JP4620301B2 - Optical circuit, optical switch, optical crossbar, optical filter, and optical integrated device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スティック形状の、形状記憶合金と光導波部材と半導体装置とを用いて構成された、光電子集積装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光コンピュータや光インターコネクションの分野の進歩が目覚ましい。
このため、小型で光を制御することができる光電子集積装置が必要となっている。
【0003】
現在使われている光電子集積装置の一つに、光スイッチがある。該光スイッチには、例えば、光を導波する光ファイバの光路を変える場合に、ミラー等を機械的に動かすことで光路を切り替えるものがあり、該可動式のミラー等によって光波を反射させることで、光路の切り替えを制御するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような光スイッチでは、光路を切り替えるためにはミラーを動かさなければならないため、光路切り替えの応答特性が悪いといった問題点があった。また、光スイッチが、上述したような機械的な構造を有する場合、小型化、集積化することが難しかった。
【0005】
また、光電子集積装置を形成する上で、光ファイバと共に様々な回路パターンが形成された半導体装置を用いる必要があるが、円柱状である光ファイバは基板上のブイ溝やピン等で固定できるが、平面形である半導体装置は、ブイ溝やピン等では固定することができないため、光ファイバと半導体とを同一の基板上に固定することは難しかった。
【0006】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、光を容易に制御することができ、応答特性がよく小型化が可能であり、同じ基板上に半導体装置をも含む光電子集積装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の請求項1に記載の光回路は、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には該中心軸に対し所定の角度傾斜した傾斜面が設けられる形状記憶合金と、該形状記憶合金の温度を変化させる温度変化手段とを備え、前記形状記憶合金を前記温度変化手段によって加熱することにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させて前記形状記憶合金の傾斜端面を収縮位置に移動させ、前記形状記憶合金を加熱しないことにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させないようにして前記形状記憶合金の傾斜端面を非収縮位置に位置させて、前記傾斜端面が前記非収縮位置に位置するときには前記傾斜端面に入射する光ビームを前記傾斜端面で反射させ、前記傾斜端面が前記収縮位置に移動したときには前記光ビームを通過させるようにしたことを特徴とする。
【0009】
また、本発明の請求項2に記載の光スイッチは、請求項1に記載の光回路を備えた光スイッチであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対し略45度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には金属薄膜を形成し、該傾斜端面の中心部にて該傾斜端面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する複数の形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、前記形状記憶合金と同数の第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材の前記中心軸と、前記複数の形状記憶合金の前記中心軸とが直交し、前記複数の形状記憶合金はその中心軸の垂直方向に複数並んで配置され、前記複数の第2の光導波部材のそれぞれの中心軸と前記形状記憶合金のそれぞれの中心軸とが同一であるように配置され、前記複数の形状記憶合金のうちの一つがその中心軸方向に伸びることで、前記第1の光導波部材から出射された光ビームが前記形状記憶合金のうちの前記伸びた一つの形状記憶合金の傾斜端面で反射し、該形状記憶合金と同一の中心軸を持つ第2の光導波部材に入射するように配置されてなることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の請求項3に記載の光クロスバーは、請求項1に記載の光回路を備えた光クロスバーであって、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、前記第1の光導波部材と互いに並行に配置された第2の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第1の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第3の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第2の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第4の光導波部材と、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金とを有し、前記第1と第2の形状記憶合金の中心軸は同一で、前記光導波部材の中心軸に対して垂直であり、前記第1と第2の形状記憶合金が伸びている状態の時に、前記第1の光導波部材と前記第3の光導波部材からの光ビームを前記第1の形状記憶合金の傾斜面は、反射することが可能で、前記第2と前記第4の光導波部材からの光ビームを前記第2の形状記憶合金の傾斜面は反射することが可能であるように構成されたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の請求項4に記載の光フィルタは、請求項1に記載の光回路を備えた光フィルタであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、第1の波長の光のみを反射する第1の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、前記第1の波長とは波長が異なる第2の波長の光のみを反射する第2の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材の中心軸と前記第1の形状記憶合金の中心軸とが直交するように配置し、また前記第1の光導波部材の中心軸と前記第2の形状記憶合金の中心軸とが同一であるように配置し、また前記第1の形状記憶合金の中心軸と前記第2の光導波部材の中心軸とが同一であるように配置し、前記第1および第2の形状記憶合金が温度の変化によりそれぞれの中心軸に沿って伸縮することによって、前記第1および第2の形状記憶合金の傾斜端面の位置は変化し、前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記第1または第2の形状記憶合金のいずれか一方の傾斜端面で反射して、前記第1の波長の光ビームまたは第2の波長の光ビームのいずれか一方の光ビームが前記第2の光導波部材に入射する、ことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の請求項5に記載の光フィルタは、請求項1に記載の光回路を備えた光フィルタであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して所定の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、かつ、光ビームの入射する位置によって反射特性が異なる光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記形状記憶合金の前記傾斜端面で反射して、異なる波長成分の光ビームを異なる反射角で反射せしめ、該各反射された光ビームが入射し、かつ、前記形状記憶合金の伸縮によって前記第1の光導波部材から出射される光ビームの反射する位置が、前記傾斜端面上で変化し、該反射位置に応じて異なる反射特性で反射分割された光ビームが入射するように前記第2の光導波部材を配置してなる
ことを特徴とする。
【0016】
また、本発明の請求項6に記載の光フィルタは、請求項4に記載の光フィルタにおいて、前記形状記憶合金の前記傾斜端面に形成された前記光波長フィルタは、該傾斜端面に金属薄膜を形成し、さらに前記金属薄膜上に誘電体を形成して作成されるファブリーペロー型波長フィルタであることを特徴とする。
【0017】
また、本発明の請求項7に記載の光フィルタは、請求項4または請求項5に記載の光フィルタにおいて、前記形状記憶合金の前記傾斜端面に形成された前記波長フィルタは、該傾斜端面に溝を設け、その上に前記金属薄膜を形成して作成されるグレーティング型波長フィルタであることを特徴とする。
【0020】
また、本発明の請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタは、請求項2ないし請求項7のいずれかに記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタにおいて、温度変化によって伸縮する前記形状記憶合金に電気を流すことで温度変化を起こして伸縮せしめ、または、前記形状記憶合金に温風を吹き付けることで温度変化を起こして伸縮せしめ、または、前記形状記憶合金に光をあてることで温度変化を起こして伸縮せしめることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の請求項9に記載の光集積装置は、請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタの構成部材を、ブイ溝またはピンを設けた基板上に固定配置し、請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタを集積化して前記基板上に形成したことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
各実施の形態を説明する前に、光ファイバ間の基本的な光接続構造を図1〜図3を用いて説明する。
【0032】
図1は光ファイバ間を互いの傾斜端面における反射及び互いの側面のレンズ作用を利用して光結合した光接続構造の構成を示す図であり、図1(a)は斜視図、図1(b)は図1(a)のD矢示図、図1(c)は図1(a)のE矢示図である。図1における光接続構造は、第1の光ファイバOf1と、第2の光ファイバOf2とで構成され、これら第1,第2の光ファイバOf1,Of2は、共に、横断面が円形で中心軸Ax1,Ax2方向に径が一定な線形状を有し、一端に中心軸Ax1,Ax2に対し、45度傾斜した鏡面からなる傾斜端面F1,F2を有し、中心部に所定の径で中心軸方向に延びるように形成されたコア1と該コア1の外側に形成されたクラッド2とで構成されている。
【0033】
そして、第1の光ファイバOf1に対し、第2の光ファイバOf2は、該第2の光ファイバOf2の傾斜端面F2の中心Cp2が、第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1の中心Cp1にて該傾斜端面F1の中心軸Ax4を挟むようにして該第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1に直交する両光ファイバ直交軸Ax3上に位置し、第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2が、該第2の光ファイバOf2の傾斜端面F2の中心軸Ax5を挟むようにして両光ファイバ直交軸Ax3に直交するとともに該両光ファイバ直交軸Ax3方向から見て第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1に対し90度の交差角を有し、第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1と第2の光ファイバOf2の傾斜端面F2とが、両光ファイバ直交軸Ax3方向から見て互いに反対の方向を向き、かつ、第2の光ファイバOf2と第1の光ファイバOf1との間隔dが次に述べる特定の値となるように配置されている。
【0034】
すなわち、光ファイバ間隔dは、第1の光ファイバの傾斜端面F1の中心Cp1で反射されて径が拡がった光ビームが第1の光ファイバOf1,及び第2の光ファイバOf2の双方の側面のレンズ作用により収束されて、第2の光ファイバOf2内を伝搬する際のスポットサイズωB と同じ径を有するものとなる位置に、該第2の光ファイバの傾斜端面F2の中心Cp2が位置するような間隔とされる。この間隔dは、入射せしめる光ビームの波長に応じて、第1の光ファイバOf1内のスポットサイズωA ,第2の光ファイバOf2内のスポットサイズωB ,クラッドの半径a,及びクラッドの屈折率nc を適宜選択することにより、所望の値に設定することができる。第1,第2の光ファイバ内のスポットサイズωA ,ωB は、コア1のドーパント等の熱拡散技術等を用いると比較的容易に変化させることができる。
【0035】
第1,第2の光ファイバOf1,Of2は、光を透過可能な材料、すなわち誘電体又は半導体で構成され、例えばSiO2 が用いられる。
【0036】
また、クラッド2の屈折率は、コア1の屈折率より小さくなるようにし、コア1,及びクラッド2の屈折率は、光導波路の周囲の媒質(ここでは空気)の屈折率に対し、第1,第2の光ファイバOf1,Of2の傾斜端面F1,F2における全反射条件を満たすに十分大きな値とされる。
【0037】
また、第1,第2の光ファイバOf1,Of2の傾斜端面F1,F2を得るには、例えば、まず、仕上がり面粗さの粗い研磨面を有する研磨機を用い、光ファイバの端を研磨面に対し45度傾けて研磨し、次いで、仕上がり面粗さの細かい研磨面を有する研磨機を用いて同様に研磨し、最後に、仕上げの研磨をする。これにより、中心軸に対し45度傾斜した鏡面からなる傾斜端面F1,F2を得ることができる。
【0038】
次に、以上のように構成された光接続構造の動作を説明する。
なお、この動作は、解析モデルを用いて理論的に説明することができる(1997年電子情報通信学会総合大会講演論文集,エレクトロニクス1,P500〜501,SC-3-6「単一モード光ファイバチップのLカップリングとそのEOチップとEOボード間結合への応用」参照)が、ここではその解析モデルを用いた説明は省略する。
【0039】
図1において、第1の光ファイバOf1の他端に所定の波長λの光ビームを入射せしめると、入射した光ビームは、第1の光ファイバOf1の中心部を中心軸Ax1に沿ってスポットサイズωA で伝搬し、第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1の中心点Cp1で該傾斜端面F1の中心軸Ax4に対し45度の角度で反射し、両光ファイバ直交軸Ax3に沿って第1の光ファイバOf1の側面,及び第2の光ファイバOf2の側面を通過し、第2の光ファイバOf2の傾斜端面F2で該傾斜端面F2の中心軸Ax5に対し45度の角度で反射し、第2の光ファバOf2の中心部を中心軸Ax2に沿ってスポットサイズωB で伝搬し、該第2の光ファイバOf2の他端から出射される。
【0040】
この際に、第1の光ファイバの傾斜端面F1の中心Cp1で反射された光ビームは、該第1の光ファイバOf1の半径方向には光の閉じ込め構造が存在しないため径が拡がり、この径の拡がった光ビームは、互いに90度捩じれた位置関係にある第1,第2の光ファイバOf1,Of2の側面のレンズ作用により、該光ビームの横断面方向において均等な収束効果を受ける。ここで、光ファイバ間隔dは、第1の光ファイバの傾斜端面F1の中心Cp1で反射されて径が拡がった光ビームが前記収束効果を受けて、第2の光ファイバOf2内を伝搬する際のスポットサイズωB と同じ径を有するものとなる位置に、該第2の光ファイバの傾斜端面F2の中心Cp2が位置するような間隔であるので、前記収束効果を受けた光ビームは、第2の光ファイバの傾斜端面F2の中心Cp2にて、該第2の光ファイバOf2内のスポットサイズωB と同じ径を有するものとなり、該第2の光ファイバの傾斜端面F2で反射された光ビームの全部が該第2の光ファイバOf2のコア1に入射する。従って、両光ファイバOf1,Of2間の結合効率ηが1となる。
【0041】
また、第2の光ファイバOf2の他端に所定の波長λの光ビームを入射せしめると、入射した光ビームは、上記と全く逆の経路を辿り、上記と同様にして結合効率1でもって第2の光ファイバOf2から第1の光ファイバOf1に伝搬し、該第1の光ファイバOf1の他端から出射される。
【0042】
なお、上記の説明では、第1,第2の光ファイバOf1,Of2と両光ファイバ直交軸Ax3との交差角、第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2との交差角、各光ファイバの傾斜端面F1,F2の傾斜角、及び光ファイバ間隔dが理想値であるものとしているが、これら各角度,及び光ファイバ間隔dが理想値から若干ずれたとしても、光ファイバ間の結合効率は急激に低下するものではない。従って、これら各角度,及び光ファイバ間隔dは、理想値に近い範囲内で、必要とされる結合効率に応じた値に設定することができる。
【0043】
また、本光接続構造では、互いに直角にねじれた位置関係にある2つの傾斜端面F1,F2で、光ファイバに入射せしめた光ビームを反射するため、光ビームは、一方の傾斜端面でTMライク入射すると、他方の傾斜端面ではTEライク入射する(あるいは、その逆)。従って、基本的に、第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2との接続部では、偏波無依存性を示す。
【0044】
また、光導波部材として、コア1とクラッド2とからなる光ファイバを用いているが、その半径方向に徐々に小さくなるように屈折率を変化せしめてなるロッドレンズを用いてもよい。
【0045】
以上のように、光ファイバ間を互いの傾斜端面における反射及び互いの側面のレンズ作用を利用して光結合すれば、高効率な光接続が可能となり、また、上記説明した基本的な光接続構造では光配線をL字状に引き回すことが可能となる。
以下、図1に示すような光接続構造をL字カップリングという。
【0046】
図2は、光ビームを合分波可能な光接続構造の構成を示す図であり、図2(a)は正面図、図2(b)は図2(a)の部分拡大図である。図において、図1と同一符号は同一又は相当する部分を示し、本光接続構造は、第1の光ファイバOf1に対し、第2の光ファイバOf2を、該第2の光ファイバOf2の中心軸が、第1の光ファイバの中心軸に一致し、かつ第2の光ファイバの傾斜端面F2が、第1の光ファイバの傾斜端面F1に対し平行でかつ所定の間隔Sを有するよう配置してなる点が、図1の光接続構造と異なるものである。また、Ax6は、第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1の中心点にて該傾斜端面F1の中心軸Ax4を挟むようにして該第1の光ファイバOf1に直交する第1の光ファイバ直交軸を示している。
【0047】
このように構成された光接続構造では、実線の矢印で示すように、光ビームを第1の光ファイバの端から入射せしめると、入射した光ビームは、傾斜端面F1で、傾斜端面F1及び傾斜端面F2の間隔Sに応じた割合で分波され、一部が傾斜端面F1及び傾斜端面F2を通過して第2の光ファイバOf2に入射してその端から出射され、他は傾斜端面F1で反射して第1の光ファイバ直交軸Ax6に沿って進み、該第1の光ファイバOf1の側面から出射される。その結果、光ビームを分波することができる。
【0048】
一方、破線の矢印で示すように、第2の光ファイバOf2の端から光ビームを入射せしめるとともに、第1の光ファイバOf1の側面から光ビームを入射せしめると、入射した2つの光ビームは、第1の光ファイバの傾斜端面F1で合波されて第1の光ファイバに入射し、その端から出射される。その結果、光ビームを合波することができる。
【0049】
但し、第1の光ファイバOf1の側面から出射される光ビームは、図1で説明したように径が拡がるため、その拡がった光ビームをうまく把捉するようにして利用する必要がある。また、第1の光ファイバOf1の側面から光ビームを普通に入射せしめようとしても光結合効率が悪いので、この第1の光ファイバOf1の側面に光ビームを入出射するには、図1のL字カップリングを用いるのが好ましい。そして、そのように上記L字カップリングを用いることによって、この第1の光ファイバOf1の側面に入出射する光ビームを光配線を用いて引き回すことができる。
【0050】
図3は、L字カップリングを用い、光ビームを合分波するとともに光配線で引き回すことが可能な光接続構造の構成を示す図であり、図3(a)は斜視図、図3(b)は図3(a)のF矢示図、図3(c)は図3(a)のG矢示図である。図3において、図1,図2と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、図における光接続構造は、図2の光接続構造に図1のL字カップリングを組み合わせたもので、第1,第2の光ファイバOf1,Of2に加えて、該第1,第2の光ファイバOf1,Of2と同一の構造を有し、かつその一端に中心軸Ax7に対し45度傾斜した傾斜端面F3を有する第3の光ファイバOf3をさらに有し、該第3の光ファイバOf3を、該第3の光ファイバOf3の中心軸Ax7が、第1の光ファイバの中心軸Ax1に一致し、かつ第3の光ファイバの傾斜端面F3が、第1の光ファイバの傾斜端面F1に対し平行でかつ所定の間隔Sを有するよう配置してなる点が、図1の光接続構造と異なるものである。また、P1〜P3は、第1〜第3の光ファイバOf1〜Of3の他端である第1〜第3のポートを示している。
【0051】
このように構成された光接続構造では、光ビームを第1のポートP1から入射せしめると、入射した光ビームは、傾斜端面F1及び傾斜端面F3の間隔Sに応じた割合で、一部が傾斜端面F1及び傾斜端面F3を通過して第3の光ファイバOf3に入射し、第3のポートP3から出射され、他は傾斜端面F1で反射して第2の光ファイバOf2を通り、第2のポートP2から出射される。その結果、光分波器として機能する。
【0052】
一方、第2のポートP2,及び第3のポートP3から光ビームをそれぞれ入射せしめると、入射した2つの光ビームは第1の光ファイバの傾斜端面F1で合波されて第1の光ファイバに入射し、第1のポートP1から出射される。その結果光合波器として機能する。
【0053】
従って、本光接続構造は光合分波器として機能するとともに、光配線をT字状に引き回すことができる。以下、図3に示すような光接続構造をT字カップリングという。
【0054】
次に、実施の形態で使われる形状記憶合金について説明する。
低温時にある種の金属に、大きな変形を与えても、高温に加熱することで、変形前の状態を記憶しているかのように元の形状に回復する現象を形状記憶効果という。また、形状記憶効果を示す金属を形状記憶合金と呼んでいる。
【0055】
この形状記憶効果を利用したものにトキコーポレーションが製造しているバイオメタル(Biometal登録商標)がある。バイオメタルはTi−Ni系の形状記憶合金である。これは、通電が容易で、引張り方向の使用に優れた性能を発揮するバイオメタル・ファイバと呼ばれる光ファイバのような細線状の形で供給されている。このバイオメタル・ファイバは、引っ張り方向(長手方向)に特性を向上させた一種の異方性材料であり、一定の長さが記憶されており、引張り変形を加えた状態で加熱すると、筋肉のように収縮し、冷却すると弛緩する。一般の形状記憶合金と比較してバイオメタル・ファイバは、変形に必要な力が非常に小さいため、形状回復力(引張り力)を有効に取り出すことができる。バイオメタル・ファイバは、大きな引張り方向のひずみを繰り返し利用することができるうえ、ニクロム線に近い電気抵抗を持つため、通電加熱駆動のアクチュエータとして使用されており、通電加熱で用いたときも優れた動作特性を示す。また、材料的な特性や機械的性質が安定しており、引っ張りで2〜3%以上の大きな安定した動作歪みが使え、使用条件によっては、4%以上可能であるという特徴を持つ。
【0056】
本実施の形態では形状記憶合金として、このバイオメタル・ファイバを使用している。
【0057】
(実施の形態1)
本実施の形態1にかかる光スイッチについて図を用いて説明する。図4は、本実施の形態1にかかる光スイッチの構成を示す図である。
【0058】
まず、本実施の形態1にかかる光スイッチの構成を説明する。全図を通して、同一符号は同一又は相当する部分を示している。Mfは、形状記憶合金である。Ax8は、形状記憶合金Mfの中心軸である。形状記憶合金Mfは、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、温度の変化によって伸縮する特徴を有している。形状記憶合金Mfを加熱した場合には収縮し、冷却すれば、弛緩する。また、Of1及びOf2は第1の光ファイバ及び第2の光ファイバで、端面はそれぞれの中心軸Ax1及びAx2に垂直である。
【0059】
図4に示すように、第1の光ファイバの側面には形状記憶合金Mfの横断面を接着固定し、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と形状記憶合金Mfの中心軸Ax8が直交するように構成され、複数の第2の光ファイバOf2は、そのそれぞれの中心軸Ax2が前記第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と同一方向となるように配置され、中心軸Ax1の垂直方向に複数並んで構成されている。
【0060】
次に、本実施の形態1にかかる光スイッチの動作について説明する。まず、図4(a)に示す状態では、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と一番左端の第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2が一直線上にある。この状態で、第1の光ファイバOf1を通って光ビームが出射されたとすると、該光ビームは上記第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1に沿って出射されるので、そのまま一番左端の第2の光ファイバOf2のコアに入射され、該一番左端の第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0061】
形状記憶合金Mfはニクロム線に近い電気抵抗を持つので、例えば、形状記憶合金Mfに電気を流すと、通電加熱が起こり、形状記憶合金Mfは、熱せられる。そのため、形状記憶効果により、形状記憶合金Mfは収縮する。従って、形状記憶合金Mfの一部を固定しておけば、形状記憶合金Mfに接着固定されている光ファイバOf1が、形状記憶合金Mfの中心軸Ax8に沿って右方向に移動する。そして、このときの第1の光ファイバOf1の移動量については、形状記憶合金Mfに流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって形状記憶合金Mfがどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御することができる。
【0062】
以上のように形状記憶合金Mfを収縮させることで、図4(a)の状態から、図4(b)に示すように、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と左から二番目に位置する第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2とが同一直線上となる位置に、第1の光ファイバOf1を移動させる。この状態で、第1の光ファイバOf1を通って光ビームが出射されたとすると、該光ビームは第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1に沿って出射されるので、そのまま左から二番目に位置する第2の光ファイバOf2に入射され、該第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0063】
同様にして、形状記憶合金Mfの移動量を制御することによって、第1の光ファイバOf1から出射される光ビームを、複数並んだ第2の光ファイバOf2の中からいずれかの光ファイバを選択して伝搬させることができる。
【0064】
なお、図4においては、第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2との隙間を、見やすくするために広く描いているが、実際の上記第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2との隙間は、第1の光ファイバOf1から第2の光ファイバOf2へ光ビームの損失が少なく伝搬するのに必要な隙間であればよい。また、光ファイバ間での光ビームの入出力時に生じる損失が、該光ビームが空気中を伝搬する場合よりも低くなるマッチングオイルを、第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2との間に満たすようにすれば、光ファイバ間での光ビームの損失はほぼゼロに等しくできる。
【0065】
また、形状記憶合金Mfを加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0066】
