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光スイッチ素子及び光スイッチ

国内特許コード P120007485
掲載日 2012年5月7日
出願番号 特願2010-512942
登録番号 特許第5186660号
出願日 平成21年5月20日(2009.5.20)
登録日 平成25年2月1日(2013.2.1)
国際出願番号 JP2009002226
国際公開番号 WO2009142012
国際出願日 平成21年5月20日(2009.5.20)
国際公開日 平成21年11月26日(2009.11.26)
優先権データ
  • 特願2008-131844 (2008.5.20) JP
発明者
  • 西山 道子
  • 佐々木 博幸
  • 渡辺 一弘
出願人
  • 学校法人 創価大学
発明の名称 光スイッチ素子及び光スイッチ
発明の概要

光スイッチ素子SWは、光ファイバ20a,20bと、該光ファイバ光ファイバ20a,20bに接続され、該光ファイバ光ファイバ20a,20bとの界面で伝送する光の一部を漏洩するセンサ部SPとを有し、入射端に光が入射されて出射端からセンサ部SPを通過した光を出射する光ファイバセンサと、スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替え時に、光ファイバセンサの描く曲線の界面での曲率を曲率R1から曲率R2に変動させた後、曲率R1に戻すように光ファイバセンサの形状を規定し、1方向に動作するスイッチ部材とを有する。光ファイバセンサが大きな曲率となる状態が長時間継続することがない。

従来技術、競合技術の概要


防爆領域などでは、スイッチの切り替え時に火花が発生するおそれがあるので、電気接点を有するスイッチを用いることができない。そのため、光を利用してオン/オフ状態を切り替える光スイッチが用いられる。



従来の光スイッチとして、発光素子からの光を光ファイバで防爆領域に導き、防爆領域に設けられた光スイッチを通過させ、光スイッチから戻ってくる出力光を光ファイバで防爆領域外へと導いて受光素子で受光し、受光した光量に応じてオン/オフ状態を判断するものが知られている。



上記従来の光スイッチとして、例えば特開2001-250462号公報に示されるように、2本の光ファイバの端面同士を向かい合わせて両光ファイバ間に光を伝送させるように構成し、端面同士を十分に合わせて2本の光ファイバ間に伝送する光の端面における損失を小さくした状態と、端面同士をずらせて損失を大きくした状態とを、スイッチ部材の機械的な動作により制御するものが知られている。この光スイッチでは、スイッチ部材の動作状況に応じて、2本の光ファイバを伝送する光量によってオン/オフ状態を判別している。



しかし、これら従来の光スイッチにおいては、スイッチ動作を実現するために、例えばコア径が1mm程度の太い光ファイバが必要であり、さらにスイッチ動作が安定しないなどの欠点を有していた。



そこで、特開2005-338360号公報には、ヘテロコア型の光ファイバセンサを用いた光スイッチが開示されている。この光スイッチにおいては、光ファイバセンサが接触する円盤状部材の外形に応じた大きな曲率となる状態をオン状態とし、光ファイバセンサが円盤状部材と接触せずに小さな曲率となる状態をオフ状態としている。そして、光ファイバセンサの曲率に応じてセンサ光の伝送損失が変化することを利用して、オン/オフ状態を判別している。



なお、ヘテロコア型の光ファイバセンサについては、国際公開97/48994号パンフレット及び特開2003-214906号公報に詳細が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、光スイッチ素子及びこれを用いた光スイッチに関し、特に、光光ファイバセンサを用いた光スイッチ素子及びこれを用いた光スイッチに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】 コア及び該コアの外周に積層されたクラッドを備える光ファイバと、該光ファイバに接続され、該光ファイバとの界面で伝送する光の一部を漏洩する光透過部材とを有し、入射端に入射されて前記光透過部材を通過した光を出射端から出射する光ファイバセンサ、及び
スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替え時に、前記光ファイバセンサの描く曲線の界面での曲率が、第1の曲率から第2の曲率に変動し、その後前記第1の曲率に戻るように前記光ファイバセンサの形状を規定するスイッチ部材を備えることを特徴とする光スイッチ素子。
【請求項2】 前記第2の曲率が前記第1の曲率より大きいことを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ素子。
【請求項3】 前記スイッチのオン状態からオフ状態への1回の切り替え時における前記スイッチ部材の動作方向と、前記スイッチのオフ状態からオン状態への1回の切り替え時における前記スイッチ部材の動作方向とが逆方向であり、前記スイッチのオン/オフ状態の2回の切り替えにより、前記スイッチ部材が元の位置に戻り、
前記スイッチのオン状態からオフ状態への1回の切り替え時における前記第2の曲率と、前記スイッチのオフ状態からオン状態への1回の切り替え時における前記第2の曲率とが同一であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光スイッチ素子。
【請求項4】 前記スイッチのオン状態からオフ状態への1回の切り替え時における前記スイッチ部材の動作方向と、前記スイッチのオフ状態からオン状態への1回の切り替え時における前記スイッチ部材の動作方向とが逆方向であり、前記スイッチのオン/オフ状態の2回の切り替えにより、前記スイッチ部材が元の位置に戻り、
前記スイッチのオン状態からオフ状態への1回の切り替え時における前記第2の曲率と、前記スイッチのオフ状態からオン状態への1回の切り替え時における前記第2の曲率との何れか一方が前記第1の曲率より大きく、他の一方が前記第1の曲率より小さいことを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ素子。
【請求項5】 前記光ファイバセンサに接して前記光ファイバセンサの形状を規制する規制部材と、
該規制部材の変位を初期状態に復元する復元部材とを備え、
前記スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替え時に、
前記規制部材が第1の位置に位置し、前記曲線の界面での曲率が前記第1の曲率となるように前記光ファイバセンサの形状を前記規制部材が規制する第1の状態から、
前記スイッチ部材が変位することにより、該スイッチ部材に当接する前記規制部材が第2の位置に変位し、前記曲線の界面での曲率が前記第2の曲率となるように前記光ファイバセンサの形状を前記規制部材が規制する第2の状態を経て、
前記スイッチ部材がさらに変位することにより、該スイッチ部材との当接が解除された前記規制部材が前記復元部材の復元作用により前記第1の位置に復帰し、前記曲線の界面での曲率が前記第1の曲率となるように前記光ファイバセンサの形状を前記規制部材が規制する第3の状態になることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の光スイッチ素子。
【請求項6】 前記規制部材と前記復元部材が板バネから構成され一体化していることを特徴とする請求項5に記載の光スイッチ素子。
【請求項7】 前記光透過部材は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の光スイッチ素子。
【請求項8】 請求項1から7の何れか1項に記載の光スイッチ素子と、
前記光ファイバセンサの入射端に設けられた光源と、
前記光ファイバセンサの出射端に設けられた受光部とを備え、
前記受光部が受光した光量に基づき、前記光ファイバセンサを伝送された光の損失の変動とその復元を検出することにより、前記スイッチのオン/オフ状態の1回の切り替えを行うことを特徴とする光スイッチ。
【請求項9】 前記光スイッチ素子が直列に複数個接続されていることを特徴とする請求項8に記載の光スイッチ。
【請求項10】 前記変動する光損失量が、前記複数個の光スイッチ素子間において互いに異なることを特徴とする請求項9に記載の光スイッチ素子。
【請求項11】 前記変動する光損失速度が、前記複数個の光スイッチ素子間において互いに異なることを特徴とする請求項9又は10に記載の光スイッチ素子。
産業区分
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010512942thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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