DE60312083T2

DE60312083T2 - Optischer Schalter, optische Add/Drop-Vorrichtung, optisches übertragungssystem und Herstellungsverfahren des optischen Schalters

Info

Publication number: DE60312083T2
Application number: DE60312083T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Yokohama-shi Sunaga; Makoto Yokohama-shi Katayama; Tomohiko Yokohama-shi Kanie
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-08-09
Also published as: EP1388743A2; US20040028321A1; US6931172B2; CA2436656C; CA2436656A1; DE60312083D1; JP2004077525A; EP1388743B1; JP3952902B2; EP1388743A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Schalter, der in optischen Kommunikationen und anderweitig verwendet wird, und auf eine optische Abzweigvorrichtung, ein optisches Übertragungssystem und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Schalters.
Ein optischer Schalter und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen optischen Schalters sind aus US-A-5 923 798 bekannt.
Zugehörige Hintergrundtechnik
Die bekannten Technologien in diesem Gebiet umfassen beispielsweise den optischen Schalter, der in SPIE, Conference on Micromachined Devices and Components, SPIE Vol. 3876, 1999, beschrieben wird. Dieser optische Schalter ist in solch einer Struktur konstruiert, dass Blattfedern senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung eines Aktuators angebracht sind, der mit einem Spiegel bereitgestellt ist, und angeordnet sind zum Verlagern mit der Bewegung des Aktuators, um den Spiegel selbst haltend bei zu solcher einer bewegten Position zu gestalten.
Aus der US-A 5 677 823 ist ein bistabiler Mechanismus bekannt, wobei während der Herstellung des optischen Schalters eine Kompressionskraft induziert wird und daher immer präsent ist.
ZUSAMMENFASUNG DER ERFINDUNG
Jedoch benötigt der oben beschriebene Stand der Technik Platz in der Ausdehnungsrichtung des Aktuators mit dem Spiegel und in der dazu senkrechten Richtung, was zu einer Vergrößerung des optischen Schalters führt, und was eine hohe Integration schwierig gestaltet.
Ein Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines kompakten, hoch integrierbaren optischen Schalters mit der Funktion des Haltens der Position eines Spiegels, einer optischen Abzweigvorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Schalters.
Dieses Ziel wird wie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 13 definiert gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Ein optischer Schalter der vorliegenden Erfindung umfasst ein Basisbauteil, das einen optischen Pfad aufweist; ein balkenförmiges Bauteil, das unterstützt wird auf eine zweifach unterstützte Art auf einer oberen Fläche des Basisbauteils; einen Spiegel, der an dem balkenförmigen Bauteil befestigt ist und konfiguriert ist zum Ausschließen von Licht, das auf dem optischen Pfad läuft; Antriebsmittel zum horizontalen Bewegen des Spiegels und ein Kompressionskraft ausübendes Mittel zum vorübergehenden Ausüben einer Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil, so dass das balkenförmige Bauteil mit Kompressionsdruck in eine Grundstellung verlagert wird, in der der Spiegel sich an einer Position befindet, wo der Spiegel dem auf dem optischen Pfad propagierenden Licht erlaubt zu passieren, oder an einer Position, wo der Spiegel das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad propagiert.
Der optische Schalter dieser Struktur ist so konstruiert, dass das balkenförmige Bauteil mit dem Spiegel zum Ausschließen von Licht, das auf dem optischen Pfad läuft, durch die Kompressionskraft, die von dem Kompressionskraft ausübenden Mittel ausgeübt wird, verlagert wird, so dass der Spiegel in diesem Zustand horizontal bewegt wird. In dem Fall, wo der Spiegel vom Anfangszustand, in dem sich der Spiegel an der Position befindet, in der der Spiegel es dem auf dem optischen Pfad laufenden Licht erlaubt, zu passieren (Passierposition), zu der Position bewegt wird, in der der Spiegel das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad läuft (Schließposition), wird beispielsweise das balkenförmige Bauteil in die entgegen gesetzte Position durch das Antriebsmittel verlagert. In diesem Zustand erfährt das balkenförmige Bauteil auch eine Kompressionskraft und wird in einen Zustand verlagert, in dem die Kompressionskraft darauf ausgeübt wird, die äquivalent zu der im Anfangszustand ist.
Da der optische Schalter so konstruiert ist, dass der Spiegel auf dem balkenförmigen Bauteil bereitgestellt wird und zwischen der Passierposition und der Schließposition durch Verlagern des balkenförmigen Bauteils in zueinander entgegen gesetzte Richtungen wie oben beschrieben bewegt wird, ist kein großer Platz in den Bewegungsrichtungen des Spiegels notwendig (die Richtungen, die senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils sind). Dies erlaubt die Implementierung des kompakten, hoch integrierten optischen Schalters. Wenn sich der Spiegel entweder in der Passierposition oder der Schließposition befindet, wird das balkenförmige Bauteil unter der Kompressionsdruck-Ausübungsbedingung verlagert, so dass das balkenförmige Bauteil (Spiegel) stabil an der Position nach dem Antreiben selbst gehalten wird, ohne kontinuierlich die Antriebskraft durch das Antriebsmittel auszuüben.
Der optische Schalter ist in einer Konfiguration konstruiert, in der das Kompressionskraft ausübende Mittel ein verbindendes Bauteil umfasst, das an einem Endabschnitt des balkenförmigen Bauteils gekoppelt ist, und sich in eine longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils erstreckt und so konstruiert ist, dass das Kompressionskraft ausübende Bauteil die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil ausübt durch Ausüben einer Kraft auf das verbindende Bauteil in einer Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt. Wenn die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil ausgeübt wird durch Verwenden des Moments auf diese Art und Weise, kann das balkenförmige Bauteil durch eine kleinere Kraft verlagert werden. Da das verbindende Bauteil mit dem Ende des balkenförmigen Bauteils verbunden ist, um sich in die longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils auszudehnen, kann der Raum bzw. Platz in die senkrechten Richtungen zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils gespart werden, und der optische Schalter kann in einer viel kleineren Größe konstruiert werden.