なお、上述した光スイッチの構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることでさらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、形状記憶合金Mfの形状が光ファイバOf1、Of2と同一の形状であるので、該光スイッチを上述した光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に、ブイ溝やピン等で上記形状記憶合金を固定できるので、容易に回路が組める。
【0067】
このように、本実施の形態1にかかる光スイッチは、第1の光ファイバに接着固定した形状記憶合金に、通電加熱等で温度変化を与えて伸縮させることによって第1の光ファイバを移動させ、複数の第2の光ファイバのうちの一つを選択して、第1の光ファイバより出射される光ビームを、該選択された第2の光ファイバに入射せしめることとしたので、容易に、精度良く光路を変化させることができるという効果を有する。また、形状記憶合金は、光ファイバと同形状であるので、ブイ溝やピン等を有して、それらで光ファイバを固定することができる基板上に設置し、光電子集積装置を作成することができ、それによって複雑な制御ができる光電子集積装置を作成することができるという効果を有する。
【0068】
(実施の形態2)
本実施の形態2にかかる光スイッチについて図を用いて説明する。図5は、本実施の形態2にかかる光スイッチの構成を示す図である。
【0069】
まず、本実施の形態2にかかる光スイッチの構成を説明する。全図を通して、同一符号は同一又は相当する部分を示している。Mfは、形状記憶合金であり、Ax8は、該形状記憶合金Mfの中心軸である。形状記憶合金Mfは、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、温度の変化によって伸縮する特徴を有している。具体的には、上記形状記憶合金Mfを加熱した場合には収縮し、冷却すれば、弛緩する。また、形状記憶合金Mfの一端には、中心軸Ax8に対して45度の角度を有する傾斜端面mが形成され、傾斜端面mに金属を蒸着することで金属薄膜を形成した金属ミラー3が形成されている。Of1及びOf2は第1の光ファイバ及び第2の光ファイバで、端面はそれぞれの中心軸Ax1及びAx2に垂直な端面である。また、第2の光ファイバOf2及び形状記憶合金Mfはそれぞれ複数あり、その数は等しい。
【0070】
本実施の形態2における光スイッチは、図5に示すように、第1の光ファイバの中心軸Ax1と、複数の形状記憶合金Mfの中心軸Ax8とが直交し、複数の形状記憶合金Mfは中心軸Ax8の垂直方向に複数並んで構成され、複数の第2の光ファイバOf2のそれぞれの中心軸Ax2と形状記憶合金Mfのそれぞれの中心軸Ax8とが同一であるように構成されている。
【0071】
次に、本実施の形態2にかかる光スイッチの動作について説明する。まず、図5(a)に示す状態では、形状記憶合金Mfのうち最上段にあるもの以外に電気を流し、通電加熱を起こした状態である。温度上昇によって最上段以外の形状記憶合金Mfは収縮する。従って、形状記憶合金Mfの一部を固定しておけば、収縮により、傾斜端面mが左に移動したことになる。そして、その移動量は、形状記憶合金Mfに流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって形状記憶合金Mfがどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。この際、第1の光ファイバOf1から光ビームが出射されると、収縮していない最上段の形状記憶合金Mfの傾斜端面mに形成されている金属ミラー3の中央部で光ビームは反射し、最上段の第2の光ファイバOf2のコアに入射して、最上段の第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0072】
次に、上から二段目の形状記憶合金以外の形状記憶合金Mfに電気を流し、通電加熱を行うと、図5(b)に示すように、上から二段目の形状記憶合金の傾斜端面m以外は、左に移動したことになる。そしてこの際に、第1の光ファイバOf1から光ビームが出射されると、上から二段目の形状記憶合金Mfの傾斜端面mに形成されている金属ミラー3の中央部で光ビームは反射し、上から二段目の第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0073】
同様にして、形状記憶合金Mfの移動量を制御することによって、第1の光ファイバOf1から出射される光ビームを、複数並んだ第2の光ファイバOf2の中からいずれかの光ファイバを選択して伝搬させることができる。
【0074】
なお、実施の形態1と同様に光ファイバ間や光ファイバと形状記憶合金間の隙間は、適当な値とし、隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができる。
【0075】
また、形状記憶合金Mfを加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0076】
なお、上述した光スイッチの構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることで、さらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、形状記憶合金Mfの形状が光ファイバOf1、Of2と同一の形状であるので、上記光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に、ブイ溝やピン等で上記形状記憶合金を固定できるので、上記基板上に上記光スイッチを含む光電子集積装置の回路が容易に組める。
【0077】
このように本実施の形態2にかかる光スイッチによれば、形状記憶合金と第2の光ファイバとを、その中心軸が同一直線上になるように、該中心軸に垂直方向に複数組配置し、複数の形状記憶合金の中から光を入射したい第2の光ファイバと同一直線上の中心軸を有する形状記憶合金を選択し、該選択された金属ミラーを有する形状記憶合金に通電加熱等で温度変化を与えて伸縮させることにより該形状記憶合金の傾斜端面の位置を移動させることで、第1の光ファイバから出射される光ビームを反射して第2の光ファイバに入射せしめることとしたので、容易に、精度良く光路を変化させることができるという効果を有する。また、形状記憶合金は、光ファイバと同形状であるので、ブイ溝やピン等を有して、それらで光ファイバを固定することができる基板上に設置し、光電子集積装置を作成することができ、それによって複雑な制御ができる光電子集積装置を作成することができるという効果を有する。
【0078】
(実施の形態3)
本実施の形態3にかかる光クロスバーについて図を用いて説明する。図6は、本実施の形態3にかかる光クロスバーの構成を示す図である。
【0079】
まず、本実施の形態3にかかる光クロスバーの構成を説明する。全図を通して、同一符号は同一又は相当する部分を示している。Mf1は、第1の形状記憶合金で、Ax10は、該第1の形状記憶合金Mf1の中心軸であり、Mf2は、第2の形状記憶合金で、Ax11は、該第2の形状記憶合金Mf2の中心軸である。そして、上記第1の形状記憶合金Mf1及び第2の形状記憶合金Mf2は、横断面が円形で、その中心軸Ax10及びAx11方向に延びる形状を有し、温度の変化によって中心軸Ax10及びAx11方向に伸縮する特徴を有している。具体的には、第1の形状記憶合金Mf1及び第2の形状記憶合金Mf2を加熱した場合に収縮し、冷却すれば弛緩する。そして、上記第1の形状記憶合金Mf1の一端には、第1,第2,第3,第4の光ファイバ(光導波部材)Of1,Of2,Of3,Of4の中心軸(光軸)Ax1,Ax2,Ax7,Ax9に直交しかつ第1の形状記憶合金Mf1の中心軸Ax10を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ45度の角度をなすように第1の傾斜面k1及び第2の傾斜面k2が形成され、該第1の傾斜面k1及び第2の傾斜面k2には金属を蒸着することで金属薄膜を形成した第1の金属ミラー4が形成されている。また同様に、上記第2の形状記憶合金Mf2の一端には、第1,第2,第3,第4の光ファイバ(光導波部材)Of1,Of2,Of3,Of4の中心軸(光軸)Ax1,Ax2,Ax7,Ax9に直交しかつ第2の形状記憶合金Mf1の中心軸Ax11を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ45度の角度をなすように第3の傾斜面k3及び第4の傾斜面k4が形成され、該第3の傾斜面k3及び第4の傾斜面k4には金属を蒸着することで金属薄膜を形成した第2の金属ミラー5が形成されている。また、各光ファイバOf1及びOf2、Of3、Of4の端面はそれぞれの中心軸Ax1及びAx2、Ax7、Ax9に垂直な端面である。
【0080】
図6に示すように、第1と第2の光ファイバOf1とOf2はそれぞれの光ファイバの中心軸Ax1とAx2に対して垂直方向に並んでおり、第3と第4の光ファイバOf3とOf4のそれぞれの端面は、第1と第2の光ファイバOf1とOf2のそれぞれの垂直な端面と、向かい合わせになるように構成され、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1は第3の光ファイバOf3の中心軸Ax7と同一直線上に位置するものであり、第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2は第4の光ファイバOf4の中心軸Ax9と同一直線上に位置するものである。そして、第1と第2の形状記憶合金Mf1とMf2の中心軸Ax10とAx11とが同一直線上に位置し、上記各光ファイバの中心軸Ax1、Ax2、Ax7、Ax9に対して垂直であるように構成されている。
【0081】
次に、本実施の形態3にかかる光クロスバーの動作について説明する。まず、図6(a)に示す状態では、第1の形状記憶合金Mf1の第1の金属ミラー4は第1の光ファイバOf1と第3の光ファイバOf3との間に位置している。また、第2の形状記憶合金Mf2の第2の金属ミラー5は第2の光ファイバOf2と第4の光ファイバOf4との間に位置している。この状態で、第1の光ファイバOf1の端面から光ビームが出射されると、光ビームは第1の傾斜面k1の中央部辺りで第1の金属ミラー4によって反射し、形状記憶合金の中心軸Ax10、Ax11と同一方向に進み第3の傾斜面k3の中央部辺りで第2の金属ミラー5によって反射し、第2の光ファイバOf2のコアに入射して、第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。逆に第2の光ファイバOf2から光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路で進んで、第1の光ファイバOf1中を伝搬していく。また、第3の光ファイバOf3の端面から光ビームが出射されると、光ビームは第2の傾斜面k2の中央部辺りで第1の金属ミラー4によって反射し、形状記憶合金の中心軸Ax10、Ax11と同一方向に進み第4の傾斜面k4の中央部辺りで第2の金属ミラー5によって反射し、第4の光ファイバOf4のコアに入射して、第4の光ファイバOf4中を伝搬していく。逆に第4の光ファイバOf4から光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路で進んで、第3の光ファイバOf3中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバOf1と第2の光ファイバOf2がつながっており、第3の光ファイバOf3は第4の光ファイバOf4とつながっている。
【0082】
しかし、第1の形状記憶合金Mf1と第2の形状記憶合金Mf2に電気を流し、通電加熱を行うと、温度上昇によって第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2が収縮する。従って、上記第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2の一部をそれぞれ固定しておけば、図6(b)に示すように、第1の金属ミラー4は左方向に移動し、第2の金属ミラー5は右方向に移動する。そして、この移動量は、第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2に流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2がどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。この状態で、第1の光ファイバOf1の端面から光ビームが出射されると、第3の光ファイバOf3のコアに入射して、第3の光ファイバOf3中を伝搬していく。また、第2の光ファイバOf2の端面から光ビームが出射された場合は、第4の光ファイバOf4中を伝搬していく。また、第3の光ファイバOf3の端面から光ビームが出射されると、第1の光ファイバOf1のコアに入射して、第1の光ファイバOf1中を伝搬していく。また、第4の光ファイバOf4の端面から光ビームが出射された場合は、第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバOf1と第3の光ファイバOf3とがつながっており、第2の光ファイバOf2と第4の光ファイバOf4とがつながっている。このように第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2を同時に移動させることで、光ファイバ間の導通を切り替えることができる。
【0083】
なお、実施の形態1と同様にファイバ間やファイバと形状記憶合金との間の隙間は、適当な値とし、さらに該隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができる。
【0084】
また、第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2を加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0085】
さらに、上述した光クロスバーの構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることでさらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2の形状が光ファイバOf1、Of2、Of3、Of4と同一の形状であるので、上記光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に、該ブイ溝やピン等で上記形状記憶合金を固定できるので、上記基板上に上記光クロスバーを含む光電子集積装置の回路が容易に組める。
【0086】
このように本実施の形態3にかかる光クロスバーによれば、第1と第2の光ファイバはそれぞれの光ファイバの中心軸Ax1とAx2に対して垂直方向に並んでおり、第3と第4の光ファイバのそれぞれの端面は、第1と第2の光ファイバのそれぞれの垂直な端面と、向かい合わせになるように構成され、第1の光ファイバの中心軸は第3の光ファイバの中心軸と同一で、第2の光ファイバの中心軸は第4の光ファイバの中心軸と同一であり、第1と第2の形状記憶合金の中心軸は、光ファイバの中心軸対して垂直であるように構成し、形状記憶合金の一端には、その中心軸に対して45度の角度を有し、その中心軸に対して180度対称の位置にそれぞれ二つの傾斜面が形成され、該傾斜面には金属を蒸着することで金属薄膜を形成した金属ミラーが形成されており、形状記憶合金に通電加熱等で温度変化を与えて伸縮させることにより金属ミラーを有する形状記憶合金の傾斜面の位置を移動させることで光ファイバ同士の導通をつなぎ換えることとしたので、容易に、精度良く光ファイバ間のつなぎ換えができるという効果を有する。
【0087】
また、形状記憶合金は、光ファイバと同形状であるので、ブイ溝やピン等を有して、それらで光ファイバを固定することができる基板上に設置し、光電子集積装置を作成することができ、それによって複雑な制御ができる光電子集積装置を作成することができるという効果を有する。
【0088】
上述の説明では、光の導通を切り替えられる光ファイバが2本の場合の光クロスバーについて説明したが、図14に示すように、上記形状記憶合金を、その横断面を円形ではなく長方形にし、且つその一端面に上記実施の形態3と同様にして長方形状の金属ミラーを形成することで、複数本並列に並べられた光ファイバ内を伝搬する光の導通の切り替えを一度に行えるアドドロップスイッチを実現することができる。以下、このようなアドドロップスイッチを実施の形態3の変形例1として説明する。
【0089】
(実施の形態3の変形例1)
本実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチについて図を用いて説明する。図15は、本実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチの構成を示す図である。
【0090】
まず、実施の形態3の変形例1の構成について説明する。全図を通して、同一符号は同一または相当する部分を示している。Ms1、Ms2は、第1及び第2の形状記憶合金であり、ax1、ax2は、その縦断面の中心線である。また、第1、第2の形状記憶合金Ms1、Ms2は、その横断面が長方形であり、その縦断面の中心線ax1、ax2方向に延びる形状を有し、温度の変化によって該中心線ax1、ax2方向に伸縮する特徴を有している。具体的には、第1及び第2の形状記憶合金Ms1、Ms2を加熱した場合には伸縮し、冷却すれば弛緩する。そして、第1の形状記憶合金Ms1の一端には、中心線ax1に対して45度の角度を有し、中心線ax1に対して180度対称の位置にそれぞれ第1の傾斜面k1と第2の傾斜面k2が形成され、該第1及び第2の傾斜面k1、k2には、上記実施の形態3と同様、金属を蒸着することで金属膜を形成した第1の金属ミラー4が形成されている。また、第2の形状記憶合金Ms2も同様に、その一端に縦断面の中心線ax2に対して45度の角度を有し、180度対称の位置にそれぞれ第3の傾斜面k3及び第4の傾斜面k4が形成され、該第3及び第4の傾斜面には第2の金属ミラー5が形成されている。
【0091】
そして、Of11、Of21、Of31、Of41は、第1の光ファイバ群Of1、及び第2の光ファイバ群Of2、第3の光ファイバ群Of3、第4の光ファイバ群Of4の各一本目にあたり、本実施の形態3の変形例においては、例えば各光ファイバ群にそれぞれ8本の光ファイバが並列に並んでいるとする。また、図15に示すように、第1、第2の光ファイバ群Of1、Of2の各光ファイバの端面は、その中心軸Ax1、Ax2に対して垂直方向に並んでおり、上記第3、第4の光ファイバ分群Of3、Of4の各光ファイバの端面は、上記第1、第2の光ファイバ群Of1、Of2の各光ファイバの端面と、向かい合わせになるように構成され、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバの中心軸Ax1と第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバの中心軸Ax7とが同一直線上に位置し、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバの中心軸Ax2と第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバの中心軸Ax9とが同一直線上に位置する。つまり、第1の光ファイバ群Of1と第3の光ファイバ群Of3との1本目から8本目までの各中心軸が同一直線上にあり、第1の光ファイバ群と第2の光ファイバ群との1本目から8本目までの各中心軸が平行に並んでいる。そして、第1の形状記憶合金Ms1の縦断面の中心線ax1と、第2の形状記憶合金Ms2の縦断面の中心線ax2とが同一直線上に位置し、すべての光ファイバの中心軸に対して垂直であるように構成されている。
【0092】
次に、本実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチの動作について説明する。まず、図15(a)に示す状態では、第1の形状記憶合金Ms1の第1の金属ミラー4は第1の光ファイバ群Of1と第3の光ファイバ群Of3との間に位置している。また、第2の金属ミラー5は、第2の光ファイバ群Of2と第4の光ファイバ群Of4との間に位置している。この状態で、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、光ビームは第1の傾斜面k1の中央部辺りで第1の金属ミラー4によって反射し、形状記憶合金の縦断面の中心線ax1、ax2と同一方向に進み、第3の傾斜面k3の中央部辺りで第2の金属ミラー5によって反射し、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバのコアに入射して、該光ファイバ中を伝搬していく。逆に第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバの端面から光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路を進んで、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバ中を伝搬していく。また、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、光ビームは第2の傾斜面k2の中央部辺りで第1の金属ミラー4によって反射し、形状記憶合金の縦断面の中心線ax1、ax2と同一方向に進み第4の傾斜面k4の中央部辺りで第2の金属ミラー5によって反射し、第4の光ファイバ群Of4の光ファイバのコアに入射して、該光ファイバ中を伝搬していく。逆に第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバから光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路で進んで、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバ中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバと第2の光ファイバ群Of2の光ファイバがつながっており、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバは第4の光ファイバOf4の各光ファイバとつながっている。
【0093】
しかし、第1の形状記憶合金Ms1と第2の形状記憶合金Ms2に電気を流し、通電加熱を行うと、温度上昇によって第1及び第2の形状記憶合金Ms1及びMs2が収縮する。従って、第1及び第2の形状記憶合金Ms1及びMs2の一部をそれぞれ固定しておけば、図15(b)に示すように、第1の金属ミラー4は上方向に、第2の金属ミラー5は下方向に移動する。そして、その移動量は、第1及び第2の形状記憶合金Ms1及びMs2に流す電気量とそれによる発熱量及び発熱によって、第1及び第2の形状記憶合金Ms1及びMs2がどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。この状態で、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバのコアに入射して該光ファイバ中を伝搬し、逆に第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバ中を伝搬していく。また、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバの端面から光ビームが出射された場合は、第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバ中を伝搬し、逆に第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバ中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバと第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバとがつながっており、第2の光ファイバ群の各光ファイバOf2と第4の光ファイバ群の各光ファイバOf4とがつながっている。
【0094】
このように、本実施の形態3の変形例1のアドドロップスイッチにおいては、並列に複数本並べられた光ファイバ内を伝搬する光の導通の切り替えを、容易に精度良く、一度に行うことができる。
【0095】
さらに、上述した説明においては、上記形状記憶合金Msとして、その一端に金属を蒸着することで金属ミラーを形成し、該金属ミラーと形状記憶合金が一体化されている場合について説明したが、上記形状記憶合金Msを、図16に示すように、金属ミラーと形状記憶合金とを分離したものとし、2本の横断面が円形状の形状記憶合金の先端に、直角2等辺三角柱のミラーTを取りつけてなるものとしてもよい。この形状記憶合金の先端に取り付けるミラーTは、アルミや、プラスチックに金属を蒸着させたものなどが考えられる。このようにすれば、形状記憶合金の断面が小さくなるので、形状記憶合金に電気を流して通電加熱を行う際に、該形状記憶合金が移動する移動量のばらつきを少なくすることができ、上記形状記憶合金の上下に移動する方向性を制御しやすくなる、という効果がある。
【0096】
なお、本実施の形態3の変形例1においても、上記実施の形態1と同様にファイバ間やファイバと形状記憶合金との間の隙間は、適当な値とし、さらに該隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができ、また、上記第1及び第2の形状記憶合金Ms1及びMs2を加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付けることによって加熱する等の方法によっても構わないものとする。
【0097】
また、以上に説明した2本の横断面が円形状の形状記憶合金の先端にミラーTを取りつけてなるアドドロップスイッチは、第1、第2のミラーT1、T2を支える各2本の形状記憶合金Mf1〜Mf4に、同時に電気を流すなどして通電加熱して同時に移動させ、光ファイバ間の導通を切り替えるようにしたが、図17のように、2組の長さの違う形状記憶合金ぞれぞれにミラーTを取りつけることで、2組の形状記憶合金のうち、一組の形状記憶合金を、電気を流すなどして通電加熱して移動させればよいことになる。以下、このようなアドドロップスイッチを実施の形態3の変形例2として説明する。
【0098】
(実施の形態3の変形例2)
本実施の形態3の変形例2にかかるアドドロップスイッチについて図を用いて説明する。図17は、本実施の形態3の変形例2にかかるアドドロップスイッチの構成を示す図である。
【0099】
まず、実施の形態3の変形例2の構成について説明する。全図を通して、同一符号は同一または相当する部分を示している。Mf1〜Mf4は、第1、第2、第3及び第4の形状記憶合金であり、Ax10〜Ax14は、各形状記憶合金の中心軸である。上記各形状記憶合金Mfは、横断面が円形でその中心軸Ax方向に伸びる形状を有し、温度の変化によって伸縮する特徴を有している。具体的には、上記形状記憶合金Mfを加熱した場合には収縮し、冷却すれば、弛緩する。そして、上記第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2には第1のミラーT1が取りつけられ、上記第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2より長さが短い上記第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4には、第2のミラーT2が取りつけられている。この第1及び第2のミラーT1、T2は、直角2等辺三角柱であり、アルミやプラスチックに金属を蒸着させたものなどが考えられる。そして、上記第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2の内側に、第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4を配置するように構成する。
【0100】
