光ファイバスイッチ


光スイッチは光通信のネットワークのために欠かせないデバイスである.
我々はファイバを機械的に光軸に垂直に移動する1×2のファイバスイッチを以前に提案した.
アクチュエータに形状記憶合金薄膜を用いた.

図3:Structer of fiber switch

提案したスイッチはコンパクトであったが,スイッチ時間が比較的ながく(1.5sec)なった.
ここでは,ファイバを平行移動するために電磁式のアクチュエータを用いてスイッチ時間を改良した.
スイッチ時間を3.3msecに短縮でき,ファイバは電磁力でラッチできる.
スイッチの特徴は

である.

図4:Si translation machanism

図3は提案するファイバスイッチの構造を示す.
シリコンのサイド壁のV溝により出力ファイバが位置合わせできるように, ファイバは平行移動できる構造となっている.
図4に製作したファイバ移動機構の写真を示す.深掘りのプラズマエッチング装置によりシリコンウエハを貫通してエッチングすることで製作した.
入力ファイバは移動機構のステージに固定され,ステージは4本のビームで支持される.
ビームは幅60μmで,厚さはシリコンウエハの厚さ200μmと等しい.
ビームの断面のアスペクト比は3.5であるので,横方向への移動が生じやすい構造となっている.

電磁アクチュエータはソレノイドと分離した端のある鉄コアより構成される.
ソレノイドに電流を流すことで分離コアを同じ極性に磁化し, ファイバ移動機構のステージにとりつけた永久磁石を移動する.
製作したファイバスイッチの写真を図5に示す.
スイッチの大きさは10mmx30mmx7mmでアクチュエータは10mmx30mmx7mmであり,図6に示すようにコンパクトな構造となっている.
スイッチ特性を調べた結果,スイッチ時間は3.3msecであった.
マッチングオイルなしで1.2dBの挿入損失であり,クロストークは60bB以下となった.

図5:Fabricated fiber switch