JP2005099154A - Optical switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical switch in which paths of a plurality of incident light beams are arbitrarily switched in a three-dimensional space. <P>SOLUTION: The optical switch is provided with: a first optical member 1a which has a plurality of bank-shaped projected parts 12a extended in parallel on the main face of a flat substrate 11a; and a second optical member 1b which has a plurality of bank-shaped projected parts 12b extended in parallel on the main face of a flat substrate 11b in the direction which is different from the direction in which the projected part 12a of the first optical member 1a is extended, and the other main face is pasted to the other main face of the first optical member 1a. An material for adjusting refractive index enters and leaves a groove part formed between adjacent projected parts 12a and 12b of the first optical member 1a and the second optical member 1b. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ファイバやビームなどで導光された複数の入射光線の出射方向を任意に切り替える光スイッチに関する。   The present invention relates to an optical switch that arbitrarily switches the emission direction of a plurality of incident light beams guided by a fiber or a beam.

光通信の普及に従って、複数のファイバ等で導入された複数本の光回線を別の複数本の光回線に自由に切り替えることが必要となり、この切り替え手段として、光スイッチと呼ばれる装置が用いられている。光スイッチは、基本的には、導光路の途中に設けられた反射機構によって、光の進行方向を曲げることを目的とする。   With the spread of optical communication, it is necessary to freely switch a plurality of optical lines introduced by a plurality of fibers to another plurality of optical lines, and a device called an optical switch is used as the switching means. Yes. The optical switch is basically intended to bend the traveling direction of light by a reflection mechanism provided in the middle of the light guide.

光スイッチの従来例を図16及び図17に示す。図16及び図17は、微小な2軸ジンバル100に載った微小鏡101を、MEMS(Micro Electro Mechanicsl Systems)技術によりウェハ上に多数造り込み、入射光と出射光の組み合わせを変える光スイッチを表している。この光スイッチは、微小鏡101の特性のばらつきを補正するために、繁多な個々のキャリブレーションを必要とする。又、入射用と出射用のファイバ或いは光素子の位置と姿勢を空間的に厳密に決めなければならないため、センサや制御装置を造りこむ必要があり、メカトロ的に複雑なものとなっている。   A conventional example of an optical switch is shown in FIGS. 16 and 17 show an optical switch in which a large number of micromirrors 101 mounted on a micro biaxial gimbal 100 are formed on a wafer by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology and the combination of incident light and outgoing light is changed. ing. This optical switch requires frequent individual calibrations in order to correct variations in the characteristics of the micromirror 101. In addition, since the positions and orientations of the incident and outgoing fibers or optical elements must be strictly determined spatially, it is necessary to build sensors and control devices, which are complicated mechatronically.

又、その他の光スイッチの従来例として、平面上に交差するマトリックス状の導光路を設け、その導光路の交点に屈折率調整液を封入した光路切替用溝を有するものが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この光スイッチは、光路切替用溝に屈折率調整液を入出させることにより、導光路を進む光を直進させるか直交させるか選択することができる。
特開2001−142010号公報(段落番号「0020」、図1)
As another conventional example of an optical switch, an optical path switching groove in which a matrix-shaped light guide path intersecting on a plane is provided and a refractive index adjusting liquid is sealed at the intersection of the light guide paths is disclosed ( For example, see Patent Document 1.) This optical switch can select whether the light traveling in the light guide path is made to go straight or orthogonal by allowing the refractive index adjusting liquid to enter and exit the optical path switching groove.
JP 2001-142010 (paragraph number “0020”, FIG. 1)

しかしながら、上記の従来の光スイッチは、光の切り替え方向を平面上に限定しているため、三次元空間に光の進路を切り替えることは困難であった。図6及び図7に示す光スイッチは、空間的に配置することが可能であるが、微小2軸ジンバル100のダイナミックレンジはそれほど大きくはないため、切替可能領域は限定されたものとなり、やはり三次元空間への光の進路の切替は困難であった。   However, since the conventional optical switch described above limits the light switching direction to a plane, it is difficult to switch the light path in the three-dimensional space. The optical switches shown in FIGS. 6 and 7 can be spatially arranged. However, the dynamic range of the micro biaxial gimbal 100 is not so large, so that the switchable region is limited. It was difficult to switch the light path to the original space.

上記の問題に鑑み、本発明は、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる光スイッチを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical switch that can arbitrarily switch the paths of a plurality of incident light beams in a three-dimensional space.

上記目的を達成するため、本発明の第1の特徴は、(イ)一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第1の光学部材と、(ロ)一方の主面が、第1の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、第1の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第2の光学部材と、(ハ)第1の光学部材及び第2の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段とを備える光スイッチであることを要旨とする。ここで、「屈折率を調整するための素材」とは、一定の屈折率を有する液体、気体、あるいは固体を指す。   In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is as follows: (a) a first optical member having a plurality of projecting protrusions on one main surface, and (b) one main surface is a first main surface. A second optical member that is bonded to the other main surface of the first optical member and has a plurality of convex portions extending in a direction different from a direction in which the convex portions of the first optical member extend on the other main surface; (C) It is an optical switch provided with means for allowing a material for adjusting the refractive index to enter and exit from a groove formed between adjacent convex portions of the first optical member and the second optical member. And Here, the “material for adjusting the refractive index” refers to a liquid, gas, or solid having a certain refractive index.

第1の特徴に係る光スイッチによると、異なる位相の2枚の光学部材を立体的に重ねることにより、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる。   According to the optical switch according to the first feature, the paths of a plurality of incident light beams can be arbitrarily switched in a three-dimensional space by three-dimensionally overlapping two optical members having different phases.

又、第1の特徴に係る光スイッチの第1の光学部材と第2の光学部材は、それぞれの伸延する凸部が直交する方向で貼り合わされていても良い。又、第1の特徴に係る光スイッチの凸部の断面は、平面基板を底面とすると、頂角が直角である二等辺三角形であっても良い。この光スイッチによると、入射する光の全反射が可能となる。   In addition, the first optical member and the second optical member of the optical switch according to the first feature may be bonded in a direction in which the extending convex portions are orthogonal to each other. Further, the cross section of the convex portion of the optical switch according to the first feature may be an isosceles triangle whose apex angle is a right angle when the flat substrate is the bottom surface. This optical switch enables total reflection of incident light.