次に、本実施の形態3の変形例2にかかるアドドロップスイッチの動作について説明する。まず、第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2にのみ電気を流し、通電加熱を行うと、温度上昇によって第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2が収縮し、第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4は伸びている。従って、第1、第2、第3及び第4の形状記憶合金Mf1、Mf2、Mf3、Mf4の一部を同じ基板上に固定しておけば、図17(a)に示すように、該第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2に取りつけられた第1のミラーT1は下方向に、また該第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4に取りつけられた第2のミラーT2は上方向に移動する。そして、その移動量は、第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2に流す電気量とそれによる発熱量及び発熱によって、第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2がどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。このとき、第1のミラーT1は第1の光ファイバ群Of1と第3の光ファイバ群Of3との間に位置し、第2のミラーT2は、第2の光ファイバ群Of2と第4の光ファイバ群Of4との間に位置している。この状態で、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、光ビームは第1のミラーT1によって反射し、第1及び第2の形状記憶合金の中心軸Ax10、Ax11と同一方向に進み第2のミラーT2によって反射し、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバのコアに入射して、該光ファイバ中を伝搬していく。逆に第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバの端面から光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路を進んで、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバ中を伝搬していく。また、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、光ビームは第1のミラーT1によって反射し、第3及び第4の形状記憶合金の中心軸Ax12、Ax13と同一方向に進み第2のミラーT2によって反射し、第4の光ファイバ群Of4の光ファイバのコアに入射して、該光ファイバ中を伝搬していく。逆に、第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバから光ビームが出射された場合は、先程と逆の進路で進んで、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバ中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバと第2の光ファイバ群Of2の光ファイバがつながっており、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバは第4の光ファイバOf4の各光ファイバとつながっている。
【0101】
ここで、第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4にのみ電気を流し、通電加熱を行うと、温度上昇によって第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4が収縮し、第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2は通電加熱がなされていないので伸びる。従って、従って、第1、第2、第3及び第4の形状記憶合金Mf1、Mf2、Mf3、Mf4の一部を同じ基板上に固定しておけば、図17(b)に示すように、該第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2に取りつけられた第1のミラーT1は上方向に、また該第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4に取りつけられた第2のミラーT2は下方向に移動する。そして、その移動量は、第3及び第4の形状記憶合金Mf3及びMf4に流す電気量とそれによる発熱量及び発熱によって、第3及び第4の形状記憶合金Mf3及びMf4がどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。この状態で、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバのコアに入射して該光ファイバ中を伝搬し、逆に第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバ中を伝搬していく。また、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバの端面から光ビームが出射された場合は、第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバ中を伝搬し、逆に第4の光ファイバ群Of4の各光ファイバの端面から光ビームが出射されると、第2の光ファイバ群Of2の各光ファイバ中を伝搬していく。つまりこの状態では、第1の光ファイバ群Of1の各光ファイバと第3の光ファイバ群Of3の各光ファイバとがつながっており、第2の光ファイバ群の各光ファイバOf2と第4の光ファイバ群の各光ファイバOf4とがつながっている。
【0102】
このように、本実施の形態3の変形例2のアドドロップスイッチにおいては、第1のミラーT1を取りつける第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2の高さを、第2のミラーT2を取りつける第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4の高さより高くし、該第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2と、該第3及び第4の形状記憶合金Mf3、Mf4とのどちらか一方を、通電加熱等で温度変化を与えて伸縮させて、上記第1及び第2のミラーT1、T2を上下に移動させることで光ファイバ同士の導通をつなぎ換えることとしたので、同時に4本の形状記憶合金に通電する等しなくてもよくなり、容易に、より精度良く、並列に並べられた複数本の光ファイバ間のつなぎ換えを一度に行うことができるという効果を有する。また、上記4本の形状記憶合金を同じ基板上に設けることができることができる、という効果もある。
【0103】
(実施の形態4)
本実施の形態4にかかる光フィルタについて図を用いて説明する。図7は、本実施の形態4にかかる光フィルタの構成を示す図である。
【0104】
まず、本実施の形態4にかかる光フィルタの構成を説明する。全図を通して、同一符号は同一又は相当する部分を示している。Mf1は、第1の形状記憶合金であり、Ax10は、該第1の形状記憶合金Mf1の中心軸である。また、Mf2は、第2の形状記憶合金であり、Ax11は、該第2の形状記憶合金Mf2の中心軸である。そして、第1の形状記憶合金Mf1及び第2の形状記憶合金Mf2は、横断面が円形でその中心軸Ax10及びAx11方向に延びる形状を有し、温度の変化によって中心軸Ax10及びAx11方向に伸縮する特徴を有している。具体的には、上記第1の形状記憶合金Mf1及び第2の形状記憶合金Mf2を加熱した場合には収縮し、冷却すれば弛緩する。また、第1の形状記憶合金Mf1の一端には、中心軸Ax10に対して45度の角度を有する傾斜端面m1が形成され、該傾斜端面m1に金属を蒸着した後に誘電体を形成して、ファブリーペロー型の光波長フィルタである第1の光波長フィルタ6を形成している。この第1の光波長フィルタ6は、入射する光ビームの波長によって反射特性が異なる特徴がある。また、第2の形状記憶合金Mf2の一端には、中心軸Ax11に対して45度の角度を有する傾斜端面m2が形成され、該傾斜端面m2に金属を蒸着した後にガラス等の誘電体を形成して、ファブリーペロー型の光波長フィルタである第2の光波長フィルタ7を形成している。この第2の光波長フィルタ7は、入射する光ビームの波長によって反射角が異なる特徴がある。また、Of1及びOf2は第1の光ファイバ及び第2の光ファイバで、その端面はそれぞれの中心軸Ax1及びAx2に垂直である。
【0105】
そして、本実施の形態4にかかる光フィルタは、図7に示すように、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と第1の形状記憶合金Mf1の中心軸Ax10とが直交するように配置し、また第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と第2の形状記憶合金Mf2の中心軸Ax11とが同一であるように配置し、また第1の形状記憶合金Mf1の中心軸Ax10と第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2とが同一直線上に位置するように構成されている。
【0106】
次に、本実施の形態4にかかる光フィルタの動作について説明する。まず、図7(a)に示す状態では、第1の形状記憶合金Mf1には電気を流さずに弛緩した状態のままとし、第2の形状記憶合金Mf2には、電気を流して通電加熱を起こし、収縮した状態としてある。第1の光ファイバOf1から出射された光ビームは、第1の光波長フィルタ6の中央部で反射し、第2の光ファイバOf2のコアに入射して、第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0107】
次に、第1の形状記憶合金Mf1に電気を流して通電加熱を起こして、第2の形状記憶合金Mf2には電気を流さないようにすると、第1の形状記憶合金Mf1は収縮し、第2の形状記憶合金Mf2は弛緩して、図7(b)に示すような状態になる。この時に第1の光ファイバOf1から光ビームが出射されると、第2の光波長フィルタ7の中央部で反射し、第2の光ファイバOf2のコアに入射して、第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。
【0108】
例えば、第1の光波長フィルタ6には入射角45度で入射してくる光ビームの内λ1の波長の光だけを出射角45度で反射するものを用い、また、第2の光波長フィルタ7には入射角45度で入射してくる光ビームの内λ2の波長の光だけを出射角45度で反射するものを用いるとし、第1の光ファイバOf1から出射された光ビームは波長λ1及び波長λ2の成分を含んでいるものとする。このような光ビームが、図7(a)に示す状態の時に第1の光ファイバOf1から出射され、第2の光ファイバOf2に入射された場合、該第2の光ファイバOf2中を伝搬する光は、波長がλ1の光のみである。また、上記光ビームが、図7(b)に示す状態の時に第1の光ファイバOf1から出射され、第2の光ファイバOf2に入射された場合、該第2の光ファイバOf2中を伝搬する光は、波長がλ2の光のみである。つまり、電気を流す形状記憶合金を選択することで、異なる波長成分の光を選択して同じ光ファイバ中に伝搬させることができる。
【0109】
なお、第1の光波長フィルタ6と第2の光波長フィルタ7との入れ替えにおいて、第1の形状記憶合金Of1と第2の形状記憶合金Of2とを制御する必要があるが、それは第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2に流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2がどれだけ収縮するかを調べておき、形状記憶合金の一部を固定してあれば、容易に制御できる。
【0110】
なお、実施の形態1と同様にファイバ間やファイバと形状記憶合金間との間の隙間は、適当な値とし、さらに該隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができる。
【0111】
また、光波長フィルタとして、傾斜端面に適当な溝を設けた後に金属薄膜を形成することで作成されるグレーティング型フィルタや、フィルタ特性を有する材料を用いても良い。
【0112】
また、第1及び第2の形状記憶合金Mf1及びMf2を加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0113】
なお、上述した光フィルタの構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝や、ピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることでさらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、第1及び第2の形状記憶合金Mf1、Mf2の形状が、光ファイバOf1、Of2と同一の形状であるので、上記光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に、該ブイ溝やピン等で形状記憶合金を固定できるので、上記基板上に上記光フィルタを含む光電子集積装置の回路が容易に組める。
【0114】
また、この光フィルタを多段で用いれば、さらに精度の高い光フィルタを作成でき、その場合においても、上述したように容易に集積化ができる。
【0115】
このように、本実施の形態4にかかる光フィルタによれば、第1の光ファイバから出射された光ビームを光波長フィルタで反射し、ある特定の波長だけを第2の光フィルタに入射させ、該光波長フィルタは、第1の形状記憶合金と第2の形状記憶合金とに異なる特性のものを形成し、通電加熱により形状記憶合金が収縮または弛緩することで、前記第1の光ファイバから出射された光ビームが反射する前記光波長フィルタを選択して、第2の光ファイバに伝搬する光の波長を選択することができるようにしたので、容易に精度良く光ビームから所望の波長成分の光を取り出すことができるという効果を有する。
【0116】
また、形状記憶合金は、光ファイバと同形状であるので、ブイ溝やピン等を有して、それらで光ファイバを固定することができる基板上に設置し、光電子集積装置を作成することができ、それによって複雑な制御ができる光電子集積装置を作成することができるという効果を有する。
【0117】
(実施の形態5)
本実施の形態5にかかる光フィルタについて図を用いて説明する。図8は、本実施の形態5にかかる光フィルタの構成を示す図である。
【0118】
まず、本実施の形態5にかかる光フィルタの構成を説明する。全図を通して、同一符号は同一又は相当する部分を示している。Mfは、形状記憶合金である。Ax8は、形状記憶合金Mfの中心軸である。形状記憶合金Mfは、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、温度の変化によって伸縮する特徴を有している。具体的には、上記形状記憶合金Mfを加熱した場合には収縮し、冷却すれば、弛緩する。また、形状記憶合金Mfの一端には、中心軸Ax8に対して45度の角度を有する傾斜端面mが形成されており、該傾斜端面mには、光の波長レベルの細かい溝を設けてから金属薄膜を形成して、グレーティング型の光波長フィルタ8を形成している。この光波長フィルタ8は、入射する光ビームの波長によって反射角が異なる特徴がある。また、Of1及びOf2は第1の光ファイバ及び第2の光ファイバで、端面はそれぞれの中心軸Ax1及びAx2に垂直な端面である。また、第2の光ファイバOf2は複数ある。
【0119】
本実施の形態5における光フィルタは、図8に示すように、第1の光ファイバの中心軸Ax1と、形状記憶合金Mfの中心軸Ax8とが直交し、複数の第2の光ファイバOf2それぞれは、その端面を形状記憶合金Mfの光波長フィルタ8に向けている。
【0120】
次に、本実施の形態5にかかる光フィルタの動作について説明する。図8において、第1の光ファイバOf1から出射された光ビームは、形状記憶合金Mfの光波長フィルタ8の中央部で反射し、波長成分の違いによって第2の光ファイバOf2に入射し、第2の光ファイバ中を伝搬していく。ここで、光波長フィルタ8は、入射光の波長成分によって反射角が異なるという性質を持っている。また、入射光が反射する光波長フィルタ8の位置の違いによってもその反射特性が異なる。つまり、第1の光ファイバOf1から出射された光ビームは、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1に沿って進み、光波長フィルタ8の中央部に入射角45度で入射し、例えば第1の光ファイバOf1から出射された光ビームに含まれる波長がλ1の光は、上部の第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2に沿って進み、該上部の第2の光ファイバOf2のコアに入射し、該上部の第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。また、第1の光ファイバOf1から出射された光ビームに含まれる波長がλ2の光は、下部の第2のファイバOf2の中心軸Ax2に沿って進み、該下部の第2の光ファイバOf2のコアに入射し、該下部の第2の光ファイバOf2中を伝搬していく。つまり、光波長フィルタの性質より、所望の波長の光が反射する方角を知っていれば、その所望の波長の光が反射する位置に第2の光ファイバOf2を設置しておくことで、第1の光ファイバOf1より出射された光ビームに含まれるの所望の波長の光を取り出すことができる。なお、第1の光ファイバOf1の中心軸Ax1と光波長フィルタ8との角度は、45度以外でも構わない。
【0121】
さらに、光波長フィルタ8は、上述のように入射光の波長により反射特性が異なる外、その入射位置によっても反射特性が異なるので、形状記憶合金Mfの一部を固定しておき、この状態で電気を流して通電加熱を行えば、形状記憶合金Mfが収縮して、光波長フィルタ8は左に移動し、その結果光波長フィルタ8の先端部に第1の光ファイバOf1からの光ビームが入射する。そして、その時に先端位置から上部の第2の光フィルタOf2あるいは下部の第2の光フィルタOf2には、別の波長成分の光ビームが入射されることになるので、さらに多くの波長成分の違う光を取り出すことができる。
【0122】
なお、光波長フィルタ8の移動量は、形状記憶合金Mfに流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって形状記憶合金Mfがどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。
【0123】
また、実施の形態1と同様にファイバ間やファイバと形状記憶合金との間の隙間は、適当な値とし、さらにその隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができる。
【0124】
また、形状記憶合金Mfを加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0125】
なお、上述した光フィルタの構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝や、ピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることでさらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、形状記憶合金Mfの形状が、光ファイバOf1、Of2と同一の形状であるので、上記光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に形状記憶合金を固定できるので、上記基板上に上記光フィルタを含む光電子集積装置の回路が容易に組める。
【0126】
また、この光フィルタを多段で用いれば、さらに精度の高い光フィルタを作成でき、その場合でも容易に集積化ができる。
【0127】
このように本実施の形態5にかかる光スイッチによれば、形状記憶合金に光波長フィルタを設け第1の光ファイバから出射される光ビームを反射し、第2の光ファイバに所望の波長成分の光を入射し、さらに該光波長フィルタは、反射位置によって反射特性が異なるものとし、通電加熱により形状記憶合金が収縮または弛緩することで、光波長フィルタを移動させて、反射位置を移動させることで、さらに多数の波長を取り出すことができることとしたので、容易に精度良く光ビームから所望の波長成分の光を取り出すことができるという効果を有する。
【0128】
また、形状記憶合金は、光ファイバと同形状であるので、ブイ溝やピン等を有して、それらで光ファイバを固定することができる基板上に設置し、光電子集積装置を作成することができ、それによって複雑な制御ができる光電子集積装置を作成することができるという効果を有する。
【0129】
(実施の形態6)
本実施の形態6にかかるマイケルソン干渉計について図を用いて説明する。図9は、本実施の形態6にかかるマイケルソン干渉計の構成を示す図であり、図9(a)は斜視図、図9(b)は図9(a)のK矢示図、図9(c)は図9(a)のL矢示図である。
【0130】
図において、図3,図9と同一符号は同一又は相当する部分を示し、本実施の形態6は、図3のT字カップリングを直接応用したものである。すなわち、第1〜第3の光ファイバOf1〜Of3は、同一の構造を有し、従って、コア1,及びクラッド2の径も同じである。
【0131】
Mfは、形状記憶合金であり、Ax8は、該形状記憶合金Mfの中心軸である。上記形状記憶合金Mfは、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、温度の変化によって伸縮する特徴を有している。具体的には、該形状記憶合金Mfを加熱した場合には収縮し、冷却すれば、弛緩する。また、形状記憶合金Mfの一端は、中心軸Ax8に対して垂直であり、該端面に金属を蒸着することで金属薄膜を形成した金属ミラー3が形成されている。
【0132】
第1の光ファイバOf1,第2の光ファイバOf2,及び第3の光ファイバOf3は、共に、一端に傾斜端面F1〜F3を有しており、上記第1,第2,第3の光ファイバOf1,Of2,Of3は、それぞれ、傾斜端面F1,F2,F3が形成されていない方の端の端面が中心軸に垂直に形成され、また、上記第2の光ファイバOf2の垂直な端面には金属を蒸着することにより金属ミラー9が形成され、上記第3の光ファイバOf3の垂直な端面と形状記憶合金Mfの金属ミラーとは所定の距離を置いて隣接している。また、形状記憶合金Mfの中心軸Ax8と第3の光ファイバOf3の中心軸Ax7とは同一直線上に位置している。また、第2,第3の光ファイバOf2,Of3は、互いに、長さが異なっている。
【0133】
101は、本実施の形態6によるマイケルソン干渉計の出力を利用するための光検知器である。光検知器101は、フォトダイオード等で構成され、第1の光ファイバと第2の光ファイバとの直交軸Ax3上に位置し、かつ第1,第2の光ファイバOf1,Of2に接する,あるいは近接するようにして配置される。具体的には、例えば、その表面直下にフォトダイオードを半導体デバイス製造プロセスにより形成してなる半導体を光学台として用い、該光学台上に第1,第2の光ファイバOf1,Of2を、それらの接続部がフォトダイオード上に位置するようにして配置することにより、本図の配置を実現することができる。
【0134】
次に、以上のように構成されたマイケルソン干渉計の動作を説明する。第1の光ファイバOf1に光ビームを入射せしめると、該入射した光ビームは傾斜端面F1で間隔Sに応じた比率で分波され、該分波された一方の光ビームは、第2の光ファイバOf2の中心軸Ax2に沿って進み、金属ミラー9で反射され、その後、逆の経路を辿って第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1に戻り、そこをその一部が通過する。一方、前記分波された他方の光ビームは第3の光ファイバの中心軸Ax7に沿って進み、外部に出射される。この外部に出射された光ビームは、形状記憶合金Mfの金属ミラー3で反射されて、再び第3の光ファイバOf3に入射し、逆の経路を辿って該第3の光ファイバOf3の傾斜端面F3に戻り、そこでその一部が反射され、前記第1の光ファイバOf1の傾斜端面F1を通過してくる光ビームと合波され、該合波された光ビームが光検知器101に入射する。そして、上述したように、上記第2の光ファイバOf2の長さと第3の光ファイバOf3の長さが異なり、その結果形状記憶合金Mfの金属ミラー3で反射された光ビームと第2の光ファイバOf2の金属ミラー9で反射された光ビームとは通った光路長が異なるため、両光ビーム間で干渉を生じ、従って、干渉計として用いることができる。
【0135】
また、形状記憶合金Mfに電気を流し、通電加熱によって収縮させると第3の光ファイバOf3に対し、該形状記憶合金Mfの端面に形成された金属ミラー3を、該第3の光ファイバOf3の中心軸Ax7に平行な方向に相対的に移動させることができるので、該金属ミラー3との距離に応じて、金属ミラー3で反射される光ビームの位相が変化し、これにより、前記合波された光ビームの干渉による光強度が変化するため、光検知器101でこの光強度の変化を検知することにより、本実施の形態6によるマイケルソン干渉計を光スイッチとして用いることができる。
【0136】
なお、光波長フィルタ8の移動量は、形状記憶合金Mfに流す電気の量とそれによる発熱量及び発熱によって形状記憶合金Mfがどれだけ収縮するかを調べておけば、容易に制御できる。
【0137】
また、上記実施の形態1と同様に、ファイバ間やファイバと形状記憶合金との間の隙間は、適当な値とし、さらにその隙間にマッチングオイルを用いることで光ビームの損失をほぼゼロに等しくすることができる。
【0138】
また、形状記憶合金Mfを加熱する方法は、例えば、赤外線等による光を当てることによる加熱や、温風を吹き付ける事によって加熱する等の方法によっても構わない。
【0139】
なお、上述した干渉計の構成を、光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝や、ピン等を有する基板上に形成し、それに他の回路を加えることでさらに様々な働きをする光電子集積装置が形成される。そしてその場合、形状記憶合金Mfの形状が光ファイバOf1、Of2と同一の形状であるので、上記光ファイバで回路を組む場合に使用するブイ溝やピン等を有する基板上に、該ブイ溝やピン等で形状記憶合金を固定できるので、上記基板上に上記干渉計を含む光電子集積装置の回路が容易に組める。
【0140】
また、上記の説明では、第2の光ファイバOf2の端面に金属膜を形成し、第3の光ファイバOf3の端面に形状記憶合金Mfを設置するようにしたが、第2の光ファイバOf2の端面に形状記憶合金Mfを設置し、第3の光ファイバOf3の端面に金属膜を形成してもよい。
【0141】
また、上記の説明では、第2の光ファイバOf2及び第3の光ファイバOf3について、長さを異ならしめるようにしたが、長さを同じとし、屈折率を異ならしめるようにしてもよい。
【0142】
このように本実施の形態6の干渉計によれば、入力用の第1の光ファイバに対し、一端に傾斜端面を他端に反射面を有する2つの分岐光路用の第2及び第3の光ファイバOf2及びOf3について、その一方を互いの傾斜端面の反射及び互いの側面レンズ作用により光結合するよう配置するとともに、その他方を互いの傾斜端面が所定の間隔で対向するように配置し、第2の光ファイバの傾斜端面が形成されていない方の端の端面に、金属ミラーを、また、第3の光ファイバOf3のうちの傾斜端面が形成されていない方の端の端面に、金属ミラーを端面に形成した温度変化により伸縮する形状記憶合金を設置することで、マイケルソン干渉計として用いることができる。また、本実施の形態6による干渉計を用いて、作成することが容易な光スイッチを得ることができる。さらに、スティック状の複数の光ファイバ及び形状記憶合金を、互いに略90度ねじれた状態で互いの端部を合わせるようにして積層配置することにより干渉計を構成することができるため、該干渉計を光デバイスに用いるのに十分小さなサイズとすることができ、かつ容易に作成することができる。
【0143】
(実施の形態7)
本実施の形態7にかかる半導体装置について図を用いて説明する。図10は、本実施の形態7にかかる半導体装置の構成を示す図である。また、図11は、本実施の形態7にかかる半導体装置を用いて半導体装置同士を接続している状態を示す図である。
【0144】
まず、本実施の形態7にかかる半導体装置の構成を説明する。Sfは半導体装置であり、スティック状で、横断面が円形であり、その中心軸方向に延びる形状を有している。11は半導体装置Sfの基板であり、基板11上に集積回路12が形成されている。つまり、本実施の形態7における半導体装置Sfには、その側面に集積回路12が形成されている。また、10は集積回路12の電極であり、半導体装置Sfの端面m3に形成されている。
【0145】
上記のように構成された本実施の形態7における半導体装置Sfは、図11に示すように、平面状の半導体装置13同士をつなぐ電線等である伝送線14の途中に設置される。そして、上記伝送線14は、それぞれの半導体装置13の電極15に接続されている。
【0146】
次に、本実施の形態7にかかる半導体装置Sfの動作について説明する。半導体装置SfはSi又はGaAsの単結晶上に、半導体デバイスプロセスにより回路を形成したもので、従来は、平面状であった半導体装置をスティック状にしたものである。この半導体装置Sfは伝送線14と同一の形状、及び大きさであり、従来の平面状の半導体装置13の電極15と伝送線14を介して連結している。この上記伝送線14は電気信号をそのまま伝えるものであるが、本実施の形態7における半導体装置Sfはそれ自体が集積回路12を備え、信号を制御する働きを持っているので、電極15からの信号を変換して伝送することができる。なお、図10に示す半導体装置Sfには、その端面m3に電極10を3個有しているが、この電極の数は何個でも良く、また、図11のように一つの電極同士を接続する場合には、上記半導体装置Sfの一つの端面m3に1個の電極でも構わない。また、上記半導体装置Sfは、図10に示されるように半導体装置13同士の接続に使用するだけでなく、それ以外の電気回路の接続に使用でき、形状が電線等である伝送線14と同一のスティック状であるので伝送線14と同様の使い方ができ、使用しやすい。
【0147】
このように、本実施の形態7における半導体装置によれば、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状である基板の側面に集積回路が形成されているので、電線等である伝送線と接続して使用することができ、また、伝送線とは異なり信号を伝えるだけでなく制御することができるという効果を有する。