Vorzugsweise umfasst das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner ein Hilfsbauteil, das an dem verbindenden Bauteil befestigt ist und angepasst ist zum Ausüben der Kraft auf das verbindende Bauteil in der Richtung, die sich mit der Richtung der Ausdehnung des verbindenden Bauteils kreuzt; und eine Vertiefung aufweist, die bereitgestellt ist in dem Basisbauteil und konfiguriert ist, um mit dem Hilfsbauteil einzurasten, und wobei das Hilfsbauteil relativ zur Vertiefung positioniert ist, so dass dieses die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil in der Grundstellung ausübt, und in dieser Stellung das balkenförmige Bauteil an der oberen Fläche des Basisbauteils befestigt ist. In diesem Fall werden das balkenförmige Bauteil und das Basisbauteil relativ zueinander in einem Zustand bewegt, in dem das Hilfsbauteil in die Vertiefung eingesetzt ist, wobei die Vertiefung, die mit dem Hilfsbauteil eingerastet ist, die Kraft auf das Hilfsbauteil in die Richtung ausübt, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, um eine Kompressionskraft eventuell auf das balkenförmige Bauteil auszuüben. Dann wird das balkenförmige Bauteil durch die Kompressionskraft verlagert, und das balkenförmige Bauteil wird dann an der oberen Fläche des Basisbauteils in diesem Zustand fixiert. Da die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil einfach durch Bewegen des balkenförmigen Bauteils und des Basisbauteils relativ zueinander auf diese Weise ausgeübt werden kann, kann das balkenförmige Bauteil einfach verlagert werden, ohne die Bereitstellung separater Einrichtungen zum Ausüben der Kraft auf das balkenförmige Bauteil zu benötigen.
Der optische Schalter kann so konstruiert sein, dass das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner eine Projektion umfasst, die auf dem Basisbauteil bereitgestellt ist und konfiguriert ist durch das verbindende Bauteil in Kraft gesetzt zu werden zum Ausüben der Kraft auf das verbindende Bauteil in die Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, und so dass das verbindende Bauteil relativ zum Basisbauteil so positioniert ist, dass die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil in der Grundstellung ausgeübt wird, und dass in dem Zustand das balkenförmige Bauteil an der oberen Fläche des Basisbauteils befestigt ist. Wenn das balkenförmige Bauteil und das Basisbauteil relativ zueinander bewegt werden, übt in diesem Fall die auf dem Basisbauteil bereitgestellte Projektion die Kraft auf das verbindende Bauteil in die Richtung aus, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, um die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil auszuüben. Dann wird das balkenförmige Bauteil durch die Kompressionskraft verlagert, und das balkenförmige Bauteil wird dann an der oberen Fläche des Basisbauteils in diesem Zustand fixiert. Da die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil einfach durch Bewegen des balkenförmigen Bauteils und des Basisbauteils relativ zueinander auf diese Weise ausgeübt werden kann, kann das balkenförmige Bauteil einfach verlagert werden, ohne die Bereitstellung separater Einrichtungen zum Ausüben der Kraft auf das balkenförmige Bauteil zu benötigen.
Ferner kann der optische Schalter so konstruiert sein, dass das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner Mittel zum Bewegen des verbindenden Bauteils in die Richtung umfasst, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, und so dass in einem Zustand, in dem sich das verbindende Bauteil in die Richtung bewegt, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, um die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil in der Grundstellung auszuüben, das balkenförmige Bauteil an der oberen Fläche des Basisbauteils befestigt ist. Solche Mittel zum Bewegen des verbindenden Bauteils in die Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, kann zum Beispiel ein Mittel zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft zwischen dem verbindenden Bauteil und einer Elektrode sein, die parallel mit dem verbindenden Bauteil bereitgestellt ist. Da das verbindende Bauteil einfach durch Montieren der Elektrode und Erzeugen einer statischen Elektrizität zwischen der Elektrode und dem verbindenden Bauteil bewegt werden kann, kann die Kompressionskraft einfach auf das balkenförmige Bauteil in der Grundstellung ausgeübt werden. Daher vereinfacht es die Auslegung und Herstellung des optischen Schalters.
Vorzugsweise sind solche verbindenden Bauteile mit beiden Enden des balkenförmigen Bauteils verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht in etwa gleiche auf das balkenförmige Bauteil auszuübende Kompressionskraft von beiden Seiten, wobei das balkenförmige Bauteil gut balanciert verlagert werden kann.
Vorzugsweise umfasst das Antriebsmittel eine erste Elektrode, die auf einer Seite des balkenförmigen Bauteils oberhalb des Basisbauteils bereitgestellt ist, eine zweite Elektrode, die auf der anderen Seite des balkenförmigen Bauteils oberhalb des Basisbauteils bereitgestellt ist, und Mittel zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft zwischen dem balkenförmigen Bauteil und der ersten Elektrode oder einer elektrostatischen Kraft zwischen dem balkenförmigen Bauteil und der zweiten Elektrode. In diesem Fall, wenn die elektrostatische Kraft zwischen der ersten Elektrode und dem balkenförmigen Bauteil in der Grundstellung erzeugt wird, in der sich der Spiegel in der Passierposition oder einer Schließposition befindet, bewegt sich der Spiegel in die entgegen gesetzte Position. Wenn danach die elektrostatische Kraft zwischen der zweiten Elektrode und dem balkenförmigen Bauteil erzeugt wird, kehrt der Spiegel in die Grundstellung zurück. Die Verwendung der elektrostatischen Kraft auf diese Art und Weise ermöglicht es, das balkenförmige Bauteil mit einem kleinen Energieverbrauch anzutreiben.
In diesem Fall sind vorzugsweise auf beiden Seiten des balkenförmigen Bauteils eine Vielzahl von ersten Kamm-Zähnen so bereitgestellt, dass diese der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegenüber stehen, und die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit einer Vielzahl von zweiten Kamm-Zähnen bereitgestellt sind, die zwischen die ersten Kamm-Zähne eingefügt sind. Diese Konfiguration erlaubt es, dass eine große elektrostatische Kraft zwischen dem balkenförmigen Bauteil und der ersten Elektrode/der zweiten Elektrode durch eine kleine angelegte Spannung erzeugt wird.
Vorzugsweise sind das balkenförmige Bauteil, der Spiegel, die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus elektrisch leitendem Si gebildet, und eine Oberfläche des Spiegels ist mit Au, Ag oder Al beschichtet. Wenn das balkenförmige Bauteil, der Spiegel, die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf diese Weise aus elektrisch leitendem Si gebildet sind, können diese Bauteile günstig und einfach hergestellt werden. Wenn die Oberfläche des Spiegels mit Au, Ag oder Al beschichtet ist, kann der Spiegel einen hohen Reflexionsgrad und hohe Leistungsfähigkeit aufweisen.