又、第1の特徴に係る光スイッチにおいて、屈折率を調整するための素材は、第1の光学部材及び第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材であり、素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、同じ屈折率を有する素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第1の光学部材及び第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、光を全反射させる溝部に、第1の光学部材及び第2の光学部材より屈折率が小さい素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第1の光学部材及び第2の光学部材より小さい屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、第1の光学部材及び第2の光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第1の光学部材及び第2の光学部材より小さい屈折率を有する素材と、第1の光学部材及び第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、これらの素材を移動させることにより、光の直進と全反射を切り替えても良い。   Further, in the optical switch according to the first feature, the material for adjusting the refractive index is a material having the same refractive index as that of the first optical member and the second optical member, and means for entering and exiting the material includes: You may send the raw material which has the same refractive index into the groove part which advances light straight. The groove portion is previously filled with a material having the same refractive index as that of the first optical member and the second optical member, and the means for entering and exiting the material is provided in the groove portion that totally reflects light in the first optical member. A material having a refractive index smaller than that of the member and the second optical member may be fed. The groove portion is previously filled with a material having a refractive index smaller than that of the first optical member and the second optical member, and the means for entering and exiting the material includes the first optical member in the groove portion for allowing light to travel straight. A material having a refractive index larger than that of the second optical member may be fed. In addition, the groove portion is previously filled with a material having a smaller refractive index than the first optical member and the second optical member, and a material having the same refractive index as the first optical member and the second optical member. The means for entering and exiting the material may switch between straight light reflection and total reflection by moving these materials.

又、第1の特徴に係る光スイッチの凸部表面の少なくとも一部の領域には、屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施され、疎水性となる成膜処理が施された凸部に対応する溝部には屈折率を調整するための素材が流入しないこととしても良い。更に、凸部表面の他の領域には、屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、親水性となる成膜処理が施された凸部に対応する溝部には屈折率を調整するための素材が存在することとしても良い。   In addition, at least a partial region of the surface of the convex portion of the optical switch according to the first feature is subjected to a film forming process that becomes hydrophobic with respect to the material for adjusting the refractive index, thereby forming the hydrophobic structure. It is good also as the raw material for adjusting a refractive index not flowing into the groove part corresponding to the convex part in which the film process was performed. Furthermore, the other surface of the convex surface is subjected to a film forming process that becomes hydrophilic with respect to the material for adjusting the refractive index, and corresponds to the convex part subjected to the film forming process that becomes hydrophilic. A material for adjusting the refractive index may be present in the groove.

又、第1の特徴に係る光スイッチの溝部に仕切り板を更に備え、素材を入出させる手段は、仕切り板で挟まれた領域毎に屈折率を調整するための素材を送り込んでも良い。   Further, the optical switch according to the first feature may further include a partition plate in the groove portion, and the means for entering and exiting the material may feed the material for adjusting the refractive index for each region sandwiched between the partition plates.

本発明の第2の特徴は、(イ)一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第1の光学部材と、(ロ)一方の主面が、第1の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、第1の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第2の光学部材と、(ハ)第1の光学部材及び第2の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に押し当てられる、第1の部材及び第2の部材と同じ屈折率を有する可動部材とを備える光スイッチであることを要旨とする。   The second feature of the present invention is that (a) a first optical member having a plurality of extending protrusions on one main surface, and (b) one main surface is the other of the first optical member. A second optical member that is bonded to the main surface and has a plurality of convex portions extending in a direction different from the direction in which the convex portions of the first optical member extend on the other main surface; An optical switch comprising a movable member having the same refractive index as that of the first member and the second member pressed against a groove formed between adjacent convex portions of the member and the second optical member. The gist.

第2の特徴に係る光スイッチによると、可動部材が存在する溝部では、光が直進し、可動部材が存在しない溝部では、反射して光の進路が曲がることにより、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる。   According to the optical switch according to the second feature, the light travels straight in the groove portion where the movable member exists, and the light path reflects and bends in the groove portion where the movable member does not exist. It can be switched arbitrarily in a three-dimensional space.

又、第2の特徴に係る光スイッチの可動部材は溝部と合致する形状であっても良い。   The movable member of the optical switch according to the second feature may have a shape that matches the groove.

又、第2の特徴に係る光スイッチは、第1の光学部材及び第2の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段を更に備え、可動部材の表面には、屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、可動部材が押し当てられる溝部に対応する凸部表面には、屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施されても良い。   The optical switch according to the second feature includes means for allowing a material for adjusting the refractive index to enter and exit from a groove formed between adjacent convex portions of the first optical member and the second optical member. Furthermore, the surface of the movable member is subjected to a film forming process that becomes hydrophilic to the material for adjusting the refractive index, and the convex surface corresponding to the groove portion to which the movable member is pressed has a refractive index. The material for adjusting the thickness may be subjected to a film forming process that becomes hydrophobic.

本発明によると、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替える光スイッチを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical switch that arbitrarily switches the paths of a plurality of incident light beams in a three-dimensional space.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る光スイッチは、図1に示すように、平面基板11aの一方の主面に、伸延する堤防形状の凸部12aを平行に複数有する第1の光学部材1aと、平面基板11bの一方の主面に、第1の光学部材1aの凸部12aが伸延する方向と異なる方向で伸延する堤防形状の凸部12bを平行に複数有し、他方の主面が、第1の光学部材1aの他方の主面に貼り合わされた第2の光学部材1bとを備える。第1の光学部材1a及び第2の光学部材1bの隣接する凸部12a、12b間に形成された溝部には、屈折率を調整するための素材が入出する。屈折率を調整するための素材の代表例は、市販されている屈折率調整液である。第1の光学部材1a及び第2の光学部材1bは、この屈折率調整液を流す微細流路を複数本平行して構築している。又、図1では、第1の光学部材1aと第2の光学部材1bは、それぞれの凸部が直交する方向で貼り合わされている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the optical switch according to the first embodiment includes a first optical member 1a having a plurality of extending bank-shaped convex portions 12a in parallel on one main surface of a planar substrate 11a, One main surface of the planar substrate 11b has a plurality of ridge-shaped convex portions 12b extending in a direction different from the direction in which the convex portions 12a of the first optical member 1a extend, and the other main surface is the first main surface. And a second optical member 1b bonded to the other main surface of the first optical member 1a. A material for adjusting the refractive index enters and leaves the groove formed between the adjacent convex portions 12a and 12b of the first optical member 1a and the second optical member 1b. A typical example of a material for adjusting the refractive index is a commercially available refractive index adjusting liquid. The first optical member 1a and the second optical member 1b are constructed in parallel with a plurality of fine channels through which the refractive index adjusting liquid flows. Moreover, in FIG. 1, the 1st optical member 1a and the 2nd optical member 1b are bonded together in the direction where each convex part orthogonally crosses.

光学部材1a、1bの材質は、石英等のガラス材料やポリジメチルシロキサン(PDMS)等のシリコンゴムあるいはポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂などである。更に、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン(PP)やポリテトラフロロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂でも構わない。又、光学部材1a、1bは光を通過させるため、透明であることが望ましい。   The optical members 1a and 1b are made of a glass material such as quartz, silicon rubber such as polydimethylsiloxane (PDMS), or acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA). Further, glass epoxy resin, fluorine resin such as polypropylene (PP) and polytetrafluoroethylene (PTFE) may be used. The optical members 1a and 1b are preferably transparent in order to transmit light.