【0148】
さらに、本実施の形態7における半導体装置は、伝送線と同形状であるので、伝送線と同様の使い方ができ、且つ容易接続して使用できるという効果も有する。
【0149】
なお、上記実施の形態7においては、基板上のシリコン等に集積回路が形成されているスティック状の半導体集積Sfについて説明したが、基板上の誘電体、例えばセラミック等にマイクロ波集積回路を形成するようにすれば、スティック状のマイクロ波装置として使用できる。以下、実施の形態7の変形例において、このマイクロ波装置について説明する。
【0150】
(実施の形態7の変形例)
以下、本実施の形態7の変形例にかかる、マイクロ波装置について、図18を用いて説明する。図18は、本実施の形態7の変形例におけるマイクロ波装置の構成を示す図である。図において、Dfはマイクロ波装置であり、スティック状で、横断面が円形であり、その中心軸方向に延びる形状を有している。また、19は、マイクロ波装置Dfの基板であり、基板19上にマイクロ波集積回路20が形成されている。つまり、本実施の形態7の変形例におけるマイクロ波装置Dfには、その側面にマイクロ波集積回路20が形成されている。このマイクロ波集積回路20は、例えばセラミック等に、所望のパターンを写真で焼きつけ、カットあるいは、溶かす等して作成される。
【0151】
また、マイクロ波装置Dfには、対極が必要なので、例えば、図18(a)のように、マイクロ波装置Dfの中心軸上に、同軸ケーブルのように、金属棒を対極21として設けたり、図18(b)のように、マイクロ波集積回路20の側面のある任意の領域に対極21を設ける等して、対極をマイクロ波装置Df上に設ければよい。なお、図18(b)のように側面領域に対極21を設ける場合は、マイクロ波集積回路20をその対極21に使用している領域以外に形成する。
【0152】
そして、上記のように構成されたマイクロ波装置Dfを、図11に示す、半導体装置Sfのかわりに、平面状の半導体装置13同士をつなぐ同軸ケーブルあるいはフィーダ線等の伝送線14の途中に設置する。
【0153】
次に、本実施の形態7の変形例にかかる、マイクロ波装置Dfの動作について説明する。例えば、マイクロ波装置Dfが、図18(a)に示すような分岐回路のマイクロ波集積回路20を有する場合、該マイクロ波装置Dfに入力された光ビームが、出力される際には4つに分岐されて出力される。このように、上記マイクロ波装置Dfはマイクロ波集積回路20を備え、信号を制御する働きを持っているので、同軸ケーブル等の上記伝送線14のように単に信号をそのまま伝えるだけでなく、信号を変換して伝送することができる。なお、図18(a)に示すマイクロ波装置Dfは、その端面に電極を4つ有しているが、この数は何個でもよく、そのマイクロ波集積回路20のパターンによるものである。また、図11のように接続させる場合は1つの電極でよい。また、マイクロ波装置Dfの形状がスティック状であるので、伝送線14と同様の使い方ができ使用しやすい。
【0154】
このように、本実施の形態7の変形例にかかるマイクロ波装置Dfにおいても、上述した半導体装置Sfと同様、入力されてくる電波を、同軸ケーブル等の伝送線のように伝送するだけでなく、制御することができ、さらに、伝送線と同形状であるので、同様の使い方ができ、容易に接続して使用することができる効果を有する。
【0155】
(実施の形態8)
本実施の形態8にかかる光電子集積装置について図を用いて説明する。図12は、本実施の形態7にかかる半導体装置Sfと光ファイバとを組み合わせた回路の構成を示す図である。図13は、本実施の形態7にかかる半導体装置Sfを基板のブイ溝に積層配置した状態を示した図である。
【0156】
まず、本実施の形態8にかかる光電子集積装置の構成を説明する。本実施の形態8に係る光電子集積装置は、本実施の形態7にかかる半導体装置Sfを用いており、図10に示すように半導体装置Sfは横断面が円形で、その中心軸方向に延びる形状を有し、スティック状である。これは、光ファイバと同一の直径及び形状である。また、上述したように半導体装置Sfの側面には集積回路12が、端面m3には電極10が形成されている。また、Ofは光ファイバである。
【0157】
図12に示すように、この半導体装置Sfの端面m3に面発光型のレーザダイオード16を設置する。電極10により、レーザダイオードには、電気信号が入力されている。さらに端面m3に向かい合うように端面がくるように光ファイバOfを設置する。半導体装置Sfの中心軸と光ファイバOfの中心軸は同一である。
【0158】
次に、本実施の形態8にかかる光電子集積装置の動作について説明する。図12に示す状態で、半導体装置Sfからの電気信号を受け、面発光型のレーザダイオード16が発光するその光ビームは光ファイバOfのコアに入射し、光ファイバOf中を伝搬していく。また、半導体装置Sfの端面m3には、レーザダイオード16のかわりに受光素子を設置してもよく、その場合は、光ファイバOfから出射された光ビームを受光素子が電気信号へと変換し、その信号を集積回路12で制御して、受光素子とは反対の端面に設置された電極(図示せず)に送る。そして、上述したような半導体素子Sfと光ファイバOfとを、ブイ溝やピンを有する基板上に設置固定することで、集積装置を作成することができる。また、それぞれの半導体装置Sfに異なる働き、例えば、一つはメモリとして、一つはLDドライバとして、一つはMPUとしての働きを持つように作成し、それら3本の半導体装置Sfを、図13に示すように、ブイ溝17を有する基板18に積層配置して、各半導体装置Sfの電極10が接してつながるように設置するようにすれば、それぞれの半導体装置Sfを結合させて働かせることができる。また、実施の形態1から6に示した光電子集積装置に半導体装置Sfを追加することで、さらに複雑な制御が容易に実現できる光電子集積装置を作成することができる。
【0159】
また、実施の形態7の変形例において説明したマイクロ波装置Dfを、上述した半導体装置Sfと置き換えても、上記同様の効果を得ることができる。さらに、上記半導体装置Sf、マイクロ波装置Dfを組み合わせて使用すれば、より複雑な制御が容易に実現できる光電子集積装置を作成することができる。
【0160】
このように、本実施の形態8にかかる光電子集積装置によれば、スティック形状の半導体装置、あるいはマイクロ波装置の端面に発光部を設け、該発光部からの光ビームが光ファイバに入射せしめるように設置することとしたので、集積化され、容易に光を制御することができるという効果を有する。
【0161】
また、前記半導体装置、あるいはマイクロ波装置を積層配置する場合に、お互い接する部分に電極を形成したので、電極間を伝送線でつなぐ必要がなく、容易に作成することができるという効果を有する。
【0162】
【発明の効果】
以上のことにより、本発明の請求項1に記載の光回路によれば、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には該中心軸に対し所定の角度傾斜した傾斜面が設けられる形状記憶合金と、該形状記憶合金の温度を変化させる温度変化手段とを備え、前記形状記憶合金を前記温度変化手段によって加熱することにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させて前記形状記憶合金の傾斜端面を収縮位置に移動させ、前記形状記憶合金を加熱しないことにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させないようにして前記形状記憶合金の傾斜端面を非収縮位置に位置させて、前記傾斜端面が前記非収縮位置に位置するときには前記傾斜端面に入射する光ビームを前記傾斜端面で反射させ、前記傾斜端面が前記収縮位置に移動したときには前記光ビームを通過させるようにしたので、通電加熱等の電気によって形状記憶合金の伸縮を制御することができ、光波を様々に制御することが容易に行え、簡単に集積化できるという効果を有する。
【0164】
また、本発明の請求項2に記載の光スイッチによれば、請求項1に記載の光回路を備えた光スイッチであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対し略45度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には金属薄膜を形成し、該傾斜端面の中心部にて該傾斜端面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する複数の形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、前記形状記憶合金と同数の第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材の前記中心軸と、前記複数の形状記憶合金の前記中心軸とが直交し、前記複数の形状記憶合金はその中心軸の垂直方向に複数並んで配置され、前記複数の第2の光導波部材のそれぞれの中心軸と前記形状記憶合金のそれぞれの中心軸とが同一であるように配置され、前記複数の形状記憶合金のうちの一つがその中心軸方向に伸びることで、前記第1の光導波部材から出射された光ビームが前記形状記憶合金のうちの前記伸びた一つの形状記憶合金の傾斜端面で反射し、該形状記憶合金と同一の中心軸を持つ第2の光導波部材に入射するように配置されてなるものとしたので、集積化でき、精度が高く、応答特性も良い光スイッチが容易に作成できるという効果を有する。
【0165】
また、本発明の請求項3に記載の光クロスバーによれば、請求項1に記載の光回路を備えた光クロスバーであって、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、前記第1の光導波部材と互いに並行に配置された第2の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第1の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第3の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第2の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第4の光導波部材と、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、 横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金とを有し、前記第1と第2の形状記憶合金の中心軸は同一で、前記光導波部材の中心軸に対して垂直であり、前記第1と第2の形状記憶合金が伸びている状態の時に、前記第1の光導波部材と前記第3の光導波部材からの光ビームを前記第1の形状記憶合金の傾斜面は、反射することが可能で、前記第2と前記第4の光導波部材からの光ビームを前記第2の形状記憶合金の傾斜面は反射することが可能であるように構成されたので、集積化され、精度が高く、応答特性も良い光クロスバーが容易に作成できるという効果を有する。
【0169】
また、本発明の請求項4に記載の光フィルタによれば、請求項1に記載の光回路を備えた光フィルタであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、第1の波長の光のみを反射する第1の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、前記第1の波長とは波長が異なる第2の波長の光のみを反射する第2の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材の中心軸と前記第1の形状記憶合金の中心軸とが直交するように配置し、また前記第1の光導波部材の中心軸と前記第2の形状記憶合金の中心軸とが同一であるように配置し、また前記第1の形状記憶合金の中心軸と前記第2の光導波部材の中心軸とが同一であるように配置し、前記第1および第2の形状記憶合金が温度の変化によりそれぞれの中心軸に沿って伸縮することによって、前記第1および第2の形状記憶合金の傾斜端面の位置は変化し、前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記第1または第2の形状記憶合金のいずれか一方の傾斜端面で反射して、前記第1の波長の光ビームまたは第2の波長の光ビームのいずれか一方の波長の光ビームが前記第2の光導波部材に入射することとしたので、集積化され、精度が高く、応答特性も良く元の光波より簡単に2種類の光波を取り出すことができる光フィルタが容易に作成できるという効果を有する。
【0170】
また、複数段に増やしていくことで、より精度の高い光フィルタが得られるという効果を有する。
【0171】
また、本発明の請求項5に記載の光フィルタによれば、請求項1に記載の光回路を備えた光フィルタであって、横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して所定の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、かつ、光ビームの入射する位置によって反射特性が異なる光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する形状記憶合金と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記形状記憶合金の前記傾斜端面で反射して、異なる波長成分の光ビームを異なる反射角で反射せしめ、該各反射された光ビームが入射し、かつ、前記形状記憶合金の伸縮によって前記第1の光導波部材から出射される光ビームの反射する位置が、前記傾斜端面上で変化し、該反射位置に応じて異なる反射特性で反射分割された光ビームが入射するように前記第2の光導波部材を配置してなるものとしたので、集積化され、精度が高く、応答特性も良く元の光波より簡単に複数種類の光波を取り出すことができる光フィルタが容易に作成できるという効果を有する。
【0172】
また、複数段に増やしていくことで、より精度の高い光フィルタが得られるという効果を有する。
【0173】
また、本発明の請求項6に記載の光フィルタによれば、請求項4に記載の光フィルタにおいて、形状記憶合金の傾斜端面に形成された光波長フィルタは、該傾斜端面に金属薄膜を形成し、さらに前記金属薄膜上に誘電体を形成して作成されるファブリーペロー型波長フィルタであるものとしたので、広範囲の波長に対応する光波長フィルタを形成でき、元の光波より確実に所望の光波を取り出すことができるという効果を有する。
【0174】
また、本発明の請求項7に記載の光フィルタによれば、請求項4または請求項5に記載の光フィルタにおいて、前記形状記憶合金の前記傾斜端面に形成された前記波長フィルタは、該傾斜端面に溝を設け、その上に前記金属薄膜を形成して作成されるグレーティング型波長フィルタであるものとしたので、入射する光波の波長によって反射角を所望の値にすることができ、位置によって異なった反射特性を持つ光波長フィルタを形成でき、元の光波より確実に所望の光波を取り出すことができるという効果を有する。
【0177】
また、本発明の請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタによれば、請求項2ないし請求項7のいずれかに記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタにおいて、温度変化によって伸縮する前記形状記憶合金に電気を流すことで温度変化を起こして伸縮せしめ、または、前記形状記憶合金に温風を吹き付けることで温度変化を起こして伸縮せしめ、または、前記形状記憶合金に光をあてることで温度変化を起こして伸縮せしめることとしたので、伸縮を制御することが容易に、また、高い精度で行えるという効果を有する。
【0178】
また、本発明の請求項9に記載の光集積装置によれば、請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタの構成部材を、ブイ溝またはピンを設けた基板上に固定配置し、 請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタを集積化して前記基板上に形成したので、光導波部材及び形状記憶合金を同一の基板上に設置して光電子集積装置を作成することができ、集積化が容易であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバ間を互いの傾斜端面における反射及び互いの側面のレンズ作用を利用して光結合した光接続構造の構成を示す図であって、斜視図(図1(a))、図1(a)のD矢示図(図1(b))、及び図1(a)のE矢示図(図1(c))である。
【図2】光ビームを合分波することが可能な光接続構造の構成を示す図であって、正面図(図2(a))、及び図2(a) の部分拡大図(図2(b))である。
【図3】光ビームを合分波するとともに光配線でT字状に引き回すことが可能な光接続構造の構成を示す図であって、斜視図(図3(a))、図3(a)のF矢示図(図3(b))、及び図3(a)のG矢示図(図3(c))である。
【図4】本発明の実施の形態1にかかる光スイッチの構成を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態2にかかる光スイッチの構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態3にかかる光クロスバーの構成を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態4にかかる光フィルタをの構成を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態5にかかる光フィルタの構成を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態6にかかるマイケルソン干渉計の構成を示す図であって、斜視図(図9(a))、図9(a)のK矢示図(図9(b))、及び図9(a)のL矢示図(図9(c))である。
【図10】本発明の実施の形態7にかかる半導体装置の構成を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態7にかかる半導体装置を用いて半導体装置同士を接続している状態を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態8にかかる半導体装置と光ファイバとを組み合わせた回路の構成を示す図である。
【図13】本発明の実施の形態8にかかる半導体装置を基板のブイ溝に積層配置した状態を示した図である。
【図14】本発明の実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチの斜視図である。
【図15】本発明の実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチの構成を示す図である。
【図16】本発明の実施の形態3の変形例1にかかるアドドロップスイッチの別の構成を示す斜視図である。
【図17】本発明の実施の形態3の変形例2にかかるアドドロップスイッチの構成を示す斜視図である。
【図18】本発明の実施の形態7の変形例にかかるマイクロ波装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ax1 第1の光ファイバの中心軸
Ax2 第2の光ファイバの中心軸
Ax3 両光ファイバ直交軸
Ax4 第1の光ファイバの傾斜端面の中心軸
Ax5 第2の光ファイバの傾斜端面の中心軸
Ax6 第1の光ファイバ直交軸
Ax7 第3の光ファイバの中心軸
Ax8 形状記憶合金の中心軸
Ax9 第4の光ファイバの中心軸
Ax10 第1の形状記憶合金の中心軸
Ax11 第2の形状記憶合金の中心軸
Ax12 第3の形状記憶合金の中心軸
Ax13 第4の形状記憶合金の中心軸
ax1 第1の形状記憶合金の縦断面の中心線
ax2 第2の形状記憶合金の縦断面の中心線
Cp1 第1の光ファイバの傾斜端面の中心点
Cp2 第2の光ファイバの傾斜端面の中心点
d 光ファイバ間隔
F1 第1の光ファイバの傾斜端面
F2 第2の光ファイバの傾斜端面
F3 第3の光ファイバの傾斜端面
Of1 第1の光ファイバ
Of2 第2の光ファイバ
Of3 第3の光ファイバ
Of4 第4の光ファイバ
Of 光ファイバ
Of1 第1の光ファイバ群
Of2 第2の光ファイバ群
Of3 第3の光ファイバ群
Of4 第4の光ファイバ群
S 傾斜端面の間隔
P1〜P3 ポート
Mf 形状記憶合金
Mf1、Ms1 第1の形状記憶合金
Mf2、Ms2 第2の形状記憶合金
Mf3 第3の形状記憶合金
Mf4 第4の形状記憶合金
T1 第1のミラー
T2 第2のミラー
m 形状記憶合金の傾斜端面
m1 傾斜端面
m2 傾斜端面
m3 端面
k1 第1の傾斜面
k2 第2の傾斜面
k3 第3の傾斜面
k4 第4の傾斜面
1 コア
2 クラッド
3、9 金属ミラー
4 第1の金属ミラー
5 第2の金属ミラー
6 第1の光波長フィルタ
7 第2の光波長フィルタ
8 光波長フィルタ
10、15、22 電極
11、19 基板
12 集積回路
13 半導体装置
14 伝送線
16 レーザダイオード
17 ブイ溝
18 基板
20 マイクロ波集積回路
21 対極
101 光検知器
Sf 半導体装置
Df マイクロ波装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optoelectronic integrated device formed using a stick-shaped shape memory alloy, an optical waveguide member, and a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, progress in the fields of optical computers and optical interconnections has been remarkable.
For this reason, there is a need for an optoelectronic integrated device that is compact and capable of controlling light.
[0003]
One of the optoelectronic integrated devices currently used is an optical switch. For example, when changing the optical path of an optical fiber that guides light, there is an optical switch that switches the optical path by mechanically moving a mirror or the like, and reflects the light wave by the movable mirror or the like. Thus, switching of the optical path is controlled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical switch as described above has a problem that the response characteristic of the optical path switching is poor because the mirror must be moved to switch the optical path. Further, when the optical switch has the mechanical structure as described above, it is difficult to reduce the size and to integrate the optical switch.
[0005]
In forming an optoelectronic integrated device, it is necessary to use a semiconductor device in which various circuit patterns are formed together with an optical fiber. However, a cylindrical optical fiber can be fixed by a buoy groove or a pin on a substrate. Since the planar semiconductor device cannot be fixed with buoy grooves or pins, it is difficult to fix the optical fiber and the semiconductor on the same substrate.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems. An optoelectronic integrated device that can easily control light, has good response characteristics, can be miniaturized, and includes a semiconductor device on the same substrate. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an optical circuit according to
[0009]
Further, the claims of the
[0010]
An optical crossbar according to
[0014]
An optical filter according to a fourth aspect of the present invention is an optical filter including the optical circuit according to the first aspect, and has a circular cross section and a shape extending in the central axis direction, and one end thereof. Has an inclined end surface inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the central axis, and the inclined end surface has different reflection characteristics according to the wavelength of the light beam. Only the light of the first wavelength is reflected. Ru First A first shape memory alloy formed with an optical wavelength filter, which expands and contracts in the direction of its central axis due to a temperature change, and has a shape with a circular cross section extending in the direction of its central axis, one end of which is located on the central axis An inclined end face inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the inclined end face, and the reflection characteristics differ depending on the wavelength of the light beam. And reflects only light having a second wavelength different from the first wavelength. Ru Second A second shape memory alloy that is formed with an optical wavelength filter and expands and contracts in the direction of its central axis in response to a temperature change, and a material that can transmit light, and has a circular cross section that extends in the direction of its central axis. A first optical waveguide member having a refractive index different in the radial direction of the cross section so that a light beam can propagate along the central axis, and a light transmissive material, A second optical waveguide having a circular cross section and a shape extending in the direction of the central axis, and having a refractive index different in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. A first optical waveguide member and a central axis of the first shape memory alloy orthogonal to each other, and a central axis of the first optical waveguide member and the first optical waveguide member Arranged so that the central axis of the two shape memory alloys is the same, and The first shape memory alloy is arranged so that the central axis of the first shape memory alloy is the same as the central axis of the second optical waveguide member. The positions of the inclined end faces of the first and second shape memory alloys change by extending and contracting along the first and second shape memory alloys, and the light beam emitted from the first optical waveguide member is the first or second shape. Memory alloy Either one Reflected by the inclined end face of Either the first wavelength light beam or the second wavelength light beam The light beam is incident on the second optical waveguide member.