Vorzugsweise weist das Basisbauteil mehrere Sätze von optischen Pfaden auf, und eine Vielzahl von Aktuatorstrukturen, die jede das balkenförmige Bauteil und den Spiegel umfassen, sind in einem Array-Muster entsprechend den mehreren Sätzen von optischen Pfaden über dem Basisbauteil angeordnet. Dies erreicht eine kompakte Konfektionierung der Vielzahl der optischen Schalter.
In diesem Fall ist ein Anordnungsabstand zwischen den Aktuatorstrukturen vorzugsweise nicht mehr als 1 mm. Dies implementiert eine kompaktere Konfektionierung der multiplen optischen Schalter und erlaubt die Implementierung von hoch integrierten und Multi-Kanal optischen Schaltern.
Eine optische Abzweigvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst die oben dargestellten optischen Schalter. Da die optische Abzweigvorrichtung eine Vielzahl solch angeordneter Schalter umfasst, kann diese in einer kompakten Größe und hohen Integration realisiert werden.
Ein optisches Übertragungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst die oben dargestellten optischen Schalter. Wenn dieses optische Übertragungssystem beispielsweise auf ein Ringnetzwerk angewendet wird, das durch eine Vielzahl von optischen Modulen verbunden ist, die mit den optischen Schaltern bereitgestellt sind, können selbst wenn irgendein optisches Modul einen Fehler erleidet, die anderen optischen Module die Übertragung von Licht aufrecht erhalten, um eine Unterbrechung der optischen Übertragung zu vermeiden. Wenn die zuvor erwähnten optischen Schalter auf dieses optische Übertragungssystem angewendet werden, können die Komponenteneinheiten, so wie die optischen Module, in deren Größe kleiner gestaltet werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt zum Erzeugen eines Basisbauteils, das einen optischen Pfad aufweist; einen Schritt zum Erzeugen eines balkenförmigen Bauteils, an dem ein Spiegel zum Ausschließen von Licht, das auf dem optischen Pfad läuft, befestigt ist; und einen Schritt zum Ausüben einer Kompensationskraft auf das balkenförmige Bauteil, so dass das balkenförmige Bauteil mit Kompressionsdruck in eine Grundstellung verschoben wird, in der sich der Spiegel an einer Position befindet, wo der Spiegel es dem Licht erlaubt, auf dem optischen Pfad zu propagieren, oder an einer Position, wo der Spiegel das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad propagiert, und Befestigen in dem Zustand des balkenförmigen Bauteils an einer oberen Fläche des Basisbauteils, um das balkenförmige Bauteil in einer zweifach unterstützenden Art darauf zu unterstützen.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist der Spiegel auf einem balkenförmigen Bauteil bereitgestellt, und das balkenförmige Bauteil wird in entgegen gesetzte Richtungen verschoben, um den Spiegel zwischen der Durchlassposition und der Schließposition zu bewegen; dafür ist kein großer Raum notwendig in die Bewegungsrichtungen des Spiegels (die Richtungen senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils). Dies führt zur Implementierung des kompakten, hoch integrierten optischen Schalters. Wenn sich der Spiegel entweder in der Durchlassposition oder der Schließposition befindet, wird das balkenförmige Bauteil unter der Kompressionsdruck-Arbeitsbedingung verschoben, und daher kann das balkenförmige Bauteil (Spiegel) stabil an der Position nach der Bewegung selbst gehalten werden, ohne Bedarf des kontinuierlichen Anwendens der Antriebskraft durch die Antriebsmittel.
In dem Schritt des Herstellens des balkenförmigen Bauteils ist ein verbindendes Bauteil, das sich in eine longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils erstreckt, an einen Endabschnitt des balkenförmigen Bauteils gekoppelt, und beim Schritt des Befestigens des balkenförmigen Bauteils an der oberen Fläche des Basisbauteils wird eine Kraft ein einer Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, auf das verbindende Bauteil ausgeübt, um eine Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil in der Grundstellung auszuüben. Wenn die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil durch Nutzen des Momentes auf diese Art und Weise ausgeübt wird, kann das balkenförmige Bauteil durch eine kleine Kraft verschoben werden. Wenn das verbindende Bauteil an den Endabschnitt des balkenförmigen Bauteils gekoppelt ist, so dass dieser sich in die longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils erstreckt, kann der Raum senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils gespart werden, und der optische Schalter kann kompakter erstellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die den optischen Schalter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten optischen Schalters.
3 ist eine Zeichnung, die den Zustand zeigt, nachdem der Spiegel des in 1 gezeigten optischen Schalters bewegt wurde.
4 ist eine Zeichnung, die den Zustand zeigt, bevor die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil des in 1 gezeigten optischen Schalters ausgeübt wird.
5 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Teil des Kompressionskraft ausübenden Mittels des in 1 gezeigten optischen Schalters zeigt.
6A, 6B und 6C sind schematische Darstellungen, die einen Fügeprozess des in 1 gezeigten optischen Schalters zeigen.
7A und 7B sind Darstellungen, die einen Prozess des Ausübens der Kompressionskraft durch das Kompressionskraft ausübende Mittel des in 1 gezeigten optischen Schalters zeigen.
8 ist eine Zeichnung, die einen angeordneten Zustand der in 1 gezeigten optischen Schalter zeigt.
9 ist eine perspektivische Teilansicht, die ein Modifikationsbeispiel des in 5 gezeigten Kompressionskraft ausübenden Mittels zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die den optischen Schalter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, nachdem der Spiegel des in 10 gezeigten optischen Schalters bewegt wurde.
12 ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, bevor die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil des in 10 gezeigten optischen Schalters ausgeübt wird.
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel der optischen Abzweigvorrichtung zeigt, auf die die optischen Schalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet sind.
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel eines Ringnetzwerkes zeigt, das mit dem optischen Übertragungssystem bereitgestellt ist, auf die die optischen Schalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet sind.
15 ist ein Diagramm, das einen Betrieb im Normalzustand des in 14 gezeigten optischen Übertragungssystems zeigt.
