JP2001042235A

JP2001042235A - 光スイッチ及び光信号を切換えるための方法

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Publication number: JP2001042235A
Application number: JP2000207417A
Authority: JP
Inventors: Stefano Schiaffino; ステファノ・スチアフィーノ; Mark Troll; マーク・トロール; Dale W Schroeder; デール・ダブリュ・スクローダー
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: EP1067421B1; DE60004139T2; EP1067421A2; DE60004139D1; EP1067421A3; US6188815B1; JP4828684B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液体利用の光スイッチにおける不慮の気泡形成
を防ぐ。【解決手段】本発明に従う光スイッチ（５０）には第１
の導波路区画（２２）と、第２の導波路区画（２４）と
を備える。基板（２７）は房（５４）を形成し、前記第
１と第２の導波路区画（２２、２４）に結合されてお
り、該房（５４）によって、前記第１の導波路区画（２
２）を前記第２の導波路区画（２４）から分離する。ま
た、前記房（５４）内において前記導波路区画（２２、
２４）の交差点に配置されている加熱素子（３５）は、
同じく、前記房（５４）内に配置された液体（３４）に
作用する。前記房（５４）内の圧力を制御するための手
段（５２）が含まれており、不測の泡発生を防いでい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、光スイッ
チに関するものであり、とりわけ、光スイッチ内におけ
る流体圧を制御して、切換特性を向上させる、全反射に
基づく光スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内面反射光スイッチには、それぞれの導
波路区画の交差点に配置された液体内に気泡を形成する
ことによって、状態を変化させるものもある。例えば、
参考までに援用されている、「ＴｏｔａｌＩｎｔｅｒ
ｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＳｗｉ
ｔｃｈｅｓＥｍｐｌｏｙｉｎｇＴｈｅｒｍａｌＡｃ
ｔｉｖａｔｉｏｎ」と題する米国特許第５，６９９，４
６２号（対応する特開平１０−９０７３５号：「光スイ
ッチ素子および光スイッチ方法」参照）には、気泡を利
用して、状態を変化させる光スイッチの記載がある。

【０００３】図１に示すように、上記特許に記載の光ス
イッチ１５は、クラッド材料２７によって包囲されたコ
ア材料の導波路区画２２〜２５を備えている。導波路区
画２２及び２３は、液体３４が充填されたトレンチ３２
によって導波路区画２４及び２５から分離されている
（図２）。液体３４の屈折率は、導波路区画２２〜２４
の屈折率に近いか、または、同じである。従って、光ス
イッチ１５の第１の状態において、導波路区画２２を通
過する光信号は、トレンチ３２への到達時に、ほとんど
反射または屈折を生じない。代わりに、導波路区画２２
からの光信号は、液体３４を通過して、導波路区画２４
に入射する。

【０００４】トレンチ３２には、光スイッチ１５の状態
を切換えるために利用可能な、基板上に配置された加熱
素子３５（図２）も含まれている。加熱素子３５には、
加熱素子３５によって発生する熱量を選択的に増／減す
るための制御回路要素が含まれている。光スイッチ１５
の状態を切換えるため、加熱素子３５の温度が液体３４
の沸点を超えるまで、加熱素子３５の温度を上昇させる
ことによって、図３に示すように、液体３４内に気泡４
１が形成させられる。気泡４１は、液体３４及び導波路
区画２２〜２５とは屈折率が大きく異なり、導波路区画
２２から導波路区画２４まで延びている。従って、導波
路区画２２を通過する光信号は、導波路区画２２と気泡
４１の界面において反射される。従って、導波路区画２
２によって伝送される光信号は、導波路区画２２と気泡
４１の界面において反射され、導波路区画２４ではな
く、導波路区画２３に沿って進行する。

【０００５】光スイッチ１５をもとの状態に戻すため、
気泡４１が崩壊するまで、加熱素子３５の温度が低下さ
せられる。換言すれば、加熱素子３５の温度は、液体３
４の沸点またはそれ未満にまで低下させられる。気泡４
１が崩壊すると、導波路区画２２に沿って進行する光信
号は、もはや、導波路区画２２の端部において反射され
ず、光信号は、従って、導波路区画２３ではなく、導波
路区画２４に送り込まれる。