[0015]
An optical filter according to a fifth aspect of the present invention is an optical filter including the optical circuit according to the first aspect, and has a circular cross section and a shape extending in the central axis direction, and one end thereof. Has an inclined end face inclined at a predetermined angle with respect to the central axis, and the inclined end face has different reflection characteristics depending on the wavelength of the light beam, and the reflection wavelength differs depending on the position where the light beam is incident. A filter is formed, which is made of a shape memory alloy that expands and contracts in the direction of its central axis in response to a temperature change, and a material that can transmit light, and has a circular cross section that extends in the direction of its central axis. A first optical waveguide member having a different refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the axis, and a material capable of transmitting light, and the cross section is circular. It has a shape that extends in the direction of its central axis Light beam is made different the refractive index in the radial direction of the lateral cross-section so as to be propagated along the central axis The second The light beam emitted from the first optical waveguide member is reflected by the inclined end surface of the shape memory alloy, and the light beams having different wavelength components are reflected at different reflection angles. Cough, Each Anti Shoot Light beam Incident , And The first optical waveguide by expansion and contraction of the shape memory alloy. Element Reflection position of the light beam emitted from But Change on the inclined end face Depending on the reflection position, Na Ru The second optical waveguide member is arranged so that a light beam reflected and divided by the reflection characteristic is incident.
It is characterized by that.
[0016]
Further, the claims of the
[0017]
Further, the claims of the
[0020]
Further, the claims of the
[0021]
Further, the claims of the present invention 9 Described in Light collection The product device claims 8 Optical switches, optical crossbars, optical fills described in Of The component member is fixedly arranged on a substrate provided with a buoy groove or a pin, and 8 Optical switches, optical crossbars, optical fills described in T It is characterized by being integrated on the substrate.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing each embodiment, a basic optical connection structure between optical fibers will be described with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical connection structure in which optical fibers are optically coupled by using reflection on the inclined end surfaces and lens action on the side surfaces, FIG. 1 (a) is a perspective view, and FIG. FIG. 1B is a diagram shown by an arrow D in FIG. 1A, and FIG. 1C is a diagram shown by an arrow E in FIG. The optical connection structure in FIG. 1 includes a first optical fiber Of1 and a second optical fiber Of2, and both the first and second optical fibers Of1, Of2 have a circular cross section and a central axis. It has a linear shape with a constant diameter in the Ax1 and Ax2 directions, and has inclined end faces F1 and F2 made of mirror surfaces inclined by 45 degrees with respect to the central axes Ax1 and Ax2 at one end, and a central axis with a predetermined diameter at the center. The
[0033]
The center Cp2 of the inclined end face F2 of the second optical fiber Of2 is the center Cp1 of the inclined end face F1 of the first optical fiber Of1 of the second optical fiber Of2 with respect to the first optical fiber Of1. Positioned on both optical fiber orthogonal axes Ax3 orthogonal to the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 so as to sandwich the central axis Ax4 of the inclined end face F1, the central axis Ax2 of the second optical fiber Of2 is 90 perpendicular to both optical fiber orthogonal axes Ax3 so as to sandwich the central axis Ax5 of the inclined end face F2 of the second optical fiber Of2 and 90 relative to the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 when viewed from both optical fiber orthogonal axes Ax3. The inclined end face F1 of the first optical fiber Of1 and the inclined end face F2 of the second optical fiber Of2 are viewed from the direction of both optical fiber orthogonal axes Ax3. Oriented at opposite you are, and are arranged such that the specific value mentioned distance d between the second optical fiber Of2 the first optical fiber Of1 next.
[0034]
That is, the optical fiber interval d is such that the light beam whose diameter is expanded by being reflected at the center Cp1 of the inclined end face F1 of the first optical fiber is on the side surfaces of both the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2. The center Cp2 of the inclined end face F2 of the second optical fiber is positioned at a position that is converged by the lens action and has the same diameter as the spot size ωB when propagating in the second optical fiber Of2. It is assumed that it is an interval. The distance d depends on the wavelength of the incident light beam, the spot size ωA in the first optical fiber Of1, the spot size ωB in the second optical fiber Of2, the radius a of the cladding, and the refractive index nc of the cladding. By selecting as appropriate, it can be set to a desired value. The spot sizes ωA and ωB in the first and second optical fibers can be changed relatively easily by using a thermal diffusion technique such as the dopant of the
[0035]
The first and second optical fibers Of1, Of2 are made of a material that can transmit light, that is, a dielectric or a semiconductor, and for example, SiO2 is used.
[0036]
The refractive index of the clad 2 is made smaller than the refractive index of the
[0037]
Further, in order to obtain the inclined end faces F1 and F2 of the first and second optical fibers Of1 and Of2, for example, first, a polishing machine having a polished surface with a rough finished surface is used, and the end of the optical fiber is polished to the polished surface. Then, the surface is polished at an angle of 45 degrees, and then similarly polished using a polishing machine having a polished surface with a fine finished surface roughness, and finally polished. Thereby, the inclined end surfaces F1 and F2 which consist of mirror surfaces inclined 45 degrees with respect to the central axis can be obtained.
[0038]
Next, the operation of the optical connection structure configured as described above will be described.
This behavior can be theoretically explained by using an analysis model (1997 IEICE General Conference Proceedings,
[0039]
In FIG. 1, when a light beam having a predetermined wavelength λ is incident on the other end of the first optical fiber Of1, the incident light beam has a spot size along the central axis Ax1 at the center of the first optical fiber Of1. propagating at ωA, reflected at a central point Cp1 of the inclined end face F1 of the first optical fiber Of1 at an angle of 45 degrees with respect to the central axis Ax4 of the inclined end face F1, and the first optical fiber along the optical fiber orthogonal axis Ax3. The light passes through the side surface of the optical fiber Of1 and the side surface of the second optical fiber Of2, and is reflected at an angle of 45 degrees with respect to the central axis Ax5 of the inclined end surface F2 by the inclined end surface F2 of the second optical fiber Of2. The center of the optical fiber Of2 is propagated along the central axis Ax2 with the spot size ωB and emitted from the other end of the second optical fiber Of2.
[0040]
At this time, the light beam reflected at the center Cp1 of the inclined end face F1 of the first optical fiber expands in diameter because there is no light confinement structure in the radial direction of the first optical fiber Of1, and this diameter is increased. The light beam having a spread is subjected to a uniform convergence effect in the cross-sectional direction of the light beam by the lens action of the side surfaces of the first and second optical fibers Of1 and Of2, which are in a positional relationship twisted 90 degrees relative to each other. Here, the optical fiber interval d is determined when the light beam whose diameter is expanded by being reflected at the center Cp1 of the inclined end face F1 of the first optical fiber is propagated in the second optical fiber Of2 due to the convergence effect. Since the spacing is such that the center Cp2 of the inclined end face F2 of the second optical fiber is located at a position having the same diameter as the spot size ωB, the light beam subjected to the convergence effect is the second The optical fiber having the same diameter as the spot size ωB in the second optical fiber Of2 at the center Cp2 of the inclined end face F2 of the optical fiber, and the light beam reflected by the inclined end face F2 of the second optical fiber All are incident on the
[0041]
Further, when a light beam having a predetermined wavelength λ is incident on the other end of the second optical fiber Of2, the incident light beam follows a path completely opposite to that described above, and has a coupling efficiency of 1 as described above. The second optical fiber Of2 propagates to the first optical fiber Of1, and is emitted from the other end of the first optical fiber Of1.
[0042]
In the above description, the intersection angle between the first and second optical fibers Of1, Of2 and the two optical fiber orthogonal axes Ax3, the intersection angle between the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2, and each light The inclination angles of the inclined end faces F1 and F2 of the fiber and the optical fiber interval d are assumed to be ideal values. Even if these angles and the optical fiber interval d are slightly deviated from the ideal values, the coupling between the optical fibers is performed. Efficiency does not drop sharply. Therefore, each of these angles and the optical fiber interval d can be set to values according to the required coupling efficiency within a range close to the ideal value.
[0043]
Further, in this optical connection structure, the light beam incident on the optical fiber is reflected by the two inclined end faces F1 and F2 that are twisted at right angles to each other, so that the light beam is TM-like on one of the inclined end faces. When incident, TE-like incidence occurs on the other inclined end face (or vice versa). Therefore, basically, the connection portion between the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2 exhibits polarization independence.
[0044]
Moreover, although the optical fiber which consists of the
[0045]
As described above, if the optical fibers are optically coupled using the reflection at the inclined end faces and the lens action of the side faces, high-efficiency optical connection is possible, and the basic optical connection described above is also possible. In the structure, the optical wiring can be routed in an L shape.
Hereinafter, the optical connection structure as shown in FIG. 1 is referred to as L-shaped coupling.
[0046]
2A and 2B are diagrams showing a configuration of an optical connection structure that can multiplex and demultiplex a light beam. FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. In the present optical connection structure, the second optical fiber Of2 is arranged with respect to the first optical fiber Of1, and the central axis of the second optical fiber Of2. Are arranged so as to coincide with the central axis of the first optical fiber and the inclined end face F2 of the second optical fiber is parallel to the inclined end face F1 of the first optical fiber and has a predetermined interval S. This is different from the optical connection structure of FIG. Ax6 indicates a first optical fiber orthogonal axis orthogonal to the first optical fiber Of1 so as to sandwich the central axis Ax4 of the inclined end surface F1 at the center point of the inclined end surface F1 of the first optical fiber Of1. ing.