16 ist ein Diagramm, das einen Betrieb beim Ereignis eines Fehlers in dem in 14 gezeigten optischen Übertragungssystems zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen des optischen Schalters, der optischen Abzweigvorrichtung, des optischen Übertragungssystems und des Herstellungsverfahrens des optischen Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
1 ist eine Draufsicht, die den optischen Schalter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 zeigt eine Seitenansicht davon. In 1 weist der optische Schalter 1 einen planaren Wellenleiter 2 auf, und dieser planare Wellenleiter 2 wird bereitgestellt mit optischen Wellenleitern 3, die optische Pfade A-D bilden, die näherungsweise kreuzförmig sind. Der planare Wellenleiter 2 wird auch bereitgestellt mit einer Fuge 4, die mit den optischen Pfaden A-D verbunden ist.
Eine Aktuatorstruktur 5, die durch Mikroelektromechanische System-(MEMS)Technologie gebildet ist, wird auf dem planaren Wellenleiter 2 bereitgestellt. Die Aktuatorstruktur 5 weist ein Substrat P auf, und das balkenförmige Bauteil 6 ist an diesem Substrat P befestigt. Das balkenförmige Bauteil 6 ist auf eine zweifach unterstützende Art unterstützt in einem verschobenen Zustand auf der oberen Fläche des planaren Wellenleiters 2, so dass die zentrale Region davon sich an der Fuge 4 befindet. Eine Vielzahl von Kamm-Zähnen 7 sind auf beiden Seiten des balkenförmigen Bauteils bereitgestellt.
Die Aktuatorstruktur 5 weist zwei Elektroden 8a, 8b auf, die auf beiden Seiten des balkenförmigen Bauteils 6 angeordnet sind, und diese Elektroden 8a, 8b sind jeweils mit einer Vielzahl von Kamm-Zähnen 9a, 9b bereitgestellt sind, die zwischen den gegenüberliegenden Kamm-Zähnen 7 des balkenförmigen Bauteils eingefügt sind.
Ein Spiegel 10 zum Reflektieren von Licht, das auf dem optischen Pfad A läuft, in Richtung des optischen Pfads B ist in den zentralen Teil den balkenförmigen Bauteils 6 befestigt. Dieser Spiegel 10 ist so konstruiert, dass dieser in die Fuge 4 des planaren Wellenleiters 2 eindringt.
Das balkenförmige Bauteil 6, der Spiegel 10 und die Elektroden 8a, 8b sind wünschenswerter Weise aus elektrisch leitendem Si gebildet, um Kostenreduzierung und die Herstellung zu vereinfachen. Die Oberfläche des Spiegels 10 ist vorzugsweise mit einer Beschichtung von Gold (Au), Silber (Ag), Aluminium (Al), oder dergleichen im Hinblick auf die Verbesserung des Reflexionsgrades beschichtet.
Das balkenförmige Bauteil 6 und die Elektroden 8a, 8b sind über die Spannungsquelle 11 verbunden, und diese Spannungsquelle 11 legt eine vorbestimmte Spannung zwischen dem balkenförmigen Bauteil 6 und der Elektrode 8a, 8b an, um eine elektrostatische Kraft zwischen diesen zu erzeugen. Dann wird das balkenförmige Bauteil 6 zu der Elektrode 8a, 8b, an die die Spannung angelegt ist, durch die elektrostatische Kraft angezogen.
Wenn die statische Elektrizität auf diese Art genutzt wird, kann das balkenförmige Bauteil 6 mit einem kleinen Energieverbrauch angetrieben werden. Da das balkenförmige Bauteil 6 und die Elektroden 8a, 8b mit deren jeweiligen Kamm-Zähnen 9a, 9b bereitgestellt sind, kann eine große elektrostatische Kraft selbst mit einer kleinen angelegten Spannung erzeugt werden.
Verbindende Bauteile 12, die sich in die longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils 6 erstrecken, sind an beiden Enden des balkenförmigen Bauteils 6 gekoppelt. Ein verbindungsseitiges (das distale Endteil des verbindenden Bauteils 12) Teil von jedem verbindenden Bauteil 12 zu dem balkenförmigen Bauteil 6 hat eine gebogene Form. Das distale Ende von jedem verbindenden Bauteil 12 ist mit dem Anker 13 verbunden, der wiederum den planaren Wellenleiter 2 mit der Ankerstruktur 5 verbindet. Andererseits wird ein Hilfsbauteil 14 am Basisende von jedem verbindenden Bauteil 12, das sich gegenüber der Verbindungsseite des balkenförmigen Bauteils befindet, bereitgestellt, und dieses Hilfsbauteil 14 wird in die Vertiefung 15 eingesetzt, die in dem planaren Wellenleiter 2 bereitgestellt ist, um damit eingerastet zu sein. Die verbindenden Bauteile 12 sind in einem Zustand fixiert, in dem im Anfangszustand des balkenförmigen Bauteils 6 eine Kompressionskraft darauf in die Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils 6 ausgeübt wird, wodurch das balkenförmige Bauteil 6 mit Kompressionsdruck verschoben wird.
In dem optischen Schalter 1 der oben beschriebenen Ausführungsform, zum Beispiel im Fall, wo der Anfangszustand ein Zustand ist, in dem sich der Spiegel 10 an der Position befindet, wo der Spiegel 10 das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad A (Schließposition) (1) läuft, und wobei der Spiegel 10 von diesem Zustand in die Position bewegt wird, wo dieser dem Licht, das auf dem optischen Pfad A läuft, erlaubt, zu passieren (Passierposition), wird eine Spannung zwischen dem balkenförmigen Bauteil 6 und der Elektrode 8a angelegt, um eine elektrostatische Kraft zu erzeugen. Wie in 3 gezeigt, wird dann das balkenförmige Bauteil 6 in Richtung der Elektrode 8a angezogen, um auf die gegenüber liegende Seite zur Auslenkung in den Anfangszustand verschoben zu werden, wobei der Spiegel 10 sich in die Passierposition bewegt.
Zu dieser Zeit, selbst nachdem der Spiegel 10 von dem Anfangszustand zur Passierposition bewegt wurde, erfährt das balkenförmige Bauteil 6 auch einen Kompressionsdruck und wird in einen Zustand verschoben, in dem eine Kompressionskraft darauf ausgeübt wird, die äquivalent zu der im Anfangszustand ist. Aus diesem Grund kann der Spiegel stabil selbst gehalten werden in der Position nach der Bewegung, ohne die Spannung zwischen dem balkenförmigen Bauteil 6 und der Elektrode 8a kontinuierlich anlegen zu müssen.
