring portion, an additional force is applied to the oscillating motion, and the power consumption required for performing the switching operation can be reduced.
[0060]
In addition, it is possible to check the fixed state of the oscillating motion by using the end of the movable spring portion as the electrical contact, and to grasp the switching state and stabilize the operation.
[0061]
FIG. 4 is a diagram showing a principle operation of a configuration example 3 of the electromagnetic drive system usable in the present invention.
[0062]
In FIG. 4, an
[0063]
In FIG. 4A showing the non-excited state of the
[0064]
Further, in FIG. 4B showing the coil excitation state, the magnetic flux φ0 generated in the
[0065]
Further, in order to reverse this state and return to the state of FIG. 4A, the current direction of the coil may be reversed. The present electromagnetic drive system has the same structure and principle as those used for electromagnetic relays, and high reliability and low-cost manufacturing methods have already been established.
[0066]
Further, as used in an electromagnetic relay, a hinge spring portion for supporting the armature while applying an urging force or a deenergizing force to the rocking motion of the armature, and a movable member interlocked with the rocking motion of the armature By providing the spring portion, an additional force is applied to the oscillating motion, and the power consumption required for performing the switching operation can be reduced.
[0067]
In addition, by using the end of the movable spring portion as an electrical contact, it is possible to check the fixed state of the oscillating motion, and to grasp the switching state and stabilize the operation.
[0068]
(Embodiment 2) FIG. 5 is a perspective view showing an optical switch according to
[0069]
In FIG. 5,
[0070]
Further, with respect to the reflection surface of the
[0071]
[0072]
The
[0073]
Further, in the second embodiment, the reflecting surface of the
[0074]
The
[0075]
Next, the operation of the optical switch according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a state in which the end of the
[0076]
In FIG. 5A, the light 45 from the incident side
[0077]
On the other hand, light 47 from the incident side
[0078]
Next, when a current is applied to the coil from the
[0079]
Further, in order to return to the original state of FIG. 5A, a current in the opposite direction may be applied to the
[0080]
As described above, the output port can be switched by applying the current to the
[0081]
Further, the thickness of the substrate of the
[0082]
In the second embodiment, one mirror is provided only at one end of the armature to realize an optical switch for switching between 2 × 2 ports. However, the mirror is also provided at the other end of the armature. If two optical fibers are respectively disposed on the incident side and the output side with respect to the mirror, a 2-
[0083]
In addition, a set of incident / reflection directions in multiple directions with respect to one mirror, for example, a plane perpendicular to the plane on which the incident-side and exit-side optical fibers are arranged in FIG. By installing a set of side optical fibers, a multi-channel optical switch can be configured.
[0084]
As described above, the electromagnetic drive system used in the second embodiment uses the drive system of the electromagnetic relay having high reliability, and the optical components to be used are low in cost, so that they are inexpensive and have high reliability. An optical switch can be realized.
[0085]
In FIG. 5, a light blocking type optical switch can be realized by changing the
[0086]
Further, in the examples of FIGS. 1 and 5, a lens is used to collimate the emitted light from the optical fiber and couple the collimated light to the optical fiber. However, a TEC fiber having an enlarged core portion is used as the optical fiber. This eliminates the need for a lens. Further, if the collimated light is generated in advance, the optical fiber is unnecessary.
[0087]
Incidentally, also in the second embodiment, in the electromagnetic drive system shown in FIG. 2 or FIG. 3, a fixed-side insulator base for integrally holding a U-shaped iron core and a permanent magnet, and a movable for holding the armature. By forming the side insulator and integral molding while maintaining the state where the permanent magnet is in contact with a part of the U-shaped iron core, it is not necessary to fix the permanent magnet and the U-shaped iron core with an adhesive, The advantage is that the waiting time required for curing the adhesive is not required. In addition, the process can be simplified by integral molding, and the positional accuracy between the U-shaped iron core, the permanent magnet, and the electric terminal can be improved.
[0088]
Further, in the electromagnetic drive system shown in FIG. 2, FIG. 3 or FIG. 4, a hinge spring portion for supporting the armature while applying an urging force or a deceleration force to the swinging motion of the armature, By providing the movable spring portion that is linked to the kinetic motion, an additional force is applied to the oscillating motion, and the power consumption required for performing the switching operation can be reduced. In addition, by using the end of the movable spring portion as an electrical contact, it is possible to check the fixed state of the oscillating motion, to grasp the switching state and to stabilize the operation.
[0089]
(Embodiment 3) FIG. 6 is a perspective view showing an optical switch according to
[0090]
In FIG. 6,
[0091]
Here, the
[0092]
An incident side
[0093]
Further,
[0094]
Note that the
[0095]
The
[0096]
Next, the operation of the optical switch according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0097]
FIG. 6A shows a state in which the end of the
[0098]
In FIG. 6A, light having n wavelengths from wavelengths λ1 to λn is multiplexed on the light propagating through the incident-side optical fiber. The light 45 emitted from the incident side
[0099]
On the other hand, light having a wavelength λi, which is emitted and modulated by a light source different from the light 45, propagates through the incident side
[0100]
As a result, the light propagating through the input side
[0101]
Next, in the state of FIG. 6B in which a current is applied to the coil from the
[0102]
Further, in order to return to the original state of FIG. 6A, a current in the opposite direction may be applied to the
[0103]
Here, the shape, position, and light beam diameter of the
[0104]
In the third embodiment, one wavelength filter is provided only at one end of the armature to realize an optical switch for switching. However, the other end of the armature has a different wavelength. If a wavelength filter that reflects light is installed, and two optical fibers for each of the incident side and the output side are similarly arranged for the wavelength filter, a two-channel switching optical switch can be realized.