[0047]
In the optical connection structure configured as described above, when the light beam is incident from the end of the first optical fiber as indicated by the solid line arrow, the incident light beam is the inclined end surface F1 and the inclined end surface F1. The light is demultiplexed at a rate corresponding to the interval S between the end faces F2, and a part thereof passes through the inclined end face F1 and the inclined end face F2, enters the second optical fiber Of2, is emitted from the end, and the other is on the inclined end face F1. The reflected light travels along the first optical fiber orthogonal axis Ax6 and is emitted from the side surface of the first optical fiber Of1. As a result, the light beam can be demultiplexed.
[0048]
On the other hand, when the light beam is incident from the end of the second optical fiber Of2 and the light beam is incident from the side surface of the first optical fiber Of1, as shown by the dashed arrows, the two incident light beams are: The light is combined at the inclined end face F1 of the first optical fiber, enters the first optical fiber, and exits from the end. As a result, the light beams can be combined.
[0049]
However, since the diameter of the light beam emitted from the side surface of the first optical fiber Of1 is expanded as described with reference to FIG. 1, it is necessary to use the expanded light beam so as to be grasped well. Further, since the optical coupling efficiency is poor even if the light beam is normally incident from the side surface of the first optical fiber Of1, in order to enter and exit the light beam to the side surface of the first optical fiber Of1, as shown in FIG. It is preferable to use an L-shaped coupling. By using the L-shaped coupling as described above, the light beam entering and exiting the side surface of the first optical fiber Of1 can be routed using the optical wiring.
[0050]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical connection structure that uses an L-shaped coupling to multiplex and demultiplex a light beam and can be routed by an optical wiring. FIG. 3A is a perspective view, and FIG. FIG. 3B is an F arrow diagram of FIG. 3A, and FIG. 3C is a G arrow diagram of FIG. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding parts, and the optical connection structure in the drawing is a combination of the optical connection structure in FIG. 2 and the L-shaped coupling in FIG. 1. In addition to the first and second optical fibers Of1, Of2, an inclined end face having the same structure as the first and second optical fibers Of1, Of2 and inclined at 45 degrees with respect to the central axis Ax7 at one end thereof A third optical fiber Of3 having F3, the third optical fiber Of3 having a central axis Ax7 of the third optical fiber Of3 coincides with the central axis Ax1 of the first optical fiber, and 1 is different from the optical connection structure of FIG. 1 in that the inclined end face F3 of the third optical fiber is arranged so as to be parallel to the inclined end face F1 of the first optical fiber and to have a predetermined interval S. . P1 to P3 indicate first to third ports that are the other ends of the first to third optical fibers Of1 to Of3.
[0051]
In the optical connection structure configured as described above, when the light beam is incident from the first port P1, the incident light beam is partially inclined at a rate corresponding to the interval S between the inclined end surface F1 and the inclined end surface F3. The light passes through the end face F1 and the inclined end face F3, enters the third optical fiber Of3, is emitted from the third port P3, and the others are reflected by the inclined end face F1 and pass through the second optical fiber Of2, and the second optical fiber Of2. The light is emitted from the port P2. As a result, it functions as an optical demultiplexer.
[0052]
On the other hand, when the light beams are respectively incident from the second port P2 and the third port P3, the two incident light beams are combined at the inclined end face F1 of the first optical fiber and are incident on the first optical fiber. Incident light is emitted from the first port P1. As a result, it functions as an optical multiplexer.
[0053]
Therefore, the present optical connection structure functions as an optical multiplexer / demultiplexer, and the optical wiring can be routed in a T shape. Hereinafter, the optical connection structure as shown in FIG. 3 is referred to as T-shaped coupling.
[0054]
Next, the shape memory alloy used in the embodiment will be described.
Even if a certain kind of metal is subjected to a large deformation at a low temperature, a phenomenon in which the state before the deformation is restored by heating to a high temperature is called a shape memory effect. A metal exhibiting a shape memory effect is called a shape memory alloy.
[0055]
Biometal (Biometal registered trademark) manufactured by Toki Corporation is one that uses this shape memory effect. Biometal is a Ti-Ni type shape memory alloy. It is supplied in the form of a thin wire like an optical fiber called a biometal fiber that is easily energized and exhibits excellent performance in use in the pulling direction. This biometal fiber is a kind of anisotropic material with improved characteristics in the pulling direction (longitudinal direction), and a certain length is memorized. When heated in a state of tensile deformation, Contracts and relaxes when cooled. Compared with a general shape memory alloy, a biometal fiber has a very small force required for deformation, so that a shape recovery force (tensile force) can be effectively extracted. Biometal fibers can be used repeatedly with large strain in the tensile direction, and have electrical resistance close to that of nichrome wire, so they are used as actuators for energization heating drive, and are excellent when used in energization heating. Operating characteristics are shown. In addition, the material characteristics and mechanical properties are stable, and a large stable operation strain of 2 to 3% or more can be used by pulling, and 4% or more is possible depending on the use conditions.
[0056]
In this embodiment, this biometal fiber is used as the shape memory alloy.
[0057]
(Embodiment 1)
The optical switch according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the optical switch according to the first embodiment.
[0058]
First, the configuration of the optical switch according to the first embodiment will be described. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mf is a shape memory alloy. Ax8 is the central axis of the shape memory alloy Mf. The shape memory alloy Mf has a shape in which the cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and expands and contracts due to a change in temperature. The shape memory alloy Mf contracts when heated, and relaxes when cooled. Of1 and Of2 are a first optical fiber and a second optical fiber, and their end faces are perpendicular to the central axes Ax1 and Ax2.
[0059]
As shown in FIG. 4, the cross section of the shape memory alloy Mf is bonded and fixed to the side surface of the first optical fiber, and the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 and the central axis Ax8 of the shape memory alloy Mf are orthogonal to each other. The plurality of second optical fibers Of2 are arranged such that their respective central axes Ax2 are in the same direction as the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1, and in the direction perpendicular to the central axis Ax1 It is composed of several.
[0060]
Next, the operation of the optical switch according to the first embodiment will be described. First, in the state shown in FIG. 4A, the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the leftmost second optical fiber Of2 are on a straight line. In this state, if a light beam is emitted through the first optical fiber Of1, the light beam is emitted along the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1, so that the leftmost The light enters the core of the second optical fiber Of2 and propagates through the leftmost second optical fiber Of2.
[0061]
Since the shape memory alloy Mf has an electrical resistance close to that of a nichrome wire, for example, when electricity is passed through the shape memory alloy Mf, energization heating occurs, and the shape memory alloy Mf is heated. Therefore, the shape memory alloy Mf contracts due to the shape memory effect. Therefore, if a part of the shape memory alloy Mf is fixed, the optical fiber Of1 bonded and fixed to the shape memory alloy Mf moves to the right along the central axis Ax8 of the shape memory alloy Mf. And about the movement amount of the 1st optical fiber Of1 at this time, if it investigates how much the shape memory alloy Mf shrink | contracts by the quantity of the electricity sent to the shape memory alloy Mf, the heat_generation | fever amount by that, and heat_generation | fever, It can be controlled easily.
[0062]
By contracting the shape memory alloy Mf as described above, the center axis Ax1 of the first optical fiber Of1 and the second position from the left as shown in FIG. 4B from the state of FIG. The first optical fiber Of1 is moved to a position where the center axis Ax2 of the second optical fiber Of2 is on the same straight line. In this state, if a light beam is emitted through the first optical fiber Of1, the light beam is emitted along the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1, and thus the second position from the left as it is. Is incident on the second optical fiber Of2 and propagates through the second optical fiber Of2.
[0063]
Similarly, by controlling the movement amount of the shape memory alloy Mf, one of the second optical fibers Of2 in which a plurality of light beams emitted from the first optical fiber Of1 are arranged is selected. Can be propagated.
[0064]
In FIG. 4, the gap between the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2 is drawn wide for easy viewing, but the actual first optical fiber Of1 and second optical fiber are actually shown. The gap with Of2 may be a gap that is necessary for propagation with little loss of the light beam from the first optical fiber Of1 to the second optical fiber Of2. Further, a matching oil in which a loss that occurs during input / output of the light beam between the optical fibers is lower than that in the case where the light beam propagates in the air is used for the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2. If the gap is satisfied, the loss of the light beam between the optical fibers can be made substantially equal to zero.
[0065]
The shape memory alloy Mf may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0066]
The above-mentioned optical switch configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling a circuit with an optical fiber, and other circuits are added to the optoelectronic integrated device. Is formed. In that case, since the shape of the shape memory alloy Mf is the same as that of the optical fibers Of1 and Of2, the optical switch is formed on a substrate having a buoy groove or a pin used when a circuit is assembled with the optical fiber described above. Since the shape memory alloy can be fixed with a buoy groove or a pin, a circuit can be easily assembled.
[0067]
As described above, the optical switch according to the first embodiment moves the first optical fiber by expanding and contracting the shape memory alloy bonded and fixed to the first optical fiber by applying a temperature change by energization heating or the like. Since one of the plurality of second optical fibers is selected and the light beam emitted from the first optical fiber is incident on the selected second optical fiber, The optical path can be changed with high accuracy. Also, since the shape memory alloy has the same shape as the optical fiber, it can be installed on a substrate that has a buoy groove, a pin, etc., and can fix the optical fiber with them, thereby creating an optoelectronic integrated device. Thus, an optoelectronic integrated device capable of complex control can be produced.
[0068]
(Embodiment 2)
The optical switch according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the optical switch according to the second embodiment.
[0069]
First, the configuration of the optical switch according to the second embodiment will be described. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mf is a shape memory alloy, and Ax8 is the central axis of the shape memory alloy Mf. The shape memory alloy Mf has a shape in which the cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and expands and contracts due to a change in temperature. Specifically, the shape memory alloy Mf contracts when heated, and relaxes when cooled. Further, an inclined end face m having an angle of 45 degrees with respect to the central axis Ax8 is formed at one end of the shape memory alloy Mf, and a
[0070]
In the optical switch according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, the center axis Ax1 of the first optical fiber and the center axes Ax8 of the plurality of shape memory alloys Mf are orthogonal to each other, and the plurality of shape memory alloys Mf are A plurality of second optical fibers Of2 are arranged side by side in the direction perpendicular to the central axis Ax8, and the central axes Ax2 of the plurality of second optical fibers Of2 and the central axes Ax8 of the shape memory alloy Mf are configured to be the same.
[0071]
Next, the operation of the optical switch according to the second embodiment will be described. First, in the state shown in FIG. 5A, electricity is applied to the shape memory alloy Mf other than the uppermost one of the shape memory alloys Mf to cause energization heating. As the temperature rises, the shape memory alloys Mf other than the uppermost stage shrink. Therefore, if a part of the shape memory alloy Mf is fixed, the inclined end face m is moved to the left due to the contraction. The amount of movement can be easily controlled by examining the amount of electricity flowing through the shape memory alloy Mf, the amount of heat generated thereby, and how much the shape memory alloy Mf contracts due to heat generation. At this time, when the light beam is emitted from the first optical fiber Of1, the light beam is reflected at the central portion of the
[0072]
Next, when electricity is applied to the shape memory alloy Mf other than the shape memory alloy at the second stage from the top and energization heating is performed, the inclination of the shape memory alloy at the second stage from the top as shown in FIG. Except for the end face m, it has moved to the left. At this time, when the light beam is emitted from the first optical fiber Of1, the light beam is reflected at the central portion of the
[0073]
Similarly, by controlling the movement amount of the shape memory alloy Mf, one of the second optical fibers Of2 in which a plurality of light beams emitted from the first optical fiber Of1 are arranged is selected. Can be propagated.
[0074]
As in the first embodiment, the gap between the optical fibers or between the optical fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value, and by using matching oil in the gap, the loss of the light beam can be made substantially equal to zero. .
[0075]
The shape memory alloy Mf may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0076]
The above-mentioned optical switch configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling a circuit with an optical fiber, and other circuits are added to the optoelectronic integrated circuit to perform various functions. A device is formed. In that case, since the shape of the shape memory alloy Mf is the same as that of the optical fibers Of1 and Of2, the buoy grooves and pins are formed on the substrate having the buoy grooves and pins used when the circuit is assembled with the optical fibers. Since the shape memory alloy can be fixed by, for example, an optoelectronic integrated circuit including the optical switch can be easily assembled on the substrate.
[0077]
As described above, according to the optical switch according to the second embodiment, a plurality of sets of the shape memory alloy and the second optical fiber are arranged in a direction perpendicular to the central axis so that the central axes are on the same straight line. Then, a shape memory alloy having a central axis that is collinear with the second optical fiber to which light is to be incident is selected from a plurality of shape memory alloys, and the shape memory alloy having the selected metal mirror is energized and heated. The light beam emitted from the first optical fiber is reflected and incident on the second optical fiber by moving the position of the inclined end surface of the shape memory alloy by expanding and contracting by applying a temperature change in Therefore, the optical path can be easily changed with high accuracy. Also, since the shape memory alloy has the same shape as the optical fiber, it can be installed on a substrate that has a buoy groove, a pin, etc., and can fix the optical fiber with them, thereby creating an optoelectronic integrated device. Thus, an optoelectronic integrated device capable of complex control can be produced.
[0078]
(Embodiment 3)
The optical crossbar according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the optical crossbar according to the third embodiment.
[0079]
First, the configuration of the optical crossbar according to the third embodiment will be described. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mf1 is the first shape memory alloy, Ax10 is the central axis of the first shape memory alloy Mf1, Mf2 is the second shape memory alloy, and Ax11 is the second shape memory alloy Mf2. Is the central axis. The first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 have a circular cross section and have shapes extending in the directions of the central axes Ax10 and Ax11, and the directions of the central axes Ax10 and Ax11 due to changes in temperature. It has a feature to expand and contract. Specifically, the first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 contract when heated, and relax when cooled. And, at one end of the first shape memory alloy Mf1, First shape memory alloy orthogonal to the central axes (optical axes) Ax1, Ax2, Ax7, Ax9 of the first, second, third and fourth optical fibers (optical waveguide members) Of1, Of2, Of3, Of4 Mf1 Center axis Ax10 Plane containing Against Symmetrically with respect to the plane 45 degree angle As you do A first inclined surface k1 and a second inclined surface k2 are formed, and a
[0080]
As shown in FIG. 6, the first and second optical fibers Of1 and Of2 are arranged in a direction perpendicular to the central axes Ax1 and Ax2 of the respective optical fibers, and the third and fourth optical fibers Of3 and Of4. The respective end faces of the first optical fiber Of1 and the second optical fiber Of2 are configured to face each other perpendicular to the end face, and the center axis Ax1 of the first optical fiber Of1 is the third optical fiber. The center axis Ax2 of the second optical fiber Of2 is positioned on the same straight line as the center axis Ax9 of the fourth optical fiber Of4. The central axes Ax10 and Ax11 of the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 are located on the same straight line, and are perpendicular to the central axes Ax1, Ax2, Ax7, and Ax9 of the optical fibers. It is configured.
[0081]
Next, the operation of the optical crossbar according to the third embodiment will be described. First, in the state shown in FIG. 6A, the
[0082]
However, when electricity is applied to the first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 and energization heating is performed, the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 contract due to temperature rise. Accordingly, if a part of each of the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 is fixed, the
[0083]
As in the first embodiment, the gap between the fibers or between the fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value, and the matching oil is used in the gap to make the light beam loss substantially equal to zero. Can do.
[0084]
The first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0085]
In addition, the above-mentioned optical crossbar configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling circuits with optical fibers, and other circuits are added to the optoelectronic integrated circuit to perform various functions. A device is formed. In that case, the shape of the first and second shape memory alloys Mf1, Mf2 is the same as that of the optical fibers Of1, Of2, Of3, Of4. Since the shape memory alloy can be fixed on the substrate having pins or the like by the buoy grooves or pins, the circuit of the optoelectronic integrated device including the optical crossbar can be easily assembled on the substrate.
[0086]
As described above, according to the optical crossbar according to the third embodiment, the first and second optical fibers are aligned in the direction perpendicular to the central axes Ax1 and Ax2 of the respective optical fibers, and the third and Each of the end faces of the four optical fibers is configured to face each of the vertical end faces of the first and second optical fibers, and the center axis of the first optical fiber is the center axis of the third optical fiber. The central axis of the second optical fiber is the same as the central axis of the fourth optical fiber, and the central axes of the first and second shape memory alloys are perpendicular to the central axis of the optical fiber. And one end of the shape memory alloy has an angle of 45 degrees with respect to the central axis, and two inclined surfaces are formed at positions 180 degrees symmetrical with respect to the central axis, Gold on which the metal thin film is formed by depositing metal on the inclined surface A mirror is formed, and the conduction of optical fibers is switched by moving the shape memory alloy inclined surface by moving the shape memory alloy by expanding the temperature by applying a temperature change to the shape memory alloy. Therefore, there is an effect that the connection between the optical fibers can be easily and accurately performed.
[0087]
Also, since the shape memory alloy has the same shape as the optical fiber, it can be installed on a substrate that has a buoy groove, a pin, etc., and can fix the optical fiber with them, thereby creating an optoelectronic integrated device. Thus, an optoelectronic integrated device capable of complex control can be produced.
[0088]
In the above description, the optical crossbar in the case where there are two optical fibers whose light conduction can be switched has been described. However, as shown in FIG. 14, the shape memory alloy has a rectangular cross section instead of a circle, An add-drop switch that can switch the conduction of light propagating through a plurality of optical fibers arranged in parallel at one time by forming a rectangular metal mirror on one end face thereof in the same manner as in the third embodiment. Can be realized. Hereinafter, such an add / drop switch will be described as a first modification of the third embodiment.
[0089]
(
An add / drop switch according to
[0090]
First, the configuration of
[0091]
And Of 1 1, Of 2 1, Of Three 1, Of Four 1 is the first optical fiber group Of 1 , And the second optical fiber group Of 2 , Third optical fiber group Of Three , Fourth optical fiber group Of Four In the modification of the third embodiment, for example, assume that eight optical fibers are arranged in parallel in each optical fiber group. Also, as shown in FIG. 15, the first and second optical fiber groups Of 1 , Of 2 The end faces of the optical fibers are aligned in the direction perpendicular to the central axes Ax1 and Ax2, and the third and fourth optical fiber groups Of. Three , Of Four The end face of each optical fiber is the first and second optical fiber groups Of. 1 , Of 2 The first optical fiber group Of is configured to face the end face of each optical fiber of the first optical fiber group Of. 1 The center axis Ax1 of each optical fiber and the third optical fiber group Of Three The center axis Ax7 of each of the optical fibers is located on the same straight line, and the second optical fiber group Of 2 The center axis Ax2 of each optical fiber and the fourth optical fiber group Of Four The center axis Ax9 of each optical fiber is located on the same straight line. That is, the first optical fiber group Of 1 And the third optical fiber group Of Three The first to eighth central axes are on the same straight line, and the first to eighth central axes of the first optical fiber group and the second optical fiber group are arranged in parallel. . The center line ax1 of the longitudinal cross section of the first shape memory alloy Ms1 and the center line ax2 of the longitudinal cross section of the second shape memory alloy Ms2 are located on the same straight line, with respect to the central axis of all optical fibers. Are configured to be vertical.
[0092]
Next, the operation of the add / drop switch according to the first modification of the third embodiment will be described. First, in the state shown in FIG. 15A, the
[0093]
However, when electricity is applied to the first shape memory alloy Ms1 and the second shape memory alloy Ms2 and energization heating is performed, the first and second shape memory alloys Ms1 and Ms2 contract due to temperature rise. Therefore, if a part of the first and second shape memory alloys Ms1 and Ms2 is fixed, as shown in FIG. 15 (b), the
[0094]
As described above, in the add / drop switch according to the first modification of the third embodiment, the conduction of light propagating through the optical fibers arranged in parallel can be easily and accurately switched at a time. it can.