【０００６】しかし、気泡４２（図４）が偶然トレンチ
３２内に形成されると、光スイッチ１５に関する問題が
生じる。こうした条件下では、加熱素子３５が液体３４
の沸点未満であっても、気泡４２が期せずしてトレンチ
３２内に形成されることがある。こうした状態になる
と、導波路区画２２に沿って進行する信号は、加熱素子
３５の温度に関係なく導波路区画２３に向かって反射さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、光スイッチにおける気泡の形成を制御して、不慮の
気泡がトレンチ内に形成されて、光スイッチの働きを妨
げることがないようにする方法と、そのように動作する
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
先行技術に関する不足及び欠点が克服される。一般に、
本発明によれば、光スイッチにおける気泡の偶発的な形
成を防止するための装置及び方法が得られる。

【０００９】本発明には、基板、第１の導波路区画、第
２の導波路区画、加熱素子、液体、及び、圧力制御機構
が含まれている。基板は、第１の導波路区画及び第２の
導波路区画に結合され、第１の導波路区画を第２の導波
路区画から分離する房を含んでいる。液体は、房内に納
められており、加熱素子に反応する。圧力制御機構によ
って、房内の圧力が制御され、第１の導波路区画と第２
の導波路区画間における不測の気泡形成が阻止される。

【００１０】本発明のもう１つの特徴によれば、房は、
第１の隔室（コンパートメント）と第２の隔室から構成
される。２つの隔室は、第１の隔室から第２の隔室に延
びる通路を介して相互接続されている。房内の圧力を制
御するため、圧力制御機構によって、第２の隔室内で液
体の温度が制御される。

【００１１】本発明のもう１つの特徴によれば、圧力制
御機構は、ピストンとアクチュエータから構成される。
アクチュエータは、房内の圧力を高めるため、ピストン
をある方向に移動させ、房内の圧力を低下させるため、
ピストンを逆方向に移動させる。

【００１２】本発明のもう１つの特徴によれば、圧力制
御機構は、基板を房に送り込み、かつ、房から取り除く
か、あるいは、そのいずれかを行うことによって、房内
における圧力を制御する。

【００１３】本発明は、また、光信号を切換えるための
方法を提供するものとみなすことも可能である。この方
法には、第１の導波路、第２の導波路、及び、第３の導
波路を設けるステップと、液体が充填された房を含んで
おり、房によって、第１の導波路区画が第２の導波路区
画から分離されるようになっている、基板を設けるステ
ップと、加熱素子を設けるステップと、第１の導波路区
画を介して光信号を伝送するステップと、第１の温度か
ら第２の温度に加熱素子の温度を上昇させることによっ
て、液体内に気泡を形成するステップと、房内の圧力を
調整し、加熱素子の温度が第１の温度の場合には、第１
の導波路区画を介して伝送される光信号が、房を通っ
て、第２の導波路区画に送り込まれるようにし、加熱素
子の温度が、第２の温度になると、第１の導波路区画を
介して伝送される光信号が、前記気泡の境界において反
射され、第３の導波路区画を介して伝送されるようにす
るステップが含まれている。

【００１４】本発明の他の特徴及び利点については、添
付の図面と関連づけて読み取れば、下記の詳細な説明を
検討することにより、当該技術者には明らかなになるで
あろう。こうした特徴及び利点は、全て、本発明に包含
されるものとする。

【００１５】

【発明の実施の形態】発明者の発見によれば、従来の技
術に関して上記し、図４に示すように、内面反射光スイ
ッチ１５のトレンチ内における偶発的な気泡４２の形成
は、通常、加熱素子３５から基板３８を介して拡散する
熱によって誘発される。これに関して、基板３８の温度
は、加熱素子３５が繰り返し熱を発生すると、次第に上
昇する場合が多い。光スイッチ１５が、同様のスイッチ
・アレイの１つである場合、他の光スイッチに関連した
近くの加熱素子によって発生する熱のために、基板３８
の温度が次第に上昇する可能性がある。

【００１６】結果として、基板３８は、図４に示すよう
に、トレンチ３２内に不測の気泡４２の形成を誘導する
のに十分な高温になる可能性がある。換言すれば、さま
ざまな位置における基板３８の温度が、液体３４の沸点
を超え、そのため、液体３４内における不測の気泡４２
の形成を誘導することになる可能性がある。この気泡４
２によって、光スイッチ１５は、加熱素子３５の状態
（すなわち、温度）に関係なく、反射状態になる。さら
に、基板３８の温度のために、導波路区画２２によって
伝送される光信号を反射するのに十分なサイズの不測の
気泡４２が誘発される限りにおいて、導波路区画２２に
よって伝送される各信号は、導波路区画２３に沿って反
射され、加熱素子３５の温度制御では、光スイッチ１５
の状態を制御するのに効果がない。