[0105]
Further, in the third embodiment, the optical fiber is used to input or output the light having the wavelength λ, but the modulated light from the light source may be directly incident on the wavelength filter, and the reflected light from the wavelength filter may be reflected. Light may be directly input to the photodetector.
[0106]
The electromagnetic drive system having the structure shown in FIGS. 2, 3, and 4 used in the third embodiment is the same as that used in the conventional electromagnetic relay, as described in the other embodiments. The structure and principle have been in practical use for more than several years, and high reliability has been established. Also, an inexpensive manufacturing method has been established. In addition, the optical system components used are also commonly used in conventional optical devices, and the optical switch according to the third embodiment can be manufactured at low cost.
[0107]
Here, in the electromagnetic drive system shown in FIGS. 2 and 3, the fixed-side insulator base for integrally holding the U-shaped iron core and the permanent magnet and the movable-side insulator for holding the armature are formed in the U-shaped iron core. The permanent magnet and the U-shaped iron core do not need to be fixed with an adhesive by holding the state where the permanent magnet is in contact with a part of the adhesive, and the standby time required for curing the adhesive is eliminated. This has the advantage of eliminating the need. In addition, the process is simplified by the integral formation, and the positional accuracy between the U-shaped iron core, the permanent magnet, and the electric terminal can be improved.
[0108]
Further, the electromagnetic drive system shown in FIG. 2, FIG. 3 or FIG. 4 is provided with a hinge spring for supporting the swinging movement of the armature and a movable spring for interlocking with the swinging movement of the armature. , And the power consumption required for the switching operation can be reduced. In addition, by using the end of the movable spring portion as an electrical contact, it is possible to check the fixed state of the oscillating motion, and to grasp the switching state and stabilize the operation.
[0109]
In the third embodiment shown in FIG. 6, a lens is used to collimate the light emitted from the optical fiber and couple the collimated light to the optical fiber. However, a TEC fiber having an enlarged core portion is used as the optical fiber. This eliminates the need for a lens.
[0110]
Further, in the above embodiment, the optical fiber is used in the input section for introducing light into the optical switch or in the output section for extracting light therefrom, but a general optical waveguide is used. Alternatively, when the collimated light has already been generated, both the optical fiber and the lens can be omitted.
[0111]
In the above embodiment, the U-shaped iron core is used to guide the magnetic flux by the permanent magnet or the coil. However, a U-shaped core made of a general soft magnetic material may be used.
[0112]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, by combining the electromagnetic drive system structure of the existing electromagnetic relay and simple optical components, the reliability is higher and the cost is lower than that of the conventional mechanical type optical switch. It is possible to provide an optical switch capable of selecting a wavelength and selecting a wavelength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an optical switch according to a first embodiment. FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a state where the optical paths are switched to each other.
FIG. 2 is a principle configuration diagram showing a configuration example 1 of an electromagnetic drive system used in the optical switch of the present invention. FIG. 2A shows a state without excitation by a coil, FIG. 2B shows a state excited by a coil, and FIG. 2C shows another state without excitation by a coil.
FIG. 3 is a principle configuration diagram showing a configuration example 2 of an electromagnetic drive system used in the optical switch of the present invention. FIG. 3A shows a state without excitation by a coil, FIG. 3B shows a state of excitation by a coil, and FIG. 3C shows another state without excitation by a coil.
FIG. 4 is a principle configuration diagram showing a configuration example 3 of an electromagnetic drive system used in the optical switch of the present invention. FIG. 4A shows a state without excitation by a coil, FIG. 4B shows a state excited by a coil, and FIG. 4C shows another state without excitation by a coil.
FIG. 5 is a perspective view of an optical switch according to a second embodiment. FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a state where the optical paths are switched.
FIG. 6 is a perspective view of an optical switch according to a third embodiment. FIG. 6A illustrates a state where the optical path is switched only for light of a specific wavelength, and FIG. 6B illustrates a state before the optical path is switched.
[Explanation of symbols]
1,51 Electromagnetic drive system
2,30,40,52 armature
10,44 electrode terminals
11, 12, 13, 45, 46, 47, 48 light
19, 29, 39 coil
21,31,41 U-shaped iron core
21a, 21b, 31a, 31b, 41a, 41b Side piece
21c middle part
22, 32, 42 permanent magnet
3,53 mirror
4,54,55 Incident optical fiber
5,6,56,57 Outgoing side optical fiber
7, 8, 9, 58, 59, 60, 61 lenses
43 Projection
63 wavelength filter
A fulcrum
φ0, φ1, φ2 magnetic flux
Claims (23)
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013250337A (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Toyota Central R&D Labs Inc | Deflector |
| CN113359240A (en) * | 2021-06-15 | 2021-09-07 | 易锐光电科技(安徽)有限公司 | Non-locking type optical switch |
-
2002
- 2002-11-06 JP JP2002321925A patent/JP2004145229A/en not_active Withdrawn
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