[0095]
Furthermore, in the above description, as the shape memory alloy Ms, a metal mirror is formed by vapor-depositing a metal on one end thereof, and the case where the metal mirror and the shape memory alloy are integrated has been described. As shown in FIG. 16, the shape memory alloy Ms is separated from the metal mirror and the shape memory alloy, and a right-angled isosceles triangular mirror T is provided at the tip of the shape memory alloy having two circular cross sections. It may be attached. The mirror T attached to the tip of the shape memory alloy may be aluminum or plastic deposited with metal. In this way, since the cross-section of the shape memory alloy becomes small, when flowing electricity to the shape memory alloy to conduct current heating, variation in the amount of movement of the shape memory alloy can be reduced. There is an effect that it is easy to control the direction of movement of the shape memory alloy up and down.
[0096]
In the first modification of the third embodiment, the gap between the fibers or between the fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value as in the first embodiment, and matching oil is used for the gap. Thus, the loss of the light beam can be made substantially equal to zero, and the method of heating the first and second shape memory alloys Ms1 and Ms2 is, for example, heating by applying light by infrared rays or the like, A method such as heating by blowing warm air may be used.
[0097]
Further, the add-drop switch formed by attaching the mirror T to the tip of the shape memory alloy having the circular shape in the two cross sections described above has two shape memories each supporting the first and second mirrors T1 and T2. The alloys Mf1 to Mf4 are energized and heated by simultaneously flowing electricity and moved simultaneously to switch the conduction between the optical fibers. However, as shown in FIG. 17, two sets of shape memory alloys having different lengths are used. By attaching the mirror T to each, one set of shape memory alloys out of the two sets of shape memory alloys may be moved by energization heating, for example, by flowing electricity. Hereinafter, such an add / drop switch will be described as a second modification of the third embodiment.
[0098]
(
An add / drop switch according to a second modification of the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of an add / drop switch according to the second modification of the third embodiment.
[0099]
First, the structure of the
[0100]
Next, the operation of the add / drop switch according to the second modification of the third embodiment will be described. First, when electricity is supplied only to the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 and energization heating is performed, the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 contract due to the temperature rise, and the third and fourth shapes The shape memory alloys Mf3 and Mf4 are elongated. Therefore, if a part of the first, second, third, and fourth shape memory alloys Mf1, Mf2, Mf3, and Mf4 is fixed on the same substrate, as shown in FIG. The first mirror T1 attached to the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 is downward, and the second mirror T2 attached to the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 is upward. Move in the direction. The amount of movement is how much the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 contract due to the amount of electricity flowing through the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 and the amount of heat and heat generated thereby. If you check, you can easily control. At this time, the first mirror T1 is connected to the first optical fiber group Of. 1 And the third optical fiber group Of Three The second mirror T2 is positioned between and the second optical fiber group Of. 2 And the fourth optical fiber group Of Four Is located between. In this state, the first optical fiber group Of 1 When the light beam is emitted from the end face of each of the optical fibers, the light beam is reflected by the first mirror T1, proceeds in the same direction as the central axes Ax10, Ax11 of the first and second shape memory alloys, and the second Reflected by the mirror T2, and the second optical fiber group Of 2 The light enters the core of each optical fiber and propagates through the optical fiber. Conversely, the second optical fiber group Of 2 When the light beam is emitted from the end face of each of the optical fibers, the first optical fiber group Of is proceeded along the reverse path. 1 It propagates through each optical fiber. The third optical fiber group Of Three When the light beam is emitted from the end face of each optical fiber, the light beam is reflected by the first mirror T1, proceeds in the same direction as the central axes Ax12, Ax13 of the third and fourth shape memory alloys, and the second Reflected by the mirror T2, and the fourth optical fiber group Of Four The light enters the core of the optical fiber and propagates through the optical fiber. Conversely, the fourth optical fiber group Of Four When the light beam is emitted from each of the optical fibers, the third optical fiber group Of is proceeded in the reverse path. Three It propagates through each optical fiber. That is, in this state, the first optical fiber group Of 1 Each optical fiber and the second optical fiber group Of 2 Of the third optical fiber group Of. Three Each of the optical fibers of the fourth optical fiber Of Four It is connected with each optical fiber.
[0101]
Here, when electricity is supplied only to the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 and energization heating is performed, the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 are contracted by the temperature rise, and the first and first shape memory alloys Mf3 and Mf4 are contracted. The shape memory alloys Mf1 and Mf2 of No. 2 are stretched because they are not energized and heated. Therefore, if a part of the first, second, third and fourth shape memory alloys Mf1, Mf2, Mf3, Mf4 is fixed on the same substrate, as shown in FIG. The first mirror T1 attached to the first and second shape memory alloys Mf1, Mf2 is upward, and the second mirror T2 attached to the third and fourth shape memory alloys Mf3, Mf4. Moves down. The amount of movement is determined by how much the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 contract due to the amount of electricity flowing through the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 and the amount of heat and heat generated thereby. If you check, you can easily control. In this state, the first optical fiber group Of 1 When a light beam is emitted from the end face of each of the optical fibers, the third optical fiber group Of Three Are incident on the core of each optical fiber and propagate through the optical fiber, and conversely, the third optical fiber group Of Three When a light beam is emitted from the end face of each optical fiber, the first optical fiber group Of 1 It propagates through each optical fiber. The second optical fiber group Of 2 When a light beam is emitted from the end face of each optical fiber, the fourth optical fiber group Of Four In the fourth optical fiber group Of, Four When the light beam is emitted from the end face of each of the optical fibers, the second optical fiber group Of 2 It propagates through each optical fiber. That is, in this state, the first optical fiber group Of 1 Each optical fiber and the third optical fiber group Of Three Each optical fiber of the second optical fiber group is connected to each optical fiber Of. 2 And each optical fiber Of of the fourth optical fiber group Four Are connected.
[0102]
As described above, in the add / drop switch according to the second modification of the third embodiment, the heights of the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 to which the first mirror T1 is attached are set to the second mirror T2. The height of the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4 to be attached is higher than the height of the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2, and the third and fourth shape memory alloys Mf3 and Mf4. One of them is expanded and contracted by applying a temperature change by energization heating or the like, and the first and second mirrors T1 and T2 are moved up and down to change the conduction between the optical fibers. There is no need to energize the shape memory alloy of the book, and there is an effect that switching between a plurality of optical fibers arranged in parallel can be performed easily and more accurately at a time. There is also an effect that the four shape memory alloys can be provided on the same substrate.
[0103]
(Embodiment 4)
The optical filter according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the optical filter according to the fourth embodiment.
[0104]
First, the configuration of the optical filter according to the fourth embodiment will be described. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mf1 is a first shape memory alloy, and Ax10 is the central axis of the first shape memory alloy Mf1. Mf2 is the second shape memory alloy, and Ax11 is the central axis of the second shape memory alloy Mf2. The first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 have a circular cross section and a shape extending in the directions of the central axes Ax10 and Ax11. The first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 expand and contract in the directions of the central axes Ax10 and Ax11 according to changes in temperature. It has the feature to do. Specifically, the first shape memory alloy Mf1 and the second shape memory alloy Mf2 contract when heated and relax when cooled. In addition, an inclined end face m1 having an angle of 45 degrees with respect to the central axis Ax10 is formed at one end of the first shape memory alloy Mf1, and after depositing a metal on the inclined end face m1, a dielectric is formed, A first
[0105]
The optical filter according to the fourth embodiment is arranged so that the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 and the central axis Ax10 of the first shape memory alloy Mf1 are orthogonal to each other as shown in FIG. In addition, the central axis Ax1 of the first optical fiber Of1 and the central axis Ax11 of the second shape memory alloy Mf2 are arranged to be the same, and the central axis Ax10 of the first shape memory alloy Mf1 and the second axis The center axis Ax2 of the optical fiber Of2 is configured to be located on the same straight line.
[0106]
Next, the operation of the optical filter according to the fourth embodiment will be described. First, in the state shown in FIG. 7 (a), the first shape memory alloy Mf1 is kept in a relaxed state without electricity, and the second shape memory alloy Mf2 is energized and heated. Wake up and contract. The light beam emitted from the first optical fiber Of1 is reflected by the central portion of the first
[0107]
Next, when electricity is applied to the first shape memory alloy Mf1 to cause energization and heating is prevented from flowing to the second shape memory alloy Mf2, the first shape memory alloy Mf1 contracts, The shape memory alloy Mf2 of No. 2 relaxes to a state as shown in FIG. At this time, when a light beam is emitted from the first optical fiber Of1, it is reflected by the central portion of the second
[0108]
For example, the first
[0109]
In the replacement of the first
[0110]
As in the first embodiment, the gap between the fibers or between the fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value, and the matching oil is used in the gap to make the light beam loss substantially equal to zero. be able to.
[0111]
Further, as the optical wavelength filter, a grating type filter formed by forming a metal thin film after providing an appropriate groove on the inclined end face, or a material having filter characteristics may be used.
[0112]
The first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0113]
The above-mentioned optical filter configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling a circuit with optical fibers, and other circuits are added to the optoelectronic integrated circuit to perform various functions. A device is formed. In that case, since the shapes of the first and second shape memory alloys Mf1 and Mf2 are the same as those of the optical fibers Of1 and Of2, buoy grooves and pins used when the circuit is assembled with the optical fibers are provided. Since the shape memory alloy can be fixed on the substrate having the buoy groove, the pin, or the like, the circuit of the optoelectronic integrated device including the optical filter can be easily assembled on the substrate.
[0114]
Further, if this optical filter is used in multiple stages, an optical filter with higher accuracy can be created, and even in that case, integration can be easily performed as described above.
[0115]
As described above, according to the optical filter of the fourth embodiment, the light beam emitted from the first optical fiber is reflected by the optical wavelength filter, and only a specific wavelength is incident on the second optical filter. The optical wavelength filter has different characteristics for the first shape memory alloy and the second shape memory alloy, and the shape memory alloy contracts or relaxes by energization heating, whereby the first optical fiber Since the optical wavelength filter that reflects the light beam emitted from the optical fiber is selected so that the wavelength of the light propagating to the second optical fiber can be selected, the desired wavelength can be easily selected from the optical beam. The light of the component can be extracted.
[0116]
Also, since the shape memory alloy has the same shape as the optical fiber, it can be installed on a substrate that has a buoy groove, a pin, etc., and can fix the optical fiber with them, thereby creating an optoelectronic integrated device. Thus, an optoelectronic integrated device capable of complex control can be produced.
[0117]
(Embodiment 5)
An optical filter according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the optical filter according to the fifth embodiment.
[0118]
First, the configuration of the optical filter according to the fifth embodiment will be described. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mf is a shape memory alloy. Ax8 is the central axis of the shape memory alloy Mf. The shape memory alloy Mf has a shape in which the cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and expands and contracts due to a change in temperature. Specifically, the shape memory alloy Mf contracts when heated, and relaxes when cooled. Further, an inclined end face m having an angle of 45 degrees with respect to the central axis Ax8 is formed at one end of the shape memory alloy Mf, and a groove having a fine wavelength level of light is provided on the inclined end face m. A metal thin film is formed to form a grating-type
[0119]
In the optical filter according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, the central axis Ax1 of the first optical fiber and the central axis Ax8 of the shape memory alloy Mf are orthogonal to each other, and each of the plurality of second optical fibers Of2. Is directed to the
[0120]
Next, the operation of the optical filter according to the fifth embodiment will be described. In FIG. 8, the light beam emitted from the first optical fiber Of1 is reflected by the central portion of the
[0121]
Furthermore, the
[0122]
The amount of movement of the
[0123]
As in the first embodiment, the gap between the fibers or between the fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value, and the matching oil is used in the gap to make the optical beam loss substantially equal to zero. Can do.
[0124]
The shape memory alloy Mf may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0125]
The above-mentioned optical filter configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling a circuit with optical fibers, and other circuits are added to the optoelectronic integrated circuit to perform various functions. A device is formed. In that case, since the shape of the shape memory alloy Mf is the same as that of the optical fibers Of1 and Of2, the shape memory alloy is formed on the substrate having buoy grooves, pins, etc. used when the circuit is assembled with the optical fiber. Since it can be fixed, the circuit of the optoelectronic integrated device including the optical filter can be easily assembled on the substrate.
[0126]
If this optical filter is used in multiple stages, an optical filter with higher accuracy can be created, and even in that case, it can be easily integrated.
[0127]
As described above, according to the optical switch of the fifth embodiment, the optical wavelength filter is provided on the shape memory alloy, the light beam emitted from the first optical fiber is reflected, and the desired wavelength component is reflected on the second optical fiber. In addition, the optical wavelength filter has different reflection characteristics depending on the reflection position, and the shape memory alloy is contracted or relaxed by energization heating to move the optical wavelength filter and move the reflection position. As a result, a larger number of wavelengths can be extracted, so that it is possible to easily extract light having a desired wavelength component from the light beam with high accuracy.
[0128]
Also, since the shape memory alloy has the same shape as the optical fiber, it can be installed on a substrate that has a buoy groove, a pin, etc., and can fix the optical fiber with them, thereby creating an optoelectronic integrated device. Thus, an optoelectronic integrated device capable of complex control can be produced.
[0129]
(Embodiment 6)
A Michelson interferometer according to the sixth embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the configuration of the Michelson interferometer according to the sixth embodiment. FIG. 9A is a perspective view, FIG. 9B is a diagram as indicated by the arrow K in FIG. 9 (c) is an L arrow diagram of FIG. 9 (a).
[0130]
In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 9 denote the same or corresponding parts, and the sixth embodiment is a direct application of the T-shaped coupling of FIG. That is, the first to third optical fibers Of1 to Of3 have the same structure, and therefore the diameters of the
[0131]
Mf is a shape memory alloy, and Ax8 is the central axis of the shape memory alloy Mf. The shape memory alloy Mf has a feature that the cross section is circular and has a shape extending in the central axis direction, and expands and contracts due to a change in temperature. Specifically, the shape memory alloy Mf contracts when heated, and relaxes when cooled. In addition, one end of the shape memory alloy Mf is perpendicular to the central axis Ax8, and the
[0132]
Each of the first optical fiber Of1, the second optical fiber Of2, and the third optical fiber Of3 has inclined end faces F1 to F3 at one end, and the first, second, and third optical fibers described above. Of1, Of2, Of3 are formed such that the end faces of the ends where the inclined end faces F1, F2, F3 are not formed are perpendicular to the central axis, and the second optical fiber Of2 has a perpendicular end face. A metal mirror 9 is formed by vapor deposition of metal, and the vertical end face of the third optical fiber Of3 and the metal mirror of the shape memory alloy Mf are adjacent to each other with a predetermined distance. Further, the central axis Ax8 of the shape memory alloy Mf and the central axis Ax7 of the third optical fiber Of3 are located on the same straight line. Further, the lengths of the second and third optical fibers Of2, Of3 are different from each other.
[0133]
[0134]
Next, the operation of the Michelson interferometer configured as described above will be described. When a light beam is incident on the first optical fiber Of1, the incident light beam is demultiplexed at a ratio corresponding to the interval S at the inclined end face F1, and the one demultiplexed light beam is a second light beam. It proceeds along the central axis Ax2 of the fiber Of2 and is reflected by the metal mirror 9, and then returns to the inclined end face F1 of the first optical fiber Of1 along the reverse path, through which a part thereof passes. On the other hand, the other split light beam travels along the central axis Ax7 of the third optical fiber and is emitted to the outside. The light beam emitted to the outside is reflected by the
[0135]
Further, when electricity is passed through the shape memory alloy Mf and contracted by energization heating, the
[0136]
The amount of movement of the
[0137]
As in the first embodiment, the gap between the fibers or between the fiber and the shape memory alloy is set to an appropriate value, and the matching oil is used in the gap to make the light beam loss substantially equal to zero. can do.
[0138]
The shape memory alloy Mf may be heated by, for example, heating by applying light such as infrared rays or heating by blowing warm air.
[0139]
The above-described interferometer configuration is formed on a substrate having buoy grooves and pins used for assembling circuits with optical fibers, and other circuits are added to the optoelectronic integrated circuit to perform various functions. A device is formed. In that case, since the shape of the shape memory alloy Mf is the same as that of the optical fibers Of1 and Of2, the buoy grooves and pins are formed on the substrate having buoy grooves and pins used when the circuit is assembled with the optical fibers. Since the shape memory alloy can be fixed with pins or the like, the circuit of the optoelectronic integrated device including the interferometer can be easily assembled on the substrate.
[0140]
In the above description, the metal film is formed on the end surface of the second optical fiber Of2, and the shape memory alloy Mf is installed on the end surface of the third optical fiber Of3. The shape memory alloy Mf may be installed on the end face, and a metal film may be formed on the end face of the third optical fiber Of3.
[0141]
In the above description, the second optical fiber Of2 and the third optical fiber Of3 have different lengths. However, the lengths may be the same and the refractive indexes may be different.
[0142]
As described above, according to the interferometer of the sixth embodiment, the second and third branch optical paths for the two branched optical paths having the inclined end face at one end and the reflecting face at the other end with respect to the first optical fiber for input. The optical fibers Of2 and Of3 are arranged so that one of them is optically coupled by reflection of the inclined end faces of each other and the side lens action of each other, and the other is arranged so that the inclined end faces of each other face each other at a predetermined interval. A metal mirror is applied to the end surface of the second optical fiber where the inclined end surface is not formed, and a metal mirror is applied to the end surface of the third optical fiber Of3 where the inclined end surface is not formed. By installing a shape memory alloy that expands and contracts due to a temperature change with a mirror formed on the end face, it can be used as a Michelson interferometer. In addition, an optical switch that can be easily created can be obtained by using the interferometer according to the sixth embodiment. Furthermore, the interferometer can be configured by laminating and arranging a plurality of stick-shaped optical fibers and shape memory alloys so that the ends of the optical fibers and the shape memory alloy are twisted approximately 90 degrees. Can be made small enough to be used in an optical device and can be easily produced.
[0143]
(Embodiment 7)
A semiconductor device according to the seventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which semiconductor devices are connected to each other using the semiconductor device according to the seventh embodiment.
[0144]
First, the configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment will be described. Sf is a semiconductor device having a stick shape, a circular cross section, and a shape extending in the central axis direction.
[0145]
As shown in FIG. 11, the semiconductor device Sf according to the seventh embodiment configured as described above is installed in the middle of the
[0146]
Next, the operation of the semiconductor device Sf according to the seventh embodiment will be described. The semiconductor device Sf is a device in which a circuit is formed on a single crystal of Si or GaAs by a semiconductor device process. Conventionally, a semiconductor device that has been planar is formed into a stick shape. The semiconductor device Sf has the same shape and size as the
[0147]
As described above, according to the semiconductor device in the seventh embodiment, the integrated circuit is formed on the side surface of the substrate having a circular cross section and extending in the central axis direction. Unlike the transmission line, it can be used not only for transmitting signals but also for controlling.
[0148]
Furthermore, since the semiconductor device according to the seventh embodiment has the same shape as the transmission line, it can be used in the same manner as the transmission line and can be easily connected and used.
[0149]
In the seventh embodiment, the stick-like semiconductor integrated Sf in which the integrated circuit is formed on silicon or the like on the substrate has been described. However, the microwave integrated circuit is formed on a dielectric such as ceramic on the substrate. By doing so, it can be used as a stick-shaped microwave device. Hereinafter, this microwave device will be described in a modification of the seventh embodiment.
[0150]
(Modification of Embodiment 7)
Hereinafter, a microwave device according to a modification of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a microwave device according to a modification of the seventh embodiment. In the figure, Df is a microwave device having a stick shape, a circular cross section, and a shape extending in the central axis direction.
[0151]
Moreover, since the counter electrode is necessary for the microwave device Df, for example, as shown in FIG. 18A, a metal rod is provided as the
[0152]
Then, the microwave device Df configured as described above is installed in the middle of the
[0153]
Next, the operation of the microwave device Df according to the modification of the seventh embodiment will be described. For example, when the microwave device Df includes the microwave integrated
[0154]
Thus, in the microwave device Df according to the modification of the seventh embodiment, not only the input radio wave is transmitted like a transmission line such as a coaxial cable, but also the semiconductor device Sf described above. Further, since it has the same shape as the transmission line, it can be used in the same manner and can be easily connected and used.