【００１７】一般に、本発明によれば、図１〜３に示す
従来の光スイッチ１５と同様の改良された光スイッチ５
０（図５）が得られる。しかし、従来の光スイッチ１５
とは異なり、本発明の光スイッチ５０には、液体３４に
加えられる圧力を制御する圧力制御機構５２（図６）が
含まれている。圧力制御機構５２によって、この圧力は
十分な高さに保たれるので、基板３８からの熱によっ
て、液体内に不測の気泡形成が誘発されることはない。
従って、光スイッチ５０の切換特性は、基板３８の温度
によってあまり影響される異はない。

【００１８】図５及び図６を参照すると、光スイッチ５
０のクラッド材料２７によって、導波路区画２２〜２５
が結合される基板が形成される。クラッド材料２７によ
る基板には、導波路区画２２及び２３を、それぞれ、導
波路区画２４及び２５から分離する房５４が含まれてい
る。房５４は、液体３４が充填されており、房５４には
気密密閉を施し、液体３４には脱ガスを施すのが望まし
いが、脱ガスが施されていない液体３４を利用すること
も可能である。房５４内には、加熱素子３５が結合され
る基板３８が配置されている。

【００１９】光スイッチ５０の第１の状態において、加
熱素子３５の温度は、液体３４の沸点以下の第１の温度
である。従って、導波路区画２２及び２４間における液
体内には、気泡は存在しない。液体３４の屈折率は、光
が液体に入射し、あまり方向を変化させずに、通過する
ように、導波路区画２２〜２５の屈折率に対して十分に
うまく整合することが望ましい。従って、光スイッチ５
０の第１の状態において、導波路区画２２を介して光ス
イッチ５０に入力される光信号は、液体３４を通過し
て、導波路区画２４に入射する。

【００２０】光スイッチ５０の第２の状態において、加
熱素子３５の温度は、液体３４の沸点である第２の温度
まで上昇する。この状態において、加熱素子３５からの
熱によって、図３に示すように、液体３４内に気泡４１
が形成される。気泡４１は、導波路区画２２の端部から
導波路区画２４の端部まで延びるのが望ましい。従っ
て、導波路区画２２を介して光スイッチ５０に入力され
る光信号は、導波路区画２２と気泡４１の界面において
反射され、導波路区画２３を介して光スイッチ５０から
出射する。

【００２１】図６に示すように、光スイッチ５０には、
房５４内の圧力を制御する圧力制御機構が含まれてい
る。圧力制御機構５２によって、房５４内の圧力は、不
測の気泡形成を阻止する範囲内に維持されるが、光スイ
ッチ５０がその第２の状態にある場合、加熱素子３５か
らの熱によって、房５４内に気泡を形成することは可能
である。

【００２２】これに関して、房５４内の圧力が上昇する
につれて、液体３４の沸点が上昇し、房５４内の圧力が
低下するにつれて、液体３４の沸点が低下する。さら
に、基板３８の加熱は、主として、加熱素子３５を第２
の温度まで加熱するか、または、近くの同様の加熱素子
を第２の温度まで加熱することによって生じるので、基
板３８の温度は、一貫して、上述の第２の温度より低い
ことが望ましい。

【００２３】液体３４の沸点は、房５４の圧力とともに
変化し、基板３８の温度は、一貫して第２の温度より低
いことが望ましいので、液体３４の沸点を基板３８の温
度と第２の温度との間の範囲内の温度にする、房５４内
における圧力範囲が存在する。房５４内の圧力がこの圧
力範囲内に維持される限りにおいて、その圧力によっ
て、基板３８からの熱が、液体３４内において偶発的な
気泡４２の形成を誘発するのが阻止され、加熱素子３５
からの熱だけに反応して、液体３４内に気泡４１を形成
することが可能になる。