Zum Zurückführen des Spiegels 10 von der Passierposition in den Anfangszustand (Schließposition) wird andererseits eine Spannung zwischen dem balkenförmigen Bauteil 6 und der Elektrode 8b angelegt, um eine elektrostatische Kraft zu erzeugen. Dann wird das balkenförmige Bauteil 6 in Richtung der Elektrode 8b angezogen, um verschoben zu werden, wobei der Spiegel 10, wie in 1 gezeigt, in den Anfangszustand bewegt wird.
Da der Spiegel 10 zwischen der Passierposition und der Ausschließposition durch einfaches Verschieben des balkenförmigen Bauteils 6 in die einander gegenüber liegende Richtungen auf diese Weise bewegt werden kann, ist nicht viel Raum notwendig in den zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils 6 senkrechten Richtungen. Dies bewirkt die Implementierung des kompakten, hoch integrierten optischen Schalters.
Ein Herstellungsverfahren des optischen Schalters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben. Der erste Schritt ist, den planaren Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur umfassend das balkenförmige Bauteil 6 und den Spiegel 10 wie oben beschrieben herzustellen. Beim Prozess des Herstellens des balkenförmigen Bauteils 6 werden die verbindenden Bauteile 12 mit den Enden des balkenförmigen Bauteils 6 verbunden. Wie in 4 gezeigt, werden im nächsten Schritt die Hilfsbauteile 14 der verbindenden Bauteile 12 relativ zu der Vertiefung 15 des planaren Wellenleiters 2 positioniert und darin eingesetzt. Zu dieser Zeit sind der planare Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur 5 in einem Zustand, in dem sie von einander von deren regulären Fügeposition abweichen.
Danach werden der planare Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur 5 relativ zueinander zu deren regulären Fügeposition bewegt. Dies führt dazu, dass eine Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 ausgeübt wird, und dass das balkenförmige Bauteil 6 durch diese Kompressionskraft wie in 1 gezeigt verschoben wird. Wie in 5 gezeigt, werden die Aktuatorstruktur 5 und der planare Wellenleiter 2 relativ zueinander in diesem Zustand bewegt, in dem die Hilfsbauteile 14 in die Vertiefung 15 eingesetzt werden, wobei jedes der Hilfsbauteile 14 eine Kraft erfährt, die durch Einrasten der Vertiefung 15 in die Richtung ausgeübt wird, die in etwa senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils 12 ist. Dann wird die Aktuatorstruktur 5 an der oberen Fläche des planaren Wellenleiters 2 in diesem Zustand befestigt.
Hinsichtlich des Befestigens bzw. Fügens zwischen dem planaren Wellenleiter 2 und der Aktuatorstruktur 5, wie beispielsweise in den 6A, 6B und 6C gezeigt, wird untersucht, ob Ausrichtungsmarkierungen 20 des planaren Wellenleiters 2 und der Aktuatorstruktur 5 einander entsprechen, beispielsweise mit einem Mikroskop 21 oder dergleichen (6A und 6B), und danach werden der planare Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur 5 mit einander übereinstimmenden Ausrichtungsmarkierungen miteinander mit einer Kleber oder dergleichen befestigt (6C).
7A und 7B sind Darstellungen, die einen Prozess zeigen, in dem das Hilfsbauteil 14 die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 ausübt. Wenn eine Kraft (durch einen Pfeil A in der Figur angedeutet) in die in etwa senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils 12 auf das Hilfsbauteil 14 in einem Zustand ausgeübt wird, in dem keine Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil ausgeübt wird, wie in 7A gezeigt, wird eine Kraft (durch den Pfeil B in der Figur angedeutet) auf einen Verbindungspunkt 22 zwischen dem verbindenden Bauteil 12 und dem balkenförmigen Bauteil ausgeübt, wie in 7B gezeigt. Die Kompressionskraft wird nämlich auf das balkenförmige Bauteil 6 ausgeübt, so dass als ein Ergebnis das balkenförmige Bauteil 6 verschoben wird.
Wenn die Kraft in der Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils 12 kreuzt, auf das verbindende Bauteil auf diese Art ausgeübt wird, kann das Moment verwendet werden, und daher kann das balkenförmige Bauteil 6 durch eine kleinere Kraft verschoben werden. Da der Verbindungsabschnitt des verbindenden Bauteils 12 zum balkenförmigen Bauteil 6 von der gebogenen Form ist, kann das größere Moment agieren, selbst bei einer kleinen auf das verbindende Bauteil 12 ausgeübten Kraft.
Weiterhin ist das verbindende Bauteil 12 mit dem Ende das balkenförmigen Bauteils 6 verbunden, um sich in die longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils 6 zu erstrecken, wodurch der Raum in die Richtungen senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils 6 eingespart werden kann.
Da die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 einfach durch Bewegen der Aktuatorstruktur 5 und des planaren Wellenleiters 2 relativ zueinander wie oben beschrieben ausgeübt werden kann, kann das balkenförmige Bauteil 6 einfach verschoben werden, ohne dass irgendwelche separaten Einrichtungen zum Ausüben der Kraft auf das balkenförmige Bauteil 6 benötigt werden.
Da der obere optische Schalter 1 Raumeinsparung in den Richtungen senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung des balkenförmigen Bauteils 6 erzielt, wird es möglich, mehrere Sätze von optischen Pfaden im planaren Wellenleiter 30 bereitzustellen, und ein Array von mehreren Aktuatorstrukturen 5 entsprechend den mehreren Sätzen der optischen Pfade des planaren Wellenleiters 30 zu platzieren, wie in 8 gezeigt. Dies implementiert eine kompakte Konfektionierung der mehreren optischen Schalter und implementiert auch eine hohe Integration und eine Mehrfach-Kanal-Struktur. Ein Anordnungsabstand Q zwischen den Aktuatorstrukturen 5 ist vorzugsweise nicht mehr als 1 mm.
Beim Prozess des Herstellens des optischen Schalters in der Array-Struktur wird das Array der mehreren Aktuatorstrukturen 5 zusammen relativ zum planaren Wellenleiter 2 bewegt, und diese werden mit dem Wellenleiter verbunden. Dies ermöglicht eine einfache und effiziente Herstellung des hoch integrierten und mehrere Kanäle aufweisenden optischen Schalters.