凸部12の断面は、図2に示すように、基板11を底辺とする二等辺三角形を為しており、頂角は90度に形成されている。凸部12がこのような構成を為すことにより、光の全反射が可能となる。又、凸部12間の溝幅は、数μm〜数mmであり、この溝部を微細流路とし、屈折率調整液2を満たすことができる。屈折率調整液2は、光学部材1と同じ屈折率を有するので、図2において矢印で示すように、基板11に平行に入射した光線は、屈折率調整液2が存在する溝部では直進する。一方、屈折率調整液2が存在しない溝部では、全反射して基板11に対して直交方向(図2においては下方向)に進路が曲げられる。   As shown in FIG. 2, the cross section of the convex portion 12 is an isosceles triangle having the substrate 11 as a base, and the apex angle is 90 degrees. When the convex portion 12 has such a configuration, total reflection of light becomes possible. Further, the groove width between the convex portions 12 is several μm to several mm, and this groove portion can be used as a fine flow path to fill the refractive index adjusting liquid 2. Since the refractive index adjusting liquid 2 has the same refractive index as that of the optical member 1, as indicated by an arrow in FIG. 2, the light incident in parallel to the substrate 11 travels straight in the groove where the refractive index adjusting liquid 2 exists. On the other hand, in the groove portion where the refractive index adjusting liquid 2 does not exist, the path is bent in a direction orthogonal to the substrate 11 (downward in FIG. 2) due to total reflection.

このような光の進路の変更は、第1の光学部材1a、第2の光学部材1bそれぞれにおいて行われる。図3は、第1の光学部材1aと第2の光学部材1bの位相を変えて貼り合わせた例を示す。尚、平面図として説明するため、図3では、第2の光学部材1bを90度回転させ、両光学部材を同一平面内に描いている。図3(a)、(b)は、第1の光学部材1aの凸部と第2の光学部材1bの凸部が直交する方向で張り合わされている。図3(c)は、第1の光学部材1aの凸部と第2の光学部材1bの凸部が45度の角度をなす方向で張り合わされている。このように、第1の光学部材1aの凸部と第2の光学部材1bの凸部は、異なる方向で形成されることにより、ある方向から入射した光の進路を平面上だけでなく、上下方向を含めた三次元空間に曲げることができる。   Such a change of the light path is performed in each of the first optical member 1a and the second optical member 1b. FIG. 3 shows an example in which the phases of the first optical member 1a and the second optical member 1b are changed and bonded together. In order to explain as a plan view, in FIG. 3, the second optical member 1b is rotated 90 degrees, and both optical members are drawn in the same plane. 3A and 3B, the convex portions of the first optical member 1a and the convex portions of the second optical member 1b are bonded together in a direction orthogonal to each other. In FIG. 3C, the convex portion of the first optical member 1a and the convex portion of the second optical member 1b are bonded together in a direction that forms an angle of 45 degrees. As described above, the convex portions of the first optical member 1a and the convex portions of the second optical member 1b are formed in different directions, so that the path of light incident from a certain direction is not only on a plane but also vertically It can be bent into a three-dimensional space including the direction.

又、凸部の頂角部の角度や、第1の光学部材1aの凸部と第2の光学部材1bの凸部の位相関係、凸部間のピッチ、凸部の形状を変化させることにより、反射形態を自由に選定できる。第1の光学部材1a、第2の光学部材1b間における反射回数は任意に設定できるので、両光学部材間への光線を複数回往復させることや、同一経路や無限経路の設定も可能である。これらの切り替えや中断は、溝部における屈折率調整液の有無を制御すれば良い。屈折率調整液は、時間によって、その存在の有無を設定することも可能である。   Also, by changing the angle of the apex of the convex part, the phase relationship between the convex part of the first optical member 1a and the convex part of the second optical member 1b, the pitch between the convex parts, and the shape of the convex part The reflection form can be freely selected. Since the number of reflections between the first optical member 1a and the second optical member 1b can be set arbitrarily, it is possible to reciprocate the light beam between both optical members a plurality of times, or to set the same path or infinite path. . These switching and interruption may be performed by controlling the presence or absence of the refractive index adjusting liquid in the groove. The presence or absence of the refractive index adjusting liquid can be set depending on time.

図4に、光線が入射する入出力ポート3a、…、3dに接続された光スイッチを示す。図4は、入出力ポート3a、…、3dとして光ファイバを想定したものであるが、これに限らずビーム等により光を入射しても構わない。説明の便宜のため、入出力ポート3aを前側と仮定すると、第1の光学部材1aの前側及び後側に入出力ポート3a、3cが接続され、第2の光学部材1bの右側及び左側に入出力ポート3b、3dが接続されている。入出力ポート3a、…、3dより入射した光は、第1の光学部材1aの凸部、第2の光学部材1bの凸部、第1の光学部材1aの屈折率調整液が存在する溝部、第2の光学部材1bの屈折率調整液が存在する溝部を直進し、屈折率調整液が存在しない溝部では、凸部の表面上で全反射し、進路が曲げられる。屈折率調整液は、溝部の一部の領域にのみ挿入することが可能であり、図4及び図5では、溝部の中で、実線或いは点線で囲んである領域に屈折率調整液が存在することを示す。例えば、図5において、第2の光学部材1bの最も右側の溝部には、屈折率調整液2aが存在する領域及び屈折率調整液2bが存在する領域がある。屈折率調整液2a及び屈折率調整液2bの間には屈折率調整液が存在しない。又、図4及び図5において、太点線は光の進路を示す。   FIG. 4 shows an optical switch connected to the input / output ports 3a,. 4 assumes an optical fiber as the input / output ports 3a,..., 3d, but is not limited thereto, and light may be incident by a beam or the like. For convenience of explanation, assuming that the input / output port 3a is the front side, the input / output ports 3a and 3c are connected to the front side and the rear side of the first optical member 1a, and are input to the right side and the left side of the second optical member 1b. Output ports 3b and 3d are connected. The light incident from the input / output ports 3a,..., 3d is a convex portion of the first optical member 1a, a convex portion of the second optical member 1b, a groove portion where the refractive index adjusting liquid of the first optical member 1a is present, The groove portion of the second optical member 1b where the refractive index adjusting liquid is present goes straight, and the groove portion where the refractive index adjusting liquid does not exist is totally reflected on the surface of the convex portion and the course is bent. The refractive index adjusting liquid can be inserted only in a partial region of the groove, and in FIGS. 4 and 5, the refractive index adjusting liquid exists in a region surrounded by a solid line or a dotted line in the groove. It shows that. For example, in FIG. 5, the rightmost groove of the second optical member 1b includes a region where the refractive index adjusting liquid 2a exists and a region where the refractive index adjusting liquid 2b exists. There is no refractive index adjusting liquid between the refractive index adjusting liquid 2a and the refractive index adjusting liquid 2b. 4 and 5, the thick dotted line indicates the path of light.