【００２４】しかし、房５４内の圧力が、この上述の圧
力範囲の最低値未満になると、基板３８からの熱によっ
て、液体３４内に不測の気泡４２が形成される可能性が
ある。この結果、スイッチ５０が図らずも反射状態（す
なわち、第２の状態）になる。房５４内の圧力が、この
上述の圧力範囲より高くなると、加熱素子３５の温度が
第２の温度である場合、加熱素子３５からの熱では、液
体３４内に気泡の形成を誘発するのに不十分である。従
って、光スイッチ５０が、加熱素子３５だけに応答して
機能することを保証するため、圧力制御機構５２によっ
て、房５４内の圧力が上述の圧力範囲内に維持される。

【００２５】さまざまな方法及び装置を用いて、房５４
内の圧力を制御することが可能である。望ましい実施例
の場合、房５４内の圧力は、液体３４の一部の温度を制
御することによって制御される。図５及び図６によって
示されるように、望ましい実施例の房５４は、２つの隔
室５５及び５８と、通路６２から構成される。通路６２
は、隔室５５から隔室５８まで延びており、隔室５５及
び５８のいずれか一方からの液体３４が、通路６２を通
って、隔室５５及び５８のもう一方に流入することが可
能である。

【００２６】図６によって示される構成の場合、圧力制
御機構５２には、熱を発生して、隔室５８内における液
体３４の温度を制御する加熱素子が含まれている。隔室
５８は、一部が液体３４によって、また、一部が、蒸気
によって充填されており、液体３４は蒸気と平衡がとれ
ている。当該技術において既知のように、密閉された房
内における液相／気相の２相系の圧力は、温度に比例し
て変動する。従って、圧力制御機構５２は、隔室５８内
の温度を制御することによって、房５４全体の圧力を制
御する。

【００２７】圧力制御機構５２が、隔室５８内の液体３
４の温度に作用して、房５４内における適正な温度範囲
を維持することができるのが望ましいが、一般には、圧
力制御機構５２によって、隔室５５内における液体３４
の温度がかなりの影響を受けるのは望ましくない。これ
に関して、液体３４の温度を変化させると、液体３４の
屈折率が影響される。導波路区画２２〜２５からの光信
号は、隔室５５内の液体を通過するので、光信号の減衰
を最小限に抑えるには、隔室５５内の液体３４の屈折率
は一定であることが望ましい。従って、隔室５５内にお
ける液体３４の温度は、隔室５５内における液体３４の
屈折率の変動を最小限に抑えるため、一定に保たれるべ
きである。

【００２８】図６に示されるように、液体３４を２つの
隔室５５及び５８内に分離するのは、隔室５５内におけ
る液体３４の温度を一定に保つのに役立つ。これに関し
て、通路６２の比較的小さい断面積によって、２つの隔
室５５及び５８の液体３４間における熱伝達が妨げられ
る。しかし、通路６２によって、隔室５８内の圧力は房
全体に通じている。従って、隔室５８内における液体３
４の温度が変化しても、隔室５５内における液体３４の
温度にはあまり影響がないが、房５４全体の圧力は急速
に変化する。従って、房５４を２つの隔室５５及び５８
に分割することは、圧力制御機構５２の房５４全体の圧
力を決定する能力をあまり損なうことなく、隔室５５内
の液体３４を一定の温度に維持するのに役立つことにな
る。

【００２９】留意すべきは、液体３４の温度が隔室５８
の温度変化によって受ける影響は、通路６２の断面積を
より小さくすると、低下するという点である。従って、
通路６２の断面積は、２つの隔室５５及び５８間におけ
る圧力変化の伝達能力と両立、できるだけ小さいことが
望ましい。

【００３０】図７は、スイッチ５０の動作方法を示すフ
ローチャートである。動作時、図７のブロック６５及び
６７によって示されるように，スイッチ５０をモニタす
ることが可能で、加熱素子３５の温度が、液体３４の沸
点未満が望ましい第１の温度でありえる。これに関し
て、図７のブロック６９及び７１によって示されるよう
に、導波路区画２２を介したスイッチ５０に対する光信
号の入力が、導波路区画２４と導波路区画２３のいずれ
を介して出力されるかの決定がなされる。信号が、導波
路区画２４を介して出力される場合、房５４内の圧力は
十分に高く、隔室５８内における液体３４の温度を上昇
させる必要がない。従って、圧力制御機構５２は、図７
のブロック７３によって示されるように、隔室５８内の
液体３４の温度を維持することによって、房５４内の圧
力を維持する。しかし、光信号が導波路区画２３を介し
て出力される場合、液体３４内に、不測の気泡４２が形
成されていることがある。この場合、図７のブロック７
４によって示されるように、房５４内の圧力を上昇させ
て、不測の気泡４２を崩壊させることが望ましい。