Als nächstes wird mit Bezug auf 9 eine andere Einrichtung zum Ausüben der Kraft in die Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils 12 kreuzt, auf das verbindende Bauteil 12 beschrieben. In der gleichen Figur ist der Vorsprung 40 auf dem planaren Wellenleiter 2 bereitgestellt, und dieser Vorsprung 40 ist mit dem verbindenden Bauteil 12 eingerastet. In diesem Fall, wenn der planare Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur 5 relativ zueinander bewegt werden, übt der Vorsprung 40, der auf dem planaren Wellenleiter 2 bereitgestellt ist, die Kraft in die Richtung, die sich mit der Ausdehnungsrichtung des verbindenden Bauteils 12 kreuzt, auf das verbindende Bauteil 12 aus, um die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 auszuüben. Dann wird das balkenförmige Bauteil 6 durch die Kompressionskraft verschoben, und in diesem Zustand wird die Aktuatorstruktur 5 an der oberen Fläche des planaren Wellenleiters 2 befestigt.
In diesem Fall kann die Kompressionskraft auch auf das balkenförmige Bauteil 6 durch einfaches Bewegen des planaren Wellenleiters 2 und der Aktuatorstruktur 5 relativ zueinander ausgeübt werden, wodurch das balkenförmige Bauteil 6 einfach verschoben werden kann, ohne dass irgendwelche separaten Einrichtungen zum Ausüben der Kraft auf das balkenförmige Bauteil 6 benötigt werden.
Als nächstes wird der optische Schalter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben. Der optische Schalter der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich vom optischen Schalter der ersten Ausführungsform in dem Mittel zum Ausüben der Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil.
10 ist eine Draufsicht, die den optischen Schalter gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In der gleichen Figur weist die Aktuatorstruktur des optischen Schalters 50 verbindende Bauteile 51 auf, die mit beiden Enden des balkenförmigen Bauteils 6 verbunden sind, und Elektroden 52, die parallel mit den verbindenden Bauteilen 51 bereitgestellt sind. Eine Vielzahl von Kamm-Zähnen 53 sind auf der Seite bereitgestellt, wo die verbindenden Bauteile 51 den Elektroden 52 gegenüber stehen, und jede der Elektroden 52 ist mit einer Vielzahl vom Kamm-Zähnen 54 bereitgestellt, die zwischen den Kamm-Zähnen 53 der verbindenden Bauteile 51 eingesetzt sind. Jeder Satz des verbindenden Bauteils 51 und der Elektrode 52 sind über eine Spannungsquelle 57 verbunden, und eine vorbestimmte Spannung wird zwischen dem verbindenden Bauteil 51 und der Elektrode 52 durch die Spannungsquelle 57 angelegt, um zwischen diesen eine elektrostatische Kraft zu erzeugen.
Im optischen Schalter 50 dieser Konfiguration, so wie in der ersten Ausführungsform, üben die verbindenden Bauteile 51, Elektroden 52 und Spannungsquellen 57 die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 im Anfangszustand aus, wodurch das balkenförmige Bauteil 6 sich in einem verschobenen Zustand mit Kompressionsdruck befindet. Dann wird das balkenförmige Bauteil 6 auf die entgegen gesetzte Seite durch Bewegung des Spiegels 10 von der Ausschließposition zur Durchlassposition verschoben, wie in 11 gezeigt, wobei der Spiegel 10 selbst auf dieser Position gehalten wird.
Zum Verschieben des balkenförmigen Bauteils 6 durch die Kompressionskraft, die durch die verbindenden Bauteile 51 ausgeübt wird, wird die elektrostatische Kraft zuerst zwischen den verbindenden Bauteilen 51 und den Elektroden 52 von dem in 12 gezeigten Zustand erzeugt, um die verbindenden Bauteile 51 auf die Elektroden 52 zu zu bewegen. Dann üben die verbindenden Bauteile 51 die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil 6 aus, um das balkenförmige Bauteil 6 zu verschieben. Dann werden der planare Wellenleiter 2 und die Aktuatorstruktur 5 gestapelt und miteinander in diesem Zustand verbunden.
Da der optische Schalter 50, wie oben beschrieben, die Kompressionskraft einfach auf das balkenförmige Bauteil 6 ausüben kann ohne den Bedarf für genaue Positionierung, wird dessen Auslegung bzw. Design einfacher.
Die obere Ausführungsform verwendete die Konfiguration des Antreibens des verbindenden Bauteils 51 durch die elektrostatischen Aktuatoren, aber es ist auch möglich, ohne speziell auf diese Konfiguration beschränkt zu sein, elektromagnetische Aktuatoren oder dergleichen zu verwenden.
13 zeigt einer optischen Abzweigvorrichtung (OADM, englisch: optical add/drop apparatus), die mit den oben beschriebenen optischen Schaltern bereitgestellt ist. Die optische Abzweigvorrichtung hat die Abzweigfunktion des Hinzufügens oder Entfernens eines Signals einer beliebigen Wellenlänge aus Wellenlängen multiplexten Signalen.
Die optische Abzweigvorrichtung 60 ist mit einem optischen Schalter-Array 62 bereitgestellt, das eine Vielzahl der oben erwähnten optischen Schalter 1 aufweist, und einem variablen optischen Abschwächungs-Array 64, das eine Vielzahl von variablen optischen Abschwächern aufweist. Jeder optische Schalter 1 ist über einen Wellenleiter 65 mit einem entsprechenden Abschwächer 63 verbunden. Jeder optische Schalter 1 ist über einen Wellenleiter 66 mit einem Demultiplexer 67 verbunden. Dieser Demultiplexer 67 demultiplext optische Signale unterschiedlicher Wellenlängen, die durch eine optische Faser 68 propagiert sind, auf einer Wellenlänge-für-Wellenlänge Basis. Jeder variable optische Abschwächer 63 ist über einen Wellenleiter 69 mit einem Multiplexer 70 verbunden. Dieser Multiplexer 70 multiplext optische Signale von entsprechenden Wellenlängen und leitet die multiplexten Signale zu einer optischen Faser 71. Jeder Wellenleiter 69 wird mit einem optischen Überwacher 72 zum Detektieren der Leistung des Lichts, das durch den variablen optischen Abschwächer 63 abgeschwächt wurde, bereitgestellt. Ein Hinzufüge-Wellenleiter 73 und eine Entfernen-Wellenleiter 74 sind mit jedem optischen Schalter 1 verbunden.