又、図4及び図5に示す入出力ポート3a、…、3dは、例えば、第1の光学部材1aに接続された入出力ポート3a、3cを出力専用ポートとし、第2の光学部材1bに接続された入出力ポート3b、3dを入力専用ポートとしても良い。   In addition, the input / output ports 3a,..., 3d shown in FIGS. 4 and 5 have, for example, input / output ports 3a and 3c connected to the first optical member 1a as output-only ports, and are connected to the second optical member 1b. The connected input / output ports 3b and 3d may be input-only ports.

次に、入射した光の進路の詳細について、図5を用いて説明する。図5では、入出力ポート3eから入射した光は、第2の光学部材1bを直進し、凸部に到達する。この凸部に隣接する溝部には、屈折率調整液が存在しないので、上方向に光が曲げられる。そして、光は第1の光学部材1aの凸部に到達し、屈折率調整液が存在する溝部を前側方向に進み、入出力ポート3jへ到達する。同様に、入出力ポート3fから入射した光は、第2の光学部材1bを直進し、屈折率調整液が存在しない溝部で上方向に曲げられ、第1の光学部材1aを後側方向に直進し、入出力ポート3hへ到達する。又、入出力ポート3iから入射した光は、第2の光学部材1bを直進し、屈折率調整液が存在しない溝部で上方向に曲げられ、第1の光学部材1aを後側方向に直進し、入出力ポート3gへ到達する。   Next, the details of the path of the incident light will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the light incident from the input / output port 3e goes straight through the second optical member 1b and reaches the convex portion. Since the refractive index adjusting liquid does not exist in the groove adjacent to the convex portion, the light is bent upward. Then, the light reaches the convex portion of the first optical member 1a, travels forward in the groove portion where the refractive index adjusting liquid exists, and reaches the input / output port 3j. Similarly, the light incident from the input / output port 3f goes straight through the second optical member 1b, is bent upward in the groove where no refractive index adjusting liquid is present, and goes straight through the first optical member 1a in the rearward direction. To the input / output port 3h. The light incident from the input / output port 3i travels straight through the second optical member 1b, is bent upward in the groove where no refractive index adjusting liquid is present, and travels straight through the first optical member 1a in the rear direction. The input / output port 3g is reached.

図4及び図5で説明した入出力ポートの配設ピッチは、任意に決定することが可能であり、本発明の実施形態に係る光スイッチにおいては、入出力ポート3a、…、3dの配設密度に制限はない。即ち、入出力ポート3a、…、3dの仕様に応じて、際限なく密度を上げることができる。入出力ポートが高密度になった場合、隣接ポートの光学的な影響を低減するべく、溝部を分断しても良い。   The arrangement pitch of the input / output ports described with reference to FIGS. 4 and 5 can be arbitrarily determined. In the optical switch according to the embodiment of the present invention, the arrangement of the input / output ports 3a,. There is no limit to the density. That is, the density can be increased without limit according to the specifications of the input / output ports 3a,. When the input / output ports have a high density, the groove portion may be divided to reduce the optical influence of the adjacent ports.

又、上記の説明では、光を直進させる溝部に、光学部材と同じ屈折率を有する屈折率調整液を満たすか否かにより光の進路を制御したが、この変形例として、予め溝部を光学部材と同じ屈折率を有する屈折率調整液で満たしておき、全反射が必要な部位にのみ外部機構から、光学部材より小さい屈折率を有する素材(液体、気体あるいは固体)を送り込む構成にしても良い。或いは、逆に、予め溝部を光学部材より小さい屈折率を有する素材で満たしておき、直進させたい溝部にのみ光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込む構成にしても良い。この構成によると、光を直進させたい溝部では、小さい屈折率を有する素材と大きい屈折率を有する素材が混合され、光学部材と同じ屈折率を有することとなる。又、予め溝部に、光学部材より小さい屈折率を有する素材と光学部材と同じ屈折率を有する素材を用意しておき、これらをスライド的に移動させることにより、光の直進と全反射を切り替える構成にしても良い。   In the above description, the path of the light is controlled by whether or not the groove for linearly propagating the light is filled with the refractive index adjusting liquid having the same refractive index as that of the optical member. The material may be filled with a refractive index adjusting liquid having the same refractive index as in the above, and a material (liquid, gas, or solid) having a refractive index smaller than that of the optical member may be sent from an external mechanism only to a portion requiring total reflection. . Or conversely, the groove portion may be filled with a material having a refractive index smaller than that of the optical member in advance, and a material having a refractive index larger than that of the optical member may be fed only into the groove portion to be moved straight. According to this configuration, a material having a small refractive index and a material having a large refractive index are mixed in the groove where light is desired to travel straight, and have the same refractive index as that of the optical member. In addition, a material having a refractive index smaller than that of the optical member and a material having the same refractive index as the optical member are prepared in the groove portion in advance, and the linear movement and total reflection of light are switched by sliding them. Anyway.

第1の実施の形態に係る光スイッチによると、光の直進方向を平面的に、反射方向を三次元空間的に設定することができる。又、光学部材が2枚配設されているので、反射光が採り得る経路の自由度を増やすことができる。即ち、従来品と同じ入出力ポートのピッチであれば、入出力ポート数を倍化できる。又、入出力ポートの仕様に応じて、際限なく密度を上げることができ、光の入射方向と出射方向の組み合わせ数にも限界がない。   According to the optical switch according to the first embodiment, it is possible to set the straight traveling direction of light in a plane and the reflection direction in a three-dimensional space. Further, since two optical members are provided, the degree of freedom of the path through which reflected light can be taken can be increased. That is, if the input / output port pitch is the same as that of the conventional product, the number of input / output ports can be doubled. Further, the density can be increased without limit according to the specifications of the input / output ports, and there is no limit to the number of combinations of the light incident direction and the light emitting direction.

又、一方の光学部材に入力用ポートを接続し、もう一方の光学部材に出力用ポートを接続する構成にすると、入力用ポートと出力用ポートが同一平面上にないので、互いの影響を受けることがなくなる。このため、自由に配設ピッチを上げられ、従来にない高密度化を達成することができる。   In addition, when the input port is connected to one optical member and the output port is connected to the other optical member, the input port and the output port are not on the same plane, and thus are affected by each other. Nothing will happen. For this reason, the arrangement pitch can be freely increased, and an unprecedented high density can be achieved.