【００３１】ブロック６９、７１、及び、７４を実施す
る場合、導波路区画２２を介して光スイッチ５０に入力
される光信号が、導波路区画２４を介して出力されるま
で、圧力制御機構５２によって発生する熱が上昇させら
れる。圧力制御機構５２からの熱によって、隔室５８内
の液体３４の温度が上昇するにつれて、房５４内の圧力
が高まり、不測の気泡４２のサイズが収縮する。導波路
区画２２を介して入力される光信号が、導波路区画２４
を介して出力されると、基板３８からの熱では、光スイ
ッチ５０の動作にかなりの影響を与えるのは不十分にな
り、さらに、隔室５８の温度を上昇させる必要がなくな
る。従って、図７のブロック７３によって示されるよう
に、圧力制御機構５２は、隔室５５内の圧力を維持する
ため、必要に応じて、隔室５８内の液体３４に対する加
熱を続行する。

【００３２】図７のブロック７７によって示されるよう
に、加熱素子３５の温度が、液体３４の沸点を超えるこ
とが望ましい第２の温度である場合には、光スイッチ５
０のモニタも実施される。加熱素子３５の温度が、第２
の温度である場合、加熱素子３５によって生じる熱のた
めに、房５４内に気泡４１が形成されるはずである。従
って、導波路区画２２を介して入力される光信号は、気
泡４１と導波路区画２２の端部との界面において反射さ
れるはずであり、従って、光信号は、導波路区画２３を
介して出力されるはずである。光信号が、実際に、導波
路区画２３を介して出力される場合、房５４内の圧力
は、加熱素子３５による気泡４１の発生を可能にするの
に十分な程に低い。従って、圧力制御機構５２は、図７
のブロック７３、７８、及び、７９によって示されるよ
うに、隔室５８内の液体３４の温度を維持することによ
って、房５４内の圧力を維持する。しかし、光信号が、
代わりに、導波路区画２４を介して出力される場合、房
５４内の圧力が、高すぎるため、加熱素子３５によって
生じる熱に応答して気泡４１を形成することができな
い。従って、図７のブロック７８、７９、及び、８０に
よって示されるように、光信号が、導波路区画２４を介
してスイッチ５０から出力されるまで、隔室５８の温度
は、圧力制御機構５２によって低下させられる。

【００３３】ブロック７８、７９、及び、８０を実施す
る場合、導波路区画２２を介して光スイッチ５０に入力
される光信号が、導波路区画２４を介してもはや出力さ
れなくまるまで、圧力制御機構５２によって生じる熱が
低下させられる。圧力制御機構５２からの熱の低下によ
って、隔室５８内の液体３４の温度が低下するにつれ
て、房５４内の圧力も低下し、加熱素子３５からの熱に
よって誘発される気泡のサイズが拡張する。ブロック７
９において、導波路区画２２を介して入力される光信号
が、導波路区画２４を介してもはや出力されていないと
いうことになると、房５４内の圧力は、気泡４１の形成
を可能にするのに十分なほど低く、隔室５８内の液体３
４の温度をそれ以上低下させる必要がなくなる。従っ
て、図７のブロック７３によって示されるように、圧力
制御機構５２は、隔室５８内における液体３４の温度を
維持するため、必要に応じて、隔室５８内の液体３４に
対する加熱を続行する。

【００３４】上記モニタ及び制御を実施することによっ
て、房５４内の圧力が適正な圧力範囲内に維持されると
いう保証が得られる。所望に応じて、モニタ及び制御を
繰り返すことによって、スイッチ５０が、加熱素子３５
だけに応答して、動作し続けるという保証を得ることが
可能になる。

【００３５】圧力制御機構５２の動作を制御するため、
圧力制御機構５２には、図８によって示されるように、
コントローラ８５を含むのが望ましい。望ましい実施例
の場合、コントローラ８５は、電気回路要素及び／また
は機械コンポーネントを含むハードウェアによって実施
されるが、所望であれば、ソフトウェアまたはハードウ
ェアとソフトウェアの組み合わせによって実施すること
も可能である。コントローラ８５は、データ・インター
フェイス８６から、導波路区画２２を介して光スイッチ
５０に入力される信号を出力するのが、導波路区画２３
と２４のどちらであるかを指示する通知信号を受信す
る。望ましい実施例の場合、データ・インターフェイス
８６には、通知信号を自動的に発生して、コントローラ
８５に伝送することができるように、光が導波路区画２
３及び２４のいずれを通って進行しているかを検出する
センサが含まれている。