Das optische Schalter-Array 62, das variable optische Abschwächer-Array 64 und der optische Überwacher 72 sind mit einer Steuerungseinheit 75 verbunden. Diese Steuerungseinheit 75 weist eine Vielzahl von Spannungsquellen zum Zuführen einer Spannung zu jedem optischen Schalter 1 und eine Vielzahl von Spannungsquellen zum Zuführen einer Spannung zu jedem variablen optischen Abschwächer auf. Die Steuerungseinheit 75 führt ein Spannungssignal zu jedem optischen Schalter 1, um Schalten des optischen Pfades der Wellenleiter 65, 66, 73, 74 zu bewirken. Die Steuerungseinheit 75 speist ein Spannungssignal zu jedem variablen optischen Abschwächer 63, so dass die Menge des Ausgangslichtes ein gewünschter Wert wird, basierend auf einem durch den optischen Überwacher 72 detektierten Wert.
14 zeigt ein Beispiel des optischen Übertragungssystems, das mit den oben beschriebenen optischen Schaltern bereitgestellt wird. Das aktuelle optische Übertragungssystem wird auf ein Ringnetzwerk angewendet, das durch mehrere optische Module mit optischen Schaltern verbunden ist, und selbst wenn irgendein optisches Modul einen Fehler erleiden sollte, können die anderen optischen Module die Übertragung von Licht aufrecht erhalten, um eine Unterbrechung der optischen Übertragung zu verhindern.
In 14 ist das Ringnetzwerk 81 mit dem optischen Übertragungssystem 80 so konstruiert, dass die zentrale Steuerungseinheit 82 und eine Vielzahl von Knoten (Kreuzungen) 83a–83j miteinander in einer Ringform verbunden sind, und optische Signale von der zentralen Steuerungseinheit 82 über die mehreren Knoten 83a–83j übertragen werden.
Wie in 15 gezeigt, wird jeder Knoten 83a–83j mit einer Energieeinheit 84 bereitgestellt, und es wird beispielsweise eine Spannung von 100 V daran angelegt. Zwei optische Schalter 1 oder 50 (die folgende Beschreibung wird den Fall der optischen Schalter 1 behandeln) sind mit jedem Knoten 83a–83j verbunden, und optische Signale werden über die optischen Schalter 1 in Vorwärtsrichtung (in die Richtung des Pfeils X in der Figur) und in die Rückwärtsrichtung (in die Richtung des Pfeils Y in der Figur) des Ringnetzwerkes 81 übertragen. Beispielsweise laufen die optischen Signale in der Reihenfolge A₁, A₂, D₂ und D₁ in Vorwärtsrichtung und in der Reihenfolge C₁, C₂, B₂ und B₁ in Rückwärtsrichtung.
In dem wie oben beschriebenen Übertragungssystem 80 werden beispielsweise in dem Fall, wo die Spannung der Knoten 83b, 83j wegen Leitungsausfall oder dergleichen fällt, die Spiegel (nicht dargestellt) der optischen Schalter 1 von der Durchlassposition in die Schließposition bewegt. Als eine Konsequenz, wie in 16 gezeigt, laufen optische Signale in der Reihenfolge A₁ und D₁ in der Vorwärtsrichtung und in der Reihenfolge C₁ und B₁ in der Rückwärtsrichtung. Dies ermöglicht es, dass die optischen Signale zu den anderen normalen Knoten übertragen werden, ohne Unterbrechung der optischen Kommunikation auf dem Ringnetzwerk 81.
Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf die oberen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise stellten die oberen Ausführungsformen die Verbindung der verbindenden Bauteile zu den beiden Enden des balkenförmigen Bauteils dar, jedoch kann lediglich ein verbindendes Bauteil zu einem der beiden Enden des balkenförmigen Bauteils verbunden werden.
Die oberen Ausführungsformen definierten den Anfangszustand als einen Zustand, in dem sich der Spiegel in der Schließposition befindet, jedoch ist es auch möglich, eine Konfiguration anzupassen, in der der Anfangszustand als ein Zustand definiert ist, in dem sich der Spiegel an der Durchlassposition befindet, und wobei sich der Spiegel in die Schließposition mit angelegter Spannung bewegt.
Des Weiteren waren die optischen Schalter in den oberen Ausführungsformen 2×2-Schalter, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf AN/AUS-Schalter, m×n-Schalter, usw. anwendbar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Spiegel auf dem balkenförmigen Bauteil bereitgestellt, und das balkenförmige Bauteil wird horizontal bewegt durch Verschieben des balkenförmigen Bauteils in die zueinander entgegen gesetzten Richtungen, wodurch kein großer Platz notwendig ist in den Bewegungsrichtungen des Spiegels, wodurch ein kompakter, hoch integrierter optischer Schalter realisiert wird. Wenn sich der Spiegel in der Position befindet, wo der Spiegel dem auf dem optischen Pfad laufenden Licht erlaubt zu passieren, oder sich in der Position befindet, wo der Spiegel das auf dem optischen Pfad laufende Licht ausschließt, wird das balkenförmige Bauteil mit Kompressionsdruck verschoben, wodurch das balkenförmige Bauteil (Spiegel) stabil an der Position nach dem Antreiben selbst gehalten werden kann, ohne kontinuierlich die Antriebskraft durch das Antriebsmittel anlegen zu müssen.

Claims

Ein optischer Schalter, umfassend: ein Basisbauteil (P), das einen optischen Pfad (A-D) aufweist; ein balkenförmiges Bauteil (6), das unterstützt wird auf eine zweifach unterstützte Art auf einer oberen Fläche des Basisbauteils (P); einen Spiegel (10), der an dem balkenförmigen Bauteil (6) befestigt ist und konfiguriert ist zum Ausschließen von Licht, das auf dem optischen Pfad (A-D) läuft; Antriebsmittel (8a, 8b, 11) zum horizontalen Bewegen des Spiegels und ein Kompressionskraft ausübendes Mittel zum vorübergehenden Ausüben einer Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil, so dass das balkenförmige Bauteil mit Kompressionsdruck in eine Grundstellung verlagert wird, in der der Spiegel (10) sich an einer Position befindet, wo der Spiegel dem auf dem optischen Pfad propagierenden Licht erlaubt zu passieren, oder an einer Position, wo der Spiegel das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad propagiert; dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressionskraft ausübende Mittel ein verbindendes Bauteil (12) umfasst, das an einem Endabschnitt des balkenförmigen Bauteils gekoppelt ist, und sich in eine longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils (6) erstreckt und so konstruiert ist, dass das Kompressionskraft ausübende Bauteil die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6) ausübt durch Ausüben einer Kraft in einer Richtung, die sich mit der Ausdehnrichtung des verbindenden Bauteils (12) kreuzt, auf das verbindende Bauteil (12).