又、第1の実施の形態に係る光スイッチは、基板に微細流路を造り込む技術により、小型化も可能である。又、図6及び図7に示す従来の光スイッチは、その構造上、振動の影響も大きかったが、第1の実施の形態に係る光スイッチは、そのような問題もない。   In addition, the optical switch according to the first embodiment can be miniaturized by a technique of building a fine flow path in the substrate. The conventional optical switch shown in FIG. 6 and FIG. 7 is also greatly affected by vibration due to its structure, but the optical switch according to the first embodiment does not have such a problem.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態では、第1の実施形態において説明した、第1の光学部材1a及び第2の光学部材1bの凸部12a、12bを有する側面を覆う封止部材5a、5bを有する光スイッチについて説明する。又、第2の実施の形態に係る光スイッチは、凸部12a、12b表面には、屈折率調整液に対して疎水性あるいは親水性となる成膜処理を施し、屈折率調整液の充填領域を調節する。更に、屈折率調整液の流出入手段を封止部材15内部あるいは外部に備える。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the sealing members 5a and 5b covering the side surfaces having the convex portions 12a and 12b of the first optical member 1a and the second optical member 1b described in the first embodiment. An optical switch having the following will be described. In addition, in the optical switch according to the second embodiment, the surface of the convex portions 12a and 12b is subjected to a film forming process that becomes hydrophobic or hydrophilic with respect to the refractive index adjusting liquid, and is filled with the refractive index adjusting liquid. Adjust. Furthermore, a means for flowing in and out the refractive index adjusting liquid is provided inside or outside the sealing member 15.

第2の実施の形態に係る光スイッチは、図6に示すように、平面基板11aの一方の主面に、伸延する堤防形状の凸部12aを平行に複数有する第1の光学部材1aと、平面基板11bの一方の主面に、第1の光学部材1aの凸部12aが伸延する方向と異なる方向で伸延する堤防形状の凸部12bを平行に複数有し、他方の主面が、第1の光学部材1aの他方の主面に貼り合わされた第2の光学部材1bと、凸部12a、12bを有する主面を覆う封止部材5a、5bを備える。第1の光学部材1a及び第2の光学部材1bの隣接する凸部12a、12b間に形成された溝部13a、13bには、屈折率を調整するための素材が入出する。屈折率を調整するための素材や、第1の光学部材1aと第2の光学部材1bの張り合わされる向き、第1の光学部材1aと第2の光学部材1bの材質などは、第1の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。   As shown in FIG. 6, the optical switch according to the second embodiment includes a first optical member 1a having a plurality of extending bank-shaped convex portions 12a in parallel on one main surface of the flat substrate 11a, One main surface of the flat substrate 11b has a plurality of bank-shaped convex portions 12b extending in a direction different from the direction in which the convex portions 12a of the first optical member 1a extend, and the other main surface is the first main surface. 2nd optical member 1b bonded together by the other main surface of 1 optical member 1a, and sealing member 5a, 5b which covers the main surface which has convex part 12a, 12b is provided. A material for adjusting the refractive index enters and exits the grooves 13a and 13b formed between the adjacent convex portions 12a and 12b of the first optical member 1a and the second optical member 1b. The material for adjusting the refractive index, the direction in which the first optical member 1a and the second optical member 1b are bonded, the material of the first optical member 1a and the second optical member 1b, etc. Since it is the same as that of embodiment, description is abbreviate | omitted here.

次に、図7及び図8を用いて、凸部12表面に屈折率調整液2に対して疎水性となる成膜処理を施し、溝部13の屈折率を調整する方法について説明する。   Next, a method for adjusting the refractive index of the groove portion 13 by performing a film forming process that becomes hydrophobic with respect to the refractive index adjusting liquid 2 on the surface of the convex portion 12 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

図7は、第2の実施の形態に係る光スイッチにおける屈折率調整液2の流出入手段及び撥液処理を施した溝部13の例を示す図である。溝部13の上方には、屈折率調整液2を吐出するためのノズル群(図示せず)が適当な間隔をおいて並設されており、光の導通を図りたい領域の上方に設けられたノズルから屈折率調整液2が吐出される。ノズルは封止部材5中に設けられてもよく、封止部材5の外部に設けられても良い。ノズルが封止部材5の外部に設けられた場合は、封止部材5中に貫通孔を設け、この貫通孔を通して溝部13に屈折率調整液を導入する。又、光の導通を遮断したい場合には、溝部13に貯留されたこの屈折率調整液2をノズルを介して吸引すれば良い。又、一般に、微小流体を扱う流路では、毛管現象の作用により意図しない領域への流体流入が顕著である。第2の実施形態では、これを防止するために、溝部13の光スイッチに寄与しない部分、特に隣接領域との間には屈折率調整液2に対して疎液性となるような成膜処理が施される。例えば、図7に示すように、撥液膜を生成する。これにより、屈折率調整液は隣接する領域に侵入せず、互いに独立した状態で存在することが可能となる。疎液処理は、撥液膜を成膜的に生成しても良く、ノズルなどで撥液を塗布しても良い。   FIG. 7 is a view showing an example of the refractive index adjusting liquid 2 inflow / outflow means and the groove 13 subjected to the liquid repellent treatment in the optical switch according to the second embodiment. Above the groove 13, nozzle groups (not shown) for discharging the refractive index adjusting liquid 2 are arranged in parallel at an appropriate interval, and are provided above the region where light conduction is desired. The refractive index adjusting liquid 2 is discharged from the nozzle. The nozzle may be provided in the sealing member 5 or may be provided outside the sealing member 5. When the nozzle is provided outside the sealing member 5, a through hole is provided in the sealing member 5, and the refractive index adjusting liquid is introduced into the groove portion 13 through the through hole. When it is desired to block light conduction, the refractive index adjusting liquid 2 stored in the groove 13 may be sucked through the nozzle. In general, in a flow path that handles a microfluidic fluid, fluid flow into an unintended region is remarkable due to the action of capillary action. In the second embodiment, in order to prevent this, a film forming process that becomes lyophobic with respect to the refractive index adjusting liquid 2 between portions that do not contribute to the optical switch of the groove 13, particularly between adjacent regions. Is given. For example, as shown in FIG. 7, a liquid repellent film is generated. As a result, the refractive index adjusting liquid does not enter the adjacent region and can exist in an independent state. In the lyophobic treatment, a lyophobic film may be formed as a film, or lyophobic may be applied with a nozzle or the like.

図8は、図7におけるA−A断面、B−B断面を表している。A−A断面部分には屈折率調整液2が満たされており、B−B断面部分には凸部12表面に撥液膜が成膜されており、屈折率調整液2が存在しない。よって、図8において矢印で示すように、基板11の下側から入射した光線は、凸部12で全反射し、屈折率調整液2が存在する溝部で直進する。そして、屈折率調整液2が存在しない溝部において全反射し、基板11に対して下方向に進路が曲げられる。   FIG. 8 shows an AA cross section and a BB cross section in FIG. The AA cross section is filled with the refractive index adjusting liquid 2, and the liquid repellent film is formed on the surface of the convex portion 12 in the BB cross section, so that the refractive index adjusting liquid 2 does not exist. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 8, the light incident from the lower side of the substrate 11 is totally reflected by the convex portion 12 and goes straight in the groove portion where the refractive index adjusting liquid 2 exists. Then, the light is totally reflected at the groove where the refractive index adjusting liquid 2 does not exist, and the path is bent downward with respect to the substrate 11.

次に、図9〜11を用いて、可動部材を用いて、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。   Next, a method for adjusting the refractive index of the groove using a movable member will be described with reference to FIGS.