【００３６】コントローラ８５は、図７のブロック７４
及び８０において、上述の通知信号に基づき、圧力制御
機構５２によって発生する熱を上昇させるべきか、ある
いは、低下させるべきかの判定を行い、圧力制御機構５
２によって発生する熱を制御するための制御信号を加熱
素子８７に送る。一例として、加熱素子８７は、抵抗器
とすることが可能である。コントローラ８５は、圧力制
御機構５２によって発生する熱量を増大させるため、加
熱素子８７に印加する電圧を高くし、圧力制御機構５２
によって発生する熱量を減少させるため、加熱素子８７
に印加する電圧を低くする。代わりに、コントローラ８
５は、加熱素子８７に伝送される加熱パルスのデューテ
ィ・サイクルを変更するといった、他の技法によって加
熱素子８７を制御することも可能である。コントローラ
８５は、さらに、図７のブロック７３において、それが
房５４内の圧力を維持するのを助けるため、房５４内に
配置された温度センサ８８及び／または圧力センサ８９
から入力を受信することが可能である。

【００３７】望ましい実施例には、２つの隔室５５及び
５８を備えた房５４が含まれているが、留意すべきは、
任意の数の（１つ以上の）隔室を利用して、本発明を実
施することが可能であるという点である。例えば、圧力
制御機構５２は、所望の場合、隔室５５内の液体３４を
直接加熱することが可能であり、隔室５８及び通路６２
は不要になる。しかし、前述のように、一般には、隔室
５５内の液体３４の温度に対する影響は最小限にするの
が望ましく、従って、望ましい実施例に基づいて隔室５
８内の液体３４を加熱するのが望ましい。

【００３８】さらに、房５４内の液体３４を加熱する以
外の技法を用いて、房５４内の圧力を制御することも可
能である。例えば、図９には、圧力制御機構５２がピス
トン８１とアクチュエータ８４から構成された実施例が
示されている。アクチュエータ８４は、房５４内の圧力
を高めるために、ピストンをｙ方向に移動させ、房５４
内の圧力を下げるため、ピストン８１を逆方向に移動さ
せる。図９によって示された実施例の働きは、房５４内
の圧力が、流体３４の温度を変化させる代わりに、ピス
トン８１を移動させることによって制御されるという点
を除けば、図６によって示された実施例の働きと同じで
ある。

【００３９】図１０によって示されるように、アクチュ
エータ８４は、房５４内の圧力を増／減させるため、い
つ、どの方向にピストン８１を移動させるべきかを判定
する、コントローラ９０に結合されるのが望ましい。コ
ントローラ８５（図８）と同様に、コントローラ９０
も、データ・インターフェイス及び／または圧力センサ
８９から入力を受信して、房５４内の圧力を高める必要
があるか、または、低下させる必要があるかの判定を行
うことが可能である。さらに、コントローラ９０は、電
気回路要素及び／または機械コンポーネントを含むハー
ドウェアによって実施するのが望ましいが、所望であれ
ば、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの
組み合わせによって実施することも可能である。

【００４０】図１１によって示されるもう１つの実施例
の場合、圧力制御機構５２は、液体または蒸気のような
物質を密閉房５４内に注入することによって、房５４内
の圧力を高めるインジェクタ９１から構成することが可
能である。解放弁９４を用いて、房５４内の液体３４ま
たは蒸気の一部が脱出して、リザーバ９７に流入できる
ようにすることによって、房５４内の圧力を低下させる
ことが可能である。図１１によって示される実施例の働
きは、房５４内の圧力が、それぞれ、房５４内にある物
質を注入し、房５４内からその物質を放出することによ
って制御されるという点を除けば、図６によって示され
た実施例の働きと同じである。

【００４１】図１２によって示されるように、上述の実
施例の圧力制御機構５２には、インジェクタ９１の及び
解放弁９４の動作を制御し、インジェクタ９１を介し
て、房５４内にある物質を注入すべき時機、または、解
放弁９４を介して、房５４内からその物質を解放すべき
時機を判定するためのコントローラ９９が含まれている
のが望ましい。コントローラ８５（図８）と同様、コン
トローラ９９は、データ・インターフェイス８６及び／
または圧力センサ８９から入力を受信して、房５４内の
圧力を高める必要があるか、または、低下させる必要が
あるかの判定を行うことが可能である。さらに、コント
ローラ９９は、電気回路要素及び／または機械コンポー
ネントを含むハードウェアによって実施するのが望まし
いが、所望であれば、ソフトウェアまたはハードウェア
とソフトウェアの組み合わせによって実施することも可
能である。