Der optische Schalter nach Anspruch 1, wobei das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner ein Hilfsbauteil (14) umfasst, das an dem verbindenden Bauteil (12) befestigt ist und angepasst ist zum Ausüben der Kraft in der Richtung, die sich mit der Richtung der Ausdehnung des verbindenden Bauteils (12) kreuzt, auf das verbindende Bauteil; und eine Vertiefung (15), die bereitgestellt ist in dem Basisbauteil und konfiguriert ist, um mit dem Hilfsbauteil (14) einzurasten, und wobei das Hilfsbauteil relativ zur Vertiefung (15) positioniert ist, so dass dieses die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6) in der Grundstellung ausübt, und in dieser Stellung das balkenförmige Bauteil (6) befestigt ist an der oberen Fläche des Basisbauteils (P).
Der optische Schalter nach Anspruch 1, wobei das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner eine Projektion umfasst, die auf dem Basisbauteil (P) bereitgestellt ist und konfiguriert ist durch das verbindende Bauteil (12) in Kraft gesetzt zu werden zum Ausüben der Kraft in die Richtung, die sich mit der Ausdehnrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, auf das verbindende Bauteil, und wobei das verbindende Bauteil (12) relativ zum Basisbauteil so positioniert ist, dass die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6) in der Grundstellung ausgeübt wird, und dass in dem Zustand das balkenförmige Bauteil (6) an der oberen Fläche des Basisbauteils befestigt ist.
Der optische Schalter nach Anspruch 1, wobei das Kompressionskraft ausübende Mittel ferner Mittel zum Bewegen des verbindenden Bauteils (12) in die Richtung umfasst, die sich mit der Ausdehnrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, und wobei in einem Zustand, in dem das verbindende Bauteil (12) in die Richtung bewegt wird, die sich mit der Ausdehnrichtung des verbindenden Bauteils kreuzt, um die Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6) in der Grundstellung auszuüben, das balkenförmige Bauteil an der oberen Fläche des Basisbauteils (P) befestigt ist.
Der optische Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die verbindenden Bauteile (12) mit beiden Enden des balkenförmigen Bauteils gekoppelt sind.
Der optische Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antriebsmittel eine erste Elektrode (8a), die auf einer Seite des balkenförmigen Bauteils (6) oberhalb des Basisbauteils bereitgestellt ist, eine zweite Elektrode (8b), die auf der anderen Seite des balkenförmigen Bauteils (6) oberhalb des Basisbauteils bereitgestellt ist, und Mittel zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft zwischen dem balkenförmigen Bauteil und der ersten Elektrode oder einer elektrostatischen Kraft zwischen dem balkenförmigen Bauteil und der zweiten Elektrode umfasst.
Der optische Schalter nach Anspruch 6, wobei auf beiden Seiten des balkenförmigen Bauteils (6) eine Vielzahl von ersten Kamm-Zähnen (9a) so bereitgestellt sind, dass diese der ersten Elektrode (8a) und der zweiten Elektrode (8b) gegenüber stehen, und wobei die erste Elektrode (8a) und die zweite Elektrode (8b) bereitgestellt sind mit einer Vielzahl von zweiten Kamm-Zähnen (9b), die zwischen den ersten Kamm-Zähnen (9a) eingefügt sind.
Der optische Schalter nach Anspruch 6 oder 7, wobei das balkenförmige Bauteil (6), der Spiegel (10), die erste Elektrode (8a) und die zweite Elektrode (8b) aus elektrisch leitendem Si gebildet sind, und wobei eine Fläche des Spiegels mit Au, Ag oder Al beschichtet ist.
Der optische Schalter nach einem dem Ansprüche 1 bis 8, wobei das Basisbauteil (P) mehrere Sätze der optischen Pfade aufweist, und wobei eine Vielzahl von Aktuatorstrukturen, die jede ein balkenförmiges Bauteil (6) und einen Spiegel (10) umfasst; in einem Array-Muster angeordnet sind, das mit den mehreren Sätzen der optischen Pfade oberhalb des Basisbauteils (P) verbunden ist.
Das optische Bauteil nach Anspruch 9, wobei ein Anordnungsabstand zwischen den Aktuatorstrukturen nicht mehr als 1 mm ist.
Eine Hinzufügen/Entfernen-Vorrichtung, die die optischen Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Ein optisches Übertragungssystem, das die optischen Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Schalters, umfassend: einen Schritt zum Erzeugen eines Basisbauteils (P), das einen optischen Pfad (A-D) aufweist; einen Schritt zum Erzeugen eines balkenförmigen Bauteils (6), an dem ein Spiegel (10) zum Ausschließen von Licht, das auf dem optischen Pfad läuft, befestigt ist; und einen Schritt zum Ausüben einer Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6), so dass das balkenförmige Bauteil (6) mit Kompressionsdruck in eine Grundstellung verschoben wird, in der sich der Spiegel (10) an einer Position befindet, wo der Spiegel es dem Licht erlaubt, auf dem optischen Pfad zu propagieren, oder an einer Position, wo der Spiegel das Licht ausschließt, das auf dem optischen Pfad propagiert, und Befestigen in dem Zustand des balkenförmigen Bauteils (6) an einer oberen Fläche des Basisbauteils (P), um das balkenförmige Bauteil (6) in einer zweifach unterstützenden Art darauf zu unterstützen; dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt des Herstellens des balkenförmigen Bauteils ein verbindendes Bauteil (12), das sich in eine longitudinale Richtung des balkenförmigen Bauteils (6) erstreckt, an einem Endabschnitt des balkenförmigen Bauteils (6) gekoppelt ist, und wobei beim Schritt des Befestigens des balkenförmigen Bauteils (6) an der oberen Fläche des Basisbauteils (P) ein Kraft in einer Richtung, die sich mit der Ausdehnrichtung des verbindenden Bauteils (12) kreuzt, auf das verbindende Bauteil ausgeübt wird, um eine Kompressionskraft auf das balkenförmige Bauteil (6) in der Grundstellung auszuüben.