[0155]
(Embodiment 8)
An optoelectronic integrated device according to the eighth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a circuit in which the semiconductor device Sf according to the seventh embodiment is combined with an optical fiber. FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the semiconductor device Sf according to the seventh embodiment is stacked in the buoy groove of the substrate.
[0156]
First, the configuration of the optoelectronic integrated device according to the eighth embodiment will be described. The optoelectronic integrated device according to the eighth embodiment uses the semiconductor device Sf according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 10, the semiconductor device Sf has a circular cross section and extends in the central axis direction. And has a stick shape. This is the same diameter and shape as the optical fiber. As described above, the
[0157]
As shown in FIG. 12, a surface emitting
[0158]
Next, the operation of the optoelectronic integrated device according to the eighth embodiment will be described. In the state shown in FIG. 12, the light beam emitted from the surface emitting
[0159]
Further, even if the microwave device Df described in the modification of the seventh embodiment is replaced with the semiconductor device Sf described above, the same effect as described above can be obtained. Furthermore, if the semiconductor device Sf and the microwave device Df are used in combination, an optoelectronic integrated device capable of easily realizing more complicated control can be created.
[0160]
As described above, according to the optoelectronic integrated device of the eighth embodiment, the light emitting portion is provided on the end face of the stick-shaped semiconductor device or the microwave device so that the light beam from the light emitting portion enters the optical fiber. Therefore, there is an effect that it is integrated and light can be easily controlled.
[0161]
In addition, when the semiconductor device or the microwave device is stacked, the electrodes are formed at the portions where they are in contact with each other. Therefore, there is no need to connect the electrodes with a transmission line, and it can be easily formed.
[0162]
【The invention's effect】
As described above, the present invention The optical circuit according to
[0164]
In addition, the present invention The optical switch according to
[0165]
In addition, the present invention The optical crossbar according to
[0169]
In addition, the present invention The optical filter according to
[0170]
Further, by increasing the number of stages, there is an effect that an optical filter with higher accuracy can be obtained.
[0171]
In addition, the present invention The optical filter according to
[0172]
Further, by increasing the number of stages, there is an effect that an optical filter with higher accuracy can be obtained.
[0173]
In addition, the present invention The optical filter according to
[0174]
In addition, the present invention The optical filter according to
[0177]
In addition, the present invention The optical switch, optical crossbar, and optical filter according to
[0178]
In addition, the present invention Of claim 9 According to the optical integrated device,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (FIG. 1 (a)) showing a configuration of an optical connection structure in which optical fibers are optically coupled by using reflection at an inclined end surface and lens action on each side surface; FIG. 1 (a) is an arrow D diagram (FIG. 1 (b)) and an arrow E diagram (FIG. 1 (c)) of FIG. 1 (a).
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical connection structure capable of multiplexing and demultiplexing light beams, and is a front view (FIG. 2A) and a partially enlarged view of FIG. 2A (FIG. 2). (B)).
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical connection structure that can multiplex and demultiplex a light beam and can be routed in a T shape by an optical wiring, and is a perspective view (FIG. 3A) and FIG. FIG. 3 is an F arrow diagram (FIG. 3B) of FIG. 3 and a G arrow diagram (FIG. 3C) of FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an optical switch according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an optical switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical crossbar according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical filter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical filter according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a Michelson interferometer according to a sixth embodiment of the present invention, and is a perspective view (FIG. 9 (a)) and a view shown by an arrow K in FIG. 9 (a). b)) and an L arrow diagram of FIG. 9A (FIG. 9C).
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a state in which semiconductor devices are connected to each other using a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a circuit in which a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention and an optical fiber are combined.
FIG. 13 is a diagram showing a state in which semiconductor devices according to an eighth embodiment of the present invention are stacked in a buoy groove of a substrate.
FIG. 14 is a perspective view of an add / drop switch according to a first modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an add / drop switch according to a first modification of the third embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a perspective view showing another configuration of the add / drop switch according to the first modification of the third embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a perspective view showing a configuration of an add / drop switch according to a second modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a microwave device according to a modification of the seventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Ax1 Central axis of the first optical fiber
Ax2 Central axis of the second optical fiber
Ax3 Both optical fiber orthogonal axes
Ax4 The central axis of the inclined end face of the first optical fiber
Ax5 Central axis of the inclined end face of the second optical fiber
Ax6 First optical fiber orthogonal axis
Ax7 Center axis of the third optical fiber
Central axis of Ax8 shape memory alloy
Ax9 4th optical fiber central axis
Ax10 Central axis of the first shape memory alloy
Ax11 Central axis of second shape memory alloy
Ax12 Central axis of the third shape memory alloy
Ax13 4th shape memory alloy central axis
ax1 Centerline of longitudinal section of first shape memory alloy
ax2 Centerline of longitudinal section of second shape memory alloy
Cp1 Center point of the inclined end face of the first optical fiber
Cp2 Center point of the inclined end face of the second optical fiber
d Optical fiber spacing
F1 Inclined end face of first optical fiber
F2 Inclined end face of second optical fiber
F3 Inclined end face of third optical fiber
Of1 first optical fiber
Of2 second optical fiber
Of3 Third optical fiber
Of4 4th optical fiber
Of optical fiber
Of 1 First optical fiber group
Of 2 Second optical fiber group
Of Three Third optical fiber group
Of Four Fourth optical fiber group
S Distance between inclined end faces
P1-P3 ports
Mf shape memory alloy
Mf1, Ms1 first shape memory alloy
Mf2, Ms2 Second shape memory alloy
Mf3 third shape memory alloy
Mf4 fourth shape memory alloy
T1 first mirror
T2 second mirror
m Inclined end face of shape memory alloy
m1 inclined end face
m2 inclined end face
m3 end face
k1 first inclined surface
k2 Second inclined surface
k3 Third inclined surface
k4 4th inclined surface
1 core
2 Cladding
3.9 Metal mirror
4 First metal mirror
5 Second metal mirror
6 First optical wavelength filter
7 Second optical wavelength filter
8 Optical wavelength filter
10, 15, 22 electrodes
11, 19 substrate
12 Integrated circuits
13 Semiconductor devices
14 Transmission line
16 Laser diode
17 Buoy Groove
18 Substrate
20 Microwave integrated circuits
21 Counter electrode
101 Light detector
Sf semiconductor device
Df microwave equipment
Claims (9)
該形状記憶合金の温度を変化させる温度変化手段とを備え、
前記形状記憶合金を前記温度変化手段によって加熱することにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させて前記形状記憶合金の傾斜端面を収縮位置に移動させ、前記形状記憶合金を加熱しないことにより前記形状記憶合金を前記中心軸方向に収縮させないようにして前記形状記憶合金の傾斜端面を非収縮位置に位置させて、前記傾斜端面が前記非収縮位置に位置するときには前記傾斜端面に入射する光ビームを前記傾斜端面で反射させ、前記傾斜端面が前記収縮位置に移動したときには前記光ビームを通過させるようにした、
ことを特徴とする光回路。Has a shape cross section extending in the axial direction in a circular, inclined surface and a shape memory alloy which is provided inclined by a prescribed angle with respect to the central axis at its one end,
Temperature change means for changing the temperature of the shape memory alloy,
By heating the shape memory alloy by the temperature changing means, the shape memory alloy is contracted in the central axis direction, the inclined end surface of the shape memory alloy is moved to the contracted position, and the shape memory alloy is not heated. The shape memory alloy is not shrunk in the direction of the central axis so that the inclined end surface of the shape memory alloy is positioned at the non-shrink position, and light incident on the tilted end surface when the tilted end surface is positioned at the non-shrink position. The beam is reflected by the inclined end face, and the light beam is allowed to pass when the inclined end face moves to the contracted position.
An optical circuit characterized by that.
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対し略45度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には金属薄膜を形成し、該傾斜端面の中心部にて該傾斜端面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する複数の形状記憶合金と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、前記形状記憶合金と同数の第2の光導波部材とを有し、
前記第1の光導波部材の前記中心軸と、前記複数の形状記憶合金の前記中心軸とが直交し、前記複数の形状記憶合金はその中心軸の垂直方向に複数並んで配置され、
前記複数の第2の光導波部材のそれぞれの中心軸と前記形状記憶合金のそれぞれの中心軸とが同一であるように配置され、
前記複数の形状記憶合金のうちの一つがその中心軸方向に伸びることで、前記第1の光導波部材から出射された光ビームが前記形状記憶合金のうちの前記伸びた一つの形状記憶合金の傾斜端面で反射し、該形状記憶合金と同一の中心軸を持つ第2の光導波部材に入射するように配置されてなる、
ことを特徴とする光スイッチ。An optical switch comprising the optical circuit according to claim 1,
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, one end of which has an inclined end surface inclined approximately 45 degrees with respect to the central axis, a metal thin film is formed on the inclined end surface, and the inclined end surface A plurality of shape memory alloys that reflect the light beam incident on the inclined end surface at the center, and expand and contract in the direction of the central axis by a change in temperature;
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of its central axis. A first optical waveguide member made different from each other;
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of its central axis. Having the same number of second optical waveguide members as the shape memory alloy,
The central axis of the first optical waveguide member is orthogonal to the central axis of the plurality of shape memory alloys, and a plurality of the plurality of shape memory alloys are arranged in a direction perpendicular to the central axis,
The central axes of the plurality of second optical waveguide members and the central axes of the shape memory alloys are arranged to be the same,
One of the plurality of shape memory alloys extends in the direction of the central axis thereof, so that a light beam emitted from the first optical waveguide member can be obtained from the one of the shape memory alloys. Reflected at the inclined end face, and arranged so as to be incident on the second optical waveguide member having the same central axis as the shape memory alloy,
An optical switch characterized by that.
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、前記第1の光導波部材と互いに並行に配置された第2の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第1の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第3の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなり、その端面が前記第2の光導波部材と向かい合わせになるように配置された第4の光導波部材と、
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端には前記第1ないし第4の光導波部材の光軸に直交しかつその中心軸を含む平面に対して対称な位置に、該平面に対してそれぞれ略45度の角度をなすように2つの傾斜面が形成され、それぞれの傾斜面には金属薄膜を形成し、該2つの傾斜面のそれぞれの中心部にて該傾斜面に入射する光ビームを反射してなる、温度の変化によって中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金とを有し、
前記第1と第2の形状記憶合金の中心軸は同一で、前記光導波部材の中心軸に対して垂直であり、前記第1と第2の形状記憶合金が伸びている状態の時に、前記第1の光導波部材と前記第3の光導波部材からの光ビームを前記第1の形状記憶合金の傾斜面は、反射することが可能で、前記第2と前記第4の光導波部材からの光ビームを前記第2の形状記憶合金の傾斜面は反射することが可能であるように構成された、
ことを特徴とする光クロスバー。An optical crossbar comprising the optical circuit according to claim 1,
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of its central axis. A first optical waveguide member made different from each other;
It is made of a material that can transmit light, and has a circular cross section and a shape extending in the direction of the central axis, and its refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. the Ri Na made different, and the first optical waveguide member and the second optical waveguide member disposed parallel to each other,
It is made of a material that can transmit light, and has a circular cross section and a shape extending in the direction of the central axis, and its refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. the Ri Na made different, and the third optical waveguide member end face thereof is disposed so as to be opposed to the first optical waveguide member,
It is made of a material that can transmit light, and has a circular cross section and a shape extending in the direction of the central axis, and its refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. the Ri Na made different, and the fourth optical waveguide member end face thereof is disposed so as to face each other and the second optical waveguide member,
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and one end thereof is at a position perpendicular to the optical axis of the first to fourth optical waveguide members and symmetrical with respect to the plane including the central axis. Two inclined surfaces are formed so as to form an angle of approximately 45 degrees with respect to the plane, a metal thin film is formed on each inclined surface, and the inclined surface is formed at the center of each of the two inclined surfaces. A first shape memory alloy that reflects the light beam incident on the surface and expands and contracts in the direction of the central axis by a change in temperature;
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and one end thereof is at a position perpendicular to the optical axis of the first to fourth optical waveguide members and symmetrical with respect to the plane including the central axis. Two inclined surfaces are formed so as to form an angle of approximately 45 degrees with respect to the plane, a metal thin film is formed on each inclined surface, and the inclined surface is formed at the center of each of the two inclined surfaces. A second shape memory alloy that reflects the light beam incident on the surface and expands and contracts in the direction of the central axis by a change in temperature ;
The central axis of the front Symbol first and second shape memory alloys with the same, is perpendicular to the central axis of the optical waveguide member, in a state where the first and second shape memory alloy extends, The inclined surfaces of the first shape memory alloy can reflect the light beams from the first optical waveguide member and the third optical waveguide member, and the second and fourth optical waveguide members. The inclined surface of the second shape memory alloy can reflect the light beam from the second shape memory alloy,
Optical crossbar characterized by that.
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、第1の波長の光のみを反射する第1の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第1の形状記憶合金と、
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して略45度の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、前記第1の波長とは波長が異なる第2の波長の光のみを反射する第2の光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する第2の形状記憶合金と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、
前記第1の光導波部材の中心軸と前記第1の形状記憶合金の中心軸とが直交するように配置し、また前記第1の光導波部材の中心軸と前記第2の形状記憶合金の中心軸とが同一であるように配置し、また前記第1の形状記憶合金の中心軸と前記第2の光導波部材の中心軸とが同一であるように配置し、
前記第1および第2の形状記憶合金が温度の変化によりそれぞれの中心軸に沿って伸縮することによって、前記第1および第2の形状記憶合金の傾斜端面の位置は変化し、前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記第1または第2の形状記憶合金のいずれか一方の傾斜端面で反射して、前記第1の波長の光ビームまたは第2の波長の光ビームのいずれか一方の光ビームが前記第2の光導波部材に入射する、
ことを特徴とする光フィルタ。An optical filter comprising the optical circuit according to claim 1,
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and one end thereof has an inclined end face inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the central axis, and the inclined end face has a shape corresponding to the wavelength of the light beam. reflection characteristics Ri is Do different, the first optical wavelength filter you reflects only light of the first wavelength is formed, a first shape memory alloy expands and contracts in the axial direction by a temperature change,
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and one end thereof has an inclined end face inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the central axis, and the inclined end face has a shape corresponding to the wavelength of the light beam. reflection characteristics Ri is Do different, the second optical wavelength filter you reflects only light of the second wavelength different wavelengths, which are formed from the first wavelength, the second expanding and contracting in the axial direction by a temperature change Two shape memory alloys;
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of its central axis. A first optical waveguide member made different from each other;
It is made of a material that can transmit light, and has a circular cross section and a shape extending in the direction of the central axis, and its refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. A second optical waveguide member that is different from each other,
The central axis of the first optical waveguide member and the central axis of the first shape memory alloy are arranged orthogonal to each other, and the central axis of the first optical waveguide member and the second shape memory alloy Arranged so that the central axis is the same, and arranged such that the central axis of the first shape memory alloy and the central axis of the second optical waveguide member are the same,
As the first and second shape memory alloys expand and contract along the respective central axes due to changes in temperature, the positions of the inclined end faces of the first and second shape memory alloys change, and the first and second shape memory alloys change. The light beam emitted from the optical waveguide member is reflected by one of the inclined end surfaces of the first or second shape memory alloy, and the light beam of the first wavelength or the light beam of the second wavelength is reflected . Either one of the light beams is incident on the second optical waveguide member.
An optical filter characterized by that.
横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、その一端は該中心軸に対して所定の角度傾斜した傾斜端面を有し、該傾斜端面には光ビームの波長に応じて反射特性が異なり、かつ、光ビームの入射する位置によって反射特性が異なる光波長フィルタが形成されてなる、温度変化によってその中心軸方向に伸縮する形状記憶合金と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第1の光導波部材と、
光を透過可能な材料からなり、その横断面が円形でその中心軸方向に延びる形状を有し、該中心軸に沿って光ビームが伝搬可能なように該横断面の半径方向にその屈折率を異ならしめてなる、第2の光導波部材とを有し、
前記第1の光導波部材から出射された光ビームは、前記形状記憶合金の前記傾斜端面で反射して、異なる波長成分の光ビームを異なる反射角で反射せしめ、該各反射された光ビームが入射し、かつ、前記形状記憶合金の伸縮によって前記第1の光導波部材から出射される光ビームの反射する位置が、前記傾斜端面上で変化し、該反射位置に応じて異なる反射特性で反射分割された光ビームが入射するように前記第2の光導波部材を配置してなる、
ことを特徴とする光フィルタ。An optical filter comprising the optical circuit according to claim 1,
The cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, one end of which has an inclined end face inclined at a predetermined angle with respect to the central axis, and the inclined end face has reflection characteristics according to the wavelength of the light beam. And a shape memory alloy that is formed by an optical wavelength filter having different reflection characteristics depending on the position where the light beam is incident, and that expands and contracts in the direction of the central axis due to a temperature change,
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of its central axis. A first optical waveguide member made different from each other;
It is made of a material that can transmit light, and its cross section is circular and has a shape extending in the direction of the central axis, and its refractive index in the radial direction of the cross section so that the light beam can propagate along the central axis. the made made different, and a second optical waveguide member,
The light beam emitted from the first optical waveguide member, the shape is reflected by the inclined end face of the storage alloy, allowed reflected at different reflection angles of light beams of different wavelength components, each of said reflection light shines beam input and reflected position of the light beam emitted from said first optical waveguide member by expansion and contraction of the shape memory alloy varies over said inclined end face, it different depending on the reflection position reflecting the split light beam is formed by arranging the second optical waveguide member to be incident on the reflection characteristic that,
An optical filter characterized by that.
前記形状記憶合金の前記傾斜端面に形成された前記光波長フィルタは、該傾斜端面に金属薄膜を形成し、さらに前記金属薄膜上に誘電体を形成して作成されるファブリーペロー型波長フィルタである、
ことを特徴とする光フィルタ。The optical filter according to claim 4.
The optical wavelength filter formed on the inclined end face of the shape memory alloy is a Fabry-Perot type wavelength filter formed by forming a metal thin film on the inclined end face and further forming a dielectric on the metal thin film. ,
An optical filter characterized by that.
前記形状記憶合金の前記傾斜端面に形成された前記波長フィルタは、該傾斜端面に溝を設け、その上に前記金属薄膜を形成して作成されるグレーティング型波長フィルタである、
ことを特徴とする光フィルタ。The optical filter according to claim 4 or 5,
The wavelength filter formed on the inclined end face of the shape memory alloy is a grating type wavelength filter formed by providing a groove on the inclined end face and forming the metal thin film thereon.
An optical filter characterized by that.
温度変化によって伸縮する前記形状記憶合金に電気を流すことで温度変化を起こして伸縮せしめ、
または、前記形状記憶合金に温風を吹き付けることで温度変化を起こして伸縮せしめ、
または、前記形状記憶合金に光をあてることで温度変化を起こして伸縮せしめる、
ことを特徴とする光スイッチ、光クロスバー、光フィルタ。The optical switch, optical crossbar, or optical filter according to any one of claims 2 to 7,
By causing electricity to flow through the shape memory alloy that expands and contracts due to temperature changes, it causes temperature changes to expand and contract,
Or, by blowing warm air on the shape memory alloy, it causes a temperature change to expand and contract,
Or, the light is applied to the shape memory alloy to cause a temperature change to expand and contract,
An optical switch, an optical crossbar, and an optical filter.
請求項8に記載の光スイッチ、光クロスバー、光フィルタを集積化して前記基板上に形成した、
ことを特徴とする光集積装置。The components of the optical switch, optical crossbar, and optical filter according to claim 8 are fixedly arranged on a substrate provided with buoy grooves or pins,
The optical switch, optical crossbar, and optical filter according to claim 8 are integrated and formed on the substrate.
An optical integrated device.
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