【００４２】留意すべきは、とりわけ、スイッチ５０が
交換網に用いられている場合、同じ房５４及び圧力制御
機構５２を利用する、複数のスイッチ５０を設計するこ
とが可能であるという点である。従って、複数の加熱素
子３５が房５４内に存在する可能性がある。この状況の
場合、他の加熱素子による気泡の形成が、房５４内の圧
力に影響する、従って、スイッチ５０の切換特性に影響
する可能性がある。しかし、上述のように、房５４の圧
力をモニタして、適正な範囲内に維持することによっ
て、圧力制御機構５２は、他の加熱素子及び／または基
板に関連した気泡の形成によって誘発される追加圧力を
補償する。

【００４３】上述の実施例の場合、液体３４内における
気泡４１または４２の存在が、導波路区画２２を介して
入力される光信号が、導波路区画２３と２４のどちらを
介して出力されるかを確かめることによって検出され
る。しかし、他の方法を利用して、気泡４１または４２
の存在を検出することもできるし、液体３４内における
気泡４１または４２の存在を検出するための任意の技法
を用いて、本発明を実施することも可能である。

【００４４】強調しておくべきは、本発明の上述の実施
例、すなわち、どの「望ましい」実施例も、本発明につ
いて可能性のある単なる実施例にすぎない。上述の実施
例に対して、多くの変更及び修正を施すことが可能であ
る。従って、こうした修正及び変更は、全て、本発明の
範囲内に含まれるものとする。以下に本発明の広汎な応
用のための実施態様の数例をかかげる。

【００４５】（実施態様１）光スイッチ（５０）であっ
て、第１の導波路区画（２２）と、第２の導波路区画
（２４）と、房（５４）を形成し、前記第１と第２の導
波路区画（２２、２４）に結合されており、前記房（５
４）によって、前記第１の導波路区画（２２）を前記第
２の導波路区画（２４）から分離するようになってい
る、基板（２７）と、前記房（５４）内において前記導
波路区画（２２、２４）の交差点に配置されている加熱
素子（３５）と、前記房（５４）内に配置されて、前記
加熱素子（３５）に反応する液体（３４）と、前記房
（５４）内の圧力を制御するための手段（５２）が含ま
れている、光スイッチ（５０）。

【００４６】（実施態様２）前記制御手段（５２）に、
ピストン（８１）が含まれていることを特徴とする、実
施態様１に記載の光スイッチ（５０）。（実施態様３）前記制御手段（５２）に、インジェクタ
（９１）が含まれていることを特徴とする、実施態様１
に記載の光スイッチ（５０）。

【００４７】（実施態様４）前記加熱素子（３５）が、
第１の状態において第１の温度を有し、第２の状態にお
いて第２の温度を有することと、前記制御手段（５２）
によって、前記液体（３４）の沸点を前記第１の温度と
前記第２の温度の間の温度に設定する圧力範囲内に前記
圧力が維持されることを特徴とする、実施態様１に記載
の光スイッチ（５０）。

【００４８】（実施態様５）前記制御手段（５２）に加
熱素子（８７）が含まれることを特徴とする、実施態様
１に記載の光スイッチ（５０）。

【００４９】（実施態様６）前記房（５４）に、間に通
路（６２）を備えた第１の隔室（５５）と第２の隔室
（５８）が含まれていることと、前記加熱素子（８７）
によって、前記第２の隔室（５８）内の前記液体（３
４）が加熱されると、前記圧力が上昇することを特徴と
する、実施態様５に記載の光スイッチ（５０）。