図9は光の導通が必要な領域に対して、外部から溝部の形状に合致した可動部材10aを取着させる。可動部材10aの駆動機構は、封止部材5中に設けられてもよく、封止部材5の外部に設けられても良い。可動部材10aは、図9において、上下方向に移動可能である。可動部材10aは光スイッチの基板11と同等の屈折率を有するので、これが合致した状態で存在する領域だけ光が導通する。よって、図9において矢印で示すように、基板11に平行に入射した光線は、可動部材10aが存在する溝部では直進し、可動部材10aが存在しない溝部では、全反射して基板11に対して下方向に進路が曲げられる。   In FIG. 9, the movable member 10 a that matches the shape of the groove is attached from the outside to an area where light conduction is required. The drive mechanism of the movable member 10 a may be provided in the sealing member 5 or may be provided outside the sealing member 5. The movable member 10a is movable in the vertical direction in FIG. Since the movable member 10a has a refractive index equivalent to that of the substrate 11 of the optical switch, light is conducted only in a region where the movable member 10a exists in a state where the movable member 10a matches. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 9, the light incident parallel to the substrate 11 travels straight in the groove portion where the movable member 10 a exists, and is totally reflected in the groove portion where the movable member 10 a does not exist and is reflected by the substrate 11. The course is bent downward.

又、一般的に、微小構造体では完全に固体部品同士を合致させることは、困難である。そこで、可動部材10b表面に、屈折率調整液2に対して親液性となるような成膜処理を施し、基板11の凸部12表面に屈折率調整液2に対して疎液性となるような成膜処理を施す。例えば、図10に示すように、可動部材10b表面に親液膜7を生成し、凸部12表面に撥液膜6を生成する。そして、親液膜7を生成した可動部材10b表面に屈折率調整液2を付着させる。このような処理を施しておけば、可動部材10bが凸部12表面に接近した場合、間隙に屈折率調整液2を貯留することが可能となるので、光学的には固体部品同士が完全に合致した状態となる(図10右側)。又、可動部材10bを離間した場合、凸部12表面には撥液膜6が生成されているので、屈折率調整液2は可動部材10b表面に付着し、基板11における反射を阻害することはない(図10左側)。よって、図10において矢印で示すように、基板11に平行に入射した光線は、可動部材10b及び屈折率調整液2が存在する溝部では直進し、可動部材10b及び屈折率調整液2が存在しない溝部では、全反射して基板11に対して下方向に進路が曲げられる。尚、親疎処理は、撥液膜6あるいは親液膜7を成膜的に生成しても良く、ノズルなどで撥液あるいは親液を塗布しても良い。   In general, it is difficult to make solid parts completely match each other in a microstructure. Therefore, the surface of the movable member 10b is subjected to a film forming process that becomes lyophilic with respect to the refractive index adjusting liquid 2, so that the surface of the convex portion 12 of the substrate 11 becomes lyophobic with respect to the refractive index adjusting liquid 2. Such a film forming process is performed. For example, as shown in FIG. 10, the lyophilic film 7 is generated on the surface of the movable member 10b, and the lyophobic film 6 is generated on the surface of the convex portion 12. Then, the refractive index adjusting liquid 2 is attached to the surface of the movable member 10b where the lyophilic film 7 is generated. If such a process is performed, the refractive index adjusting liquid 2 can be stored in the gap when the movable member 10b approaches the surface of the convex portion 12, so that the solid parts are optically completely separated from each other. Matched state (right side of FIG. 10). Further, when the movable member 10b is separated, the liquid repellent film 6 is formed on the surface of the convex portion 12, so that the refractive index adjusting liquid 2 adheres to the surface of the movable member 10b and inhibits reflection on the substrate 11. No (left side of FIG. 10). Therefore, as indicated by the arrows in FIG. 10, the light incident parallel to the substrate 11 travels straight in the groove where the movable member 10 b and the refractive index adjusting liquid 2 exist, and the movable member 10 b and the refractive index adjusting liquid 2 do not exist. In the groove portion, the path is bent downward with respect to the substrate 11 by total reflection. In the affinity treatment, the lyophobic film 6 or the lyophilic film 7 may be formed as a film, or the lyophobic or lyophilic liquid may be applied with a nozzle or the like.

図9及び図10では、溝部の形状に合致した可動部材10a、10bを取着させたが、溝部の形状とは異なる形状の可動部材10cを使用することも可能である。例えば、図11に示すように、円筒形の可動部材10c表面に親液膜7を生成し、ある容積を有する屈折率調整液2を付着させる(図11左側)。可動部材10cが凸部12表面に接近した場合、間隙に屈折率調整液2を貯留することが可能となるので、光学的には固体部品同士が完全に合致した状態となる(図11右側)。よって、図11において矢印で示すように、基板11に平行に入射した光線は、可動部材10c及び屈折率調整液2が存在する溝部では直進し、可動部材10c及び屈折率調整液2が存在しない溝部では、全反射して基板11に対して下方向に進路が曲げられる。   9 and 10, the movable members 10a and 10b that match the shape of the groove are attached, but it is also possible to use a movable member 10c having a shape different from the shape of the groove. For example, as shown in FIG. 11, the lyophilic film 7 is generated on the surface of the cylindrical movable member 10c, and the refractive index adjusting liquid 2 having a certain volume is adhered (left side in FIG. 11). When the movable member 10c approaches the surface of the convex portion 12, the refractive index adjusting liquid 2 can be stored in the gap, so that the solid parts are optically in a completely matched state (right side in FIG. 11). . Therefore, as indicated by the arrows in FIG. 11, the light incident parallel to the substrate 11 travels straight in the groove where the movable member 10 c and the refractive index adjusting liquid 2 exist, and the movable member 10 c and the refractive index adjusting liquid 2 do not exist. In the groove portion, the path is bent downward with respect to the substrate 11 by total reflection.

次に、図12を用いて、屈折率調整液2を予め溝部に満たしておき、調整流体21を導入し、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。   Next, a method of adjusting the refractive index of the groove part by filling the refractive index adjusting liquid 2 in the groove part in advance and introducing the adjusting fluid 21 will be described with reference to FIG.