【００５０】（実施態様７）光信号を切換えるための方
法であって、第１の導波路区画（２２）、第２の導波路
区画（２４）、及び、第３の導波路区画（２３）を設け
るステップと、液体（３４）が充填された房（５４）を
含んでおり、前記房（５４）によって、前記第１の導波
路区画（２２）が前記第２の導波路区画（２４）から分
離されるようになっている、基板（２７）を設けるステ
ップと、加熱素子（３５）を設けるステップと、前記第
１の導波路区画を介して光信号を伝送するステップと、
前記房（５４）内の圧力を調整し、前記加熱素子（３
５）の温度が第１の温度の場合には、前記第１の導波路
区画（２２）を介して伝送される光信号が、前記房（５
４）を通って、前記第２の導波路区画（２４）に送り込
まれるようにし、前記加熱素子（３５）の前記温度が、
上昇して、第２の温度を超える場合に限って、前記液体
（３４）内に気泡（４１）が形成され、前記第１の導波
路区画（２２）を介して伝送される光信号が反射され
て、前記第３の導波路区画（２３）内に送り込まれるよ
うにするステップが含まれている、切換方法。

【００５１】（実施態様８）前記調整ステップに、基板
を前記房（５４）内に送り込むステップが含まれること
を特徴とする、実施態様７に記載の方法。

【００５２】（実施態様９）さらに、ピストン（８１）
を設けるステップが含まれることと、前記調整ステップ
に、前記ピストン（８１）を移動させるステップが含ま
れることを特徴とする、実施態様７に記載の方法。

【００５３】（実施態様１０）前記調整ステップに、前
記液体（３４）を加熱するステップが含まれることを特
徴とする、実施態様７に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光スイッチの平面図である。

【図２】図１によって示されたスイッチの断面図であ
る。

【図３】少なくとも２つの導波路区画を分離する液体内
に、気泡が適正に形成された場合の、図２のスイッチを
表した断面図である。

【図４】少なくとも２つの導波路区画を分離する液体内
に、気泡が偶発的に形成された場合の、図２のスイッチ
を表した断面図である。

【図５】本発明の光スイッチの平面図である。

【図６】図５によって示されたスイッチの断面図であ
る。

【図７】図６の圧力制御機構の構成及び機能性を表した
フローチャートである。

【図８】図６の圧力制御機構を例示したブロック図であ
る。

【図９】圧力制御機構がアクチュエータとピストンから
構成される場合の、図６のスイッチを表した断面図であ
る。

【図１０】図９の圧力制御機構を例示したブロック図で
ある。

【図１１】圧力制御機構にインジェクタが含まれる場合
の、図６の房及び圧力制御機構を表した側面図である。

【図１２】図１１の圧力制御機構を例示したブロック図
である。

【符号の説明】

２２第１の導波路区画２３第３の導波路区画２４第２の導波路区画２７基板３４液体３５加熱素子４１気泡５０光スイッチ５２圧力制御手段５４房５５第１の隔室５８第２の隔室６２通路８１ピストン８７加熱素子９１インジェクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 ＰａｇｅＭｉｌｌＲｏａｄＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＵ．Ｓ．Ａ. (72)発明者マーク・トロールアメリカ合衆国カリフォルニア州パロアルトマグノリアドライブ3881 (72)発明者デール・ダブリュ・スクローダーアメリカ合衆国カリフォルニア州スコッツヴァレイタッカーロード1555

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光スイッチであって、第１の導波路区画と、第２の導波路区画と、房を形成し、前記第１と第２の導波路区画に結合されて
おり、前記房によって、前記第１の導波路区画を前記第
２の導波路区画から分離するようになっている、基板
と、前記房内において前記導波路区画の交差点に配置されて
いる加熱素子と、前記房内に配置されて、前記加熱素子に反応する液体
と、前記房内の圧力を制御するための手段が含まれている、光スイッチ。
【請求項２】光信号を切換えるための方法であって、第１の導波路区画、第２の導波路区画、及び、第３の導
波路区画を設けるステップと、液体が充填された房を含んでおり、前記房によって、前
記第１の導波路区画が前記第２の導波路区画から分離さ
れるようになっている、基板を設けるステップと、加熱素子を設けるステップと、前記第１の導波路区画を介して光信号を伝送するステッ
プと、前記房内の圧力を調整し、前記加熱素子の温度が第１の
温度の場合には、前記第１の導波路区画を介して伝送さ
れる光信号が、前記房を通って、前記第２の導波路区画
に送り込まれるようにし、前記加熱素子の前記温度が、
上昇して、第２の温度を超える場合に限って、前記液体
内に気泡が形成され、前記第１の導波路区画を介して伝
送される光信号が反射されて、前記第３の導波路区画内
に送り込まれるようにするステップが含まれている、切換方法。