図12では、溝部全体が屈折率調整液2に深沈されている。溝部13の上方には、流体移送手段20から導入される調整流体21を吐出するためのノズル群が適当な間隔をおいて並設されておいる。調整流体21としては、屈折率調整液2と混合や溶解せず、屈折率調整液2よりも屈折率が小さい流体を用いる。調整流体21は、完全に吐出される状態ではなく、一端がノズルの先に残着している。従って、ノズル内の圧力調整により、調整流体21は溝に対して途切れることなく流入出が可能となる。調整流体21が溝部に存在しない場合は、溝部は屈折率調整液2で満たされているので光は溝部を通過でき(図12右側)、調整流体21が溝部に存在する場合は、屈折率調整液2が排除されるので、光は溝部を通過できない(図12左側)。よって、図12において矢印で示すように、基板11に平行に入射した光線は、屈折率調整液2が存在する溝部では直進し、調整流体21が存在する溝部では、全反射して基板11に対して下方向に進路が曲げられる。   In FIG. 12, the entire groove is deeply submerged in the refractive index adjusting liquid 2. Above the groove 13, nozzle groups for discharging the adjustment fluid 21 introduced from the fluid transfer means 20 are arranged side by side at an appropriate interval. As the adjusting fluid 21, a fluid that does not mix or dissolve with the refractive index adjusting liquid 2 and has a refractive index smaller than that of the refractive index adjusting liquid 2 is used. The adjustment fluid 21 is not in a completely discharged state, and one end thereof remains on the tip of the nozzle. Therefore, by adjusting the pressure in the nozzle, the adjustment fluid 21 can flow in and out without interruption with respect to the groove. When the adjusting fluid 21 is not present in the groove, the groove is filled with the refractive index adjusting liquid 2, so that light can pass through the groove (right side in FIG. 12), and when the adjusting fluid 21 is present in the groove, the refractive index is adjusted. Since the liquid 2 is excluded, light cannot pass through the groove (left side in FIG. 12). Therefore, as indicated by the arrows in FIG. 12, the light incident parallel to the substrate 11 travels straight in the groove where the refractive index adjusting liquid 2 exists, and is totally reflected in the groove where the adjusting fluid 21 exists and is reflected on the substrate 11. On the other hand, the course is bent downward.

次に、図13を用いて、凸部表面に屈折率調整液2に対して疎水性あるいは親水性となる成膜処理を施し、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。   Next, a method of adjusting the refractive index of the groove by applying a film forming process that becomes hydrophobic or hydrophilic to the refractive index adjusting liquid 2 on the surface of the convex portion will be described with reference to FIG.

図13は、凸部表面に親液性となる成膜処理を施すことにより、親液領域25を形成し、一方、疎液性となる成膜処理を施すことにより、疎液領域26を形成する。その後、溝部に屈折率調整液2を流し込む。屈折率調整液2は、親液領域25には充填され、疎液領域26には充填されない。又、親液領域25に充填された余分な屈折率調整液2は、封止部材5に設けられた貫通孔から外部に排出される。このように、屈折率調整液2流入後の安定状態では、親液領域25及び疎液領域26の配置パターンに応じて光の導通が行なわれる。   In FIG. 13, a lyophilic region 25 is formed by performing a lyophilic film forming process on the convex surface, while a lyophobic region 26 is formed by performing a lyophobic film forming process. To do. Thereafter, the refractive index adjusting liquid 2 is poured into the groove. The refractive index adjusting liquid 2 is filled in the lyophilic area 25 and is not filled in the lyophobic area 26. Further, the excess refractive index adjusting liquid 2 filled in the lyophilic region 25 is discharged to the outside through a through hole provided in the sealing member 5. Thus, in a stable state after the refractive index adjusting liquid 2 flows in, light is conducted according to the arrangement pattern of the lyophilic area 25 and the lyophobic area 26.

次に、図14を用いて、溝部に仕切り板を設け、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。   Next, a method of providing a partition plate in the groove and adjusting the refractive index of the groove will be described with reference to FIG.

図14及び図15は、上述の例では連続的であった屈折率調整液2等が流入出する溝部13に仕切り板30を設けた例である。流体の流出入は仕切りで挟まれた間の局所的な領域のみで完結し、隣接する領域とは独立して扱えるため、相互的な影響を排除することが可能となる。尚、図14においては、仕切り板30は封止部材5と一体化しているが、仕切り板30は封止部材5と別体で備えられても良い。   14 and 15 are examples in which the partition plate 30 is provided in the groove portion 13 into which the refractive index adjusting liquid 2 or the like that has been continuous in the above example flows in and out. The inflow and outflow of the fluid is completed only in a local region between the partitions, and can be handled independently of the adjacent region, so that it is possible to eliminate the mutual influence. In FIG. 14, the partition plate 30 is integrated with the sealing member 5, but the partition plate 30 may be provided separately from the sealing member 5.

図15は、図14におけるA−A断面、B−B断面を表している。A−A断面部分には屈折率調整液2が満たされており、B−B断面部分には仕切り板30が存在し、屈折率調整液2が存在しない。よって、図15において矢印で示すように、基板11の下側から入射した光線は、凸部12で全反射し、屈折率調整液2が存在する溝部で直進する。そして、仕切り板30が存在する溝部において全反射し、基板11に対して下方向に進路が曲げられる。   FIG. 15 shows an AA cross section and a BB cross section in FIG. The refractive index adjusting liquid 2 is filled in the AA cross section, the partition plate 30 is present in the BB cross section, and the refractive index adjusting liquid 2 is not present. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 15, the light incident from the lower side of the substrate 11 is totally reflected by the convex part 12 and goes straight in the groove part where the refractive index adjusting liquid 2 exists. Then, the light is totally reflected at the groove where the partition plate 30 exists, and the path is bent downward with respect to the substrate 11.

(その他の実施の形態)
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、本発明の実施の形態に係る光スイッチの凸部12の形状や頂角の角度は、図2に示したものに限られない。又、凸部12の形状、頂角の角度、ピッチなどは第1の光学部材1aと第2の光学部材1bで、異なっても構わない。   For example, the shape and the apex angle of the convex portion 12 of the optical switch according to the embodiment of the present invention are not limited to those shown in FIG. Further, the shape, the apex angle, the pitch, and the like of the convex portion 12 may be different between the first optical member 1a and the second optical member 1b.

又、図7〜15において説明した溝部の屈折率を調整する方法については、併用しても構わない。即ち、凸部表面に親疎処理を施し、更に、仕切り板によって親疎領域を分けることなどが可能である。   Moreover, you may use together about the method of adjusting the refractive index of the groove part demonstrated in FIGS. That is, it is possible to perform the familiarity process on the surface of the convex portion and further divide the familiarity area with the partition plate.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

第1の実施の形態に係る光スイッチの斜視図である。1 is a perspective view of an optical switch according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る光スイッチの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the optical switch concerning a 1st embodiment. 第1の実施の形態に係る光スイッチにおける光の反射経路の例である。It is an example of the reflection path | route of the light in the optical switch which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る光スイッチの屈折率調整液を満たした状態の斜視図である。It is a perspective view of the state where the refractive index adjustment liquid of the optical switch concerning a 1st embodiment was filled up. 図4の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 第2の実施の形態に係る光スイッチの斜視図である。It is a perspective view of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その1)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 1). 図7のA−A及びB−B断面図である。It is AA and BB sectional drawing of FIG. 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その2)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 2). 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その3)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 3). 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その4)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 4). 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その5)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 5). 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その6)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 6). 第2の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である(その7)。It is a schematic diagram which shows the method to adjust the refractive index of the groove part of the optical switch which concerns on 2nd Embodiment (the 7). 図14のA−A及びB−B断面図である。It is AA and BB sectional drawing of FIG. 従来の光スイッチを説明する図である。It is a figure explaining the conventional optical switch. 図16の2軸ジンバル部分を拡大した図である。It is the figure which expanded the biaxial gimbal part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学部材
1a 第1の光学部材
1b 第2の光学部材
2、2a、2b 屈折率調整液
3a、…、3j、103 入出力ポート
5a、5b 封止部材
6 撥液膜
7 親液膜
10a、10b、10c 可動部材
11、11a、11b 基板
12、12a、12b 凸部
13、13a、13b 溝部
20 流体移送手段
21 調整流体
25 親液領域
26 疎液領域
30 仕切り板
100 2軸ジンバル
101 微小鏡撥水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical member 1a 1st optical member 1b 2nd optical member 2, 2a, 2b Refractive index adjustment liquid 3a, ..., 3j, 103 Input / output port 5a, 5b Sealing member 6 Liquid repellent film 7 Lipophilic film 10a, 10b, 10c Movable member 11, 11a, 11b Substrate 12, 12a, 12b Convex part 13, 13a, 13b Groove part 20 Fluid transfer means 21 Adjusting fluid 25 Lipophilic area 26 Liquid-reduced area 30 Partition plate 100 Biaxial gimbal 101 Micro mirror repellent water

Claims (13)

一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第1の光学部材と、
一方の主面が、前記第1の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、前記第1の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第2の光学部材と、
前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
A first optical member having a plurality of extending protrusions on one main surface;
One main surface is bonded to the other main surface of the first optical member, and a plurality of convex portions extending on the other main surface in a direction different from the direction in which the convex portion of the first optical member extends. A second optical member having
An optical switch comprising: means for allowing a material for adjusting a refractive index to enter and exit from a groove formed between the adjacent convex portions of the first optical member and the second optical member. .
前記第1の光学部材と前記第2の光学部材は、それぞれの伸延する凸部が直交する方向で貼り合わされていることを特徴とする請求項1に記載の光スイッチ。   2. The optical switch according to claim 1, wherein the first optical member and the second optical member are bonded to each other in a direction in which extending protrusions are orthogonal to each other. 前記凸部の断面は、前記平面基板を底面とすると、頂角が直角である二等辺三角形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。   3. The optical switch according to claim 1, wherein a cross section of the convex portion is an isosceles triangle having a vertical angle of a right angle when the planar substrate is a bottom surface. 4. 前記屈折率を調整するための素材は、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材であり、
前記素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、前記同じ屈折率を有する素材を送り込むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光スイッチ。
The material for adjusting the refractive index is a material having the same refractive index as the first optical member and the second optical member,
The optical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein the means for entering and exiting the material feeds the material having the same refractive index into a groove portion that advances light straight.
前記溝部には、予め前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、光を全反射させる溝部に、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材より屈折率が小さい素材を送り込むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光スイッチ。
The groove portion is previously filled with a material having the same refractive index as the first optical member and the second optical member,
The means for entering and exiting the material feeds a material having a refractive index lower than that of the first optical member and the second optical member into the groove portion that totally reflects light. The optical switch according to item 1.
前記溝部には、予め前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材より小さい屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光スイッチ。
The groove portion is previously filled with a material having a refractive index smaller than that of the first optical member and the second optical member,
The means for entering and exiting the material feeds a material having a refractive index larger than that of the first optical member and the second optical member into a groove portion that advances light straight. The optical switch according to item 1.
前記溝部には、予め前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材より小さい屈折率を有する素材と、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、これらの素材を移動させることにより、光の直進と全反射を切り替えることを特徴とする請求項1〜3に記載の光スイッチ。
The groove portion is previously filled with a material having a smaller refractive index than the first optical member and the second optical member, and a material having the same refractive index as that of the first optical member and the second optical member. Has been
The optical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein the means for entering and exiting the material switches between straight travel and total reflection of light by moving these materials.
前記凸部表面の少なくとも一部の領域には、前記屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施され、
疎水性となる成膜処理が施された前記凸部に対応する溝部には前記屈折率を調整するための素材が流入しないことを特徴とする請求項1〜3に記載の光スイッチ。
At least a part of the surface of the convex portion is subjected to a film forming process that becomes hydrophobic with respect to the material for adjusting the refractive index,
4. The optical switch according to claim 1, wherein a material for adjusting the refractive index does not flow into a groove corresponding to the convex portion subjected to the film forming process to be hydrophobic.
前記凸部表面の他の領域には、前記屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、
親水性となる成膜処理が施された前記凸部に対応する溝部には前記屈折率を調整するための素材が存在することを特徴とする請求項8に記載の光スイッチ。
In the other region of the convex surface, a film forming process is performed that becomes hydrophilic to the material for adjusting the refractive index,
The optical switch according to claim 8, wherein a material for adjusting the refractive index is present in a groove corresponding to the convex portion subjected to the film forming process to be hydrophilic.
前記溝部に仕切り板を更に備え、
前記素材を入出させる手段は、前記仕切り板で挟まれた領域毎に前記屈折率を調整するための素材を送り込むことを特徴とする請求項1〜3に記載の光スイッチ。
Further comprising a partition plate in the groove,
The optical switch according to claim 1, wherein the means for entering and exiting the material feeds the material for adjusting the refractive index for each region sandwiched between the partition plates.
一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第1の光学部材と、
一方の主面が、前記第1の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、前記第1の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第2の光学部材と、
前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に押し当てられる、前記第1の部材及び前記第2の部材と同じ屈折率を有する可動部材と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
A first optical member having a plurality of extending protrusions on one main surface;
One main surface is bonded to the other main surface of the first optical member, and a plurality of convex portions extending on the other main surface in a direction different from the direction in which the convex portion of the first optical member extends. A second optical member having
A movable member having the same refractive index as that of the first member and the second member, pressed against a groove formed between the adjacent convex portions of the first optical member and the second optical member. An optical switch comprising:
前記可動部材は前記溝部と合致する形状であることを特徴とする請求項11に記載の光スイッチ。   The optical switch according to claim 11, wherein the movable member has a shape that matches the groove. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段を更に備え、
前記可動部材の表面には、前記屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、
前記可動部材が押し当てられる溝部に対応する凸部表面には、前記屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施される
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の光スイッチ。
Means for allowing a material for adjusting a refractive index to enter and exit from a groove formed between the convex portions adjacent to each other of the first optical member and the second optical member;
The surface of the movable member is subjected to a film forming process that becomes hydrophilic with respect to the material for adjusting the refractive index,
The convex surface corresponding to the groove portion to which the movable member is pressed is subjected to a film forming process that becomes hydrophobic with respect to the material for adjusting the refractive index. The optical switch as described in.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013504777A (en) * 2009-09-14 2013-02-07 ポライト エイエス Optical power switch

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